Képminőség, gyengítés- és szóráskorrekció pontosságának ellenőrzése

Általános ismertető

A berendezések teljesítményét, minőségét igen sok különböző szempont együttese határozza meg. Szükséges, hogy legyen módszer az általános képminőségi jellemzők szabványos összehasonlítására olyan feltételek között, ami hasonlít a klinikai alkalmazásra.

Cél

A mérésünk célja egy teljes test felvétel szimulálása. Olyan test felvételének szimulálása, amely rendelkezik forró- és hidegpontokkal is. Ehhez különböző átmérőjű gömböket használunk egy olyan fantomban, ahol a gyengítés nem homogén és van aktivitás a berendezés látómezején kívül is. A képen forró- és hidegpontoknál megjelenő kontraszt, ill. a háttér homogenitásának szórása mérőszámai a képminőségnek. Ebből a mérésből továbbá meghatározható a gyengítési és szóráskorrekció pontossága.

Módszer

1. Jelölések
Kontraszt:
Qxxx: egy gömb kontrasztja a meleg háttérben
QH: forró gömb kontrasztja
QC: hideg gömb kontrasztja

Háttér inhomogenitása:
Nxxx: Képminőség jellemző
Nj: a j méretű ROI háttér inhomogenitása

Relatív számolási hiba:
ΔC: a várt és a mért beütés közötti különbség százalékban kifejezve
ΔClung: relatív számolási hiba a tüdőben

Szórás:
SDXXX: a háttér homogenitását jellemző mennyiség
SDj: A j méretű ROI-ra jellemző szórás

2. Radioaktív izotóp
Ezen méréshez ¹⁸F izotópot használjunk. A háttér aktivitás koncentrációja 5,3 kBq/cm³ kell legyen, mivel ez az aktivitás koncentráció felel annak, ami akkor alakul ki, ha az átlagosan 70 kg-os emberbe beinjekciózunk 10 mCi aktivitást, ahogy ez általános PET vizsgálat esetén történik. A fantom térfogata ~9300 cm³, így ~ 50 MBq aktivitást kell a háttérben elkeverni. Az aktivitás mértékét dóziskalibrátorban mérni kell. A hidegpontokat vízzel kell feltölteni, míg a forró pontoknak 4-szer, ill. 8-szor nagyobb aktivitáskoncentrácóval kell rendelkeznie, mint a háttér. A látómezőn kívüli testet szimuláló vonalforrást 116 MBq aktivitással kell megtölteni, így körülbelül azt az aktivitáskoncentrációt eredményezi, mint a háttér. Ha a háttér aktivitását valamilyen okból kevesebbre állítjuk be, akkor a látómezőn kívüli testet szimuláló vonalforrás aktivitását is arányosan csökkenteni kell.

3. Forráseloszlás
A képminőség fantom 4 részből áll:
• A test fantom (legalább 180 mm hosszú)
• 6 tölthető gömb (belső átmérők: 10, 13, 17, 22, 28 és 37 mm, falvastagság: kevesebb, mint 1 mm)
• A tüdő gyengítését szimuláló henger, alacsony atomszámú anyaggal töltve, sűrűsége 0,3±0,1 g/cm³. 50±2 mm-es külső átmérővel, a test fantom közepén foglal helyet.
• A látómezőn kívüli testet szimuláló (szórás)-fantom, ami a 3-as mérésben említett fantommal azonos (vonalforrás, szilárd, 700 mm hosszú hengerben).

A két nagy gömböt vízzel kell megtölteni, ezek adják a hideg pontokat. A négy kicsit ¹⁸F-el, ezek adják a forró pontokat. A gömbök közepe 68 mm távolságra kell legyen a fantom végétől, és egy tengelyre merőleges síkban kell elhelyezkedniük. A gömbközéppontoknak 5,72 cm távolságra kell lenniük a fantom középpontjától. Az elhelyezést úgy kell megvalósítani, hogy a 17 mm átmérőjű gömb a fantom horizontális tengelyére essen. A gömbök térfogata és a szükséges aktivitások a következő táblázatban láthatók:

A test fantomot megtöltve a háttér aktivitással az páciens asztalra kell helyezni. A test fantomot a berendezés főtengelyével párhuzamosan kell elhelyezni, úgy, hogy a gömbök közepe a berendezés látómezejének közepére essen. A látómezőn kívüli testet szimuláló (szórás)-fantomot a test fantom mellé kell közvetlen helyezni.

Adatgyűjtés

 
Az adatgyűjtési időt az határozza meg, hogy mekkora távolságot léptet a berendezés normál, klinikai esetben a vizsgálat során a különböző gyűjtések között. A teljes testről való gyűjtés hossza 100 cm, és ezt 60 perc alatt kéne begyűjteni. Ehhez viszonyítunk, s így a gyűjtési idő:

 
Ajánlott több egymás utáni, bomlással korrigált mérést elvégezni, hogy az eredmények megbízhatóságát növeljük.

 

Adatfeldolgozás

 
Minden szeletet rekonstruálni kell minden elérhető korrekciót felhasználva. A sztenderd kép-paramétereket kell használni (kép-mátrix mérete, pixel méret, szelet vastagság, szűrők, rekonstrukciós algoritmus), mint a teljes test vizsgálatoknál. A rekonstrukciós paramétereket a jelentésbe bele kell tenni.

 

Adat-analízis

 
1. Képminőség
Egy a forró és hidegpontokon átmenő transzverzális szeletet kell felhasználnunk az analízishez. Minden gömbhöz ugyanazt a szeletet kell használnunk. ROI-kat kell rajzolni a hideg és forró gömbökre is, a ROI-nak kör alakúnak kell lennie, átmérője egyenlő az adott gömb belső átmérőjével.
A háttérre fel kell vennünk olyan ROI-kat, amiknek átmérője megegyezik minden egyes gömb átmérőjével (6db), és további 12 db ROI-t kell felvennünk 37 mm-es átmérővel úgy, hogy ezek egyike se legyen 15 mm-nél közelebb az egyik gömbhöz sem és a fantom peremétől 15 mm távolságra legyen a szélük. A kisebb gömbméreteknek megfelelő ROI-kat koncentrikusan bele kell rajzolni a 37 mm-es átmérővel rendelkező ROI-kba. További ROI-kat kell berajzolni a középső szelet ±2 cm-es távolságában lévő szeletekre (összesen 5 szelet).
Az átlag beütésszámot minden háttér ROI esetén bele kell tenni a jelentésbe. A százalékos kontraszt értéket (Q_H,j) minden egyes j forró gömbre ki kell számolni.

 
ahol:

• C_H,j: az átlag beütés a j. gömb ROI-ban
• C_B,j: az átlag beütés a j. gömbnek megfelelő átmérőjű háttér ROI-ban
• a_H: a forró ponton lévő aktivitáskoncentráció
• a_B: a háttérben lévő aktivitáskoncentráció

 
A százalékos kontraszt értéket a hideg gömbökre a következő képlet alapján kapjuk meg:

 
ahol:

• C_C,j: az átlag beütés a j. gömb ROI-ban
• C_B,j: az átlag beütés a 60 háttér ROI-ban a j. gömbre.

 
A százalékos háttér inhomogenitása (N_j) a j. gömbre:

 
ahol S_Dj-t a következő képletből kaphatjuk meg:

 
2. A gyengítés és szóráskorrekció pontosságának meghatározása

Egy kör alakú 30±2 mm átmérőjű ROI-t kell rajzolni a tüdőt szimuláló elemre. Fel kell jegyezni minden i. szeletben a ROI-n belül lévő átlagos pixel értéket (C_lung,j). 12 kör alakú, 30±2 mm átmérőjű háttér ROI-t kell elhelyezni minden szeletre úgy, ahogy az 1-es pont leírja.
A szórás és gyengítés korrekció fennmaradó hibáját, a relatív hibát (ΔC_lung,i) százalékban, minden egyes i. szeletre a következő formulából kaphatjuk:

 
ahol:

• C_lung,i: az átlagos beütésszám a tüdőt szimuláló elemet fedő ROI-n
• C_B,i: az átlagos beütés a 60 db 37 mm átmérőjű háttér ROI-n, amiket a képminőség meghatározáshoz rajzoltunk

 

Jelentés

A következőket kell jelenteni:
• Háttér koncentráció, amivel a fantomot megtöltöttük
• Gyűjtési paraméterek
• Rekonstrukciós módszer (szűrők, korrekciók, pixel méret, kép mátrix méret, szeletvastagság)
• A százalékos kontraszt és a százalékos háttér inhomogenitás minden gömb méretre mindkét aktivitáskoncentráció arányra.
• ΔC_lung,i értéke minden szeletre, és ezek átlaga
• Mindkét koncentráció arány kép formában, transzverzális szelet a gömbök középpontjáról, és egy koronális kép a 17 mm átmérőjű gömb közepét átszelve.

---