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基于单线性关系的兆伏CT值-电子密度转换的可行性
目的:建立Hi-ART螺旋断层放疗系统的兆伏CT(MVCT)值与电子密度的关系,并探讨用于放疗剂量计算的可行性.方法:根据X射线与物质的相互作用规律推导得到3.5 MV的X射线衰减系数随电子密度变化的一元线性模型.采用CIRS 062体模在Hi-ART螺旋断层放疗系统和GE LightSpeed 16排CT机上分别进行扫描实验.对MVCT值与电子密度做线性拟合,根据拟合方程计算电子密度并分析误差;对kVCT图像根据常规化学当量校准法建立CT值-电子密度转换曲线.结果:MVCT值与电子密度线性拟合的可决系数r2=0.998 8.除肺组织等效材料(-7.16％)之外,根据拟合方程得到的电子密度测量值相对误差均在士2％范围.结论:根据MVCT值-电子密度的单线性关系可准确获得电子密度测量值,可用于放疗剂量计算.
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逆向计划调强放射治疗的临床验证
目的:探讨逆向计划调强放射治疗IMRT临床治疗前的验证方法.方法:用胶片法验证Cadplan(包括Helios逆向计划系统)三维治疗计划系统生成的各个照射野注量图与在Varian23EX直线加速器(安装120叶MLC)照射中实际释放的注量图的一致性;用电离室法验证等中心绝对剂量计算值与实测值的符合性.结果:等中心绝对剂量的误差小于5%,符合临床要求;各射束轴垂直方向测得的注量图与计划系统计算的注量图一致;等中心位置验证显示,CT模拟的正侧位DRR片与加速器正侧位验证片误差在±2 mm以内.结论:Varian逆向调强放射治疗系统符合临床要求.
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呼吸运动对靶区三维重建的影响
目的:自制运动体模,探讨呼吸运动对耙区三维重建的影响.方法:用VEXTA步进电机、YT-H200B型步进电机驱动器、导轮、有机玻璃球、低密度度泡沫等设计能模拟肿瘤随呼吸运动的体模;取不同螺距、层厚和运动周期组成10个不同的扫描序列在GE LightSpeed 16 CT上扫描,然后在GE AdvantageSim 6.0上采用体绘制技术(volume rendering)对所获得CT图像进行三维重建,用三维工具软件测量不同扫描条件下各靶体积大小,计算动态与静态扫描靶区重建体积的相对偏差.结果:静态体模同一靶区在层厚与螺距不同时,扫描后三维重建的靶区外观无明显可见变化,重建靶区的体积差异可忽略;在不同运动状态下扫描,同一靶区重建图像的外形差异明显,重建靶体积的相对偏差大近90%;同一运动状态下,各靶区重建体积变化随靶而异;外形较小的靶区重建体积相对偏差变化范围为-39.8%～89.5%,外形较大的靶区重建体积相对偏差变化范围是-18.4%～20.5%.结论:呼吸运动对靶区重建的响影极大,三维放疗计划设计所依赖的CT图像,必须是肿瘤靶区处于相对静止状态下扫描的图像,否则,适形射野和剂量体积直方图将严重失真.
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γ－刀漏射线分布及环境背景辐射的探测
本文采用热释光剂量计及剂量仪,测量出γ-刀立体定向放射治疗中,在开机与关机两种情况下,治疗室内漏射线的分布及周围环境的背景辐射,并试图揭示漏射线产生的原因。结果:开机时,治疗室内存在一个扇形区域,在此区域内的辐射率高于区域外的辐射率,其高值可达到130000微戈瑞每小时;周围环境的辐射率约为0.18～0.63微戈瑞每小时,符合我国现行的《放射防护条例》的规定。
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基于一种体模对CT能谱技术的质量检测
目的:探讨CT能谱成像技术的质量检测方法.方法:采用自行制作的碘试剂原型体模在西门子force双源CT和GE Discovery CT750 CT上,运用常用头部条件进行能量扫描实验,然后用双方的后处理工作站上进行图像定量分析.结果:在临床常用的单能量模式下,得到两者在60、70、80 keV能谱图像,经过对比两者的CT值吻合,再通过能谱成像等功能软件如等效原子序数直方图、基质散点分布图和CT值随射线能量变化曲线图,实现对不同浓度的碘溶液进行区分和定量分析其碘基含量.结论:经过利用原型体模分别对西门子force双源CT和GE 750能谱CT进行一系列的能谱扫描实验,证明该体模检测CT能谱成像技术的质量是可行的.
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基于组织等效3D打印的多模椎骨体模设计
目的:设计一种基于影像建模、组织等效和3D打印技术的多模态椎骨骨折影像学仿真体模.方法:采集l例健康人腰椎影像样本的腰椎段CT影像序列,将原始DICOM图像导入Mimics交互式的医学影像控制系统软件进行椎骨、肾脏和软组织的三维重建,在重建模型中构建“一”字缝、“Y”字缝的椎骨峡部骨折模型.使用3D打印和组织等效技术打印等X线吸收密度的椎骨骨折模型,经CT、数字X线摄影(DR)多模成像,对模型CT值进行评估,验证体模仿真程度.结果:所获得的椎骨骨折体模在CT、DR下成像清晰,组织X线吸收系数等效于真实人体组织.结论:基于3D打印技术的多模态椎骨骨折体模可在CT和DR影像下获得,并可应用于有限元生物力学分析.模体制做成本低廉且快速,组织等效参数符合正常人体参数范围,能够有效仿真3种不同类型的椎骨峡部裂骨折等人体腹部病变.
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金属植入物在体模状况下的MRI研究
目的:探讨有金属(纯钛或钛合金)植入物的病人施行磁共振检查的可行性,寻求伪影小的佳成像序列,使得该部分病人能够进行常规的磁共振检查,用以诊断病情、评价手术效果.结论:凡是植入物属于抗磁性金属(如:纯钛、钛合金)的病人,能施行常规的磁共振检查.正确的成像参数、成像序列、成像方法的选择,可以得到好的、能够清楚诊断的MR图像.
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CT低对比度分辨力性能检测体模分析
目的:探索新型体模设计方案.材料与方法:对比分析和实验验证目前国内普遍使用的Cat曲an和AAPM两种体模的优缺点.结果:两种体模在定义、材料与几何结构等方面存在显著差别,实际检测结果也不一致.结论:设计一种新型体模是有意义而且是必要的,并得出初步设计方案.
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PoleStar N20术中磁共振神经导航系统的导航准确性研究
目的 研究PoleStarN20术中磁共振影像(iMRI)神经导航系统导航的准确性及影响因素,为临床应用提供指导.方法 应用塑料-有机玻璃立柱插板体模,分别测定不同空间靶点、手术体位、扫描序列、噪音水平、磁体移动等对导航准确性的影响.结果 导航准确性与扫描序列、噪音水平、扫描层厚呈显著性相关,与靶点空间位置、体位、手术床和磁体移动等不相关.结论 PoleStarN20iMRI神经导航系统导航准确性可靠,受外界影响小,可满足临床应用所需.
关键词： PoleStarN20系统 术中磁共振成像 神经导航 体模 显像术 -
螺旋CT图像锥形伪影的模拟与实验
目的 研究螺旋CT插值算法引起的锥形伪影的特征.方法 根据插值算法和反投影重建基本原理建立重建图像的数学模型,阐明锥形伪影与扫描参数和被扫描物属性的函数关系;采用自制体模在Siemens Plus 4扫描仪上进行实验验证.结果 理论分析发现,伪影占图像的比重与扫描仪机架旋转1周的进床距离和锥形体模半锥角的正切值成正比,与重建位置的体模半径成反比.体模实验结果与理论分析相符.结论 插值算法引起的锥形伪影与扫描参数和被扫描物属性存在确定关系.
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CT的空间分辨力测量技术及测试体模研究
目的采用主观法和客观法测试CT机的空间分辨力,探讨与空间分辨力相关的各项参数.方法采用Catphan500和自制体模对2台CT在不同条件下进行了测试.结果分别得出了线对法和MTF方法下的结果.结论每种测试方法各有优缺点,有多种因素影响CT空间分辨力.
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位置偏离对腰椎体模及人体腰椎骨密度的影响
目的 探讨位置的偏离对腰椎体模及人体腰椎骨密度的影响;方法 用美国LUNAR公司生产的DPX-MD对体模分别于正中位、左偏1cm位、右偏1cm位、左偏1mm位、左偏2mm位连续扫描各25次;及对16位正常人群腰椎分别于正中位、左偏位、右偏位进行扫描;结果 体模正中位时的骨密度接近正常值,位置偏离时结果下降;人体正中位时腰椎骨密度值高,偏离时结果下降;结论 位置偏离可以导致腰椎体模及人体腰椎骨密度的下降.
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胸部CT扫描参数与组织噪声相关性的实验研究
目的:探讨胸部CT扫描参数变化与不同组织噪声的相关性及图像质量影响的规律.方法:应用GE BrightSpeed 16层CT机以管电压120 kV,管电流300 mA,螺距0.938为标准,每次扫描改变一种扫描参数,其它扫描参数不变,以不同管电压(80、100、120、140 kV)、管电流(80、100、120、180、240、300 mA)及螺距(0.562、0.938、1.375、1.75)扫描仿真胸部体模,测量、记录体模不同组织噪声值(CT值标准差,SD),并进行统计学分析.结果:肺组织不同管电压组(80、100、120、140 kV)的噪声比较差异无统计学意义(F=0.966,P＞0.05),而胸壁软组织、脊柱旁软组织及主动脉噪声80 kV组与常规管电压120 kV组比较差异有统计学意义,P＜0.05.肺组织、脊柱旁软组织及主动脉噪声不同管电流组(80、100、120、180、240、300 mA)差异均有统计学意义(肺组织F=3.28,P＜0.05、脊柱旁软组织F=11.89,P＜0.05及主动脉F=196.67,P＜0.05)；肺、胸壁软组织、脊柱旁软组织及主动脉噪声80 mA组与常规管电流300 mA组比较差异有统计学意义,P＜0.05.肺、胸壁软组织、脊柱旁软组织不同螺距组(0.562、0.938、1.35及1.75)噪声差异无统计学意义(肺组织F=0.23,P＞0.05;胸壁软组织F=1.53,P＞0.05;脊柱旁软组织F=2.27,P＞0.05);主动脉噪声不同螺距组比较差异有统计学意义(F=9.68,P＜0.05).结论:降低管电压、管电流,增加螺距时,不同组织噪声逐渐增高,但肺组织的噪声增加不明显,胸部低剂量扫描时能够在保证肺组织图像噪声变化不大的同时降低辐射剂量.
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扫描及重建条件对肺结节三维容积及CT值定量影响的体模研究
背景与目的 计算机断层扫描(computed tomography,CT)随访评估结节体积及密度变化是临床针对不定性肺结节采用的常用策略.在保证测量精度前提下降低CT剂量是需要考虑的问题.本研究旨在评估不同管电流及重建算法对肺体模结节容积定量及CT值测量的影响.方法 应用64排螺旋CT,管电压120 kV,7种管电流(10 mA、20 mA、50 mA、80 mA、100 mA、150 mA、350 mA)对肺结节体模进行扫描,采用滤波反投影(filtered back projection,FBP)、自适应迭代重建(ASIR:30%,50%,80%)算法进行重建,获取28套CT图像.应用肺结节分析软件对3种直径(2.5 mm,5 mm,10 mm)、三种CT值(-100 HU,60 HU,100 HU)共9个球型结节测量容积及平均CT值数据.应用重复测量方差分析评估不同管电流及原始数据重建算法对容积及CT值测量的影响.结果 直径为2.5 mm结节的容积测量相对误差(100.8%±28%)及三维CT值绝对误差(-756±80)HU大;直径为5 mm及10 mm结节的容积相对误差小[(-0.9%±1.1%)vs(0.9%±1.4%)],但CT值绝对误差大[(-243±26)HUvs(-129±7)HU].针对直径为5 mm及10 mm结节使用重复测量方差分析结果显示,应用不同管电流及原始数据重建算法时容积测量相对误差没有显著性差异(F=5.60,P=0.10 vs F=11.13,P=0.08),三维CT值的绝对误差有显著影响(F=34.79,P<0.001 vs F=156.14,P<0.001).结论 不同管电流及重建算法对直径5 mm及10 mm的结节容积定量影响很小,因此较低管电流及迭代重建算法可以应用在5 mm以上肺结节的CT随访中.结节分析软件提供的平均CT值与标准CT值在不同大小、密度结节中均具有较大误差,不能应用于临床.
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64层螺旋CT低剂量左心室功能分析的可靠性研究
目的 通过动态心脏模具研究低剂量CT左心室功能分析的价值和可靠性. 方法采用64排GELightSpeedVCT扫描可模拟左心室运动的心脏模具,模具射血分数选择25%和40%两种,50、60、70、90和120 bpm5种心率条件,扫描剂量设定:A.关闭ECG管电流调制技术,扫描参数为120 kV、500 mA;B.开启ECG管电流调制技术,电流调制范围设定在250～500mA,调制期相80%～90%和30%～90%两种;C.电流调制范围100～500mA,其它同B.计算各个扫描条件下的有效剂量以及各组数据中的高噪声指数.测量收缩末期容积(ESV)、舒张末期容积(EDV)并计算射血量(EF),统计分析不同心率和低剂量条件下的ESV、EDV和EF变化.统计冠脉的解剖学图像质量,综合评价低剂量心室功能合并冠脉检查的有效性.结果 相比常规模式,ECG调制技术下低管电流采用250mA,多可降低20%的剂量,如低管电流采用100mA则多能够节约近39%的射线剂量,差异有统计学意义(P＜0.05);常规剂量下,射血分数值表现为与心率呈负相关变化(25%:r=-0.961,40%:r=-0.948),但与标准理想射血分数相比均无明显统计学差异(P＞0.05),同时标准射血量的不同不会影响实际测得的射血分数与标准值相似性(25%组:92.1%,40%组:91.8%);ECG调制组,不同心率下对应组图像所测得的EDV、ESV、EF值,结果差异均无统计学意义,噪声使分析时间相应增加,对分析结果影响小;ECG调制时相的选择会对冠脉解剖分析产生影响.结论 不同心率条件下的低剂量ECG调制CT描技术进行心室分析可行并可靠,但考虑冠脉检查的需要,电流调制的期相范围要根据心率情况合理设置,以期低剂量检查做到行之有效.
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改变扫描野及矩阵对肺结节CT图像质量影响的体模研究
目的：探讨在多排螺旋 CT 扫描中改变扫描野(FOV)和矩阵(matrix)对体模中纯磨玻璃结节(pGGN)的 CT 图像质量的影响。方法应用 Philips Brilliance 128排螺旋 CT 在3种不同 FOV(50 mm、150 mm、300 mm)条件下对含有 pGGN(直径均≥5 mm)的胸部仿真体模进行扫描,分别用标准分辨率(512×512)和高分辨率(1024×1024)矩阵进行重建(标准算法),记录体模中每个结节及其邻近组织在不同条件下的 CT 值和及其标准差(SD),通过公式计算各条件下图像的平均标准差(MSD)、对比噪声比(CNR)及信噪比(SNR),比较不同条件下各项指标的差异；再由2名医师采取盲法对不同条件下结节的可见度进行评分,用 Kappa 检验评价观察者间的一致性。结果2名观察者的一致性为中等或较好。当矩阵不变时,不同 FOV 条件下各 pGGN 的 MSD、CNR 及 SNR均无明显统计学差异,但结节的可见度评分随着 FOV 的减小而提高；而当 FOV 不变时,不同矩阵条件下 pGGN 的 MSD、CNR 及SNR 均存在统计学差异,高分辨率矩阵的 MSD 高于标准分辨率矩阵,CNR 和 SNR 低于标准分辨率矩阵,且对于结节的可见度评分,高分辨率矩阵较标准分辨率矩阵相比并无明显提高。结论对直径≥5 mm 的 pGGN,在矩阵相同的条件下,缩小 FOV,并不会对 CT 图像的质量造成影响,但能够提高结节的可见度评分；而当 FOV 保持不变,高分辨率矩阵的图像的 MSD 更大,SNR 及CNR 更小,且高分辨率矩阵对结节的可见度并无明显提高。
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重建算法对肺部磨玻璃密度结节体模CT低剂量扫描的影响
目的 探讨适合纯磨玻璃密度结节(pGGN)评估的低剂量CT重建层厚和重建重叠率的优化组合方案及迭代重建对图像质量的影响.方法在5种不同的层厚(1 mm、2 mm、3 mm、4 mm、5 mm)、2种重建重叠率(50％和0％)下对含有9个pGGN的仿真胸部体模进行扫描;分别采用传统的滤波反投影(FBP)和迭代重建算法iDose4对图像进行数据重建.测量不同层厚、不同重叠率及不同重建算法下pGGN的CT值、计算图像的对比噪声比(CNR),并进行统计学分析.结果 不同层厚的条件下结节的CT值及图像CNR值有显著统计学差异(P值均＜0.05);随着层厚的增加,结节CT值逐渐减小,图像的CNR值逐渐增大.且图像CNR值在层厚为4 mm、重建重叠率为50％时达到峰值.在相同层厚,不同重建重叠率的条件下结节的CT值及图像CNR值有显著统计学差异(P值均＜0.05).重建重叠率为层厚的50％时,结节CT值和图像CNR值均较重叠率为0％时增大.2种重建算法的图像CNR值有显著统计学差异(P值均＜0.05).结论 在低剂量扫描条件下,重建重叠率为50％有利于结节CT值的测量和提高图像质量.iDose4迭代重建技术可以改善图像噪声,有利于结节外部形态的显示.
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一种基于原型体模的宝石能谱CT成像的质量保证检测方法
目的：探讨宝石能谱 CT 成像(GSI)的质量保证检测方法。方法以纯净水和碘帕醇300对比剂为原料,配制9种不同浓度溶液,形成原型体模,在 GE Discovery CT750 HD 扫描仪上,采用常用头部 GSI 方案进行扫描,并在 GE AW4.6图像后处理工作站上进行图像后处理。结果基于等效原子序数直方图、基质散点分布图和 CT 值随射线能量变化的能谱曲线图,GSI 能够区分不同浓度碘溶液,并能定量分析其水和碘的含量。结论通过碘溶液原型体模检测 GSI 的定量分析能力是可行的。
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应用ROC曲线对比数字乳腺摄影与模拟乳腺摄影对病灶显示的研究
目的 对照研究数字乳腺摄影与模拟乳腺摄影在病灶显示上的差别.方法 分别将专用的TRM乳腺体模置于传统模拟和数字乳腺钼靶X线机的托盘上,采用固定65 cm的焦片距,根据乳腺体模的厚度确定适当的压力为4磅,分别获得传统模拟与数字乳腺摄影的曝光条件,并获TRM乳腺体模的传统模拟和数字照片.请5位观测者,对获得的传统模拟和数字照片上的乳腺体模影像分别在观片灯上采用"五值法"进行视读,以ROC曲线解析,并分别进行统计处理,以判断有无统计学意义.结果 在乳腺模体的传统模拟与数字照片上,视读直径为0.25～0.32 mm的钙化灶,有显著差异;视读直径为0.45～1.35 mm的肿块灶,有显著差异.结论 数字乳腺摄影的照片在显示直径为0.25～0.32 mm的钙化灶和直径为0.45～1.35 mm的肿块灶均优于传统模拟乳腺摄影照片.
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模拟冠状动脉的初步实验结果分析
目的 探讨不同浓度对比剂、不同内径冠状动脉对冠状动脉内斑块性质及管腔狭窄程度定量测量准确性的影响.方法 模拟冠状动脉内径分别为3 mm、4 mm及5 mm,内置不同大小的偏心狭窄斑块材料模拟管腔轻、中和重度(25%,50%和75%)狭窄,斑块材料具有不同的CT值(-100 HU和100 HU)以模拟不同性质的斑块.采用GE Lightspeed 64层螺旋VCT,以心脏扫描模式对模拟冠状动脉进行扫描.测量不同浓度对比剂条件下不同冠状动脉内径内斑块的CT值及管腔狭窄程度.结果①冠状动脉内斑块CT值的测量误差随对比剂浓度增加而随之增大.②对于不同管径的冠状动脉,管径越大,管径内斑块CT值测量误差越小.③对比剂浓度对斑块狭窄程度测量的影响并不明显.结论 采用模拟冠状动脉实验评价斑块性质及狭窄程度的准确性,对临床研究和应用有一定价值.
