Optimization in 64-mdct of the chest using tube current modulation based on noise index : phantom study

• Main Author: Pawana Inthibal (Author)
• Other Authors: Anchali Krisanachinda (Contributor), Kiat Arjhansiri (Contributor), Chulalongkorn University, Faculty of Medicine (Contributor)
• Format: Book
• Published: Chulalongkorn University, 2013-11-26T07:38:22Z.
• Subjects: Thesis
• Online Access: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/36730
• Other title: การใช้ปริมาณรังสีอย่างเหมาะสมเพื่อให้เกิดภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ทรวงอกที่มีคุณภาพยอมรับได้ด้วยเทคนิคการปรับกระแสหลอด-เวลาบนพื้นฐานการเปลี่ยนค่าดัชนีย์นอยส์: ศึกษาในหุ่นจำลอง
• Notes: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/36730
• Keywords: Chest -- Tomography; Chest -- Radiography; X-rays; ทรวงอก -- โทโมกราฟีย์; ทรวงอก -- การบันทึกภาพด้วยรังสี; รังสีเอกซ์

Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2012

Tube current modulation is the great potential method for the radiation dose reduction. Noise Index is an indicative parameter of the image quality controlled by the AEC system for the noise level in the image associated with radiation dose. The purpose of this study is to determine the radiation dose when varying Noise Index and the optimal Noise Index for the acceptable image quality of the chest phantom. The standard and large sizes Lung Man Chest phantom with +100 HU of 12, 10, 8, 5, and 3 mm in diameter of spheres simulated nodules were scanned with various reconstruction filters, 0.625-5.0 mm of slice thickness, Noise Index 10-20 and 75-380 of mA. The CTDIvol (mGy) and DLP (mGy.cm) were recorded from the CT console. The quantitative image quality was assessed by the contrast to noise ratio (CNR) values. The nodule detectability and spatial resolution were independently evaluated by two radiological technologists for qualitative image quality. With the variation on Noise Index of 10-20 and the slice thickness of 0.625-5.0 mm on the standard size phantom, the radiation dose was decreasing, CTDIvol from 16.52 to 3.38 mGy. The CTDIvol and DLP slightly decreased at the thin slice thickness and rapidly decreased at thick slice thickness on varying Noise Index. There were no variation of CTDIvol and DLP at the thin slice thickness for the large size phantom, the range of CTDIvol was 16.52-7.09 mGy. The STD filter offered the highest percent CNR when compared to the CHEST filter at 50-60%, the LUNG and BONE+ offered the lowest percent CNR respectively. The LUNG filter produced the best spatial resolution image. The scoring on image quality by two observers for standard, and large size phantoms were similar with good agreement. Noise Index and slice thickness are the major parameters affecting the radiation dose. Increasing of Noise Index 10-20 results in decreasing radiation dose to 18.2, 32.1, 64.9, and 65.9% for 0.625-5.0 mm slice thickness respectively. The slice thickness had a major impact on radiation dose for the large size phantom with the reduction from 12.82% to 57.07 % for 2.5-5.0 mm of slice thickness respectively. The STD filters were designed for good spatial resolution with reasonably low image noise. The Noise Index has little affected on CNR. When varying Noise Index from 10-20, the reduction in CTDIvol was 9.91-3.38 mGy for standard size phantom, and 16.52-7.09 mGy for large size phantom. The factors affecting on radiation dose and image quality were Noise Index, slice thickness and reconstruction filters. The selection on Noise Index depends on clinical applications. Using the Noise Index of 20 at 75-380 mA with LUNG and Bone+ filters resulted in acceptable subjective image quality whereas Noise Index 15-17.5 at 75-380 mA with STD filters resulted in acceptable objective image quality for routine chest CT.

เทคนิคการปรับกระแสหลอดเป็นวิธีการลดปริมาณรังสีแก่ผู้ป่วยได้อย่างมีประสิทธิภาพ, ค่าดัชนีนอยส์เป็นพารามิเตอร์หนึ่งของระบบควบคุมปริมาณรังสีแบบอัตโนมัติตามการเบาบางรังสีจากเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ชนิด 64 สไลซ์ ซึ่งกำหนดปริมาณสัญญาณรบกวนบนภาพและคุณภาพของภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ สัมพันธ์กับปริมาณรังสีที่ผู้ป่วยได้รับ การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อหาปริมาณรังสีเมื่อมีการตั้งค่าดัชนีย์นอยส์ที่ต่างกัน และค่าดัชนีย์นอยส์ที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ทรวงอกของหุ่นจำลองที่มีคุณภาพยอมรับได้และปริมาณรังสีต่ำ หุ่นจำลองทรวงอกขนาดมาตรฐานและขนาดใหญ่ ภายในมีเนื้อเยื่อทรงกลมจำลอง ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 12, 10, 8, 5, และ 3 มิลลิเมตร บรรจุอยู่ ถูกนำมาสแกนด้วยเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ชนิด 64 สไลซ์ ด้วยการตั้งค่าพารามิเตอร์ที่แตกต่างกันของ ฟิลเตอร์สร้างภาพ 4 แบบ คือ STD, CHEST, LUNG, และ BONE+, ความหนาของสไลซ์ 4 ขนาด คือ 0.625, 1.25, 2.5 และ 5.0 มิลลิเมตร และ ค่าดัชนีย์นอยส์ 10, 12.5, 15, 17.5 และ 20 ด้วยค่ากระแสหลอดต่ำที่สุดถึงสูงที่สุดคือ 75-380 มิลลิแอมแปร์. ค่า CTDLvol และ DLP ที่ได้ถูกบันทึกจากหน้าจอแสดงภาพ การประเมินคุณภาพของภาพในเชิงปริมาณกระทำโดยวิธี การหาอัตราส่วนความคมชัดบนภาพต่อสัญญานรบกวน (ซีเอ็นอาร์) และการประเมินในเชิงคุณภาพโดย ความสามารถ ในการมองเห็นเนื้อเยื่อทรงกลมจำลอง และขนาดของเนื้อเยื่อทรงกลมจำลองที่เล็กที่สุดโดยนักรังสีการแพทย์ 2 ท่านที่มีประสบการ์ทางด้านเอกซเรย์คอมพิวเตอร์มากกว่าสิบปี ข้อมูลปริมาณรังสีและคุณภาพของภาพถูกนำมาประเมินเพื่อหาค่าดัชนีย์นอยส์ที่เหมาะสมเพื่อการใช้รังสีปริมาณต่ำและคุณภาพของภาพที่ยอมรับได้ ผลการศึกษาพบว่า สำหรับหุ่นจำลองขนาดมาตรฐานเมื่อมีการเพิ่มขึ้นของค่าดัชนีย์นอยส์ จาก 10-20 และ ความหนาของสไลซ์เพิ่มขึ้น 0.625- 5.0 มิลลิเมตรค่า CTDLvol ลดลงจาก 16.52 เหลือ 3.38 มิลลิเกรย์, และจะลดลงเพียงเล็กน้อยเมื่อความหนาของสไลซ์บาง แต่จะลดลงอย่างมากเมื่อความหนาของสไลซ์หนาขึ้น สำหรับหุ่นจำลองขนาดใหญ่ พบว่าค่า CTDLvol และ DLP ไม่เปลี่ยนแปลงที่ความหนาของสไลซ์บาง, ค่า CTDLvol ลดลงจาก 16.52 เหลือ 7.09 มิลลิเกรย์, ฟิลเตอร์สร้างภาพชนิด STD ให้ค่าเปอร์เซนต์ซีเอ็นอาร์มากที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับฟิลเตอร์สร้างภาพ แบบ CHEST ซึ่งให้ 50-60 เปอร์เซนต์ ในขณะที่ฟิลเตอร์สร้างภาพ แบบ BONE+ ให้ค่าซีเอ็นอาร์ต่ำที่สุด ผลการให้คะแนนเชิงคุณภาพจากนักรังสีการแพทย์ 2 ท่านมีความเห็นตรงกัน ค่าดัชนีย์นอยส์และความหนาของสไลซ์เป็นปัจจัยหลักที่มีผลต่อปริมาณรังสีที่ผู้ป่วยได้รับ การเพิ่มขึ้นของค่าดัชนีย์นอยส์ในช่วง 10-20 มีผลช่วยลดปริมาณรังสีลงได้ 18.2, 32.1, 64.9 และ 65.9 เปอร์เซนต์ตามลำดับ สำหรับหุ่นจำลองขนาดใหญ่ ความหนาของสไลซ์เพียงอย่างเดียวที่เป็นปัจจัยหลัก โดยปริมาณรังสีจะลดลง 12.8 และ 57.07 เปอร์เซนต์ ที่ความหนาของสไลซ์ 2.5 และ 5.0 มิลลิเมตร ตามลำดับ ดังนั้น เมื่อใช้ค่าดัชนีย์นอยส์ 10-20 ค่าปริมาณรังสีของการเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ทรวงอก คือ 16.52-3.38 มิลลิเกรย์ สำหรับหุ่นจำลองขนาดปกติ และ 16.52-7.09 มิลลิเกรย์ สำหรับหุ่นขนาดใหญ่, ดัชนีย์นอยส์, ความหนาของสไลซ์ และชนิดของฟิลเตอร์สร้างภาพล้วนมีผลต่อปริมาณรังสีและคุณภาพของภาพ, ฟิลเตอร์ชนิด STD ถูกออกแบบมาเพื่อให้ได้ภาพที่มีคุณภาพที่ดีที่สุดและมีสัญญาณรบกวนเหมาะสมเมื่อเปรียบเทียบกับฟิลเตอร์ชนิดอื่น การพิจารณาการใช้ค่าดัชนีย์นอยส์ ขึ้นอยู่กับชนิดของฟิลเตอร์ที่จะนำมาสร้างภาพและพยาธิสภาพของโรคปอด ค่าดัชนีย์นอยส์ 20 ที่ กระแสหลอด 75-380 มิลลิแอมแปร์ด้วยฟิลเตอร์สร้างภาพชนิด LUNG และ BONE+ เหมาะสมกับการตรวจเนื่อเยื่อปอด

ให้ภาพที่มีคุณภาพยอมรับได้จากการประเมินด้วยวิธีเชิงคุณภาพ, ส่วนค่าดัชนีย์นอยส์ 15-17.5 ด้วยฟิลเตอร์สร้างภาพชนิด STD ให้ภาพที่มีคุณภาพที่ยอมรับได้จากการประเมินด้วยวิธีเชิงปริมาณสำหรับการเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ทรวงอกที่ต้องการดูอวัยวะต่าง ๆ ทั่วไปในทรวงอก