Beyin BT incelemesinde optimum iteratif rekonstrüksiyon parametrelerinin araştırılması

Abstract

Amaç: Beyin BT incelemelerinde görüntü oluşturulması için kullanılan FiltreliGeri Yönlendirme yöntemi (FBP; Filtered Back Projection) yanında, daha düşükışınlama parametreleri kullanarak, oluşan resimdeki gürültüyü azaltan ve bu yollagörüntü kalitesini artıran iteratif rekonstrüksiyon (IR) yöntemleri de kullanılmayabaşlamıştır. Bu yöntemde, en uygun görüntü kalitesi ve rekonstrüksiyon oranınıbulmak, optimizasyon süreci için gereklidir. Beyin BT işleminde, üretici firma dahildeğişik kaynaklarca önerilen protokoller kullanılırken en uygun görüntü kalitesinisağlayacak ışınlama parametreleri ve en düşük radyasyon değerlerinin bulunmasıamaçlanmıştır.Gereç ve yöntem: İteratif rekonstrüksiyon destekli BT tarayıcısında, FBP vedeğişik oranda IR uygulanan protokollerde oluşturulan fantom görüntü kesitlerinikalitatif ve kantitatif testlerle değerlendirdik. American College of Radiology (ACR)akreditasyon fantomu ile, BT üretici firması tarafından beyin BT incelemesi içinönerilen parametrelerde (320 mA) ve diğer parametreler sabit tutularak 50, 100, 150,200, 250 ve 300 mA sabit tüp akımlarında, ayrıca AAPM beyin BT protokolünde (140mA) fantom görüntüleri oluşturuldu. Görüntüler sırasıyla %30, %50, %70 oranlarındaiterasyon uygulayarak daha düşük gürültü içerikli resimler de elde edildi. Bu resimlerACR akreditasyon değerlendirme yazılımı ile test edildi. Resimler görüntü kalitesiparametrelerini temsil eden, BT sayısı (HU) doğruluğu, homojenite, kesit kalınlığı,uzaklık ölçüm doğruluğu, düşük kontrast çözünürlüğü ve yüksek kontrast çözünürlükiçin incelendi. Her protokol için Kontrast Gürültü Oranı da (CNR; contrast to noiseratio) hesaplandı. Bu görüntülerin hastaya verebileceği radyasyonu anlamak içinprotokollerin uygulanması sırasındaki BT tüp çıkış değerleri de ayrıca incelendi.Değerlendirmeler ayrıca ACR akreditasyon kriterlerine göre yorumlandı.Bulgular: BT sayısı (HU) doğruluğunda kemik dansite için, bazı protokollerdeminör uyumsuzluk belirlendi. Homojenlik testinde tüm protokoller yeterli bulundu.Düşük kontrast çözünürlüğü için, 50 mA ve 100 mA da görüntü kalitesi yetersizbulundu. Güncel uygulanan protokolün AAPM protokolünden daha düşük kontrastçözünürlüğü oluşturduğu görüldü. Yazılım yüksek kontrast çözünürlüğü ve CNRivdeğerlerini tüm protokollerde yeterli buldu. En yüksek çözünürlük güncel uygulananprotokol ile sağlandı. Kesitlerde artefakt görülmedi. Standart protokol, AAPM, 50,100, 150, 200, 250 ve 300mA protokollerinde CTDIvol değerleri sırasıyla 59.04,52.01, 8.83, 17.66, 26.48, 35.31, 46.13 ve 55.35 mGy olarak belirlendi.Tartışma: Tüm protokollerde tüp çıkışı değerlerinin doz referans düzeyleri veAAPM tarafından önerilen doz değerlerinin altında kaldığı görüldü. Uygulananprotokolün beklenenden daha aşağı düşük kontrast değeri verdiği belirlendi. AAPMtarafından önerilen protokolün bazı IR uygulanan resimlerin bundan yüksek ve yeterlidüşük kontrast değeri verdiği uygulanan protokolün ise en iyi yüksek kontrastçözünürlüğü sağladığı anlaşıldı. Bu bilgiler ile mevcut ve firma tarafından önerilenBeyin BT protokolünün yeniden değerlendirilmeli düşünülmelidir. Bu çalışma ileBeyin BT incelemelerinde tüp çıkışlarının hasta dozunu düşürecek ışınlamaparametrelerinin uygulanılandan daha da düşük olabileceği şekilde azaltabileceğisonucuna varıldı.

Objective: In addition to the Filtered Back Projection (FBP), which is used forimage generation in brain CT examinations, iterative reconstruction (IR) methods,which reduce the noise in the picture by using lower irradiation parameters andimprove the image quality, have been introduced. In this method, finding the optimalimage quality and reconstruction ratio is necessary for the optimization process. In thebrain CT procedure, it is aimed to find the irradiation parameters and the lowestradiation values that will provide the most appropriate image quality when using theprotocols recommended by different sources including the manufacturer.Materials and methods: We evaluated qualitative and quantitative tests ofphantom image sections generated on the iterative reconstruction-assisted CT scannerusing FBP and various IR protocols. With the American College of Radiology (ACR)accreditation phantom, the parameters recommended by the CT manufacturer for brainCT examination (320 mA) and other parameters are kept constant at 50, 100, 150, 200,250 and 300 mA constant tube currents, as well as AAPM brain CT protocol (140 mA)phantom images were generated. The images were obtained by applying iteration at30%, 50% and 70% respectively. The images obtained were tested with ACRaccreditation evaluation software. Images were analyzed for CT number (HU)accuracy, homogeneity, section thickness, measurement accuracy, low contrastresolution, homogeneity, and high contrast resolution, representing image qualityparameters. Contrast to noise ratio (CNR) was calculated for each protocol. CT tubeoutput values during the application of protocols to understand the radiation that theseimages can give to the patient were also examined. The evaluations were alsointerpreted according to the ACR accreditation criteria.Findings: Minor mismatch was detected in some protocols for bone densitywith accuracy of CT count (HU). All protocols were found sufficient for homogeneitytest. For low contrast resolution, image quality at 50 mA and 100 mA was found to beinsufficient. The current protocol was found to produce lower contrast resolution thanthe AAPM protocol. The software found high contrast resolution and CNR valuessufficient in all protocols. Current CT protocol revealed the highest spatial resolutionvibetween all examined possible protocols. No artifact was seen in the sections. CTDIvolvalues were determined as 59.04, 52.01, 8.83, 17.66, 26.48, 35.31, 46.13 and 55.35mGy in standard protocol, AAPM, 50, 100, 150, 200, 250 and 300 mA protocols,respectivelyDiscussion: In all protocols, the tube output values were below the dosereference levels and the dose values recommended by AAPM. Current protocol gavelower than expected level of low contrast but AAPM and some others achieved thelimits and showed good enough high contrsat resolution levels. In conclusion thisstudy told us thatcurrent exposure parameters for head CT protocols mighth bedecreased without causing significant image quality loss.