CT扫描不同层厚及范围对扫描靶点的影响研究

侯洪涛张 峰曹玉林魏福全



CT扫描不同层厚及范围对扫描靶点的影响研究

侯洪涛①张 峰②曹玉林①魏福全①

侯洪涛,男,(1980- ),本科学历，主管技师。浙江省立同德医院放射科，从事放射技术工作。

目的：分析不同扫描厚度和范围对扫描靶点位置、形状的影响，为肿瘤治疗中CT扫描精确定位提供参考。方法：采用双源CT对TLD-T1型头模进行扫描，将头模水平放置扫描床行定位图扫描后取最大直径5 mm扫描，扫描厚度分别设置为2 mm、3 mm、5 mm及10 mm，分析扫描厚度变化对扫描直径、形状和噪声值的影响。取扫描厚度5 mm，改变扫描视野，分析不同扫描视野在200 mm、300 mm和250 mm下靶点偏移位置。结果：①2 mm和3 mm扫描厚度靶区最大直径均为6 mm，依照人体视觉分析，靶点直径从大到小依次为2 mm、3 mm、5 mm和10 mm；②改变扫描厚度，靶点形状出现变化，随着扫描厚度的增加，图像形状变化逐渐规律，2 mm图像评分显著高于10 mm图像评分，差异有统计学意义(t＝27.080，P＜0.05)；③噪声测量值逐渐减少，10 mm噪声测量值(3.52 HU)低于2 mm噪声测量值(9.06 HU)，差异有统计学意义(t=8.646；P＜0.05)。以扫描视野200 mm为基准，250 mm和300 mm扫描视野靶点位置沿着X轴正方面偏移分别为1.5 mm和2.0 mm。结论：不同扫描厚度和扫描范围均会影响靶点位置，对放射治疗精确定位具有很大影响，随着扫描厚度的增加，图像质量降低，噪声测量值逐渐减少，故在CT扫描中应正确掌握变化规律并采取相应的措施。

CT扫描；扫描厚度；扫描视野；靶点位置；放射治疗

①浙江省立同德医院放射科 浙江 杭州 310012

②浙江省立同德医院设备科 浙江 杭州 310012

[First-author’s address] Department of Radiology, Tongde Hospital of Zhejiang Province, Hangzhou 310012, China.

近年来，随着CT性能和技术的高速发展，CT在临床中的应用更加广泛，扫描厚度和扫描时间极大降低，图像质量得到很大提高[1]。而CT精确定位在放射治疗中得到广泛使用，有研究指出，在CT定位中影响CT图像质量的参数包括扫描厚度、噪声及分辨率等[2-3]。靶区定位差1 mm有可能引起最小剂量的变化，变化幅度在10%左右，CT定位并不困难。但是，不同定位对患者带来的影响存在很大差异，扫描厚度和范围的不同将会直接影响扫描靶点[4]。为此，本研究分析不同扫描厚度和扫描范围对扫描靶点位置、形状的影响，为肿瘤治疗中CT扫描精确定位提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器设备

西门子Definition Flash双源CT(德国西门子公司)；TLD-T1型头模(浙江省立同德医院)。

1.2 检查方法

采用西门子双源CT机器，将TLD-T1型头模水平放置，常规空气校正，定位图像扫描；改变靶点直径后进行单一层面扫描，先取靶点最大直径5 mm；扫描参数：管电压为130 kV、管电流为70 mA，扫描3 s。改变扫描厚度依次扫描，扫描厚度分别为2 mm、3 mm、5 mm及10 mm。将扫描范围定位在250 mm，改变扫描范围，进行扫描，扫描范围分别为200 mm、250 mm及300 mm。

1.3 观察指标

分析不同扫描条件下靶点大小和形状的变化，并测量靶点直径和噪声变化。在改变扫描范围中，以200 mm为基准，观察不同扫描范围对扫描靶点位置的影响。所得图像均由5位放射科医师采用全盲法评分，共5个项目，最高为3分，最低为0分，图像变形为0分，图像模糊不清为1分，图像变宽为2分，图像清晰为3分，得分越高图像质量越好。噪声测量值采用感兴趣区(region of interest，ROI)法测量。

1.4 统计学方法

采用SPSS 17.0统计软件对研究数据进行统计处理。计量资料图像评分采用均值±标准差(±s)表示，计量资料采用t检验，扫描靶点直径、噪声测量值和偏移位置采用计数资料表示，采用x2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 扫描厚度对靶点直径和噪声测量值的影响

改变扫描厚度，分析不同厚度靶点直径、图像评分和噪声测量值。2 mm和3 mm扫描厚度靶区最大直径均为6 mm，5 mm扫描厚度下靶点最大直径为5 mm，10 mm扫描厚度下靶点最大直径为5 mm，由于肉眼观看3 mm层厚圆＜2 mm层，10 mm层厚圆＜5 mm层，因此靶点直径从大到小依次为2 mm、3 mm、5 mm及10 mm。

表1 扫描厚度对靶点直径和噪声测量值的影响

改变扫描厚度，靶点形状也出现变化。随着扫描厚度的增加，图像噪声测量值随着扫描厚度的增加而降低，2 mm扫描厚度噪声测量值为9.06 HU，3 mm扫描厚度噪声测量值为5.34 HU，5 mm扫描厚度噪声测量值为4.26 HU，10 mm扫描厚度噪声测量值为3.52 HU；3 mm、5 mm和10 mm扫描厚度噪声测量值与2 mm扫描厚度噪声测量值比较，差异均有统计学意义(t=6.341，t=7.291，t=8.646；P＜0.05)，见表1。

2.2 扫描厚度对靶点扫描图像质量的影响

改变扫描厚度，图像质量出现明显变化。随着扫描厚度的增加，图像呈现逐渐减少变化趋势，2 mm扫描厚度噪声测量值为(14.2±0.5)mm，3 mm扫描厚度噪声测量值为(11.8±1.3)mm，5 mm扫描厚度噪声测量值为(9.8±2.4)mm，10 mm扫描厚度噪声测量值为(7.26±0.28)mm。3 mm扫描厚度靶点图像质量高于2 mm，但差异无统计学意义(t=3.853，P＞0.05)，5 mm和10 mm扫描厚度下，噪声测量值均显著低于2 mm噪声测量值，其差异有统计学意义(t=4.013，t=27.080；P＜0.05)，见表2。

表2 扫描厚度对靶点图像质量影响(±s)

表2 扫描厚度对靶点图像质量影响(±s)

扫描厚1 235 度0 (mm) 7 11 图9.41.2..像86 28±± ±± 评20 01 分....42 53 8 2 347..t.值-800 51 8 330 000 P...-值000 500 140

2.3 扫描范围对靶点的影响

以扫描视野200 mm为基准，改变扫描视野。250 mm和300 mm标识位置均出现改变，靶点位置均沿着X轴正方向移动，随着扫描视野的增大，靶点偏移的距离也增大。250 mm扫描视野靶点位置沿着X轴正方向偏移1.5 mm，300 mm扫描视野靶点位置沿着X轴正方向偏移2.0 mm，见表3。

表3 扫描范围对靶点位置的影响(mm)

3 讨论

CT成像是指依据人体各组织对X射线具有不同衰减系数而形成的特征分析患者病情，通过数学的方法分析人体各射线吸收系数，CT扫描图像质量对患者诊治有重要价值，并受到设备、扫描厚度及范围等多方面因素的影响，研究不同扫描厚度和扫描范围对扫描靶点位置、形状的影响对患者治疗有现实意义[5-6]。

CT扫描选择的扫描厚度是影响图像质量的重要因素，通常CT扫描层厚需要根据患者病灶类型、部位以及大小等进行确定，切层越薄得到的空间分辨率越高，但同时接收到的光子数目过少，密度分辨率很低[7-9]。若切层过厚，图像空间分辨率极大下降，但是密度分辨率升高[10]。在放射治疗中需要三维CT图像重建，本研究采用西门子Definition Flash双源CT扫描TLD-T1型头模，分析不同扫描厚度和扫描范围对扫描靶点位置、形状的影响。在放射治疗中对密度和空间分辨率的要求很高，需要明确得到肿瘤位置、密度、边缘以及实际尺寸等信息，在本研究分析中改变不同扫描厚度，观察靶点位置，其结果表明，2 mm和3 mm扫描厚度靶区最大直径均为6 mm，而5 mm和10 mm扫描厚度下靶点最大直径为5 mm。靶点直径从大到小依次为2 mm、3 mm、5 mm和10 mm，表明随着扫描厚度的减少，扫描直径逐渐增大，推测在CT图像上，各个像素值都代表着相应单位的CT值，受到部分容积效应的影响[11]。层面厚度减少虽然能够显性，但相对而言病变肿瘤组织的密度要高于周围正常组织，因此测量得到的CT值要比病变肿瘤实际小，同时如果病变肿瘤组织的密度小于周围正常组织，则病变组织厚度同样要小于层面厚度，CT测量值要偏高。在以往分析中，也有研究认为在同一层面内，密度不相同的两个相邻物体，边缘的吸收值无法被准确的测量[12]。因此，改变CT扫描厚度，所得到的某个病变组织的形状、大小等并不能完全与真实情况保持一致。杨毅等[13]研究认为，在特定的容积素中，X射线衰减值不会随着放射线的入射角度变化而出现异常，但是多能量X射线检查由于光线消除不均衡，不会表现出这个特点，穿过含高原子序数的物质时，不同角度测量所得到的光谱分布不一致，导致CT重建数据的差异[14]。研究表明，改变CT扫描厚度会对靶点产生极大影响，扫描厚度过小，如本研究所分析的2 mm，则会存在一定误差，若扫描厚度过大，则对三维图像的重建不利。

许多研究指出，影响图像质量的因素包括扫描厚度、中间厚度以及重建间隔等，其中扫描厚度是决定性因素，这个观点在不少研究中得到证实，扫描厚度越小图像质量越高[15]。在本组研究中，分析扫描厚度对靶点形状和噪声测量值影响中发现改变扫描厚度，靶点形状也出现变化，随着扫描厚度的增加，图像形状变化逐渐规律，10 mm图像评分(14.2±0.5)显著高于2 mm图像评分(7.26±0.28)，与以往研究结果相一致。在横断面像素尺寸很小时，扫描厚度接近真实情况，各向同性更好，因此图像质量高，扫描厚度减少能够相应增加体素数量，得到更多的数据量，提高图像质量。扫描厚度减小，对容积效应影响小，对提高图像质量有利，但是会增加扫描层数、时间以及总的数据量。故在实际CT扫描中需要合理设置扫描厚度，定期测试水膜，加强故障处理，为CT机提供更加良好的环境，对于不同部位、器官等病变组织合理选择扫描条件[16-18]。

CT扫描噪声通过影响CT在平均值上下的涨落，直接影响密度分辨率，尤其是低密度的图像中影响更加显著。CT噪声由图像有限光子数决定，通常噪声小，图像颗粒更加细。在CT扫描厚度与噪声关系的研究中，通常认为层厚越小，噪声越大，多数认为增加X射线量来控制图像噪声[19-20]。对于不同扫描厚度对噪声的影响，本研究结果表明，随着扫描厚度的减少，噪声测量值逐渐减少，10 mm噪声测量值(3.52 HU)、5 mm噪声测量值(4.26 HU)显著低于2 mm噪声测量值(9.06 HU)。扫描厚度越薄噪声越大，与以往研究结果相一致。也有研究认为，在扫描厚度不变情况下照射量增加也能够降低噪音，认为扫描条件低噪声则更大。在分析噪声水平中有研究认为，性能良好的CT机器噪声与照射量呈现负相关，噪声减半，照射量需要提高3倍左右[21]。因此，在实际CT扫描中需要根据实际情况合理选择扫描厚度，通常肿瘤＞15 mm的病变部位扫描，可采用5 mm扫描厚度，肿瘤直径＜15 mm的组织扫描，可采用3 mm扫描厚度，针对薄层扫描密度分辨率低的问题，可通过增大照射量值解决。

在分析不同扫描范围对扫描靶点影像的研究结果表明，以扫描视野200 mm为基准，250 mm扫描视野靶点位置沿着X轴正方偏移1.5 mm，300 mm扫描视野靶点位置沿着X轴正方偏移2.0 mm，可看到随着扫描视野的增加，偏移位置也相应的增加，推测这种情况与非对称性焦点排列有关，定位扫描中为得到足够的扫描范围，要求大于肿瘤体积。在CT扫描中若相邻部位体积差值过大，则需要改变视野，以大体积组织为参照物进行修正，保证靶点所在轴的续惯性[13]。

4 结语

不同扫描厚度和扫描范围均会影响靶点位置，对放射治疗精确定位有很大影响，随着扫描厚度的增加，噪声测量值逐渐减少，在CT扫描中扫描厚度对靶点的影响很大，如果扫描厚度设置不精确，必然影响放射治疗的范围，因此在CT扫描中需要正确掌握变化规律并采取相应的措施。

[1]关家文,孙海涛,刘维财,等.影响L5S1节段椎间孔镜入路的影像研究和应用[J].中国矫形外科杂志, 2014,22(23):2123-2127.

[2]李滨,雷学,戴萌,等.利用影像数据坐标转换定位头颅外体表标志与颅内靶点关系[J].河北医科大学学报, 2012,33(11):1260-1263.

[3]姜庆丰,李光俊,徐庆丰,等.重复CT扫描提高运动靶区勾画范围准确性研究[J].中华放射肿瘤学杂志, 2010,19(4):346-349.

[4]冯温雅,施兴华.结构扫描雷达对钢筋混凝土构件的三维切片成像[J].物探与化探,2013,37(4):692-695.

[5]纵照义,丁勇,刘雁冰,等.PET-CT检查CT扫描参数的优化[J].医疗卫生装备,2013,34(4):95-96, 132.

[6]彭文献,彭天舟,叶小琴,等.CT扫描参数对人体组织CT值影响的研究[J].中华放射医学与防护杂志, 2010,30(1):79-81.

[7]赵峰,曾勇明,彭盛坤,等.胸部CT扫描参数与组织噪声相关性的实验研究[J].重庆医科大学学报,2012, 37(7):617-621.

[8]陈勇华,张永寿,薄夫军,等.西门子Biograph 16HR PET/CT影像重建系统常见故障及处理[J].中国医疗设备,2011,26(1):113-115.

[9]王金之,李建彬,王玮,等.基于放疗中重复4D-CT扫描胸段食管癌肿瘤靶区体积变化的研究[J].中华放射医学与防护杂志,2013,33(4):403-404.

[10]付维东,龚建平,宦坚,等.钙化积分扫描缩短冠脉CTA扫描范围及降低辐射量的作用[J].放射学实践, 2012,27(3):305-308.

[11]李庚,高关心,夏慧琳,等.CT空间分辨率和低对比度分辨率的检测及其影响因素[J].中国医疗设备, 2010,25(1):7-9.

[12]马静,董海鹏,宋琼,等.双能CT扫描参数和算法对定量检测伴脂肪沉积肝脏铁含量影响的实验研究[J].中华放射学杂志,2014,48(4):333-336.

[13]杨毅,白燕.多层螺旋CT扫描婴幼儿先天性心脏病条件设置研究[J].中国医学装备,2013,10(9):9-11.

[14]程广,卢林民,潘正航,等.儿童鼻窦低剂量CT扫描的应用及适宜扫描参数[J].安徽医学,2013,34(1):62-65.

[15]洪璇阳,许乙凯,罗沛霖,等.低剂量扫描序列组合在头颈CT减影血管造影中的可行性研究[J].临床放射学杂志,2014,33(4):612-615.

[16]Zhang Y,Ren L,Ling C,et al.WE-A-134-04:Comprehensive Evaluation of a Respiration-Phase-Matched Digital Tomosynthesis(DTS) Imaging Technique for Monitoring Moving Targets[J].Medical Physics,2013,40(7):469-470.

[17]Brastianos PK,Horowitz PM,Santagata S,et al.Genomic sequencing of meningiomas identifies oncogenic SMO and AKT1 mutations[J].Nature Genetics,2013,45(3):285-289.

[18]梁子威,耿建华.仿真体模在PET/CT图像质量及剂量控制中应用进展[J].中国医学装备,2015,12(6): 57-61.

[19]王卓,黄远亮,顾力栩,等.计算机辅助牙种植外科导航系统-精确度的测试研究[J].中外健康文摘, 2011,8(39):379-380.

[20]于树鹏,刘军,辛军,等.SPECT及CT对首诊肺癌患者骨转移的诊断价值[J].中国医学影像技术,2011, 27(4):822-825.

[21]赵德明,顾小莺,裴林惠,等.螺旋CT经下肢静脉注射造影剂增强检查参数的研究[J].CT理论与应用研究,2012,21(4):747-752.

Research on effects on the targets due to changing slice thickness or scanner field of CT scanning

/HOU Hong-tao, ZHANG Feng, CAO Yu-lin, et al// China Medical Equipment, 2016,13(2):29-32.

Objective: To analyze the effects on the size and shape of targets due to changing slice thickness or scanning field of CT scanner, and to provide reference for the accuracy of scanning location and accurate therapy of tumors.Methods: TLD-T1 type head mold was scanned by dual source CT.Type head was scanned with max diameter 5 mm after horizontal positioning and scanning.Scanning thickness is set to 2 mm, 3 mm, 5 mm and 10 mm.The effect of scanning diameter, shape and noise with different scanning thickness.The slice thick was 5 mm, scanner fields were taken 200 mm, 250mm and 300 mm, respectively, target offset position was analyzed.Results: ①The maximum diameter of the 2 mm and 3 mm scan thickness target area were 6mm,the target point diameter from the big to the small sequence was 2 mm, 3 mm, 5 mm, 10 mm according to human vision.②The scan thickness, the shape of the target was changed.the shape of the image was changes gradually with the increase of the scan thickness, 2mm noise measurements (3.52 HU) were significantly lower than the 10 mm noise measurements (9.06 HU), P<0.05.③The noise measurement value was gradually reduced, 10 mm noise measurements (3.52 HU) were significantly lower than the 2 mm noise measurements (9.06 HU), t=8.646, P<0.05.To scan the 200 mm as the baseline, the 250 mm scanning field of vision target position along the X axis is in the direction of the 1.5 mm, the 300 mm scan field of view point position along the X axis was 2.0 mm.Conclusion: Different scanning thickness and scanning range will influence the location of the target, on radiotherapy of accurate positioning has great influence, image quality decreased with the increase of thickness scan, noise measurement value decreased gradually, in CT scanning should correctly grasp the changes and take corresponding measures.

CT scan; Scaning thickness; Scanning field; Target position; Radiotherapy

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.02.009

1672-8270(2016)02-0029-04

R814.42

A

2015-09-18