Možnosti zlepšení obrazu a redukce dávky při CT vyšetření

MUDr. Ivana Červinková, Ph.D.

Doctoral thesis

Possibilities of Image Enhancement and Dose Reduction in CT Examinations

Abstract:

Cíl: Zjistit, zda iterativní model-based rekonstrukční technika IMR (Philips Healthcare, Best, Netherlands) dokáže zachovat obrazovou kvalitu CT obrazu i při redukci radiační dávky na 20% původní hodnoty. Materiál a metody: CT vyšetření krku, mediastina či břicha byla zhotovena standardními protokoly na přístroji MDCT 64 (Philips Healthcare, Best, Netherlands). Bylo hodnoceno 50 snímkových studií, přičemž soubor pacientů byl rozdělen na 3 skupiny – Nejmladší, Děti a Dospělí. Čtyřmi zkušenými hodnotiteli byly posuzovány CT skeny rekonstruované pomocí filtrované zpětné projekce (FBP) a pomocí iterativní rekonstrukční techniky IMR (za použití levelů L1BR, L2BR a L2BSP) při 100% dávky a při dávce redukované o 80%. Dávka byla redukovaná snížením „miliampér-sekund“ (mAs). Byl hodnocen obrazový šum, artefakty v obrazech, anatomické detaily, ostrost, rozlišení při nízkém kontrastu, celkový dojem z rekonstruovaného obrazu, možnost ovlivnění popisu, možnost ovlivnění závěru vyšetření. Jako základ bylo vždy použito FBP při 100% mAs, zhoršení parametru znamenalo záporné bodové hodnocení, zlepšení naopak kladné. Následně bylo provedeno i objektivní měření obrazové kvality. Výsledky: Nejvyšší vylepšení obrazové kvality (vzhledem ke kvalitě obrazů rekonstruovaných metodou FBP se 100% dávkou) bylo dosaženo s použitím rekonstrukce IMR L2BR, která může být doporučena jako optimální. Statisticky se podařilo prokázat, že rekonstrukční metoda IMR L2BR má nejvyšší výkonnost (v rámci testovaných metod) při potlačování šumu a artefaktů. Ve vybraných indikacích umožňuje redukci dávky až o 80%. U nejmladších pacientů není efekt iterativní rekonstrukční metody IMR tak výrazný jako u zbývajících dvou skupin pacientů. Závěr: Podařilo se prokázat, že použití iterativní rekonstrukční techniky IMR umožňuje zachování diagnostické výpovědi i ve výrazně redukované dávce při CT vyšetření oblastí krku, hrudníku nebo břicha v různých věkových skupinách.

Abstract:

Aim: To determine whether iterative model-based reconstruction (IMR) technique (Philips Healthcare, Best, Netherlands) can preserve computed tomography (CT) image quality when the radiation dose is reduced to 20% of the original value. Materials and methods: CT examination of the neck, mediastinum, or stomach was performed using standard protocols with a Philips Healthcare MDCT 64. Fifty imaging studies were evaluated. The patients set was divided into three groups: Young, Preadolescent, and Adult. Four experienced evaluators assessed the CT scans reconstructed using filtered back projection (FBP) and IMR technique (using the L1BR, L2BR, and L2BSP levels) at a 100% dose and at a dose reduced by 80%. The dose was reduced by a decrease in milliampere seconds (mAs). Image noise, artifacts, anatomical details, sharpness, low-contrast resolution, general impression of the reconstructed image, possibility of influencing the description, and possibility of influencing the examination’s conclusion were assessed. FBP at 100% of mAs was always used as the basis for comparison. Decrease in a parameter meant a negative point score while an improvement was marked as positive. Subsequently, objective measurement of image quality was also performed. Results: The greatest improvement in image quality (relative to the quality of images reconstructed using FBP with 100% dose) was achieved using IMR L2BR reconstruction, which can be recommended as optimal. The IMR L2BR reconstruction method was statistically demonstrated to have the best performance among the tested methods in suppressing noise and artifacts. In relation to the selected indications, this method allows a reduction in dose by as much as 80%. The effect of IMR was less marked among the youngest patients than in the remaining two patient groups. Conclusion: The study demonstrated that use of the IMR technique preserves diagnostic indications even with a markedly reduced dose in CT examinations of the neck, thorax, and abdomen in various age groups.

Keywords

Klíčová slova, CT vyšetření, filtrovaná zpětná projekce, iterativní rekonstrukční technika IMR, obrazová kvalita, redukce radiační dávky, šum Keywords, CT examination, filtered back projection, iterative reconstruction technique IMR, image quality, radiation dose reduction, noise

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 8. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 15. 12. 2017
• Supervisor: doc. MUDr. Jarmila Skotáková, CSc.

Masaryk University

Faculty of Medicine

Doctoral programme / field:
Radiology (4-years) / Radiology