锥形束乳腺CT的图像性能测试及评价

屈艳 辽宁省医疗器械检验检测院 （沈阳 110179）

锥形束乳腺CT的图像性能测试及评价

屈艳 辽宁省医疗器械检验检测院 （沈阳 110179）

本文描述测量锥形束乳腺CT的图像性能的几个典型的测试方法，评价其性能质量。使用特定的体模对科宁的KBCT-1000进行测试。测量的图像性能结果符合评价准则要求。该结果相对于目前临床广泛应用的数字乳腺摄影设备的图像诊断更为精准，诊断的可靠性更高。

锥形束乳腺CT 图像噪声 CT 均匀性 高对比度分辨率 低对比度分辨率

0.引言

锥形束乳腺CT是科宁公司开发研制的新型乳腺诊断设备，结合了数字投影图像技术和计算机X射线断层摄影技术，使用锥形的X射线束和数字平板探测器来采集三维立体数据，能够快速的提供高分辨率的三维人体解剖结构图像。

1.试验器件及试验方法

1.1 试验用体模

科宁乳腺体模（KBCT模）分为三个部分：位于体模中间的圆柱形容器、体模上端的测试模块1和下端的测试模块2。圆柱形容器（直径13 cm，高10cm）主要由与水等效的材料构成，其内部充满水，用于测量水的CT值、图像均匀性和图像噪声。

测试模块1由材料BR12构成，等效于脂肪/腺体各50%的组织，测试模块1包含6组钙化点模型，分别用直径为375µm、320µm、290µm、231µm、195µm和165µm的碳酸钙颗粒来模拟这些钙化点。6组钙化点模型位于测试模块1的同一层切片内，并且均匀地分布于半径为3.0 cm的圆周上，用于测量高对比度分辨率。

测试模块2由材料BR12构成，包括7个不同尺寸的球形“肿瘤”。这些球形“肿瘤”由与背景对比度相差约30 HU的特殊材料构成，肿瘤的直径分别为：10 mm、8 mm、6 mm、5 mm、4 mm、3.2 mm和2.5 mm。用于测量低对比度分辨率。

1.2 图像性能

1.2.1 图像噪声

试验方法：

——将KBCT体模放置在检查床下方的保护罩内，确保测试模块2朝上放置。体模的顶部应与探测器的上边缘持平。应准确放置体模以保证体模的中心轴线与扫描架旋转轴共线。需使用红色十字准直光来校验体模的位置。

——选择扫描参数49 kVp、125 mA和8 ms，对体模进行360˚扫描。使用软件系统提供的标准重建获取整个图像区域的重建图像。

——适当调整窗宽和窗位为0，仔细检查所有重建图像中是否存在伪影。如果存在明显的伪影，需停止测试，重新对设备进行校正后，重新测试。

——找到位于测试模型1和测试模型2之间，水模部分中间的图像。对36层图像（10mm）进行平均处理以降低图像噪声。在处理后的图像内放置5个感兴趣区（ROI，大小均为8 mm×8 mm），其中一个ROI放置在图像的中心位置，其他4个ROI分别放置在以图像中心为原点，75%半径的圆周上，测量每个ROI的标准差。图像噪声为5个ROI区域标准差的均值，将此值记录在数据表中。见表1。

试验结果：3.8

评价准则：图像噪声＜8

1.2.2 水的CT值

图1. 图像噪声采集图像

表1.

试验方法：

——将KBCT模放置在检查床下方的保护罩内，确保测试模块2朝上放置。体模的顶部应与探测器的上边缘持平，应准确放置体模以保证体模的中轴线与扫描架旋转轴共线。需使用红色十字准直光来校验体模的位置。

——选择扫描参数49 kVp、125 mA和8 ms，对体模进行360˚扫描。使用软件系统提供的标准重建获取整个图像区域的重建图像。

——适当调整窗宽和窗位为0，仔细检查所有重建图像中是否存在伪影。如果存在明显的伪影，需停止测试，重新对设备进行校正后，重新测试。

——找到位于测试模型1和测试模型2之间，水模部分中间的图像。对多层图像进行平均处理以降低图像噪声。在处理后的图像中心位置内放置1个感兴趣区（ROI，大小均为8 mm×8 mm），测量ROI的平均CT值。见表2。

——此CT值的平均值记录为水的CT值。

试验结果：4.3HU

评价准则：水的CT值：0±10HU。

1.2.3 CT值的均匀性

图2. 水的CT值采集图像

表2

图3. CT值均匀性采集图像

表3

试验方法：

——将KBCT模放置在检查床下方的保护罩内，确保测试模块2朝上放置。体模的顶部应与探测器的上边缘持平。应准确放置体模以保证体模的中轴线与扫描架旋转轴共线。需使用红色十字准直光来校验体模的位置。

——选择扫描参数49 kVp、125 mA和8 ms，对体模进行360˚扫描。使用软件系统提供的标准重建获取整个图像区域的重建图像。

——适当调整窗宽和窗位为0，仔细检查所有重建图像中是否存在伪影。如果存在明显的伪影，需停止测试，重新对设备进行校正后，重新测试。

——找到位于测试模型1和测试模型2之间，水模部分中间的图像。对36层图像（10mm）进行平均处理以降低图像噪声。在处理后的图像内放置5个感兴趣区（ROI，大小均为8 mm×8 mm），其中一个ROI放置在图像的中心位置，其他4个ROI分别放置在以图像中心为原点，75%半径的圆周上，测量每个ROI的平均CT值。见表3。

——用中心ROI平均CT值减去四个边缘ROI平均CT值的均值，得出结果的绝对值即为图像均匀性数值。

试验结果：CT值均匀性：10.2HU

评价准则：CT值均匀性：＜15HU。

1.2.4 高对比度分辨率

试验方法：

——将KBCT模放置在检查床下方的保护罩内，确保测试模块2朝上放置。体模的顶部应与探测器的上边缘持平，应准确放置体模以保证体模的中轴线与扫描架旋转轴共线。需使用红色十字准直光来校验体模的位置。

——选择扫描参数49 kVp、125 mA和8 ms，对体模进行360˚扫描。使用软件系统提供的高分辨模式重建图像。

——使用特定图像软件载入图像，适当调整窗宽和窗位，检查测试模块2的重建图像中是否存在伪影。如果存在明显的伪影，需停止测试并重新校正设备。

——适当选取窗宽和窗位为0（可微调窗位数值以获取钙化点的最优视觉效果），查看位于测试模块2中的图像。测试模块2内部共有6组，直径分别为375 μm、320 μm、290 μm、231 μm、195 μm和165 μm的钙化点。调暗室内光线，仔细观察图像。因为不同的钙化点可能出现在不同的重建图像中，所以要仔细查看每一幅重建图像，直至能覆盖六组钙化点的区域。记录所有六组钙化点中能观测到的最小钙化点的直径。

试验结果：290µm的钙化点清晰可见。

评价准则：高对比度分辨率应可见290µm的钙化点。

1.2.5 低对比度分辨率

试验方法：

——将KBCT模放置在检查床下方的保护罩内，确保测试模块2朝上放置。体模的顶部应与探测器的上边缘持平，应准确放置体模以保证体模的中轴线与扫描架旋转轴共线。需使用红色十字准直光来校验体模的位置。

——选择扫描参数49 kVp、125 mA和8 ms，对体模进行360˚扫描。使用软件系统提供的标准重建获取整个图像区域的重建图像。

——适当调整窗宽和窗位为0，仔细检测所有重建图像中是否存在伪影。如果存在明显的伪影，需停止测试，重新对设备进行校正后，重新测试。

——查看先前重构的图像。在窗宽200和窗位为0时找到低对比度测试区域。在低对比度测试区域中有7个“肿瘤”，这些“肿瘤”的直径分别为：10 mm、8 mm、6 mm、5 mm、4 mm、3.2 mm和2.5 mm。为减少图像噪声，取5层图像进行平均处理。调暗房间光线，仔细观察图像，并确定肉眼能看到的最小肿瘤的尺寸。记录所观察到的结果。

图4. 高对比度分辨率采集重建图像

图5. 低对比度分辨率采集图像

试验结果：6mm的球可见。

评价准则：低对比度分辨率应可见6mm@2%。

2.结论

试验表明，锥形束乳腺CT设备这类新型乳腺诊断设备，可对乳房进行360˚扫描，在10秒内获得数百幅二维乳腺投影图像。这数百幅二维乳腺投影图像用来对所扫描乳腺进行三维重建，从而实现对所扫描乳房的三维成像，对乳腺肿瘤诊断更加快速，定位精准，可靠性高，并且此设备诊断时不需对受检者乳房进行压迫。

[1] GB/T19042.5-2006 医用成像部门的评价及例行试验 第3-5部分：X射线计算机体层摄影设备成像性能验收试验。

[2] IEC61223-3-2：2007 Evaluation and routine testing in medical imaging departments Part 3-2: Acceptance test imaging performance of mammographic x-ray equipment.

Tapered Beam of Breast CT Image Performance Test and Evaluation

QU Yan Liaoning Medical Device Test Institute (Shenyang 110179)

This paper describes the methods testing typical imaging performance of the cone beam X-ray mammographic equipment for computed tomography. Do the test using the special Koning phantom .Evaluation the imaging performance for mammography diagnostic. the equipment provides the precise positioning, quality result for diagnostic.

The cone beam X-ray mammographic computed tomography equipment, noise, CT uniformity, high resolution, contrast resolution.

1006-6586(2016)05-0058-04

R445.3

A

2015-11-18