Bacheloropgave: Sekventiel CT Cerebrum versus Helical CT Cerebrum -en sammenligning af billedkvalitet, stråledosis og skantid.

Transkript

1 Bacheloropgave: Sekventiel CT Cerebrum versus Helical CT Cerebrum -en sammenligning af billedkvalitet, stråledosis og skantid. 3. Eksterne opgave, Bacheloropgave 7. semester. Af: Kasper Dalhoff Larsen, Jens Kåre Kristoffersen og Torsten Monsen. Hold 58. Vejleder: Carsten A. Lauridsen Afleveringstidspunkt: 4.juni 2008, kl Antal samlede anslag: CVU Øresund, Radiografuddannelsen, Herlev. Opgaven må udlånes.

2 Sekventiel CT Cerebrum versus Helical CT Cerebrum -en sammenligning af billedkvalitet, stråledosis og skantid. Sequential Cerebral CT versus Helical Cerebral CT -a comparison of image quality, radiationdose and scantime. Abstract: Formål: Vi har i vores kliniske praktik observeret, at det er standard at skanne CT af cerebrum med sekventiel skanmetode. I dette projekt vil vi se på, hvilke fordele/ulemper der er ved brug af den sekventielle metode i forhold til den helicale skanmetode, med henblik på tid, dosis og billedkvalitet. Materialer og metode: Vi laver et forsøg, hvor vi skanner et fantom 30 gange ved henholdsvis den sekventielle og den helicale skanmetode. Der bliver brugt en kollimering på 16*0,625 mm. ved den sekventielle og 64*0.625 mm ved den helicale. Ved begge skanninger er kv 120, snittykkelse 5 mm og mas 400. Pitch ved den helicale er 0,673. Skantid og dosis(dlp) er aflæst under skanningen. Efterfølgende er der placeret 6 ROI i hver skanning, hvor støjniveauet er målt. Støjen er testet for signifikant forskel med en uparret t-test. Vi sammenligner resultaterne fra vores forsøg med resultaterne fra to artikler, der begge har problemstillingen; kan helical skanning erstatte den sekventielle som standard til CT af cerebrum? Resultater: Vores forsøg viser at der mest støj ved den helicale skanmetode, i fem ud af seks støjmålinger er en signifikant forskel (p<0,05). Den helicale skan metode er den mest dosistunge af de to 2,03 msv i forhold til 1,63 msv. Skantiden er henholdsvis 5,375 sekunder ved den helicale og 25,5 ved den sekventielle. Artikel 1 kommer frem til at den helicale skanmetode er bedre end den sekventielle på seks punkter, og ved tre af punkterne er der en signifikant forskel (p<0,001). Dosis er

3 ved den helicale 1,5 msv og 1,1 msv ved sekventielle. Tiden er 15 sekunder ved den sekventielle og 30 sekunder ved den helicale. Artikel 2 viser resultaterne, at der ikke er nogen forskel, mellem de to skanmetoder, på nogen af de 12 punkter, der benyttes for at belyse billedkvaliteten. Dosis bliver opgivet ved CTDI som er 42,5 mgy ved begge typer skanninger. Tiden er ved den sekventielle 31 sekunder mod 15.2 sekunder ved den helicale. Konklusion: Vores projekt viser at det ved brug af en Philips Brilliance 64 på rolige patienter er hensigtsmæssig at skanne sekventielt i forhold til billedkvalitet og dosis.

4 Indholdsfortegnelse: 1.0 Indledning: Problemstillinger: Afgrænsning: Problemformulering: Nøglebegreber: Metode: Læsevejledning: Kvantitativ metode: Præsentation af litteratur: Søgestrenge til artikler: Teori: Billedkvalitet: Kontrastopløsning: Spatial opløsning: Støj: Artefakter: De lineære attenuationskoefficienter ved CTC: Filtreret tilbage projektion: Interpolationsalgoritmer: Pilotforsøg: Forsøgsbeskrivelse: Etiske overvejelser: Skannertype: Fantom: Protokoller: Antal målinger: Positionering: Parameternotering og skanafvikling: Tidsmåling: Dosismåling og udregning: Støjmåling i PACS: Statistisk metode: Normalfordeling: Uparret undersøgelsesdesign: To grupper og ratio skalatype: Valg af signifikanstest: Uparret t-test og nulhypotese: F-test: Empiri: Præsentation af forsøgsdata: Data vedrørende tiden: Data vedrørende dosis: Data vedrørende støj: Præsentation af artikler: Artikel 1: Artikel 2:...45

5 12.0 Analyse af forsøgsmetode: Bias: Diskussion af forsøgsmetode: Fortolkning af data(analyse) Analyse af forsøgsresultater: Delkonklusion af forsøg: Analyse af artikler: Delkonklusion af artikler: Diskussion af empiri: Konklusion: Perspektivering: Litteraturliste: Bilagsliste:

6 1.0 Indledning: I løbet af vores uddannelse til radiografer, det være sig den kliniske del, såvel som i de opgaver vi har lavet på de tidligere semestre, har vi haft en stor interesse for Computed Tomography (CT). Det er en modalitet, der har udviklet sig utroligt meget siden de tidlige single slice CT(SSCT) skannere i 1973, til de første multislice CT(MSCT) skannere kom på markedet i 1997/1998 (Jørgensen 2004) op til nutidens skannere med helt op til 320 slice, som Toshiba Aquilion ONE. ( Der bliver stadig flere muligheder indenfor CT, og undersøgelser, der før blev udført med konventionel røntgen, bliver nu CT skannet. I vores klinikperioder på hospitaler i Region Hovedstaden har vi oplevet, at konventionelle undersøgelser som urografi og oversigt over abdomen bliver erstattet af CT urografi og CT oversigt over abdomen. Som en følge af skannerens udvikling er det begyndt at blive standard at udføre de forskellige undersøgelser ved brug af Helicale skan. Vi har dog observeret, at når det drejer sig om CT cerebrum (CTC) er det kun på et hospital ud af de fire, vi har været på, at det er blevet standard at bruge helical MSCT. Vi har ydermere i vores uddannelsesforløb erfaret, at der er meget lidt information om fordele og ulemper ved henholdsvis sekventiel CTC og helical CTC ved 64 slice skannere. Vi har fundet artikler omhandlende en sammenligning af CTC med sekventiel skanning og CTC med helical skanning. Artiklerne sammenligner billedkvaliteten med hensyn til blandt andet støj og artefakter. Der er dog ikke mange artikler, hvor undersøgelserne er foretaget på nyere skannere og ingen på 64 slice. Derfor finder vi grundlag for yderligere udredning af området ved at benytte nyere apparatur, 64 slice skanner, og samtidig forholde os til eventuelle forskelle i stråledosis og billedkvalitet mellem de to undersøgelsesmetoder. 2.0 Problemstillinger: CTC er en af de hyppigst forekommende CT undersøgelser. Generelt er CT undersøgelser dosistunge i forhold til konventionelle røntgenundersøgelser. CTC er dog 6

7 en af de CT undersøgelser, der giver den mindste effektive dosis med en middeldosis på 2,3 msv. (Vejledning om referencedoser for røntgenundersøgelser 26.marts 2001) Vi har i klinikken oplevet tre hospitaler i Region Hovedstaden, der som standardprotokol skanner CTC sekventielt og et enkelt hospital, der som standard skanner CTC helicalt. På hospitalerne, hvor standardprotokollen er sekventielskanning, bruges dog helicalskanning i de situationer, hvor skanningen skal udføres hurtigt, eksempelvis til urolige patienter. Da der er forskel på undersøgelsesmetoderne til CTC på forskellige hospitaler, og indenfor samme hospital på forskellige patientgrupper, kan det være relevant at undersøge de fordele og ulemper, der kan være ved henholdsvis sekventiel CTC og helical CTC. Man kan se på de muligheder for rekonstruktioner, der er ved en helical skanning. Man får en større datamængde at arbejde med ved helical skanning og mulighed for 2-D rekonstruktioner som Multi Planar Rekonstruktion(MPR) og Maximum Intensity Projection (MIP) samt 3-D rekonstruktioner som Volume Rendering. Men er det noget man udnytter og bruger til noget ved standard CTC? Indenfor strukturen på hospitalerne kan apparaturudvalget også være afgørende for, hvilken skanningsmetode der anvendes, men da der sker en kontinuerlig udskiftning og forbedring af apparaturet, må der også ske en kontinuerlig udvikling af og stillingtagen til protokolvalg. Da dataopsamling og interpolation ikke foregår på samme måde ved henholdsvis sekventiel CTC og helical CTC, kan billedkvaliteten af de to undersøgelsestyper også variere. For at kunne foretage et kvalificeret valg mellem at bruge helical CTC og sekventiel CTC, må man undersøge billedkvaliteten, stråledosis og tidsforbrug ved de to skanmetoder. Billedkvalitet er et vidt begreb, der blandt andet omfatter Kontrastopløsning(KO), Spatial opløsning(so), støj og artefakter.(kalender 2005) Billedkvaliteten bør imidlertid altid sammenholdes med strålehygiejnen. Det er muligt at reducere støjniveauet i billederne betragteligt ved at benytte en højere dosis. Mindre støj medfører en bedre billedkvalitet med hensyn til KO.(Bushberg 2002) Imidlertid skal dosis altid holdes på lavest mulig niveau samtidig med, at en acceptabel billedkvalitet opretholdes. Med henblik på dosis og billedkvalitet er det derfor vigtigt at 7

8 bruge de retningslinier, der ligger bag As low as reasonably achievable (ALARA) princippet. Vi har oplevet, at det kan være en fordel at skanne demente patienter med en helical skanning, da de demente patienter kan have svært ved at forstå de instruktioner, der bliver givet af radiografen inden undersøgelsen og dermed ikke forstår vigtigheden i at ligge stille under skanningen. Når man har med demente eller konfuse patienter at gøre, kan kommunikationen være et vigtigt redskab til at opnå en god undersøgelse og undgå bevægelsesartefakter. Det samme vil være gældende ved undersøgelser af børn. Desuden kan fiksering af hovedet med velcrobånd hjælpe patienten til at holde hovedet i ro. 3.0 Afgrænsning: Ud fra de problemstillinger vi har beskrevet ovenfor, ser vi to overordnede temaer, der står i kontrast til hinanden, nemlig stråledosis og billedkvalitet ved henholdsvis sekventiel og helical CTC. Jævnfør ALARA princippet og i bekendtgørelse nr. 975 af 16. december 1998, Bekendtgørelse om medicinske røntgenanlæg til undersøgelse af patienter (BEK 975) Kapitel 12, 65 alle doser skal holdes så lave som det med rimelighed er muligt under hensynstagen til de ønskede diagnostiske resultater skal man altid finde et kompromis mellem stråledosis og billedkvalitet. Derfor vil vi sammenligne stråledosis ved henholdsvis sekventiel- og helical CTC. Ved en CTC er KO en vigtigt parameter med hensyn til at adskille de forskellige vævstyper i cerebrum, der har små forskelle i attenuationskoefficienter. (Jørgensen 2004) Ved en sammenligning af to CTC protokoller er støjen den parameter, der har den største betydning for KO (Bushberg 2004). Derfor vil vi i dette projekt bruge støjen som et udtryk for KO og dermed billedkvalitet. Artefakter er også en faktor, der har en stor indflydelse på billedkvaliteten, da de kan skjule informationer. Især i fossa cranii postior kan dette være et problem. Men også i områder hvor vævsattenuationskoefficienterne ligger tæt op ad hinanden, vil der være risiko for artefakter. (Kalender 2005). 8

9 På grundlag af dette vil vi i opgaven inkludere et litteraturstudie af mængden af artefakter ved henholdsvis sekventiel- og helical CTC. Vi vil også sammenligne sekventiel- og helical CTC med hensyn til tidsforbrug, da en øget skantid øger risikoen for artefakter. 4.0 Problemformulering: Hvilke fordele og ulemper i forhold til stråledosis, skantid og billedkvalitet er der ved sekventiel CTC i forhold til helical CTC? 5.0 Nøglebegreber: Billedkvalitet: Billedkvalitet vil i denne opgave dække over den målbare faktor støj og tilstedeværelsen af artefakter i billedet. 6.0 Metode: Metodeafsnittet indeholder en kort præsentation af opgavens opbygning samt en præsentation af litteraturen. 6.1 Læsevejledning: Vi vil i første afsnit af denne opgave gennemgå de positivistiske videnskabelighedskriterier, der gør sig gældende ved kvantitative projekter. Vi vil efterfølgende præsentere den litteratur, vi har brugt til at belyse vores problemstilling. Under dette afsnit vil vi ydermere evidensvaliderer de valgte artikler. I næste del af opgaven, teoriafsnittet, vil vi gennemgå den teori, vi mener, er relevant og nødvendig for, at vi kan løse vores problemstilling på en tilfredsstillende måde. Det gælder CT teori, teori omkring billedkvalitet og artefakter. Efterfølgende kommer forsøgsbeskrivelsen, hvor vi vil beskrive, hvordan vi har udført selve skanningerne, og 9

10 hvilken metode vi har brugt til at indsamle data på. Efter forsøgsbeskrivelsen præsenterer vi vores valg af statistisk metode. Vi har valgt at placerer dette metodeafsnit her for at få en kronologisk opbygning af opgaven. Under afsnittet om empiri vil der komme en præsentation af den indsamlede data. Det vil være empiri fra artikler, såvel som fra de respektive skanninger vi har lavet af vores fantom. I de efterfølgende afsnit vil vi først analysere vores empiri og derefter diskutere vores resultater og sætte dem op imod hinanden. Til sidst i opgaven vil vi komme med en konklusion opholdt mod problemformuleringen og til slut komme med en perspektivering. 6.2 Kvantitativ metode: Vi ser på problemstillingen ud fra den positivistiske videnskabsmetode, som tager udgangspunkt i naturvidenskaben. Positivismen bygger på en metodisk gennemgang af målbare, kvantitative data, som stråledosis og tid. Ved den positivistiske videnskabsteori er der en del kriterier, der gør sig gældende for kvantitative undersøgelser. Disse er: systematik, kontrol, kvantificerbarhed, gentagelse, validitet, reliabilitet og generaliserbarhed. (Kruuse 2007) - Med systematik menes, at undersøgelsen ikke er præget af tilfældigheder, og at alt er nøje planlagt. Systematik er vigtigt ved alle aspekter af forsøget og undersøgelsen. Der skal være systematik ved valg af empirisk metode, valg af litteratur, forsøgsopstilling etc. - Ved kontrol forstås, at det skal sikres, at resultatet udelukkende er en følge af en uafhængig variabel. Kontrollen skal modvirke fejlslutninger. Det er vigtigt, at man løbende kontrollerer, om den forudsatte øvelsesvejledning følges. Kontrol dækker også over lokalisering og minimering af fejlkilder. Mangel på kontrol er en almindelig årsag til, at der hersker tvivl om resultaterne i diverse projekter. 10

11 - Kravet om kvantificerbarhed skal forstås sådan, at dataene skal være kvantitative. Dette er essentielt ved brug at naturvidenskabelig metode. Hvis dataene er kvantificerbare, er det muligt at få information ved brug af tal og statistik. - En del af den positivistiske videnskabsteori er, at der skal kunne opstilles videnskabelige love som følge af et videnskabeligt projekt. Derfor er det vigtigt, at forsøget kan gentages, så resultaterne kan genskabes. Ved at genskabe resultater viser man, at tid sted og andre tilfældigheder ikke har indflydelse på resultatet. - Validitet kommer fra det latinske ord valitidas og kan oversættes med ord som sandhed, troværdighed, gyldighed og styrke. Et forsøgs validitet er et udtryk for troværdigheden af resultaterne. - Med reliabilitet menes i hvilken grad resultater er konsistente over tid. Det vil sige, at reliabilitet relaterer sig til idéen om at kunne gentage resultater. Der findes forskellige former for reliabilitetsundersøgelser. En af dem er lighedsrealibilitet, der belyser, hvor ofte to ens handlinger på et uforandret objekt eller observationer, der bliver udført på samme tid, giver det samme resultat. - Generaliserbarhed indebærer, at det resultat, der fremkommer fra den indsamlede data, kan overføres fra forsøget til den virkelige verden. Generaliserbarhed hænger i høj grad sammen med reliabilitet og validitet. (Kruuse 2007) Vi vil i dette projekt tage udgangspunkt i de ovennævnte kriterier under udførelsen af vores forsøg, og til at analysere vores forsøgsresultater samt artiklernes resultater. 6.3 Præsentation af litteratur: I indledningen omkring udviklingen af skannere refererer vi til Toshibas hjemmeside: ( 11

12 Til CT-delen af opgaven har vi anvendt bogen CT-teknik af radiograf Bo Haugaard Jørgensen. Bogen er 7. udgave fra Bogen bliver anvendt i undervisningen på radiografskolen og er på dansk, hvilket letter forståelsen. Teknisk er bogen ikke så dybdegående, og mange steder kunne man ønske en uddybning af emner, men i supplement til andre bøger er det en god bog til en hurtig oversigt over CT-teknik. Vi har brugt dele af bogen til afsnittene om parametre ved CT samt i indledning og afgrænsning. En mere fysisk tilgang til parametrene og billedkvaliteten har vi fået fra The Essential Physics of Medical Imaging 2. udgave 2002 af Jerrold T. Bushberg et al. Alle fire forfattere er professorer i radiologi og bogen henvender sig til radiografstuderende og andre. Vi har brugt kapitler om billedkvalitet og CT. Yderligere har vi brugt Computed Tomography 2. udgave 2005 af Willi A. Kalender, professor ved Institute of medical Physics, Erlangen-Nuremberg University. Bogen er skrevet til alle der arbejder med CT og giver en grundig beskrivelse af de teoretiske og tekniske aspekter ved CT. Til de dele af opgaven, der beskæftiger sig med statistik og forskningsmetode, har vi brugt en række bøger på dansk, der supplerer hinanden i forhold til let forståelse og dybdegående teori. Basal sundhedsvidenskabelig statistik af Klaus Johansen fra 2002 er en bog, der på en lettilgængelig måde indfører en i elementær statistik og er skrevet til alle faggrupper inden for det sundhedsfaglige felt. Forfatteren er overlæge og har fået en biostatistiker, ph.d. til at læse korrektur på bogen. Bogen Statistik i ord fra 2004 er skrevet af reservelæge Henrik Røgind og fysioterapeut og ph.d. Hans Lund, der har fået en cand.act., ph.d. til at læse faglig korrektur på bogen. 12

13 Kvantitative forskningsmetoder i psykologi og tilgrænsende fag af cand.psych. Emil Kruuse 6. udgave 1. oplag fra 2007 bruger vi til afsnittet om kvantitativ metode. Bogen er en lærebog på videregående uddannelser. Bogen Klinisk forskningsmetode er skrevet af Asger Dirksen et al. og er 2. udgave fra Alle forfatterne er dr.med. Og specialiseret inden for forskellige områder. Bogen henvender sig til alle faggrupper i sundhedssektoren og beskriver teorien ved videnskabelige metoder, efterfulgt af forklarende eksempler. Til at teste styrken på de artikler vi har anvendt, har vi brugt bogen Epidemiologi og evidens fra 2004 skrevet af lektor, cand.med. ved Aarhus Universitet, Svend Juul. Den tager udgangspunkt i tre bøger forfatteren tidligere har været medforfatter på og handler blandt andet om kritisk læsning og vurdering af videnskabelige artikler. Til afsnittet om dosisudregning har vi anvendt retningslinier fra Dansk Radiologisk Selskab fra deres hjemmeside. I problemfeltet har vi brugt Bekendtgørelse nr. 975 af 16. december 1998, Bekendtgørelse om medicinske røntgenanlæg til undersøgelse af patienter Bekendtgørelsen er den gældende lovgivning på røntgenområdet. Vi har yderligere anvendt Vejledning om referencedoser for røntgenundersøgelser 26. marts 2001, der er en vejledning om 96 og 97 i BEK 975 og indeholder referencedoser og skema over konversionsfaktoren e-dlp. Alle publikationer fra Statens Institut for Strålebeskyttelse er tilgængelige i elektronisk form på deres hjemmeside: ( 13

14 Til at udregne effektivdosis ud fra CTDI har vi anvendt formler og retningslinier fra Impactscan, der er en uafhængig engelsk institution der sammenligner CT-skannere af forskellige fabrikater. ( ) Artikel 1, Image Quality of Multisection CT of the Brain: Thickly Collimated Sequential Scanning versus Thinly Collimated Spiral Scanning with Image Combining, er modtaget 10. februar 2006 og bragt i marts 2007 i American Journal of Neuroradiology. Artiklen og forsøget er udarbejdet på Universitetshospitalet i Amsterdam, Holland. Forsøget er et randomiseret klinisk forsøg foretaget på en konsekutivt udvalgt gruppe,(evidens lb, styrke A). Det må altså efter epidemiologi og evidens bogens klassifikation være en valid artikel med hensyn til evidens og designstyrke. Det kliniske randomiserede forsøg er det næststærkeste design efter metaanalyser af kliniske randomiserede forsøg. I analysen af artiklerne vil vi komme med en mere kritisk gennemgang af deres metoder og resultater. (Juul 2004) Artikle 2, Suitability of helical multislice acquisition technique for routine unenhanced brain CT: an image quality study using a 16-row detector configuration er modtaget 3. januar og publiseret online 16. august 2006 på Eurorean Radiology, Springer-Verlag. Forfatterne er fra henholdsvis radiologiske og statistiske afdelinger på Université Catholique de Louvain i Brussel, Belgien, samt en forfatter, der er fra CT Clinical Science, Philips Medical Systems i Cleveland, USA. Forsøget var egentligt to forsøg, der ligesom artikel 1 bestod af randomiserede kliniske forsøg foretaget på konsekutivt udvalgte grupper,(evidens lb, styrke A). (Juul 2004) 6.4 Søgestrenge til artikler: Artiklerne har vi fundet via Vi har brugt en række søgeord som: computed tomography, CT, volumetric, brain, head, helical, spiral, versus, sequential, comparison, image quality m.m. i forskellige sammensætninger. For at undgå for mange 14

15 unyttige hits brugte vi følgende limitations; published in the last 5 years, humans, english og danish. Når vi havde fundet de artikler, vi mente var relevante, søgte vi på relaterede artikler. 7.0 Teori: I de følgende afsnit præsenteres den teori, vi finder relevant for vores opgave, for senere at kunne diskutere vores data i forhold til teorien. 7.1 Billedkvalitet: God billedkvalitet er essentielt for gode undersøgelser, men begrebet billedkvalitet dækker over mange delelementer. Billedkvaliteten er et udtryk for et CT systems evne til at gengive et skannet objekt. Willi Kalender har lavet en ligning, der udtrykker billedkvaliteten på en objektiv og målbar måde: I(x,y,z)=K*O(x,y,z)*PSF(x,y,z)+noise+artifacts, hvor I(x,y,z) er det frembragte billede, K er en energiafhængig kontrastfaktor, der dækker over detektortype, filtrering og fotonenergi. O(x,y,z) er funktionen af objektet og PSF(x,y,z) er Punktspredningsfunktionen, der er et udtryk for den spatiale opløsning. Dertil lægges støjen og eventuelle artefakter. (Kalender 2005) Bushberg definerer billedkvalitet som bestående af kontrast, spatial opløsning og støj. Han medtager ikke artefakter i kapitlet om billedkvalitet, men han beskriver kvalitet af et røntgenbillede som værende brugbarheden til at stille en korrekt diagnose ud fra. (Bushberg 2002) Og da artefakter kan umuliggøre en sikker diagnose, mener vi, det må være relevant at medtage under billedkvalitet. 15

16 Derfor vil vi overordnet beskæftige os med de fire komponenter, vi mener der beskriver billedkvaliteten; kontrastopløsning, spatial opløsning, støj og artefakter Kontrastopløsning: Kontrastopløsningen er et systems evne til at adskille forskellige vævstyper. Kan et system adskille vævstyper med en lille forskel i attenuation, er systemets kontrastopløsning god. CT har langt den bedste kontrastopløsning af alle røntgenmodaliteter. (Bushberg 2002) Kontrastopløsning er fundamentalt bundet til signal støj ratioen (SNR) (Bushberg 2002). Forskellen mellem to næsten identisk attenuerende vævstyper, giver kun en lille forskel i HU mellem de to vævstyper. På et CT billede visualiseres de derfor med en lille forskel i gråtone. Overstiger støjniveauet i billedet forskellen mellem vævstyperne, kan der derfor ikke skelnes mellem de to vævstyper. Er forskellen i CT-tallet mellem vævstyperne f.eks. 7 HU og støjen er 8 HU, vil de to vævstyper ikke kunne adskilles. (Bushberg 2002) Det er dermed støjniveauet der bestemmer i hvor høj grad det er muligt, at skelne mellem forskellige vævstyper. Jo mere støj desto dårligere kontrastopløsning. Det betyder, at støjniveauet i en CTC afgøre, om der kan skelnes mellem for eksempel normalt hjernevæv og infarkt Spatial opløsning: Jo mindre objekter der skannes, og jo tættere de er placeret på hinanden mens systemet stadig viser dem som to separate objekter, jo bedre er den spatiale opløsning. Spatial opløsning er altså et systems evne til at adskille to objekter, der bliver stadig mindre og er placeret stadig tættere på hinanden. På et tidspunkt kommer de to objekter så tæt på 16

17 hinanden, at de fremstår som et objekt, og på dette tidspunkt er den spatiale opløsning ikke længere eksisterende. (Bushberg 2002) Støj: Det acceptable elektroniske støjniveau fra CT systemer må ikke være højere end halvdelen af kvantestøjen: σe<½ σq, hvor σe er det elektroniske støjniveau og σq er kvantestøjen. Qua overstående er kvantestøjen og dermed afvigelsen i HU i et homogent objekt den største og væsentligste faktor for billedkvaliteten ved lavkontrastundersøgelser. (Kalender 2005) Kvantestøjen opstår som følge af, at der er et begrænset antal fotoner, der når ned til detektorerne. Dette bevirker, at der er afvigelser fra de gennemsnitlige CT-tal for de forskellige væv. Denne afvigelse kaldes standardafvigelsen (σ) og kan udregnes ved hjælp af statistikformlen. σ = I0 / I f A ε Q S Da σ står i forhold til kvadratroden af mas og snittykkelse, vil en fordobling af mas eller snittykkelse resulterer i en halvering af støjen. Desuden har rekonstruktions algoritmen og absorptionen i objekt indflydelse på støjen. (Kalender 2005) Artefakter: Ordet artefakt kommer fra latin, arte factum, der betyder skabt på kunstig vis. Ved CT dækker ordet artefakt over et objekt i det rekonstruerede billede, der ikke umiddelbart 17

18 kan føres tilbage til det skannede objekt. Der findes forskellige typer af artefakter, og vi vil i det efterfølgende gennemgå de typer, der kan have indflydelse på en CTC. Bevægelsesartefakter: Hvis det scannede objekt er i bevægelse under selve skanningen, vil dette medføre bevægelsesartefakter. Hvis der er tale om små bevægelser, vil dette medføre en sløring af billedet, hvorimod kraftige bevægelser vil medføre stregartefakter og/eller dobbeltkonturer. Årsagen til at der opstår et artefakt er, at patienten bevæger sig, så det efterfølgende datasæt ikke stemmer overens med det forrige, hvilket ved den efterfølgende tilbageprojektering medfører de nævnte artefakter. Der er forskellige måder at minimere bevægelsesartefakter på ved en CTC. Den mest effektive af disse er at nedsætte skantiden. Men det er også muligt at minimere bevægelsesartefakterne ved at ændre skanteknikken, eksempelvis ved at bruge Partiel scan eller Split/segmentering. (Bushberg 2002), (Jørgensen 2004) Billede 1 Stregartefakter. Kilde: Partial volume artefakt: Der findes to typer af partial volume artefakter. Lineært og nonlineært partial volume artefakt. 18

19 Lineært partial volume artefakt opstår, når der forekommer to vævstyper med en forskellig absorptionsværdi i samme voxel. Hvis hver vævstype fylder halvdelen af voxelen og henholdsvis har en HU værdi på 30 og 50, vil værdien af den pixel, der kan ses på billedet, have en værdi på gennemsnittet af de to. Dvs =40. 2 Non lineært partial volume opstår, når et objekt med en høj absorptionsværdi, eksempelvis knogle, ligger relativt langt væk fra isocentret og derfor kun delvist projiceres. Dette illustreres på figur 1. Dette vil medføre, at objektet kun bliver fremstillet på den del af rørrotationen, hvor detektorkæden er på samme side af isocenteret som objektet. Dette bevirker, at der detekteres forskellige signaler ved to modstående projektioner og vil medføre stregartefakter, ringudtrækninger og generelle forstyrrelser. Dette artefakt vil ved CTC typisk opstå i fossa posterior. (Bushberg 2004), (Jørgensen 2004) Figur 1 Non lineær partiel volume artefakt Kilde: Beam hardening: Når røntgenstråler trænger gennem det skannede objekt, vil den gennemsnitlige fotonintensitet stige som følge af, at vævet vil absorbere de lavenergetiske stråler. 19

20 Det er vævets attenuationsværdi samt tykkelse, der bestemmer, hvor stor beam hardeningen vil blive. Dette illustreres på figur 2. Jo højere attenuationsværdi desto mere udtalt er beam hardeningen. Et af de mest udsatte steder for beam hardening er ved pars petrosa, hvor det kan ses som et spindelvævsartefakt med mørke streger, der går ud fra pars petrosa. Der kan også opstå beam hardening på indersiden af kraniekassen. Dette ses som en mørk rand. (Bushberg 2004) Figur 2 Beam Hardening. Kilde: Cupping artefaktet er en anden form for beam hardening. Ved en CTC vil artefaktet give en stigende HU værdi gående fra midten af cerebrum mod kraniet og medføre inhomogenitet i billedet, som vil kendetegnes ved, at den perifere del af cerebrum vil være lysere end den centrale del. Årsagen til dette artefakt er, at de perifere stråler skal igennem forholdsvis meget knogle sammenlignet med de centrale. Der findes forskellige måder til at undgå beam hardening på, og det kan minimeres ved brug af et bowtie filter og ved hjælp af korrektionsalgoritmer. (Bushberg 2004, Jørgensen 2004) Cone beam artefaktet opstår på grund af strålebundtets vinkel. Denne vinkel kan medføre, at det samme objekt bliver detekteret af to forskellige detektorkæder (se figur 3). Dette artefakt viser sig som propellignende hvide og sorte streger rundt om det oprindelige objekt. Der er to faktorer, der vil gøre artefaktet kraftigere, det er objektets afstand fra isocentret, og hvor mange detektorkæder (kollimering) der benyttes. Ved 20

21 brug af mere end fire detektorkæder er det nødvendigt at bruge specielle rekonstruktionsalgoritmer for at minimere cone beam artefaktet. Nogle af de mest brugte er advanced single slice rebinning (ASSR) og Feldkamp. (Jørgensen 2004, Kalender 2005) Figur 3 Cone Beam. Kilde Jørgensen De lineære attenuationskoefficienter ved CTC: De forskellige vævstyper der indgår i en CTC har attenuationskoefficienter, der ligger forholdsvis tæt på hinanden, og i visse tilfælde endda overlapper hinanden. Nedenstående tabel 1 indeholder de lineære attenuationskoefficienter for de væv, der er relevante ved en CTC. Væv CT-værdi Cerebrum, hvid substans Cerebrum, grå substans Sinus sagitalis superior Frisk blod Hæmatom 10 dage Hæmatom 20 dage Hæmatom 30 dage 0-20 Kompakt knogle Spongiøs knogle