A képminőség megtartása alacsony dózis mellett

A CT vizsgálatok szubjektív minősége a dózis emelésével nem javítható a végtelenségig: egy bizonyos dózis felett a vizsgáló már nem észlel minőségbeli javulást. Ennek fordítottja egy kicsit bonyolultabb. A dóziscsökkentés során elkerülhetetlenül elérünk egy pontot, amelyen túl a kívánt diagnózist már nem tudjuk a kellő biztonsággal megállapítani vagy kizárni. Az alacsony dózisú CT protokollok kidolgozása és alkalmazása során akkor járunk el leginkább a beteg érdekében, ha olyan

alacsony dózist alkalmazunk, amely mellett az esetlegesen gyengébb képminőség még nem rontja számottevően a diagnosztikus pontosságot és biztonságot.

A következőkben egy PCTA vizsgálaton keresztül szemléltetem az áramerősség és a csőfeszültség csökkentésének hatását az objektív képminőségre és a dózisra. Tegyük fel, hogy alapesetben 120 kV csőfeszültséget és 100 mAs-t használunk a vizsgálathoz (100%), és ezzel a képminőséggel elégedettek vagyunk. Az 1. táblázat azt mutatja, mi történik akkor, ha a beteg sugárterhelését csak az áramerősség csökkentésével akarjuk optimalizálni konstans kV-érték mellett. Látható, hogy a dózis 50%-os ill. 75%-os csökkenése jelentősen, 29%-kal ill. 50%-kal rontja a kontraszt-zaj viszonyt, hiszen a jóddenzitás az érben változatlan maradt nagyobb zaj mellett.

1. táblázat. Az áramerősség csökkentésének hatása a CT képre állandó csőfeszültség mellett.

100 mAs 50 mAs 25 mAs

Dózis 100% 50% 25%

Zaj 100% 141% 200%

Jóddenzitás 100% 100% 100%

CNR 100% 71% 50%

A 2. táblázatban az az eset látható, amikor alacsonyabb csőfeszültség alkalmazása mellett konstans áramerősségen akarunk alacsonyabb dózist elérni: Érdemes megfigyelni, hogy a feszültség 120 kV-ról 100 kV-ra állítása 40%-os dóziscsökkenés mellett alig befolyásolja a jel-zaj-viszonyt, melynek oka a jód magasabb denzitásában keresendő alacsony kV-értéken (4. ábra). Sőt, 80 kV-on 74%-os dóziscsökkentés mellet is csak 14%-os CNR veszteséget látunk, ami a szubjektív képminőséget valószínűleg még nem rontja a diagnosztikus szint alá. Az 1. és 2. táblázat jobb oszlopának összehasonlítása világosan mutatja az alacsony csőfeszültség alkalmazásának előnyét PCTA során a tisztán alacsony mAs-értékkel szemben: alacsony kV-értékek alkalmazásával hasonló dóziscsökkentést lehet elérni jóval kisebb fokú objektív képminőség-romlás mellett.

2. táblázat. A csőfeszültség csökkentésének hatása a CT képre .állandó áramerősség mellett.

120 kV 100 kV 80 kV

Dózis 100% 59% 26%

Zaj 100% 130% 200%

Jóddenzitás 100% 127% 168%

CNR 100% 98% 86%

A mindennapi gyakorlatban az alacsony dózisú CT vizsgálatoknál igyekeznek a csökkentett csőfeszültséggel járó magasabb zajt az áramerősség emelésével ellensúlyozni. A fenti példánál maradva az eredeti 120 kV és 100 mAs-mal összehasonlítva 61%-os dóziscsökkenés érhető el 80 kV és 150 mAs paraméterek kombinációjával a kontraszt-zaj-viszony romlása nélkül (3. táblázat):

3. táblázat. Csökkentett kV és magasabb mAs érték hatása a képminőségre.

Alapprotokoll Csökkentett kV, változatlan mAs

Csökkentett kV, magasabb mAs

Csőfeszültség 120 kV 80 kV 80 kV

Áramerősség 100 mAs 100 mAs 150 mAs

Dózis 100% 26% 39%

Zaj 100% 200% 163%

Jóddenzitás 100% 168% 168%

CNR 100% 86% 103%

Az objektív és/vagy szubjektív képminőség diagnosztikus szinten való tartására számos további lehetőség áll rendelkezésre:

2.6.2.1. Megfelelő ablakválasztás

Az alacsony csőfeszültségen készült CTA képeken a k.a.-gal festett erek jele sokszor „zavaróan”

magas. Ez csaknem szükségessé teszi a szokásosnál szélesebb CT ablak választását a képelemzés során.

A szélesebb ablak előnye, hogy csökkenti a háttérzaj zavaró hatását és javítja a kontrasztanyag elkülönítését az ér meszes falától ill. intraluminális telődési defektusoktól (5. ábra). Ez az egyszerű módszer egyszerre javítja tehát az alacsony dózisú CTA szubjektív megítélését és segít elkerülni a 5. ábra. Az ablakparaméterek hatása a szubjektív képminőségre 80 kV PCTA-n. Ugyanazon az 1,5 mm vastag axiális szeleten jobban láthatók a kis tüdőembóliák (fehér nyilak) és a képzaj sem annyira zavaró, ha szélesebb ablakot választunk. L= ablakmagasság (level); W= ablakszélesség (width)

diagnosztikus tévedéseket (pl. meszes plakk téves interpretációja vagy kis tüdőembólia elnézése).

2.6.2.2. Rekonstruált szeletvastagság növelése

A CT-képalkotás törvényeinek értelmében a zaj fordítottan arányos a rekonstruált képek szeletvastagságának második hatványával, vagyis a szeletvastagság duplázása a zajt kb. 29%-kal csökkenti. A módszer hátránya a térbeli felbontás csökkenése, amely azonban a megválaszolandó kérdéstől függően a legtöbb esetben vállalható. A szeletvastagság duplájára emelése pl. 0,625 mm-ről 1,25 mm-re valószínűleg nem okoz számottevő diagnosztikus veszteséget.

2.6.2.3. Iteratív képrekonstrukció

A detektorokon keletkezett elektromos jelekből a CT képet hagyományosan ún. visszavetítéses rekonstrukcióval (FBP- filtered back projection) alkották évtizedekig. A módszer előnye viszonylagos gyorsasága, hátránya a keletkezett képek magas zajtartalma. Az elmúlt években rohamosan terjednek a nukleáris medicinából^* átvett iteratív képrekonstrukciós (IR) technikák, ahol a készült kép az eredeti nyers képadatokkal összehasonlításra és szükség esetén korrigálásra kerül.

Az íly módon rekontruált képek jóval kevesebb artefaktumot és zajt tartalmaznak, mint a FBP képek. A kizárólag nyers adatokon történő iteratív rekonstrukció még nagy számítógépes kapacitás mellett sajnos lassú, 1000 kép rekonstrukciója jelenleg kb. 30-40 percig tart. Ezt az időt a gyártók úgy csökkentik, hogy a rekonstrukciós folyamatot részben nyers adatokon, részben a már félig kész képeken végzik el. Ez a hibrid technika már elfogadható rekonstrukciós időt eredményez valamivel rosszabb hatásfok mellett. Az IR segítségével a kész CT képeken beállítástól függően 30-50%-os tényleges zajcsökkenés érhető el. A módszert vagy a készült képek minőségének javítására használják egy adott dózison, vagy az elérhető dóziscsökkentés növelésére egy adott képminőség

* Érdekességképpen megemlítem, hogy az első IR technikát még Hounsfield dolgozta ki és használta kezdetben a CT képek rekontrukciójához, de ezt hamarosan felváltotta a FBP.

megtartása mellett [56].

2.6.2.4. Zajcsökkentő programok, filterek, lágy rekonstrukciós kernel

A CT készülék által felvett nyers adatokat számos különböző filterrel lehet rekonstruálni. A filterválasztásnak elsősorban a képek szubjektív megítélésére (lágyság, élkiemelés, zaj, stb.) van hatása. A gyártótól független zajcsökkentő platformok az iteratív rekonstrukciós algoritmusok térhódítása előtt voltak közkedveltek, mára szerepük jelentősen csökkent. A képsorozatok rekonstrukciójához használhatók a szokásostól lágyabb rekonstrukciós algoritmusok (kernelek) is, ezáltal a képzaj alacsonyabb lesz. A módszer hátránya, hogy növekedhet a határfelületek életlensége és a térbeli felbontás.