Upload
fox
View
130
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
การกำหนดคุณลักษณะเครื่อง CT scan. Suwit Saekho, Ph.D. Department of Radiological Technology Faculty of Associated Medical Sciences Chiang Mai University. Outline. An overview of CT specification Technical Considerations: Total scan time Maximum scan length x-ray tube - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
การก�าหนดคุณลั�กษณะเคุร��อง CT scan
Suwit Saekho, Ph.D.Department of Radiological TechnologyFaculty of Associated Medical Sciences
Chiang Mai University
Outline• An overview of CT specification• Technical Considerations:
Total scan time Maximum scan length x-ray tube x-ray generator Detector system Gantry Image quality CT Dose Q2
• Summary
Need CT for ?
•Neurology
Routine brain? or ENT? or Perfusion?
•Body
Routine abdomen? Dynamic Study? CTA run-off?, CT Virtual Colonoscopy
•Cardiology
•Intervention
•Oncology
องคุ�ประกอบหลั�กที่��คุวรระบในคุณลั�กษณะ
• Patient Table• Gantry• X-ray Generator• X-ray Tube• Detector system• Main Console• Workstation• Etc
From Single Slice CT to Multi-Slice CT
One image for one rotation
From Single Slice CT to Multi-Slice CT
Multiple images for one rotation
Z axis
Technological advance in CT technology
Technical considerations
• Total scan time• Maximum scan length• X-ray tube• X-ray generator• Detector system• Image Quality• Dose• Dose and image quality (Q2)
http://www.impactscan.org/index.htm
Total Scan Time
• จุดมุ่�งหมุ่ายคุ�อ ลัดartifact due to voluntary and involuntary patient motion
• Acceptable scan time ขึ้!"นก�บ การตรวจุ แลัะ สภาพผู้)*ป+วย เช่�น
- CT Pulmonary Angiography (CTPA) scan time ต*องไมุ่�นานกว�าการกลั�"นหายใจุ
- ผู้)*ป+วยเด/ก คุนช่ราแลัะผู้)*ป+วยที่��ไมุ่�ร) *ส!กต�ว
- Transit rate of Contrast
Total Scan Time: Gantry rotation time
• Short rotation time ลัด Artifacts เน��องจุากการเคุลั��อนไหวขึ้องผู้)*ป+วย
• Shortest Rotation time < 0.3 s. (Dual source CT) for cardiac imaging
• For general body scan, rotation time 0.5 s. ก/เพ�ยงพอแลั*ว Brain scan rotation time 1 s.
• ต*องเพ0�มุ่ Tube currents เพ��อช่ดเช่ยเวลัาที่��ส� "นลัง แลัะในการใช่*high tube currentsเป1นเวลัานาน หลัอดต*องมุ่� high anode heat capacity and high anode cooling rate
Total Scan Time: Detector array length
• 64 Slice scanners cover volume 20-40 mm/rot
• Latest MSCT scanners cover volume up to 160 mm
Total Scan Time: Effect of detector array length
• Effect of detector array length on number of rotations and scan time
Picture from CEP08007:March2009
Total Scan Time: Coverage of detector array
• 16 slice detector with reduced coverage for fine slices
10mm 20mm
16x0.625 8x1.254x1.254x1.25 4x1.25 4x1.25
16x0.625 16x1.25
Fixed array (Matrix)
Variable array (Hybrid)
From 16 to 64 slices detector array
Picture from CEP08007:March2009
Outline• An overview of CT specification• Technical Considerations:
Total scan time Maximum scan length x-ray tube x-ray generator Detector system Gantry Image quality CT Dose Q2
• Summary
Maximum scan Length
• ขึ้!"นก�บการตรวจุแลัะคุวามุ่สามุ่ารถขึ้องเคุร��อง เช่�น
- CT Peripheral angiography Run-offs - Maximum coverage in dynamic study such as CT
perfusion scanning
• Maximum scan length ขึ้!"นก�บ
- จุ�านวน แถว แลัะขึ้นาดขึ้อง Detector
- คุวามุ่ร*อนขึ้องหลัอดเอกซเรย� - ขึ้นาดคุวามุ่จุขึ้อง computer memory
Scanning system
Table from CEP08027:March2009
Outline• An overview of CT specification• Technical Considerations:
Total scan time Maximum scan length x-ray tube x-ray generator Detector system Gantry Image quality CT Dose Q2
• Summary
X-ray tube considerations
• Anode heat Capacity
• Anode heat cooling rate
• Focal spot size
• Flying focal spot ?
• Dual energy?
X-ray tube: Anode heat capacity
• High anode heat unit
High Capacity heat unit Low Capacity heat unit
X-ray tube: Anode cooling rate
• Maximum anode cooling rate
High cooling rate Low cooling rate
Technical considerations: x-ray tube
Direct convective cooling of anode
X-ray tube
High speed rotating anode diagram
• Larger disk with
higher speed of rotation
• liquid bearing
• direct anode cooling by continuous oil circulation
Flying focal spot & double z sampling
Dual Source
Picture from CEP08007:March2009
Dual Energy (80kV& 140 kV)• ใช่*แยกคุวามุ่แตกต�างขึ้องว�ตถที่��มุ่�คุ�า CT number
ใกลั*เคุ�ยงก�นเช่�น Soft tissue plaque แลัะ fatty tissue หร�อ calcified ก�บ contrast media
• ป4จุจุบ�นมุ่� 3 ว0ธี� 1. Dual sources and Dual Energy
2. Single X-ray source and alter the tube Kv at half rotation
3. Dual- layered detector to discriminate between two energy
Three Types of Dual Energy
Dual source dual energy Single source dual energy
Double layered detector
IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, 2007
X-ray tube
Table from CEP08027:March2009
Outline• An overview of CT specification• Technical Considerations:
Total scan time Maximum scan length x-ray tube x-ray generator Detector system Gantry Image quality CT Dose Q2
• Summary
X-ray Generator• Power rating (kW) ก�าหนดคุ�า ส)งสด ต��าสดขึ้อง kV แลัะ mAs ที่��ใช่*
Table from CEP08027:March2009
Outline• An overview of CT specification• Technical Considerations:
Total scan time Maximum scan length x-ray tube x-ray generator Detector system Gantry Image quality CT Dose Q2
• Summary
Detector System
Quarter-detector shift:After 180 rotation, the detectors shift quarterof the their width giving more sampling points
Picture from CEP08007:March2009
Increase Resolution
Picture from CEP08007:March2009
Higher dose is the cost of increase resolution
Detector SystemTable from CEP08027:March2009
Detector SystemTable from CEP08027:March2009
Outline• An overview of CT specification• Technical Considerations:
Total scan time Maximum scan length x-ray tube x-ray generator Detector system Gantry Image quality CT Dose Q2
• Summary
Gantry Table from CEP08027:March2009
Outline• An overview of CT specification• Technical Considerations:
Total scan time Maximum scan length x-ray tube x-ray generator Detector system Gantry Image quality CT Dose Q2
• Summary
Image Quality
• Spatial Resolution (High Contrast Resolution)
• Contrast Resolution (Low Contrast Resolution)
• Temporal Resolution
Spatial Resolution (High Contrast Resolution)
• คุวามุ่สามุ่ารถในการแยกคุวามุ่แตกต�างระหว�างบร0เวณที่��มุ่�คุวามุ่เขึ้*มุ่ขึ้องส�ญญาณบนภาพมุ่ากแลัะน*อยออกจุากก�นได*
Picture from CEP08007:March2009
How to measure the spatial Resolution
• Modulation Transfer Function (MTF)
max min max min
max min max min
( ) , (0)
( )100%
(0)
C f C
C fMTF
C
ψmax
ψmin
ψmax
ψmin
C(f)=100%
C(f)=80%
MTF
http://www.normankoren.com/Tutorials/MTF.html
Modulation Transfer Function (MTF)
Spatial Resolution for a given system is often specified according to the 10% value of MTF which is the frequency at the contrast drop to 10% of the maximum value (0 Lp/cm)
Picture from W. Kalender, CT
Contrast Resolution (Low Contrast Resolution)
คุวามุ่สามุ่ารถในการแยกคุวามุ่แตกขึ้องภาพจุากพ�"นหลั�งเมุ่��อภาพมุ่�คุ�า CT number ใกลั*เคุ�ยงก�บพ�"นหลั�งซ!�งขึ้!"นก�บ• Contrast
• Image Noise
• Size
โดยที่��วจุะบอกเป1นขึ้นาดที่��เลั/กที่��สดที่��ตาสามุ่ารถแยกได*ที่��%contrast หน!�งๆ
Picture from CEP08007:March2009
Temporal Resolution
• ในที่าง CT หมุ่ายถ!งเวลัาที่��ใช่*ในการเก/บส�วนขึ้*อมุ่)ลั (Segment of Data)เพ��อใช่*ในการ Reconstruction
Time
Temporal Resolution
Acquisition segment
Picture from CEP08007:March2009
Temporal Resolution and Cardiac imaging
• โดยที่��วไปเวลัาที่��ต*องใช่*ในการเก/บขึ้*อมุ่)ลัในช่�วงที่��ห�วใจุอย)�น0�งที่��สด (End of Diastole) ประมุ่าณ 10% ขึ้อง1 cardiac cycle เช่�น
• ถ*าห�วใจุเต*น 60 คุร�"ง/นาที่� 1 คุร�"งใช่*เวลัา1 ว0นาที่�(Second) หร�อ 1000
ms.ด�งน�"นเก/บขึ้*อมุ่)ลัในช่�วงที่��ห�วใจุอย)�น0�งที่��สด คุ�อ
10%x1000ms=100msด�งน�"นถ*าเคุร��องใดที่��มุ่� Temporal resolution ส)งกว�า
100 ms ก/จุะไมุ่�สามุ่ารถสร*างภาพห�วใจุที่��ด�ได*
Image Reconstruction
• Fast and easy review of images at the console minimize delay, and increase throughput
• Reconstruction simultaneously with scanning?
• Iterative reconstruction?
• 3D reconstruction?
Outline• An overview of CT specification• Technical Considerations:
Total scan time Maximum scan length x-ray tube x-ray generator Detector system Gantry Image quality CT Dose Q2
• Summary
CT Dose
CTDIW
Provide an indication
of average dose over a single slicefor each setting of
nominal slice
thickness
100, 100,
1 1 2
3 3W c pCTDI CTDI CTDIC
Where C is mAs
Proposed by Commission of the European Communities (CEC)
CTDI volume
dpitch
M S
wvol
CTDICTDI
Pitch
It is used for Non contiguous slices CT or Spiral CT
p Pitch
M Numbers of slices per rotation
S Slice width
d Table move per one rotation
CT Dose
Outline• An overview of CT specification• Technical Considerations:
Total scan time Maximum scan length x-ray tube x-ray generator Detector system Gantry Image quality CT Dose Q2
• Summary
Q2 Value
• เป1นคุ�าที่��ใช่*พ0จุารณาภาพที่��โดยใช่*พารามุ่0เตอร�ต�อไปน�"ในการคุ�านวณ noise, spatial resolution, slice width แลัะ Dose
3
2 21
av
vol
fQ
Z CTDI
3 50 10
2
1
2
Image noise for 5cm ROI
= FWHM of slice profile
=Volume weighted CT dose Index (mGy)
av
vol
MTF MTFf
Z
CTDI
Comparison of Q2 between different systems
From Report06012
Example of Q2 application
From Report06012
Other Requirements
• Room Requirements:Radiation ProtectionAir Conditioner: one or two?Clean Room?
• Service maintenance and warranty
• PACS
Outline• An overview of CT specification• Technical Considerations:
Total scan time Maximum scan length x-ray tube x-ray generator Detector system Gantry Image quality CT Dose Q2
• Summary
Total scan time
Maximum scan length
X-ray generator
X-ray tube
Detector system
Image Quality
CT dose
Detector width, Speed of Rotation
Size and row of detectors, HU, Comp memory
Power rating, maximum kV, mA setting
Anode HU, cooling rate
Size and number of row, decay constant, Increase sampling
Spatial Resolution, Contrast resolution, Temporal resolution
CTDI100, CTDIvol, Q2
Thanks