背景と目的 低コントラスト分解能 評価方法

東 北 部 会 第 47 回 学 術 大 会
テクニカルミーティング CT 分 野
頭 部 CT 検 査 における 焦 点 サイズと
低 コントラスト 分 解 能 の 関 係
背 景 と 目 的
・ 頭 部 は 他 の 部 位 に 比 べてX 線 吸 収 差 が 少 なく、
低 コントラスト 分 解 能 が 非 常 に 重 要
・ 頭 部 CTを 撮 影 する 時 に 焦 点 サイズを 意 識 する
ことは 少 なく、 低 コントラスト 分 解 能 との 関 係 も
あまりよくわからない
済 生 会 新 潟 第 二 病 院
鈴 木 崇 夫
小 焦 点 と 大 焦 点 の 焦 点 サイズの 違 いによって、
低 コントラスト 分 解 能 に 差 があるかどうかについて
把 握 する
低 コントラスト 分 解 能
低 コントラスト 分 解 能 を 評 価 する 方 法
• 低 コントラストの 物 体 をどの 程 度 の 大 きさまで 識 別 できるか
• 低 コントラスト 分 解 能 はノイズ 量 に 依 存 するため、
ノイズ 量 との 相 関 から 低 コントラスト 分 解 能 を 考 えることができる
<
mAS
・ 低 コントラスト 分 解 能 評 価 用 ファントム
視 覚 的 に 評 価 しやすい
購 入 しなければならない( 所 有 している 施 設 は 少 ない)
・ 水 ファントム
購 入 する 必 要 がない
ノイズとの 相 関 で 低 コントラスト 分 解 能 を 評 価 する
今 回 はこちらを 使 用
評 価 方 法
std(15mAs)
SDによるノイズの 評 価
std(50mAs)
• SD( 標 準 偏 差 ) 値 が 大 きいほどノイズが 多 い
平 均 値 からのばらつきを 表 す
ノイズのレベルを 表 す
※ ノイズの 質 は 反 映 されない
周 波 数 特 性 が 変 化 するような 条 件 下 では 単 純 比 較 不 可
NPSグラフ
• NPS(ノイズパワースペクトル) 値 が 大 きいほどノイズが 多 い
ノイズの 質 ( 周 波 数 特 性 など)を 知 ることができる
SDに 比 べると 計 算 が 複 雑
SD=16.8
SD=9.4
• CNR(コントラストノイズ 比 ) 値 が 大 きいほど 良 い
低 コントラストの 物 体 と 背 景 の 平 均 CT 値 と 背 景 のSDより 求 める
低 コントラスト 分 解 能 の 評 価 に 用 いられる
SDはノイズのレベルを 的 確 に 表 している
1

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Bone+( 高 周 波 強 調 関 数 ) Std( 標 準 的 な 関 数 )
使 用 機 器 ・ 器 材
• GE 社 製 LightSpeed VCT(64 列 )
• 水 ファントム( 直 径 200mm)
SD=16.2
NPSグラフ
SD=16.8
SDはノイズのレベルは 表 しているが、 質 ( 周 波 数 特 性 )は 反 映 されない
周 波 数 特 性 が 異 なる 場 合 は 比 較 できない
使 用 ソフト
• ImageJ
• CT 用 WS 測 定 ソフト
( 金 沢 大 学 市 川 勝 弘 先 生 が 作 成 されたソフト)
http://home.owari.ne.jp/~kitikawa/index.html
WSとNPSの 測 定 方 法 は 同 一 であるが、IECにより 近 年 はNPSと 表 記 される
( 以 降 NPSと 表 記 )
実 験 方 法
ローテーションタイムと 管 電 流 を 調 整 し、 小 焦 点 と 大 焦 点 で
線 量 をそろえて 水 ファントムを 撮 影
( 再 構 成 関 数 はGE 社 の 標 準 的 な 関 数 、スライス 厚 5mm、FOV250mm)
SDの 測 定 方 法
ImageJにてファントム 中 心 と
周 辺 部 4カ 所 にROI(20×20
程 度 )を 設 定 してSDを 測 定
得 られた 画 像 からSD、NPS、CNRを 求 める
ROI Managerにより、 異 なる
画 像 でも 同 じ 位 置 にROIを 設
定 できる
※CT 装 置 側 で 焦 点 サイズによって 管 電 流 の 値 に
制 限 があるため、 全 く 同 一 条 件 での 撮 影 はできない。
焦 点 サイズによるSDの 比 較 1
SD 測 定 結 果
2

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焦 点 サイズによるSDの 比 較 2
ノイズパワースペクトル 測 定 手 順
1 ノイズプロファイル 取 得
2 トレンド 除 去
3 フーリエ 変 換
4 ノイズパワースペクトルの 値
ノイズプロファイルの 取 得
ノイズパワースペクトルの 測 定
200mmφ 水 ファントム
仮 想 スリット( 平 均 値 を
求 める)を 走 査 して
ノイズプロファイルを 得 る
トレンド 除 去
・ノイズ 成 分 ではないトレンドを 除 去 する
・ノイズプロファイルの 近 似 曲 線 を 作 成 し,それを
引 くことにより 行 う。( 今 回 のソフトでは4 次 の 近 似 曲 線 )
中 心 の256X256 内 を
複 数 測 定 後 、 平 均
ノイズ 成 分 のみ
ノイズは、 約 1cycles/mmまでに 分 布 (0.5mm 以 下 のピクセルサイズが 必 要 )
0.5mmX512(ピクセル 数 )=256mm
FOVは256mm 以 下 にする 必 要 がある( 本 実 験 では250mm)
トレンド
CTWS( 市 川 先 生 作 成 のソフト)の 使 い 方
NPS 測 定 結 果
データタブのDicom 等 から 画 像 を
読 み 込 み、FOVなどの 必 要 な 数 値 を
入 力 する。
Clip for excelでエクセルにクリップ
ボード 経 由 でデータを 渡 せるので、
エクセルでグラフを 描 くことが 可 能 。
複 数 計 算 させ, 再 描 画 をクリックすることで、
複 数 のグラフを 表 示 可 能 。
非 常 に 短 時 間 でNPSの
グラフを 描 くことができる!
3

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335mAs
400mAs
500mAs
CNR(contrast noise ratio) 測 定 方 法
ファントム 作 成
通 常 は 低 コントラスト 分 解 能 評 価 用
ファントムを 撮 影 し、 評 価 する
CT 値 差 16 CT 値 差 8
所 有 していない
施 設 もある
初 期 脳 梗 塞 のサインが
3~8HU 程 度
ImageJを 使 用 して、 撮 影 した 水 ファ
ントムに 背 景 とのCT 値 差 16と8の
模 擬 ファントム( 径 約 20mm)を 埋 め
込 んだ
CNR(contrast noise ratio) 測 定 方 法
M
B
CNR=
ROI MーROI B
SD B
CNR 測 定 結 果 およびプロファイル
低 コントラストの 物 体 ( 信 号 )の 平 均 CT 値 、 背 景 の 平 均 CT 値 、
背 景 のSDを 用 いて 算 出 する 低 コントラスト 分 解 能 の 指 標
※SDを 用 いているため、SDと 同 様 に 周 波 数 特 性 が 異 なる 場 合 は
単 純 に 比 較 できない
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335mAs
400mAs
小 焦 点 1s 大 焦 点 0.5s
小 焦 点 2s
大 焦 点 1s
CNR=1.9(CT 値 差 8)
CNR=3.6(CT 値 差 16)
CNR=1.9(CT 値 差 8)
CNR=3.8(CT 値 差 16)
CNR=2.2(CT 値 差 8)
CNR=4.1(CT 値 差 16)
CNR=2.2(CT 値 差 8)
CNR=3.9(CT 値 差 16)
500mAs
小 焦 点 2s 大 焦 点 1s まとめ
SDについて
・すべての 線 量 で
小 焦 点
(ローテーションタイム1s)
※グラフで 確 認 できた
大 焦 点
< (ローテーションタイム0.5s)
・グラフでは 差 が 確 認 できなかったが、
小 焦 点 (ローテーションタイム2s)と
大 焦 点 (ローテーションタイム1s)では 同 等 かわずかに
小 焦 点 の 方 が 値 が 小 さかった
CNR=2.5(CT 値 差 8)
CNR=4.6(CT 値 差 16)
CNR=2.5(CT 値 差 8)
CNR=4.6(CT 値 差 16)
NPSについて
まとめ
・335mAsのグラフでは 周 波 数 によって
小 焦 点 (ローテーションタイム1s)と
大 焦 点 (ローテーションタイム0.5s)の 値 が 多 少 異 なった
・400mAsのグラフでは 全 域 でほぼ 同 等 か
小 焦 点 (ローテーションタイム2s)の 方 が
大 焦 点 (ローテーションタイム1s)よりわずかに 値 が 小 さかった
・500mAsのグラフでは 高 周 波 域 で
小 焦 点 (ローテーションタイム2s)の 方 が
大 焦 点 (ローテーションタイム1s)より 値 が 小 さかった
まとめ
CNRおよびプロファイルについて
・335mAs
CNR:CT 値 差 16で 大 焦 点 (ローテーションタイム0.5s)がやや 大
プロファイル: 差 が 確 認 できなかった
・400mAs
CNR:CT 値 差 16で 小 焦 点 (ローテーションタイム2s)がやや 大
プロファイル: 差 が 確 認 できなかった
・500mAs
CNR: 差 がなかった
プロファイル:NPSの 結 果 と 一 致 して
小 焦 点 (ローテーションタイム2s)で 高 周 波 数 成 分 のノイズが
少 ないように 見 えた
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まとめ
まとめ
本 検 討 では 焦 点 サイズと 低 コントラスト 分 解 能 を
ノイズとの 相 関 から 評 価 したが、 結 果 として
焦 点 サイズが 低 コントラスト 分 解 能 に 及 ぼす 影 響 は
小 さかった。
しかし、 実 際 の 臨 床 画 像 では 低 コントラストなものを
見 分 けるにはノイズだけでなく、MTF 等 の 解 像 特 性
( 境 界 の 明 瞭 さ 等 )も 影 響 すると 考 えられる。
実 際 の 頭 部 CTの 撮 影 では、 解 像 特 性 やノイズ
( 被 ばく)、 患 者 さんの 状 態 等 を 考 えて 焦 点 サイズや
線 量 、ローテーションタイムを 検 討 する 必 要 がある
プロトコルを 決 める 担 当 でない 方 も 水 ファントム 等 を 撮 影 し、
ご 自 分 の 施 設 のプロトコルやCT 装 置 の 特 性 を 確 認 してみると
普 段 の 撮 影 にも 役 立 つことがあると 思 います。
是 非 実 際 に 実 験 してみてください!
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