How to choose CT scanners by yurtgc548

VIEWS: 27 PAGES: 62

									การกาหนดคุณลักษณะเครื่ อง 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
      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
      องค์ประกอบหลักที่ควรระบุในคุณลักษณะ
•   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


                 Z axis




         Multiple images for one rotation
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
• จุดมุ่งหมายคือ ลดartifact due to voluntary and
  involuntary patient motion
• Acceptable scan time ขึ้นกับ การตรวจ และ สภาพ
    ้
  ผูป่วย เช่น
   - CT Pulmonary Angiography (CTPA) scan time
  ต้องไม่นานกว่าการกลั้นหายใจ
      ้                  ้
  - ผูป่วยเด็ก คนชราและผูป่วยที่ไม่รู้สึกตัว
  - Transit rate of Contrast
 Total Scan Time: Gantry rotation time
• Short rotation time ลด Artifacts เนื่องจากการเคลื่อนไหวของ
    ้
  ผูป่วย
• Shortest Rotation time < 0.3 s. (Dual source CT)
  for cardiac imaging

• For general body scan, rotation time 0.5 s. ก็เพียงพอ
  แล้ว Brain scan rotation time 1 s.

• ต้องเพิ่ม Tube currents เพื่อชดเชยเวลาที่ส้ ันลง และในการใช้high
  tube currentsเป็ นเวลานาน หลอดต้องมี 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
      Fixed array (Matrix)

   Variable array (Hybrid)




   4x1.25   16x0.625   4x1.25   4x1.25   8x1.25   4x1.25


            10mm                         20mm
 16x0.625                                                  16x1.25
     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

•    ขึ้นกับการตรวจและความสามารถของเครื่ อง เช่น
      - CT Peripheral angiography Run-offs
    - Maximum coverage in dynamic study such as
     CT perfusion scanning
• Maximum scan length           ขึ้นกับ
    - จานวน แถว และขนาดของ Detector
    - ความร้อนของหลอดเอกซเรย์
    - ขนาดความจุของ 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
             X-ray tube




                   Direct convective cooling of anode
       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)
• ใช้แยกความแตกต่างของวัตถุที่มีค่า CT number ใกล้เคียงกันเช่น
  Soft tissue plaque และ fatty tissue หรื อ
  calcified กับ contrast media
        ั
• ปัจจุบนมี 3 วิธี
 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)
  กาหนดค่า สู งสุ ด ต่าสุ ดของ kV และ mAs ที่ใช้
                                   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 quarter
                                  of the their width giving
                                  more sampling points



Picture from CEP08007:March2009
        Increase Resolution
Higher dose is the cost of increase resolution




            Picture from CEP08007:March2009
                   Detector System
Table from CEP08027:March2009
                    Detector 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
Table from CEP08027:March2009   Gantry
                     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)
• ความสามารถในการแยกความแตกต่างระหว่างบริ เวณที่มีความเข้มของ
  สัญญาณบนภาพมากและน้อยออกจากกันได้




                                Picture from CEP08007:March2009
How to measure the spatial Resolution
• Modulation Transfer Function (MTF)
                                                      ψmax
                    C(f)=100%
                                                      ψmin


                                                      ψmax
                    C(f)=80%
                                                      ψmin

                     max  min            max  min
           C( f )               , C (0) 
                     max  min            max  min
                    C( f )
           MTF            100%
                    C (0)
                 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)
                                ความสามารถในการแยก
Picture from CEP08007:March2009


                                ความแตกของภาพจากพื้น
                                หลังเมื่อภาพมีค่า CT number
                                ใกล้เคียงกับพื้นหลังซึ่งขึ้นกับ
                                 • Contrast
                                 • Image Noise
                                 • Size
    โดยทัวจะบอกเป็ นขนาดที่เล็กที่สุดที่ตาสามารถแยกได้
          ่
    ที่%contrast หนึ่งๆ
          Temporal Resolution
• ในทาง CT หมายถึงเวลาที่ใช้ในการเก็บส่ วนข้อมูล (Segment
  of Data)เพื่อใช้ในการ Reconstruction




                                              Time
                            Temporal Resolution
Acquisition segment




  Picture from CEP08007:March2009
Temporal Resolution and Cardiac imaging
                          ้                      ั     ่
 • โดยทัวไปเวลาที่ตองใช้ในการเก็บข้อมูลในช่วงที่หวใจอยูนิ่งที่สุด
            ่
    (End of Diastole) ประมาณ 10% ของ1 cardiac
    cycle เช่น
 • ถ้าหัวใจเต้น 60 ครั้ง/นาที
       1 ครั้งใช้เวลา1 วินาที(Second) หรื อ 1000 ms.
                             ั    ่
 ดังนั้นเก็บข้อมูลในช่วงที่หวใจอยูนิ่งที่สุด คือ
    10%x1000ms=100ms
 ดังนั้นถ้าเครื่ องใดที่มี Temporal resolution สูงกว่า 100
    ms ก็จะไม่สามารถสร้างภาพหัวใจที่ดีได้
       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 slice
                                          for each setting of
                                             nominal slice
                                              thickness

Proposed by Commission of the European Communities (CEC)
                1 1          2           
      CTDIW      CTDI100,c  CTDI100, p 
                C3           3           
                     Where C is mAs
                   CTDI volume
                            CTDI w
               CTDI vol   
                             Pitch
                             d
                    pitch 
                            M S
            p  Pitch
            M  Numbers of slices per rotation
            S  Slice width
            d  Table move per one rotation

It is used for Non contiguous slices CT or Spiral CT
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
• เป็ นค่าที่ใช้พิจารณาภาพที่โดยใช้พารามิเตอร์ต่อไปนี้ในการคานวณ
  noise, spatial resolution, slice width และ
  Dose                               3
                             f av
                  Q2 
                         Z1  CTDI vol
                        2


          MTF50  MTF10
   f av 
       3

                2
     Image noise for 5cm 2 ROI
    Z1 = FWHM of slice profile
   CTDI vol =Volume weighted CT dose Index (mGy)
Comparison of Q2 between
   different systems




         From Report06012
Example of Q2 application




         From Report06012
        Other Requirements
• Room Requirements:
    Radiation Protection
    Air 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        Detector width, Speed of Rotation


Maximum scan
    length        Size and row of detectors, HU, Comp memory



X-ray generator      Power rating, maximum kV, mA setting



  X-ray tube                 Anode HU, cooling rate


Detector system     Size and number of row, decay constant,
                              Increase sampling

 Image Quality       Spatial Resolution, Contrast resolution,
                              Temporal resolution


   CT dose                     CTDI100, CTDIvol, Q2
Thanks

								
To top