RU190308U1 - Устройство фантома для оценки эффективности алгоритмов и методов подавления артефактов от металлоконструкций при проведении компьютерной томографии - Google Patents
Устройство фантома для оценки эффективности алгоритмов и методов подавления артефактов от металлоконструкций при проведении компьютерной томографии Download PDFInfo
- Publication number
- RU190308U1 RU190308U1 RU2019105941U RU2019105941U RU190308U1 RU 190308 U1 RU190308 U1 RU 190308U1 RU 2019105941 U RU2019105941 U RU 2019105941U RU 2019105941 U RU2019105941 U RU 2019105941U RU 190308 U1 RU190308 U1 RU 190308U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phantom
- algorithms
- effectiveness
- artifacts
- metal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
Abstract
Заявляемая полезная модель относится к области медицинской техники, а именно к средствам контроля параметров качества полученных на компьютерном томографе изображений, позволяющим оценить эффективность алгоритмов и методов подавления артефактов от металлоконструкций. Наиболее близким к заявленному техническому решению является фантом фирмы Gammex (Ballhausen et al. Post-processing sets of tilted CT volumes as method for metal artifact reduction. Radiation Oncology. 2014; 9:114-124; PCT/US 2017/063083. Automated detection and identification of phantoms) с измененной конфигурацией для исследования алгоритмов подавления артефактов от металла. Данный фантом представляет собой диск, заполненный твердым материалом - эквивалентом воды. По объему фантома расположены ячейки, которые заполняются веществами с разными рентгеновскими плотностями, а в одну из ячеек помещают вставку из титана. Недостатками указанного прототипа является наличие в фантоме твердого материала - эквивалента воды, который невозможно заменить на образцы, имитирующие другие ткани. Кроме того, конструкцией не предусмотрена имитация жировой ткани. Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, состоит в оценке эффективности применения различных алгоритмов снижения уровня артефактов от металлоконструкций при возможности моделировании различных параметров тела пациента. Решение поставленной технической задачи обеспечивается рядом отличительных существенных признаков, а именно наличием емкостей с контрольными веществами разной рентгеновской плотности (в диапазоне, соответствующем диапазону рентгеновских плотностей тканей человека), с возможностью замены вещества, заполняющего внутренний объем фантома. Кроме того, заявляемое устройство отличается от аналогов наличием парафиновых накладок, позволяющих имитировать жировую ткань.
Description
Данная полезная модель относится к области медицинской техники, а именно к средствам контроля параметров качества КТ-изображений, позволяющим оценить эффективность алгоритмов и методов подавления артефактов от металлоконструкций.
Известен комбинированный фантом (ААРМ CT Performance Phantom Model 610 http://www.cirsinc.com/products/all/31/aapm-ct-performance-phantom/) для калибровки и проведения контроля качества компьютерных томографов, представляющий собой полый цилиндр со сменными вставками, необходимыми для контроля таких параметров как контрастность, нелинейность, пространственное разрешение, толщина среза и др. Одной из вставок является алюминиевый стержень, предназначенный для контроля центрирования пучка и уровня шума, который мог бы быть использован для решения поставленной задачи, так как с его помощью возможно определить влияние артефактов от стержня на качество изображения.
Недостатком данного технического решения является отсутствие рядом со стержнем веществ, отличных от воды, которые позволили бы оценить эффективность рассматриваемых алгоритмов и методов применительно к материалам, имеющим рентгеновскую плотность близкую к плотности различных тканей организма человека. Кроме того, предлагаемая производителем методика применения, предполагает лишь визуальную оценку качества получаемого изображения и тем самым не позволяет получить строгие количественные оценки.
Известен фантом (Jeong, et. al. Usefulness of a Metal Artifact Reduction Algorithm for Orthopedic Implants in Abdominal CT: Phantom and Clinical Study Results. AJR 2015; 204:307-317) для оценки целесообразности применения алгоритмов подавления артефактов от металла для ортопедических имплантов. Данное устройство представляет собой емкость прямоугольного сечения, заполненную агарозным гелем с двумя ортопедическими имплантами и вставками, имитирующими крупные сосуды (такие как полая вена) и забрюшинные лимфатические узлы.
К недостаткам данного решения можно отнести нестандартизированность расположенных в объеме фантома объектов, несимметричность, отсутствие систем жесткой фиксации объектов в фантоме.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является фантом фирмы Gatnmex (Ballhausen et al. Post-processing sets of tilted CT volumes as method for metal artifact reduction. Radiation Oncology. 2014; 9:114-124; PCT/US 2017/063083. Automated detection and identification of phantoms) с измененной конфигурацией для исследования алгоритмов подавления артефактов от металла. Данный фантом представляет собой диск диаметром 33 см и толщиной 5 см, заполненный твердым материалом - эквивалентом воды. По объему фантома расположены 16 ячеек диаметром 3 см, которые заполняются веществами с разными рентгеновскими плотностями. В одну из ячеек помещают вставку из титана. Недостатками данного технического решения является наличие в фантоме твердого материала - эквивалента воды, который невозможно заменить на другие образцы, являющиеся эквиватентами других тканей. Кроме того, конструкцией не предусмотрена имитация жировой ткани.
Решаемая техническая задача состоит в оценке эффективности применения таких алгоритмов снижения уровня артефактов от металлоконструкций как двухэнергетическая компьютерная томография (Dual Energy), подавление артефактов от металлоконструкций (Metal Artefact Reduction).
Технический результат заключается в создании устройства для оценки эффективности применения алгоритмов и методов подавления артефактов от металлоконструкций, позволяющего использовать металлоконструкции из разных материалов, а, кроме того, содержащего контрольные вещества с известной рентгеновской плотностью. Устройство фантома позволяет также оценивать искажение геометрии на КТ-изображении, происходящее в результате возникновения артефактов от металла.
Стержень и емкости с контрольными веществами жестко фиксируются при помощи каркаса. Объем фантома, при этом, может заполняться водой или физраствором.
Решение поставленной технической задачи обеспечивается рядом существенных признаков, отличающих заявляемое устройство от аналогов, а именно, наличием емкостей с контрольными веществами разной рентгеновской плотности (в диапазоне, соответствующем диапазону рентгеновских плотностей тканей человека), с возможностью замены вещества, заполняющего внутренний объем фантома. Кроме того, заявляемое устройство отличается от аналогов наличием парафиновых накладок, позволяющих имитировать жировую ткань.
На Фиг. 1 представлена конструкция фантома. Фантом состоит из цилиндрического корпуса 1 с двумя крышками 2 с фланцевыми соединениями. Емкости с контрольными веществами 3 закрепляются при помощи каркаса из двух дисков 4, расположенных в параллельных плоскостях и соединенных резьбовыми шпильками. Полость цилиндрического корпуса заполняется водным солевым раствором. На внешней стороне корпуса 1 размещаются парафиновые накладки 6.
Емкости с контрольными веществами представляют собой полые цилиндрические сосуды. В предпочтительном варианте осуществления фантома данные сосуды имеют диаметр 2 см и длину 10 см.
На Фиг. 2 представлен внешний вид фантома без закрепления парафиновых накладок.
На Фиг. 3 представлен внешний вид фантома в процессе размещения на внешней стороне корпуса 1 парафиновых накладок 6.
На Фиг. 4 представлен вариант закрепления емкостей с контрольными веществами и металлического стержня. Емкости с контрольными веществами 3 жестко закрепляются в пазах дисков 4 вокруг стержня. Вдоль одною радиуса закрепляются емкости, заполненные веществами с одинаковой рентгеновской плотностью. Металлический стержень 5 располагается вдоль оси симметрии фантома.
На Фиг. 5 представлено КТ-изображение фантома с металлическим стержнем 5. зарегистрированное при использовании алгоритмов подавления артефактов от металла.
На Фиг. 6 представлено КТ-изображение фантома без металлического стержня.
На Фиг. 7 представлено КТ-изображен ие фантома с обозначенными областями интереса 7 для измерения среднего значения рентгеновской плотности и среднеквадратического отклонения. В процессе обработки серии КТ-изображений осуществляется усреднение полученных показателей вдоль длины емкости с контрольными веществами.
Оценка эффективности подавления артефактов при помощи данного фантома может быть произведена следующим образом:
1. Производится КТ-сканирование фантома без металлического стержня (Фиг. 6);
2. Производится КТ-сканирование фантома с металлическим стержнем (Фиг. 5);
3. Применяется одна из методик подавления артефактов на изображении фантома со стержнем;
4. В программном обеспечении просмотра КТ-изображения выделяются области интереса внутри емкостей с контрольными веществами различной рентгеновской плотности 7 (Фиг. 7);
5. Определяется среднее значение сигнала и среднеквадратическое отклонение сигнала внутри выделенных областей интереса 7:
6. Характеристикой эффективности метода подавление артефактов является относительная разность, рассчитанная для параметров среднее значение и среднеквадратическое отклонение сигнала на изображениях без металлического стержня и со стержнем после применения методики подавления артефактов.
Вариант осуществления устройства:
Емкости с контрольными веществами 3 располагаются в два контура (внутренний и внешний) вокруг стержня, расположенного вдоль оси цилиндрического корпуса. Внутренний объем корпуса 1 заполнен водой. Металлический стержень 5 изготовлен из титана.
Для оценки эффективности работы алгоритма подавления артефактов от металла Metal Artifact Reduction (MAR) при сканировании с напряжением 140 кВ были измерены параметры изображения: среднее значение и среднеквадратическое отклонение рентгеновской плотности для внутреннего контура емкостей с контрольными веществами.
В Таблице 1 приведены результаты измерения параметров для конфигурации с титановым стержнем, без применения алгоритмов MAR.
В Таблице 2 - результаты измерения параметров рентгеновской плотности для 140 кВ и алгоритма MAR, а в Таблице 3 представлены данные для конфигурации фантома без металлического стержня.
В Таблице 4 представлены результаты расчета относительной разности среднего значения и среднеквадратического отклонения для режимов 140 кВ и 140 кВ с применением алгоритма MAR.
Представленные в таблице 4 значения соответствуют численным характеристикам, показывающим влияние алгоритма подавления артефактов на качество изображения. Сравнивая количественные характеристики для разных алгоритмов подавления артефактов от металла, можно судить об эффективности применения того или иного метода. Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет количественно оценивать эффективность алгоритмов и методов подавления артефактов от металлоконструкций при проведении компьютерной томографии.
Claims (4)
1. Устройство фантома для оценки эффективности алгоритмов и методов подавления артефактов от металлоконструкции при проведении компьютерной томографии, содержащее цилиндрический корпус с двумя крышками с фланцевыми соединениями, внутри которого по оси симметрии расположен металлический стержень, окруженный емкостями с контрольными веществами, закрепленными посредством каркаса из двух дисков, расположенных в параллельных плоскостях и соединенных резьбовыми шпильками, при этом внутренний объем корпуса заполнен жидкостью, а на внешней стороне корпуса размещены парафиновые накладки.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что жидкость во внутреннем объеме корпуса является водой или физиологическим раствором.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что емкости с контрольными веществами расположены на внутреннем и внешнем контурах вокруг стержня.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что вдоль одного радиуса расположены емкости с контрольными веществами одинаковой рентгеновской плотности.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019105941U RU190308U1 (ru) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | Устройство фантома для оценки эффективности алгоритмов и методов подавления артефактов от металлоконструкций при проведении компьютерной томографии |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019105941U RU190308U1 (ru) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | Устройство фантома для оценки эффективности алгоритмов и методов подавления артефактов от металлоконструкций при проведении компьютерной томографии |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU190308U1 true RU190308U1 (ru) | 2019-06-25 |
Family
ID=67003053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019105941U RU190308U1 (ru) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | Устройство фантома для оценки эффективности алгоритмов и методов подавления артефактов от металлоконструкций при проведении компьютерной томографии |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU190308U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783002C1 (ru) * | 2021-07-02 | 2022-11-08 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ") | Способ проведения магнитно-резонансной томографии предстательной железы у пациентов с металлоконструкциями тазобедренного сустава |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016168292A1 (en) * | 2015-04-13 | 2016-10-20 | Accumetra, Llc | Table top image calibration phantom |
| US20170238897A1 (en) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | The Johns Hopkins University | Self-calibrating projection geometry for volumetric image reconstruction |
| WO2018081420A1 (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | Reflexion Medical, Inc. | Methods for radiation therapy quality assurance and verification |
| US20180140272A1 (en) * | 2016-11-23 | 2018-05-24 | Gammex, Inc. | Automated detection and identification of phantoms |
| US20180296179A1 (en) * | 2014-10-07 | 2018-10-18 | Carestream Health, Inc. | Quality control phantom |
-
2019
- 2019-03-04 RU RU2019105941U patent/RU190308U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180296179A1 (en) * | 2014-10-07 | 2018-10-18 | Carestream Health, Inc. | Quality control phantom |
| WO2016168292A1 (en) * | 2015-04-13 | 2016-10-20 | Accumetra, Llc | Table top image calibration phantom |
| US20170238897A1 (en) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | The Johns Hopkins University | Self-calibrating projection geometry for volumetric image reconstruction |
| WO2018081420A1 (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | Reflexion Medical, Inc. | Methods for radiation therapy quality assurance and verification |
| US20180140272A1 (en) * | 2016-11-23 | 2018-05-24 | Gammex, Inc. | Automated detection and identification of phantoms |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Hendrik Ballhausen et al., Post-processing sets of tiled CT volumes as a method for metal artifact reduction - Radiation Oncology 2014, 9:114, pp.1-9. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783002C1 (ru) * | 2021-07-02 | 2022-11-08 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ") | Способ проведения магнитно-резонансной томографии предстательной железы у пациентов с металлоконструкциями тазобедренного сустава |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Solomon et al. | Characteristic image quality of a third generation dual‐source MDCT scanner: noise, resolution, and detectability | |
| Petersilka et al. | Strategies for scatter correction in dual source CT | |
| US20110129057A1 (en) | Method for determing a correction function for correcting computed tomographic numbers of a small target object in a ct image | |
| Miller et al. | Ultrashort echo‐time MRI versus CT for skull aberration correction in MR‐guided transcranial focused ultrasound: In vitro comparison on human calvaria | |
| Dunmire et al. | Tools to improve the accuracy of kidney stone sizing with ultrasound | |
| Luo et al. | Non-invasive electrical impedance tomography for multi-scale detection of liver fat content | |
| JP6395504B2 (ja) | 放射線撮影装置の評価方法、及び評価方法に用いるファントム | |
| Jiang et al. | Ray theory-based transcranial phase correction for intracranial imaging: A phantom study | |
| Griglock et al. | Determining organ doses from CT with Direct measurements in postmortem subjects: part 1—methodology and validation | |
| Liu et al. | New hybrid count-and geometry-based method for quantification of left ventricular volumes and ejection fraction from ECG-gated SPECT: methodology and validation | |
| Mørup et al. | Design of a 3D printed coronary artery model for CT optimization | |
| RU190308U1 (ru) | Устройство фантома для оценки эффективности алгоритмов и методов подавления артефактов от металлоконструкций при проведении компьютерной томографии | |
| Karadima et al. | Experimental validation of the DBIM-TwIST algorithm for brain stroke detection and differentiation using a multi-layered anatomically complex head phantom | |
| Kopp et al. | Evaluation of cardiac function and myocardial viability with 16-and 64-slice multidetector computed tomography | |
| CN110720940A (zh) | 一种模体及其在ct检测系统中的应用 | |
| Matsubara et al. | Demonstration of human fetal bone morphology with MR imaging: a preliminary study | |
| Paul et al. | Quantification of arterial plaque and lumen density with MDCT | |
| Wang et al. | Measurement of local orientation of cardiomyocyte aggregates in human left ventricle free wall samples using X-ray phase-contrast microtomography | |
| JP6400947B2 (ja) | グリッド同様のコントラスト強調のためのｘ線撮像システム及び方法 | |
| Shi et al. | Index-rotated fast ultrasound imaging of cortical bone based on predicted velocity model | |
| RU2330611C1 (ru) | Тест-объект для контроля эксплуатационных параметров и характеристик рентгеновских компьютерных томографов | |
| Harrison et al. | A digital reference object for the 3D Hoffman brain phantom for characterization of PET neuroimaging quality | |
| Madhav et al. | Development of in vivo characterization of breast tissues through absolute attenuation coefficients using dedicated cone-beam CT | |
| Sun et al. | Three-dimensional printing in medicine: Opportunities for development of optimal CT scanning protocols | |
| Mårtensson et al. | Assessment of left ventricular volumes using simplified 3-D echocardiography and computed tomography–a phantom and clinical study |