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
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 title claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims abstract description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 210000000577 adipose tissue Anatomy 0.000 abstract description 4
- 239000011343 solid material Substances 0.000 abstract description 4
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 abstract description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 abstract 1
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract 1
- JLYXXMFPNIAWKQ-UHFFFAOYSA-N γ Benzene hexachloride Chemical compound ClC1C(Cl)C(Cl)C(Cl)C(Cl)C1Cl JLYXXMFPNIAWKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 5
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 3
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 230000003187 abdominal effect Effects 0.000 description 1
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 210000001165 lymph node Anatomy 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
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 | |
US8818058B2 (en) | Method for determining a correction function for correcting computed tomographic numbers of a small target object in a CT image | |
Petersilka et al. | Strategies for scatter correction in dual source CT | |
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 | |
Luo et al. | Non-invasive electrical impedance tomography for multi-scale detection of liver fat content | |
Dunmire et al. | Tools to improve the accuracy of kidney stone sizing with ultrasound | |
Urikura et al. | Objective assessment of low-contrast computed tomography images with iterative reconstruction | |
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 | |
WO2019145382A1 (en) | Phantom calibration body and method for determining at least one quantitative diffusion parameter extracted for characterization of a tissue in magnetic resonance imaging | |
Karadima et al. | Experimental validation of the DBIM-TwIST algorithm for brain stroke detection and differentiation using a multi-layered anatomically complex head phantom | |
RU190308U1 (ru) | Устройство фантома для оценки эффективности алгоритмов и методов подавления артефактов от металлоконструкций при проведении компьютерной томографии | |
CN110720940A (zh) | 一种模体及其在ct检测系统中的应用 | |
Khodajou-Chokami et al. | A novel method for measuring the mtf of ct scanners: A phantom study | |
EP2887319B1 (en) | Method and apparatus for indicating point whose location has been adjusted based on type of caliper in medical image | |
Wang et al. | Measurement of local orientation of cardiomyocyte aggregates in human left ventricle free wall samples using X-ray phase-contrast microtomography | |
Shi et al. | Index-rotated fast ultrasound imaging of cortical bone based on predicted velocity model | |
KR101886235B1 (ko) | Ct 영상 기반의 신체크기 특이적 피폭선량 및 화질지수 제공 장치 및 방법 | |
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 | |
Harrison et al. | A digital reference object for the 3D Hoffman brain phantom for characterization of PET neuroimaging quality | |
RU2330611C1 (ru) | Тест-объект для контроля эксплуатационных параметров и характеристик рентгеновских компьютерных томографов | |
Sun et al. | Three-dimensional printing in medicine: Opportunities for development of optimal CT scanning protocols |