RU2782998C1 - Способ калибровки программы асинхронной количественной компьютерной томографии - Google Patents
Способ калибровки программы асинхронной количественной компьютерной томографии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2782998C1 RU2782998C1 RU2021115468A RU2021115468A RU2782998C1 RU 2782998 C1 RU2782998 C1 RU 2782998C1 RU 2021115468 A RU2021115468 A RU 2021115468A RU 2021115468 A RU2021115468 A RU 2021115468A RU 2782998 C1 RU2782998 C1 RU 2782998C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- test object
- asynchronous
- phantom
- computed tomography
- filled
- Prior art date
Links
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 10
- 206010049088 Osteopenia Diseases 0.000 claims abstract description 5
- 208000001132 Osteoporosis Diseases 0.000 claims abstract description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 3
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M Monopotassium phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 5
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 5
- 210000000988 Bone and Bones Anatomy 0.000 description 3
- 238000004164 analytical calibration Methods 0.000 description 2
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L Dipotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 210000004185 Liver Anatomy 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001054 cortical Effects 0.000 description 1
- 229910000396 dipotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019797 dipotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 230000003278 mimic Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области медицины, а именно к лучевой диагностике, и может быть использовано для калибровки программы асинхронной количественной компьютерной томографии (ККТ). Проводят сканирование тест-объекта на компьютерном томографе, поддерживающем режим асинхронной ККТ. Для полученной серии изображений рассчитываются показатели среднего значения единиц Хаунсифлда (HU) и среднеквадратического отклонения HU для каждого функционального элемента тест-объекта. При этом тест-объект представляет собой фантом, выполненный в форме полого цилиндра, внутри которого располагаются три функциональных элемента в виде цилиндрических контейнеров, заполняемых со стороны свободно оканчивающихся оснований раствором дигидрофосфата калия в концентрациях, соответствующих норме, остеопении и остеопорозу, а остальное свободное пространство фантома в процессе проведения испытаний заполняется дистиллированной водой. Способ обеспечивает оптимизацию и сокращение времени проведении исследования за счет предложенного алгоритма калибровки и используемого тест-объекта. 4 ил.
Description
Данное изобретение относится к области медицинской техники и может использоваться для определения межкалибровочного интервала количественной компьютерной томографии (ККТ) с помощью тест-объекта (калибровочного фантома) и специально разработанного программного обеспечение (ПО).
Из уровня техники известны следующие аналоги заявляемого технического решения:
Способ определения калибровочного интервала при помощи фантома ESP (European Spine Phantom) без специального ПО (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7588873/, http://eknygos.lsmuni.lt/springer/549/231-256.pdf). Фантом используется для проведения ежедневного контроля качества денситометрических исследований, имеет размеры 18×26 см, состоит из 3 секций, заполненных раствором гидроксиапатита. Основной недостаток данного способа - проведение межкалибровачного контроля без использования ПО, в связи с чем - проведение испытания занимает достаточно длительное время.
Еще один аналог заявляемого способа - способ калибровки от Sun Nuclear Corporation. Осуществляется данный способ при помощи фантома ICRU-44 (https://www.sunnuclear.com/products/advanced-electron-density-phantom) эллипсовидной формы размерами 40×30 см, в котором имеются отверстия для маркеров. Каждый маркер соответствует определенной плотности (к примеру, вода, кортикальной слой кости, трабекулярный слой кости и печень). При КТ-сканировании идентифицируется каждый материал и автоматически создают таблицы физической и электронной плотности с помощью программного обеспечения RapidCHECK™. Несмотря на то, что данная разработка схожа с нашим изобретением, она нацелена в основном на определение дозы для тканей различной плотности.
Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является способ калибровки асинхронной ККТ от MindWays (https://www.qct.com/CliniQCT.html, https://www.qct.com/Downloads/Model%204%20Phantom%20brief_Т0115.pdf). Для данного исследования используется фантом CliniQCT (Model 4) и программное обеспечение Mindways QCT Pro Software (Mindways Software Inc., Austin, TX, USA). Model 4 представляет собой цилиндр размерами 15,24×5,08 см, заполненный гидроортофосфатом калия в концентрации, соответствующей норме.
Во время исследования происходит сканирования фантома, после которого данные сохраняются в формате DICOM и предаются на станцию. В ПО проводится обработка результатов: определяется место интереса, оценка параметров минеральной плотности кости (МПК) и после чего распечатывается протокол.
Недостатком данного технического решения является то, что фантом Model 4 является однокомпонентным и при оценке точности параметров калибровочная кривая имеет вид прямой, что является «идеальной» и трудно достижимым вариантом. Помимо этого, при наличии неисправности потребуется замена всего фантома, а не отдельного составляющего.
Сущность заявляемого изобретения заключается в периодической оценке параметров контроля качества ККТ.
Технический результат заключается в создании способа определения межкалибровочного периода ККТ с использованием тест-объекта и специально разработанного ПО, направлен на оптимизацию процесса и сокращение времени проведении исследования. Время испытания от момента позиционирования тест-объекта до получения результатов расчета средних единиц /HU и занимает не более 10-15 минут.
Способ определения межкалибровочного периода асинхронной количественной компьютерной томографии направлен на решение о выполнении внеочередной калибровки. На основании проведения периодических испытаний, а также сравнении полученных оценок с данными, определенными по результатам первичных испытаний, принимается решение установки нового калибровочного интервала.
После очередной калибровки и далее регулярно, с периодичностью не реже одного раза в неделю, на рентгеновском компьютерном томографе, поддерживающем режим асинхронной ККТ, проводят сканирование тест-объекта с параметрами съемки, соответствующими параметрам исследования.
Тест-объект (фантом) представляет собой выполненный из полиметилметакрилата полый цилиндр с внешним диаметром 200 мм, толщиной стенки 10 мм и высотой 100 мм, к торцам которого с одной стороны жестко, а с другой стороны посредством резьбового соединения прикреплены, выполненные из того же материала, боковые цилиндрические крышки диаметром 200 мм и высотой 10 мм, внутри которого располагаются три жестко закрепленных, на неразборной боковой крышке, функциональных элемента, предназначенных для оценки параметров, используемых при определении межкалибровочного интервала асинхронной ККТ, а остальное свободное пространство в процессе проведения испытаний заполняется дистиллированной водой, при этом функциональные элементы представляют собой выполненные из полиметилметакрилата цилиндрические контейнеры с внешним диаметром 25 мм, толщиной стенки 2 мм и высотой 90 мм, заполняемые, со стороны свободно оканчивающихся оснований, раствором дигидрофосфата калия в различной концентрации, соответствующая норме, остеопении и остеопорозу. Данное решение позволяет приблизить калибровочную кривую к более точным показателям.
Схематическое изображение тест-объекта представлено на Фиг. 1, где используются следующие обозначения элементов: 1 - полый цилиндр; 2 - боковая цилиндрическая крышка, жестко прикрепленная к полому цилиндру (нижняя часть); 3 - боковая крышка, прикрепленная к полому цилиндру посредством резьбового соединения (верхняя часть); 4 - продольные метки; 5 - кольцевая метка.
На Фиг. 2 представлен тест-объект в разрезе (вид сбоку): 1 - полый цилиндр; 4 - продольные метки, положение которых соответствуют областям 3-х, 9-и и 12-и часов; 6 - цилиндрический контейнер, заполняемый дигидрофосфатом калия с концентрацией, соответствующей норме; 7 - цилиндрический контейнер, заполняемый дигидрофосфатом калия концентрацией, соответствующей остеопении; 8 - цилиндрический контейнер, заполняемый дигидрофосфатом калия с концентрацией, соответствующей остеопорозу
На Фиг. 3 показан тест-объект в разрезе (вид сверху): 1 - полый цилиндр; 2 - боковая цилиндрическая крышка, жестко прикрепленная к полому цилиндру (нижняя часть); 3 - боковая крышка, прикрепленная к полому цилиндру посредством резьбового соединения (верхняя часть); 5 - кольцевая метка; 6 - цилиндрический контейнер, заполняемый дигидрофосфатом калия с концентрацией, соответствующей норме (на размере не показана съемная крышка, используемая для закупорки контейнера); 8 - цилиндрический контейнер, заполняемый дигидрофосфатом калия с концентрацией, соответствующей остеопорозу (не показана съемная крышка, используемая для закупорки контейнера).
На полученных зарегистрированных изображениях, в пределах различных функциональных элементов конструкции тест-объекта, устанавливаются области интереса, для которых с использованием специализированного ПО. ПО создано на базе профессиональной среды разработки программ «Microsoft Visual Studio» с использованием языка программирования С++.
Функционально программа состоит из трех основных модулей. Первый модуль содержит набор процедур и функций, реализующих алгоритмы работы со всей поступающей в программу информацией. В качестве исходных данных выступают: набор зарегистрированных изображений фантома; тип проводимой проверки (получение базовых значений или контроль постоянства параметров); задаваемые пользователем сведения об аппарате (модель, заводской номер, предприятие-изготовитель, год выпуска и т.д.) и лечебно-профилактическое учреждение (ЛПУ), в котором он установлен (название, адрес, телефоны и т.д.); значения основных конструктивных параметров используемого при проведении испытаний фантома (диаметры и толщины стенок полого цилиндра, а также цилиндрических контейнеров); уровни допустимых отклонений оцениваемых параметров от базовых величин.
Второй модуль реализует алгоритмы расчета средних значений HU с использованием зарегистрированных изображений фантома, а также сравнения полученных значений с базовыми величинами и, наконец, третий модуль представляет собой базу данных. В этой базе содержится следующая информация: данные об аппарате и ЛПУ, указываемые пользователем; значения параметров съемки, при которых зарегистрированы изображения; геометрия расположения областей интереса для оценки средних значений HU, а также рассчитанные в различные моменты времени значения средних значений HU и уровни их отклонений от базовых величин.
При проведении первичных испытаний область интереса на изображениях тест-объекта задаются испытателем вручную, а рассчитанные значения средних чисел единиц Хаунсфилда сохраняют в базе данных программного обеспечения для последующего использования в качестве эталонных уровней. При проведении периодических испытаний установка областей интереса и определение в этих областях средних чисел единиц Хаунсфилда происходит автоматически.
Разработан метод, а также аппаратно-программный комплекс контроля точности определения МПК для периодического контроля параметров точности ККТ в рамках процедуры контроля параметров КТ. Оценка средних значений HU осуществлялась по трем центральным тест-объектам, имитирующим диапазон МПК от нормы до остеопении. На Фиг. 4 показан интерфейс основного окна ПО, используемого для обработки данных, регистрируемых при периодическом контроле параметров КТ, а также показано сообщение о положительном прохождении проверки.
Фиг. 4 демонстрирует интерфейс основного окна ПО. Стрелками отмечены границы области интереса, выбранные в пределах изображений функциональных элементов (цилиндрических контейнеров, заполненных дигидрофосфатом калия в различных концентрациях). В пределах областей интереса проводят расчет средних чисел единиц Хаунсфилда, а также среднеквадратичных отклонений чисел единиц Хаунсфилда в целях определении межкалибровочного интервала асинхронной ККТ.
Claims (1)
- Способ калибровки программы асинхронной количественной компьютерной томографии, заключающийся в том, что проводят сканирование тест-объекта на компьютерном томографе, поддерживающем режим асинхронной количественной компьютерной томографии, для полученной серии изображений рассчитываются показатели среднего значения единиц Хаунсифлда (HU) и среднеквадратического отклонения HU для каждого функционального элемента тест-объекта, при этом тест-объект представляет собой фантом, выполненный в форме полого цилиндра, внутри которого располагаются три функциональных элемента в виде цилиндрических контейнеров, заполняемых со стороны свободно оканчивающихся оснований раствором дигидрофосфата калия в концентрациях, соответствующих норме, остеопении и остеопорозу, а остальное свободное пространство фантома в процессе проведения испытаний заполняется дистиллированной водой.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2782998C1 true RU2782998C1 (ru) | 2022-11-08 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2171652C2 (ru) * | 1999-01-05 | 2001-08-10 | Научно-исследовательский институт неврологии Российской Академии медицинских наук | Способ проведения модельных компьютерно-томографических направленных стереотаксических операций и фантомное устройство для его осуществления |
| RU2359614C1 (ru) * | 2007-10-31 | 2009-06-27 | Закрытое Акционерное Общество "Импульс" | Способ калибровки цифрового рентгеновского аппарата (варианты) |
| RU2579824C1 (ru) * | 2014-10-31 | 2016-04-10 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения г. Москвы "Научно-практический центр медицинской радиологии Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПЦМР ДЗМ") | Дисковый фантом для контроля измерения скоростей при фазо-контрастной магнитно-резонансной томографии и способ контроля измерения линейной и объемной скорости движения фантома |
| RU2681418C2 (ru) * | 2014-05-27 | 2019-03-06 | Конинклейке Филипс Н.В. | Калибровочный фантом аппаратного обеспечения для дифференциальной фазоконтрастной визуализации |
| RU2725751C2 (ru) * | 2010-12-08 | 2020-07-03 | БАЙЕР ХелсКер ЛЛСи | Создание подходящей модели для оценки дозы облучения пациента в результате сканирований для медицинской визуализации |
| RU2736917C1 (ru) * | 2017-01-11 | 2020-11-23 | Нойборон Медтех Лтд. | Способ анализа элементов и отношений масс элементов ткани и способ построения геометрической модели на основе медицинского изображения |
| RU2744313C1 (ru) * | 2020-08-06 | 2021-03-05 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ") | Способ исправления фазовых искажений в сигналах при транскраниальной ультразвуковой визуализации |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2171652C2 (ru) * | 1999-01-05 | 2001-08-10 | Научно-исследовательский институт неврологии Российской Академии медицинских наук | Способ проведения модельных компьютерно-томографических направленных стереотаксических операций и фантомное устройство для его осуществления |
| RU2359614C1 (ru) * | 2007-10-31 | 2009-06-27 | Закрытое Акционерное Общество "Импульс" | Способ калибровки цифрового рентгеновского аппарата (варианты) |
| RU2725751C2 (ru) * | 2010-12-08 | 2020-07-03 | БАЙЕР ХелсКер ЛЛСи | Создание подходящей модели для оценки дозы облучения пациента в результате сканирований для медицинской визуализации |
| RU2725751C9 (ru) * | 2010-12-08 | 2020-12-21 | БАЙЕР ХелсКер ЛЛСи | Создание подходящей модели для оценки дозы облучения пациента в результате сканирований для медицинской визуализации |
| RU2681418C2 (ru) * | 2014-05-27 | 2019-03-06 | Конинклейке Филипс Н.В. | Калибровочный фантом аппаратного обеспечения для дифференциальной фазоконтрастной визуализации |
| RU2579824C1 (ru) * | 2014-10-31 | 2016-04-10 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения г. Москвы "Научно-практический центр медицинской радиологии Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПЦМР ДЗМ") | Дисковый фантом для контроля измерения скоростей при фазо-контрастной магнитно-резонансной томографии и способ контроля измерения линейной и объемной скорости движения фантома |
| RU2736917C1 (ru) * | 2017-01-11 | 2020-11-23 | Нойборон Медтех Лтд. | Способ анализа элементов и отношений масс элементов ткани и способ построения геометрической модели на основе медицинского изображения |
| RU2744313C1 (ru) * | 2020-08-06 | 2021-03-05 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ") | Способ исправления фазовых искажений в сигналах при транскраниальной ультразвуковой визуализации |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lee et al. | Phantomless calibration of CT scans for measurement of BMD and bone strength—inter-operator reanalysis precision | |
| Colbert et al. | Radiographic absorptiometry (photodensitometry) | |
| Pawluczyk et al. | A volumetric method for estimation of breast density on digitized screen‐film mammograms | |
| Cullum et al. | X-ray dual-photon absorptiometry: a new method for the measurement of bone density | |
| Bousson et al. | Volumetric quantitative computed tomography of the proximal femur: relationships linking geometric and densitometric variables to bone strength. Role for compact bone | |
| Kaufhold et al. | A calibration approach to glandular tissue composition estimation in digital mammography | |
| US8831319B2 (en) | Method and system for calibrating CT images | |
| Chevalier et al. | Patient dose in digital mammography | |
| CN107374659B (zh) | Aec模式下曝光截止剂量校正方法及装置 | |
| Hsu et al. | Predicting cortical bone strength from DXA and dental cone-beam CT | |
| Brunnquell et al. | Sources of error in bone mineral density estimates from quantitative CT | |
| US7387439B2 (en) | X-ray beam calibration for bone mineral density assessment using mammography system | |
| Khan et al. | Standards and guidelines for performing central dual X-ray densitometry from the Canadian panel of International Society for Clinical Densitometry | |
| Izadyar et al. | The effect of the lumbar vertebral malpositioning on bone mineral density measurements of the lumbar spine by dual-energy X-ray absorptiometry | |
| Marques et al. | Low-dose CT hounsfield units: a reliable methodology for assessing vertebral bone density in radiographic axial spondyloarthritis | |
| RU2782998C1 (ru) | Способ калибровки программы асинхронной количественной компьютерной томографии | |
| Guglielmi et al. | Quality assurance in bone densitometry | |
| Kotlyarov et al. | Development and validation of a quantitative method for estimation of the urate burden in patients with gouty arthritis using dual-energy computed tomography | |
| KR20200109486A (ko) | Dxa영상을 활용한 골밀도 분포도 평가 및 이를 이용한 골절 예측 방법 | |
| US20160245761A1 (en) | Method of determination of physical parameters of an object imaged using computer tomograph and equipment for implementation of said method | |
| Neitzel | Management of pediatric radiation dose using Philips digital radiography | |
| Ahmad et al. | Assessment of the global noise algorithm for automatic noise measurement in head CT examinations | |
| Malich et al. | The impact of technical conditions of X-ray imaging on reproducibility and precision of digital computer-assisted X-ray radiogrammetry (DXR) | |
| Tré et al. | Development of a novel digital subtraction technique for detecting subtle changes in jawbone density | |
| US11172907B2 (en) | Systems and methods for cross calibration in dual energy x-ray absorptiometry |