Referanseverdier og interscannervariasjoner for CT-tall i Catphan-fantomet

Abstract

I CT (Computed Tomography) bygges bildene opp på grunnlag av en størrelse kalt CT-tall, eller Hounsfield-enheter (HU). CT-tallskalaen er definert ut fra to punkter vann (0 HU) og luft (-1000 HU). CT-tall måles enkelt på CT-bilder, og gjenspeiler i stor grad tetthet og sammensetning for vevet som avbildes. I enkelte tilfeller brukes absoluttverdien av CT-tall til vevskarakteristikk og diagnostisering av vev, for eksempel for å skille mellom benigne og maligne masser i binyrene. Det opereres med grenseverdier i CT-tall for å vurdere om et vev eller organ er friskt eller ikke. En slik metode betinger imidlertid at scanning av ett og samme materiale på ulike CT- scannere gir det samme målte CT-tallet, innenfor en viss feilmargin. Denne masteroppgaven har to deler. Først ble fire Catphan 500-/600-fantomer scannet på en enkelt CT-scanner. Fantomene inneholder materialer med ulike tettheter, som gir opphav til en vidt spekter av CT-tall. Målte CT-tall fra bildene av de fire fantomene ble sammenlignet for å undersøke om CT-tallene var forskjellige mellom fantomene. Deretter ble et av fantomene scannet på åtte ulike CT-scannere ved tre ulike rørspenninger. CT-tallene fra de ulike scannerne ble sammenlignet for å avdekke og kvantifisere interscannervariasjoner i CT-tall. Videre ble det etablert referanseverdier for CT-tall for de ulike tetthetene i Catphan-fantomet. Forskjellene i CT-tall mellom gitte materialer i de fire fantomene var generelt små når de ble scannet på én scanner variasjonsbredden var omkring 2-5 HU. Forskjellene i CT-tall målt med ett fantom på åtte ulike scannere var imidlertid betydelige. Variasjonsbreddene når de undersøkte CT-scannerne ses samlet var fra 8 til 81 HU, avhengig av rørspenning og hvilket materiale som ble undersøkt. Ved variasjon av rørspenningen endret CT-tallet seg med opptil 79 HU på en og samme scanner. Selv om ingen av materialene i Catphan har den samme tettheten som de typer vev hvor diagnostisering med CT-tall oftest brukes, antyder resultatene i denne oppgaven at scanneruavhengige grenseverdier for CT-tall i beste fall kan brukes til diagnostisering og vevskarakteristikk med stor grad av forsiktighet uansett tetthet.

In a CT (Computed Tomography) image, every pixel has a certain CT number, or Hounsfield unit (HU). This number is easily measured in images, and represents to a large extent the density and composition of the imaged tissue. The CT numbers of water and air are defined to be 0 and -1000 HU, respectively. In some cases the absolute values of CT numbers are used for tissue characterization, for instance to distinguish between malign and benign adrenal masses. Thresholds on the CT number scale are used to determine if a specific tissue is normal or not. However, the safe use of such a method requires that CT numbers measured on images of a material scanned with different CT scanners do not vary substantially between scanners. The first part of this study consisted of scanning four Catphan 500/600 phantoms on one CT scanner. The phantoms contain materials of different densities, which produce a wide range of different CT numbers. Measured CT numbers from images of the phantoms were compared to analyze possible inter-phantom variations. The second part consisted of scanning one of the phantoms on eight CT scanners, at three different x-ray energies. The CT numbers from the different scanners were compared to analyze and quantify inter-scanner variations of CT numbers. Reference values for CT numbers of the different materials in the Catphan phantom were established. Differences in CT numbers between given materials in the four phantoms were generally small, with a range of about 2-5 HU. The differences in CT numbers measured with one phantom on eight scanners were substantial. The inter-scanner variations had a minimum of 8 HU and a maximum of 81 HU, depending on energy and material. Varying the energy produced a shift in the CT number of up to 79 HU on one scanner. None of the materials in the Catphan phantom have the exact same density as the types of tissues where tissue characterization with the use of CT numbers as absolute values are most often used. However, the results of this study suggest that scanner-independent threshold levels for CT numbers for any tissue or density at best may be used for tissue characterization with extreme caution.