一种计算机辅助检测CT层厚的方法
作者：葛宏 林意群 康立丽 高明
单位：第一军医大学生物医学工程系 广州 510515
关键词：CT；层厚；计算机；检测
北京生物医学工程000408 摘 要 本文介绍一种计算机辅助检测CT层厚的方法，该方法通过编程对Catphan412体模中的层厚插件的图像进行分析，从而确定CT机的层厚。经过实验证明，该方法准确、客观，完全可以代替手工检测。
A Computer-Aided Method for Detecting CT Slice Thickness
Ge Hong，Lin Yiqun，Kang Lili，Gao Ming
(Dept. of BME of First Military Medical University, Guangzhou 510515)
, http://www.100md.com
Abstract A computer-aided method for detecting slice thickness of CT scanners is introduced in this paper.By analyzing the image of the slice thickness module in Catphan 412 phantom using computer, slice thickness is computed. Experiments show that the method has high accuracy and is vary objective. It can be used instead of manual method completely.
Key words:CT, Slice thickness, Computer, Detect
0 引 言
, 百拇医药
CT机的图像层厚特征是衡量一台CT机性能优劣的一个重要性能参数[1]。这是因为如果实际层厚大于所选层厚，会导致扫描重叠，扫描层数增多，不但增加机器负担，而且使病人吸收的剂量大大提高；反之，如果实际层厚小于所选层厚，则会在层与层之间留下间隔，从而漏掉部分组织，影响诊断质量，当病灶较小时尤其严重。Catphan412体模的CTP401模块含有一个两交叉斜面结构，用于测量层厚，其截面结构如图2(a)所示。传统的检测方法是调整窗宽和窗位到合适值，用测距工具测量斜线像的长度。这种方法不可避免地存在人为误差，其准确性较差。本文通过编程，采用操作员和计算机交互的方式，测量斜线插件像 的长度。
1 检测方法
程序的工作流程如图1所示。
图1 程序的工作流程
, 百拇医药
首先将图像数据以矩阵的形式传送并存储到计算机中，这可由多种方法实现。比如直接从CT机的DICOM接口读出图像数据，经过转换读入计算机；也可通过扫描胶片获得。然后显示图像，测量象素大小，这可由图像上的标尺总长除以标尺两端之间的象素个数求得。画一条直线过标尺，如图2(a)。以直线上各象素的横坐标为横坐标，各象素的CT值为纵坐标，画出其灵敏度曲线，如图2(b)所示，由灵敏度曲线可以求出标尺两端之间的象素总数。画一条直线通过插件像，如图3所示。对于水平插件像，以直线上各象素的坐标为横坐标，象素的CT值为纵坐标，绘出灵敏度曲线；对于竖直插图件像，则以直线上各象素的纵坐标为横坐标，象素的CT值为纵坐标，绘出灵敏度曲线。理想的灵敏度曲线应是方波形，然而由于噪声及边缘效应，在插件像两端处，象素的CT值并不是突变为背景的CT值，而是一个渐变的过程[2]。另外，插件像上各像素的CT值也不相同，背景处也是如此。因而实际的灵敏度曲线
, 百拇医药
图2(a) 测量象素大小示意图
图2(b) 过标尺的直线的灵敏度曲线
图3 测量插件像长度示意图
近似为梯形，如图4(a)。灵敏度曲线的半高宽(full width half, maximum, FWHM)即为插件像长度[3]。要计算FWHM，必须先分别求出灵敏度曲线上位于插件像上的象素和位于背景处的象素的CT值的平均值，进而求出半高值。将灵敏度曲线的斜线部分的点按最小二乘法拟合成直线[4]，以半高值为纵坐标画一条水平直线，求出它与两条拟合直线的交点的横坐标(如图4(a)～4(d)所示)，两个交点横坐标的差乘以象素大小就得到插件像的长度。由于Catphan412体模中的斜面和体模的横截面成23°角摆放，即β＝23°，见图5。所以插件像的长度并非要求的层厚值W。
, 百拇医药
图4(a) 过上方插件像的直线的灵敏度曲线
图4(c) 过左侧插件像的直线的灵敏度曲线
图4(b) 过下方插件像的直线的灵敏度曲线
图4(d) 过右侧插件像的直线的灵敏度曲线
由图5可以看出
W/L=tgβ
因而层厚
W=L×tgβ
, 百拇医药
用以上方法求出四条插件像的长度值，求出它们的平均值，即为要求的层厚值。另外，也可以只求两条水平像的长度a和b，然后由公式
图5 插件和层厚关系示意图
求得层厚值[1]。
2 结果与讨论
表1 计算机和手工测量结果比较
上
下
左
, http://www.100md.com 右
均值
手 工
10.45
9.98
10.34
10.87
10.41
计算机
10.24
9.87
10.18
10.45
, http://www.100md.com
10.19
用一台SIEMENS SOMATOM AR.C型CT机以10mm层厚扫描层厚模块，四条插件像的灵敏度曲线及其半高宽如图4(a)～(d)所示，所得结果与手工测量结果见表1。
从表中可以看出，两种方法的测量结果基本相同。但是由于手工测量时，插件像的两个端点是由人眼来确定的，因而不可避免地存在人为误差，而且误差的大小随着测量人员的不同而不同。而用程序测量则不存在这个问题，因而其精确度更高。另外，利用程序测量快速简便，大大提高了工作效率。作者简介：葛宏(1970—)，男，第一军医大学生物医学工程系硕士研究生。
参考文献
[1] White, Speller, Taylor, et al. Evaluating performance characteristics in computerized tomography. British Journal of Radiology,1981,54:221～231
, 百拇医药
[2] Wangner R F, Brown D G, Pastel M S, et al. Application of information theory to the assessment of computed tomography. Medical Physics,1978,6(2):83～94
[3] 吴毅，杜国生，田中青.CT性能检测模体及检测方法.世界医疗器械杂志，1998，4(6)：58～62
[4] Schneiders N J, Bushong S C, et al. Computer assisted slice thickness determineation. Medical Physics, 1980,7(1):61～63
(1999-10-20收稿，1999-12-30修回), http://www.100md.com
单位：第一军医大学生物医学工程系 广州 510515
关键词：CT；层厚；计算机；检测
北京生物医学工程000408 摘 要 本文介绍一种计算机辅助检测CT层厚的方法，该方法通过编程对Catphan412体模中的层厚插件的图像进行分析，从而确定CT机的层厚。经过实验证明，该方法准确、客观，完全可以代替手工检测。
A Computer-Aided Method for Detecting CT Slice Thickness
Ge Hong，Lin Yiqun，Kang Lili，Gao Ming
(Dept. of BME of First Military Medical University, Guangzhou 510515)
, http://www.100md.com
Abstract A computer-aided method for detecting slice thickness of CT scanners is introduced in this paper.By analyzing the image of the slice thickness module in Catphan 412 phantom using computer, slice thickness is computed. Experiments show that the method has high accuracy and is vary objective. It can be used instead of manual method completely.
Key words:CT, Slice thickness, Computer, Detect
0 引 言
, 百拇医药
CT机的图像层厚特征是衡量一台CT机性能优劣的一个重要性能参数[1]。这是因为如果实际层厚大于所选层厚，会导致扫描重叠，扫描层数增多，不但增加机器负担，而且使病人吸收的剂量大大提高；反之，如果实际层厚小于所选层厚，则会在层与层之间留下间隔，从而漏掉部分组织，影响诊断质量，当病灶较小时尤其严重。Catphan412体模的CTP401模块含有一个两交叉斜面结构，用于测量层厚，其截面结构如图2(a)所示。传统的检测方法是调整窗宽和窗位到合适值，用测距工具测量斜线像的长度。这种方法不可避免地存在人为误差，其准确性较差。本文通过编程，采用操作员和计算机交互的方式，测量斜线插件像 的长度。
1 检测方法
程序的工作流程如图1所示。
图1 程序的工作流程
, 百拇医药
首先将图像数据以矩阵的形式传送并存储到计算机中，这可由多种方法实现。比如直接从CT机的DICOM接口读出图像数据，经过转换读入计算机；也可通过扫描胶片获得。然后显示图像，测量象素大小，这可由图像上的标尺总长除以标尺两端之间的象素个数求得。画一条直线过标尺，如图2(a)。以直线上各象素的横坐标为横坐标，各象素的CT值为纵坐标，画出其灵敏度曲线，如图2(b)所示，由灵敏度曲线可以求出标尺两端之间的象素总数。画一条直线通过插件像，如图3所示。对于水平插件像，以直线上各象素的坐标为横坐标，象素的CT值为纵坐标，绘出灵敏度曲线；对于竖直插图件像，则以直线上各象素的纵坐标为横坐标，象素的CT值为纵坐标，绘出灵敏度曲线。理想的灵敏度曲线应是方波形，然而由于噪声及边缘效应，在插件像两端处，象素的CT值并不是突变为背景的CT值，而是一个渐变的过程[2]。另外，插件像上各像素的CT值也不相同，背景处也是如此。因而实际的灵敏度曲线
, 百拇医药
图2(a) 测量象素大小示意图
图2(b) 过标尺的直线的灵敏度曲线
图3 测量插件像长度示意图
近似为梯形，如图4(a)。灵敏度曲线的半高宽(full width half, maximum, FWHM)即为插件像长度[3]。要计算FWHM，必须先分别求出灵敏度曲线上位于插件像上的象素和位于背景处的象素的CT值的平均值，进而求出半高值。将灵敏度曲线的斜线部分的点按最小二乘法拟合成直线[4]，以半高值为纵坐标画一条水平直线，求出它与两条拟合直线的交点的横坐标(如图4(a)～4(d)所示)，两个交点横坐标的差乘以象素大小就得到插件像的长度。由于Catphan412体模中的斜面和体模的横截面成23°角摆放，即β＝23°，见图5。所以插件像的长度并非要求的层厚值W。
, 百拇医药
图4(a) 过上方插件像的直线的灵敏度曲线
图4(c) 过左侧插件像的直线的灵敏度曲线
图4(b) 过下方插件像的直线的灵敏度曲线
图4(d) 过右侧插件像的直线的灵敏度曲线
由图5可以看出
W/L=tgβ
因而层厚
W=L×tgβ
, 百拇医药
用以上方法求出四条插件像的长度值，求出它们的平均值，即为要求的层厚值。另外，也可以只求两条水平像的长度a和b，然后由公式
图5 插件和层厚关系示意图
求得层厚值[1]。
2 结果与讨论
表1 计算机和手工测量结果比较
上
下
左
, http://www.100md.com 右
均值
手 工
10.45
9.98
10.34
10.87
10.41
计算机
10.24
9.87
10.18
10.45
, http://www.100md.com
10.19
用一台SIEMENS SOMATOM AR.C型CT机以10mm层厚扫描层厚模块，四条插件像的灵敏度曲线及其半高宽如图4(a)～(d)所示，所得结果与手工测量结果见表1。
从表中可以看出，两种方法的测量结果基本相同。但是由于手工测量时，插件像的两个端点是由人眼来确定的，因而不可避免地存在人为误差，而且误差的大小随着测量人员的不同而不同。而用程序测量则不存在这个问题，因而其精确度更高。另外，利用程序测量快速简便，大大提高了工作效率。作者简介：葛宏(1970—)，男，第一军医大学生物医学工程系硕士研究生。
参考文献
[1] White, Speller, Taylor, et al. Evaluating performance characteristics in computerized tomography. British Journal of Radiology,1981,54:221～231
, 百拇医药
[2] Wangner R F, Brown D G, Pastel M S, et al. Application of information theory to the assessment of computed tomography. Medical Physics,1978,6(2):83～94
[3] 吴毅，杜国生，田中青.CT性能检测模体及检测方法.世界医疗器械杂志，1998，4(6)：58～62
[4] Schneiders N J, Bushong S C, et al. Computer assisted slice thickness determineation. Medical Physics, 1980,7(1):61～63
(1999-10-20收稿，1999-12-30修回), http://www.100md.com