La valutazione dei vari parametri di qualità d’immagine (QI) è stata fatta su immagini acquisite con i seguenti protocolli:
Tabella 4: Parametri di scansione usati nelle acquisizioni
Tali parametri di acquisizione sono stati utilizzati sia per la modalità di scansione ad elica sia per la scansione in assiale.
I protocolli sono stati pensati in modo tale da far variare un parametro per volta, in maniera controllata, tenendo fissi gli altri. In particolare i parametri che sono stati modificati sono: il potenziale, la corrente, lo spessore di fetta, il FOV e la modalità di scansione. Il potenziale e la
corrente controllano rispettivamente l’energia del fascio fotonico e la
- 92 - mm. Più è sottile la fetta, maggiore è il dettaglio (la risoluzione spaziale)
dell’esame. L’avanzamento del lettino può essere pari, inferiore o maggiore allo spessore delle fette. Negli studi di tipo sequenziale/assiale, se l’avanzamento è pari allo spessore della fetta, si dice che le scansioni sono contigue e la risoluzione spaziale sarà massima con le fette più sottili. Se l’avanzamento è inferiore allo spessore della fetta (pitch<1 nelle scansioni volumetriche), si avrà un certo grado di sovrapposizione, utile nel caso si voglia migliorare la qualità delle ricostruzioni planari quando si adottino fette non molto sottili. Se l’avanzamento è superiore, sarà possibile indagare più velocemente volumi maggiori ma una certa quantità di informazioni saranno omesse (gli spazi tra una fetta e la successiva).
Il FOV (Field Of View) è il campo di vista, cioè, l’area nella quale verrà focalizzato il fascio fotonico e dalla quale saranno estratte le misure di attenuazione che andranno a comporre la matrice d’immagine. La grandezza del FOV condiziona le dimensioni del pixel, a parità di matrice: tanto minore è il FOV tanto più piccoli saranno le dimensioni dei pixel e tanto più risoluta è l’immagine risultante. Nelle acquisizioni fatte il FOV è stato fatto variare tra medio (M, 32 cm x 32 cm) e small- small (SS 18 cm x 18 cm).
La modalità di scansione TC può essere: sequenziale, paziente sul lettino che avanza ad intervalli prestabiliti, ottenendo degli strati in sequenza; Volumetrici/spirali, il gantry gira continuamente mentre il lettino si muove in questo modo si ottengono spirali e, quindi, dati relativi ad interi volumi non a singoli strati. Inoltre l’esame può essere anche dinamico: il lettino non avanza e le scansioni vengono ripetute ad intervalli (di secondi) per analizzare il dinamismo del tessuto (ad es. arrivo di mdc e valutazione della vascolarizzazione di un determinato distretto).
I risultati ottenuti relativamente alla qualità di immagine calcolata con il SW nei vari protocolli sono riportati di seguito:
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Figura 66: Rumore nei vari protocolli
I risultati relativi al rumore mostrano che la modalità ad elica (in blu nell’istogramma) è preferibile rispetto a quella assiale.
Figura 67: Uniformità di immagine nei vari protocolli
- 94 - Il contrasto in media è superiore nella modalità assiale, ma le differenze
non sono sostanziali (contrasto medio acquisizione a elica 485,18 HU; contrasto medio acquisizione assiale 492,33 HU).
Figura 69: Rapporto contrasto rumore (CDR) nei vari protocolli
Il CNR è superiore nella modalità ad elica e le differenze sono maggiori nei protocolli acquisiti con FOV small-small (180 cm x 180 cm)
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Figura 71: FWMH lungo X nei vari protocolli
Il FWHM in media è migliore, e quindi minore, nella modalità ad elica.
Figura 72: Eccentricità media nei vari protocolli
L’eccentricità media degli inserti è stata mediata sul numero di inserti che è stato possibile segmentare automaticamente con il cluster. Infatti l’inserto di acrilico si è rilevato particolarmente problematico per la modalità assiale dove in nessun caso è stato possibile estrarlo automaticamente. Si nota che l’eccentricità assume valore maggiore per i protocolli che utilizzano un basso valore di corrente.
Il protocollo che offre il miglior valore di eccentricità per la modalità a elica è il 29 (120 kV, 200mA, 0.5 mm di spessore di fetta, FOV Small- Small) e per la modalità assiale è il numero 30 (135 kV, 200 mA, 0.5 mm
- 96 - di spessore di fetta, FOV Small-Small); si tratta dei protocolli che
impartiscono il maggior valore di dose.
Di seguito è riportato un esempio di curva contrasto-dettaglio:
La figura seguente mostra graficamente la diminuzione della visibilità di un dettaglio a basso contrasto al variare della dimensione del dettaglio in due diversi protocolli di acquisizione; in particolare è sono rappresentati due protocolli in cui varia solo la modalità di scansione mentre gli altri parametri restano fissi (figura 73 a protocollo di acquisizione 80kV, 200mA, 0.5 ST S&S, figura 73 b protocollo di acquisizione 80kV, 200mA, 0.5 ST, elica).
(a) (b)
Figura 73: Esempio di diversa QI delle immagini al variare dei parametri di acquisizione, in particolare si nota la dipendenza della visibilità del dettaglio al variare dalla dimensione del dettaglio, per due diversi protocolli di acquisizione. Le frecce indicano il più piccolo dettaglio visibile per ciascun valore di CDR (rapporto contrasto rumore). Al diminuire del CDR, è necessaria una dimensione sempre maggiore del dettaglio affinché questo risulti visibile. Le dimensioni richieste per la visibilità sono ancora superiori se il livello di rumore nell’immagine aumenta. Della figura a il CDR è pari a 2.19. Della figura b il CDR è paria 6.39.
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Figura 74: Dipendenza della visibilità del dettaglio al variare dalla dimensione del dettaglio al variare dei kV e dei mA (in alto da sinistra verso destra immagini acquisite con protocolli 23,24,25,26; in basso da sinistra immagini acquisite con protocolli 27, 28,29,30.)
Come si può vedere dalle immagini, i dettagli di piccole dimensioni sono visibili solo se il contrasto è sufficientemente alto. Al diminuire del contrasto, è necessaria una maggiore dimensione del dettaglio affinché questo risulti visibile. La dimensione minima richiesta per la visibilità è ancora maggiore se l’immagine ha un elevato livello di rumore.
Figura 75: CTDIvol nei vari protocolli
I valori di CTDIvol ottenuti mostrano che la modalità ad elica (in blu) è preferibile a quella assiale in termini dosimetrici, tranne che per i protocolli 15, 16, 17 e 18 dove si nota che il CTDIvol relativo alle scansioni in assiale è minore rispetto alle scansioni a elica (o
mA
- 98 - volumetriche); questo è dovuto al fatto che, con uno spessore di fetta pari
a 2 mm si avrà un pitch minore di 1 nella scansione volumetrica che comporta un certo grado di sovrapposizione tra le fette acquisite che si traduce in una dose maggiore nella scansione volumetrica. Di seguito sono riportati i valori di CDTIvol relativamente ai protocolli 15, 16,17 e 18.
Tabella 5: parametri tecnici e CTDIvol relativo ai protocolli ad elica e S&S
È da notare che i protocolli da cui ci si aspetta un’ottima qualità dell’immagine, perché ottenuti con corrente integrata e potenziale elevati come i protocolli 12, 14, 29 e 30, non comportino un aumento di QI tale da poter giustificare la dose che impartiscono infatti nelle valutazioni della QI percepita tali protocolli non si rivelano migliori rispetto ad altri che invece impartiscono una dose minore.
A conferma di ciò si riporta il caso dei protocolli 5-6 e 11-12 che differiscono solo per la corrente e non comportano un miglioramento dei parametri di QI ma solo un aumento del CDTIvol:
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Tabella 7: Tabella dei parametri di QI per i protocolli 5, 6, 11, 12 nella modalità di scansione ad elica
Tabella 8: Tabella dei parametri di QI per i protocolli 5, 6, 11, 12 nella modalità di scansione assiale
In generale il parametro da ottimizzare in studi CT è il contrasto e il CNR, dai dati ottenuti è possibile vedere che certe combinazioni di parametri pur avendo pressoché lo stesso CNR mostrano valori di dose fortemente diversi, a titolo di esempio si riportano i valori relativi ai protocolli 12-16 e ai protocolli 15-23:
Tabella 9: Parametri tecnici e dose per i protocolli 15 e 23
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Tabella 11: Tabella dei parametri di QI per i protocolli 15 e 23 nella modalità di scansione assiale
Tabella 12: Parametri tecnici e dose per i protocolli 12 e 16
Tabella 13: Tabella dei parametri di QI per i protocolli 12 e 16 nella modalità di scansione ad elica
Tabella 14: Tabella dei parametri di QI per i protocolli 12 e 16 nella modalità di scansione assiale
Infine si riporta il grafico del rapporto CNR e dose e del rapporto QI generale percepita e dose:
- 101 - Il CNRD è ottenuto come rapporto tra il CNR calcolato via SW e la
radice del CTDIvol; mentre il QID è ottenuto come rapporto tra QI generale percepita e la radice del CTDIvol.