vol. 5 6/2016 Inżynier i Fizyk Medyczny
314
radiologia
\
radiology
artykuł naukowy
\
scientific paper
Wprowadzenie
Badanie wykonane przy użyciu cyfrowego tomografu kompu-
terowego CT (
Computed Tomography
) jest badaniem koniecz-
nym, aby zdiagnozować poprawnie pacjenta onkologicznego
oraz prawidłowo przeprowadzić leczenie radioterapeutyczne.
Niekiedy okazuje się, że samo badanie CT nie wystarcza. Należy
wykonać cały szereg innych badań diagnostycznych (np. PET-CT,
PET-MRI, MRI, USG itp.). Rozwój urządzeń do tomografii jest
niezwykle szybki i dynamiczny. Pierwsze urządzenie skanujące
postawiono w 1972 roku w szpitalu Atkinson Morley Hospital,
w Wimbledonie (Wielka Brytania). Natomiast w zaledwie po 6
latach stanął pierwszy tomograf w Polsce. Jedna z większych
gazet w Polsce pisała wówczas, że aby wstawić urządzenie „
trze-
ba było wzmocnić fundamenty budynku, bo aparatura ważyła kilka
ton. Lekarze zdobywali doświadczenie prześwietlając siebie
” [1].
Aktualnie w centrach onkologii pojawia się coraz większa
liczba pacjentów z różnego rodzaju proteza-
mi. U takich pacjentów obraz jest pozbawiony
znacznej części treści obrazowej [2, 3]. Protezy
wykonane są z materiałów o bardzo dużej licz-
bie atomowej Z. Przykładowo, endoprotezy
stawu biodrowego wykonane są często z tzw.
cementu kostnego. Jest to metylometacrylat,
który w egzotermicznym procesie polimeryza-
cji zastyga i daje mocne połączenie elementów
endoprotezy z kością [4, 5]. Aby zredukować ten
artefakt, firma Siemens zaimplementowała do
swoich urządzeń bardzo użyteczny algorytm
matematyczny. Założeniem tego algorytmu
iMAR (
iterative Metal Artifact Reduction
) jest znaczna redukcja ar-
tefaktów wywołanych obecnością metali w obrazie rekonstruk-
cyjnym [6].
Opis doświadczenia
Tomografia została wykonana przy pomocy tomografu firmy Sie-
mens CT Somatom Definition AS. Algorytm zaimplementowany
do CT firmy Siemens obsługuje takie rodzaje implantów jak:
––
iMARde – wypełnienia stomatologiczne (
dental filings
),
––
iMARne – embolizacja (zamknięcie naczynia) tętniaków mó-
zgu (
neuro coils
),
––
iMARsp – implanty kręgosłupa (
spine implants
),
––
IMARsh – implanty stawu barkowego (
shoulder implants
),
––
iMARpa – rozrusznik serca (
pacemaker
),
––
iMARth – spirale w klatce piersiowej (
thoracic coils
),
––
iMARhi – implanty stawu biodrowego (
hip implants
),
––
iMARex – implanty kończyn (
extremity implants
).
Zeskanowano fantom antropomorficzny firmy CIRS, we-
wnątrz którego umieszczono pręty metalowe (3071 HU – war-
tość odczytana z systemu planowania Varian Medical Systems,
algorytm AAA 11030), które imitowały endoprotezy. Odległość
między skanami wynosiła 3 mm.
Do weryfikacji wybrano obszar głowy, ponieważ jest on jednym
z najbardziej złożonych pod względem budowy, funkcji i sposobów
leczenia, z którymi fizyk medyczny i lekarz radioterapeuta ma do
czynienia w codziennej praktyce. Ze względu na lokalizację chorób
nowotworowych obszar głowy i szyi można podzielić na dwa po-
dobszary: mózgowie oraz obszar potocznie nazywany głową i szyją
(cała reszta). W każdym z podobszarów mamy do czynienia z nieco
innymi rodzajami struktur. Obszar mózgowia w znacznym stopniu
wypełniony jest jednorodną tkanką otoczoną puszką kostną. Z ko-
lei obszar głowy i szyi (ten właściwy) składa się z bardzo skompli-
kowanych struktur jamy ustnej i nosogardła (duże różnice gęstości
pomiędzy kośćmi oraz przestrzeniami powietrznymi).
W doświadczeniu przewidziano wszystkie aspekty wskazane
powyżej. Zbadano wpływ rekonstrukcji wybranych artefaktów
na charakterystyczne struktury w wymienionych podobszarach.
Na rysunku 1 przedstawiono artefakty, na których skupiono
uwagę w doświadczeniu.
Następnie przeanalizowano wpływ rekonstrukcji obrazu algo-
rytmem iMAR pod kątem trzech aspektów:
•
jakości obrazowania – analiza histogramów gęstości HU,
•
wpływu na rozkład dawki w planowaniu leczenia – analiza
histogramów i porównanie rozkładu dawki.
Użyto do rekonstrukcji obrazów czterech dostępnych trybów
algorytmu iMAR, które są dedykowane w obszarze głowy i szyi:
•
Neuro Coils – ne,
•
Dental Fillings – de,
•
Spine Implants – sp,
•
Thoracic Coils – th.
Ocena jakości obrazowania
Przeanalizowano cztery wybrane obszary pod kątem zmian
gęstości HU (jednostki Haunsfielda odczytane w systemie pla-
nowania leczenia) przy zastosowaniu wybranych algorytmów
rekonstrukcji oraz porównano parametry otrzymanych obrazów
z obrazem bazowym. Obszar bazowy jest obrazem, w którym nie
występują endoprotezy. Wybrane obszary zostały przedstawio-
ne na rysunku 2 (czerwone kwadraty).
Obszary zostały tak dobrane, aby zawierały możliwie jed-
norodny obraz (pod względem HU zbiór pikseli) oraz aby były
Rys. 1
. Artefakty występujące w obszarze głowy i szyi
