Experimental comparison of CT image quality with scan protocols for upper abdomen using a Catphan phantom

Abstract

Several commercially available multi-slice CT systems and scan protocols were used to obtain CT images at Siriraj Hospital Imaging Center. This work compared the doses and image qualities produced from different scanners and scan protocols for upper abdomen under standardized exposure conditions. The Catphan 504 phantom was scanned on 3 multislice CT scanners, LightSpeed VCT, and Discovery CT750 HD from GE and Dual source 64 slice CT from Siemens. From phantom experiments performed with different scanning parameters, the acquired CT images from different scanners and scan protocols were analyzed for radiation dose and image quality in terms of noise, uniformity, spatial resolution, contrast resolution, and CT number accuracy. CTDI and Dose Length Product (DLP) values and effective dose were calculated for each scan. Data sets that correspond to the 3-phase daily examination were chosen and scanned three times per one information with Catphan. Noise level of the GE 750HD was higher than the other two scanners. Dual source CT gave the lowest noise. All three scanners demonstrated the same uniformity performance. GE LightSpeed VCT had better low contrast detectability and image resolution than others. The 2 GEs showed similar percentage fluctuation in CT number, but more than 10% in LDPE and PMP. Siemens showed over 10% fluctuation only in LDPE. The 2 GEs gave the same magnitude of radiation dose (16.3 and 15.8 mSv) while the radiation dose from Siemens protocol was 40% higher (22.4 mSv). All scanners produced acceptable level of image quality. However, this study showed that CT scanners and scan protocols which vary among vendors affected radiation dose and image quality. Total effective dose for patient undergoing upper abdominal CT ranges from 15.8 to 22.4 mSv.

ศูนย์ภาพวินิจฉัยโรงพยาบาลศิริราช มีการตรวจวินิจฉัยผู้ป่วยจำนวนมากโดยใช้เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์หลากหลายประเภท งานวิจัยนี้ศึกษาเปรียบเทียบคุณภาพของภาพที่ได้จากการใช้ชุดคำสั่งตรวจช่องท้องส่วนบนในเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ โดยการใช้แบบจำลองแค็ตแฟน โดยใช้ เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ชนิด 64 หัววัดของบริษัท GE (General Electric Medical System) จำนวน 2 เครื่องคือ รุ่น VCT LIGHT SPEED และ รุ่น DISCOVERY CT750 HD และ ของบริษัท SIEMENS รุ่น SOMATOM DEFINITION เนื่องจากภาพวินิจฉัยที่ได้จากเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ต่างชนิดและต่างรุ่นกันนั้นย่อมมีความแตกต่างของรายละเอียดความคมชัดของภาพตามการเลือกใช้โปรแกรมและอุปกรณ์ของเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์นั้นๆ จึงนำไปสู่งานวิจัยที่จะเลือกใช้ชุดคำสั่งตรวจที่เหมาะสมมาวิเคราะห์โดยการเปรียบเทียบความสามารถของเครื่องแต่ละชนิดด้วยแบบจำลองของแค็ตแฟนเพื่อประเมินคุณสมบัติเชิงฟิสิกส์ และปรับตั้งค่าเพื่อลดปริมาณรังสีที่ผู้ป่วยจะได้รับจากการตรวจและให้ได้คุณภาพภาพที่ดี ที่สุดโดยเลือกตั้งค่าข้อมูลชุดคำสั่งตรวจช่องท้องส่วนบนในเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ของทั้งสามเครื่องเป็น แบบ 3 เฟสเหมือนกับที่ใช้สแกนคนไข้จริงๆ และทำการสแกนหุ่นจำลองจำนวน 3 ครั้ง ผลพบว่าค่าแปรปรวนของภาพ ของเครื่อง GE 750HD สูงกว่าเครื่องอื่น, เครื่องสองหัวตรวจพบว่ามีค่าแปรปรวนของภาพน้อยที่สุด, จากการศึกษาพบว่าเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ทั้งสามมีค่าความสม่ำเสมอของภาพเท่ากัน, เครื่อง GE LightSpeed VCT ให้ระดับคอนทราสต่ำของภาพและความคมชัดของภาพดีกว่า, เครื่องGE ทั้งสองรุ่นมีค่า เลขซีทีเท่ากันแต่มีค่าเลขซีทีของ LDPE และ PMP ที่เกิน 10 % ส่วน Siemens มีแค่ค่า เลขซีทีของ LDPE ที่เกิน 10%, เครื่อง GE รุ่น VCT LIGHT SPEED และ รุ่น DISCOVERY CT750 HD ให้ปริมาณรังสีที่ใกล้เคียงกัน (16.3และ 15.8 mSv) ตามลำดับ และ Siemens ให้ปริมาณรังสีเท่ากับ 22.4 mSv ในการตรวจธรรมดา ที่ยังไม่ใช้โปรแกรมลดปริมาณรังสี, เครื่องทั้งสามให้คุณภาพของภาพที่ดีและ มีค่าปริมาณรังสีที่แตกต่างกันไม่มาก โดยมีปริมาณรังสียังผลระหว่างเครื่อง GE และ Siemens ในการตรวจช่องท้องส่วนบนมีค่าระหว่าง 15.8 ถึง 22.4 mSv.