Kontrola jakości magnetyczno rezonansowego systemu obrazowania (MR)

Transkrypt

1 Uzyskanie właściwej informacji na obrazie diagnostycznym jest determinowane jakością zastosowanego sprzętu medycznego. Złożoność procesu przetwarzania i akwizycji obrazu może powodować nieprawidłowości w obrazowaniu badanych struktur. Bardzo trudne jest wychwycenie niedoskonałości wynikających z procesu rekonstrukcji i prezentacji obrazów klinicznych. Skuteczne i efektywne użycie wyposażenia do obrazowania wymaga opracowania i realizacji regularnej kontroli jakości. Jedną z technik obrazowania diagnostycznego jest metoda rezonansu magnetycznego (MR). Dotychczas w Polsce nie wprowadzono obowiązku oraz nie opracowano wytycznych dla procesu kontroli jakości tej formy obrazowania medycznego (w przypadku aparatury rentgenodiagnostycznej zapis taki sformalizowano w Ustawie prawo atomowe i rozporządzeniach ministra zdrowia). Ponieważ, tak jak w przypadku rentgenodiagnostyki, wartość diagnostyczna obrazu medycznego jest związana z jakością aparatury, istotne jest, aby również dla rezonansu magnetycznego wprowadzić zasady przeprowadzania testów akceptacyjnych, eksploatacyjnych specjalistycznych i podstawowych. Codzienna kontrola jakości umożliwia stały nadzór procesu obrazowania i ewentualną eliminację nieprawidłowości. Testy podstawowe stanowią element rutynowych badań, których zadaniem jest bieżące określenie stałości i prawidłowości działania urządzeń. Nie mają one na celu ustalenia absolutnych standardów czy wartości badanych parametrów, które stanowią podstawę oceny działania aparatu diagnostycznego w MR. Wyniki testów podstawowych są odnoszone do wartości uzyskanych w ramach testów akceptacyjnych lub bazowych. W niniejszej publikacji autorzy przedstawiają podstawowe testy kontroli jakości oraz procedury opracowane przez IPEM (The Institute of Physics and Engineering in Medicine). Opisane w raporcie IPEM procedury testów podstawowych MR zawierają informacje o modelach fantomów oraz sekwencjach pomiarowych niezbędnych do uzyskania odpowiednich warunków obrazowania. Składają się na nie: pomiary parametrów sygnału, tj. jednorodność obrazowania, stosunek sygnału do szumu (SNR Signal to Noise Ratio) oraz tzw. efekt ghosting, pomiary rozdzielczości i geometrii, tj. rozdzielczość obrazu, rozmycie geometryczne oraz liniowość, pomiary profilu warstwy i jej szerokość oraz położenie, a także pomiary czasów relaksacji i kontrastu. W ramach testów podstawowych powinny zostać również ocenione elementy oprogramowania determinujące jakość uzyskiwanych obrazów. Kontrolę jakości aparatury MR przeprowadza się przy użyciu specjalnie zaprojektowanych do tego celu fantomów. Główne czynniki determinujące wybór materiałów, z których zbudowane są fantomy, to: stabilność chemiczna i termiczna, brak znacznych przesunięć chemicznych, odpowiednie wartości czasów relaksacji T1 i T2 oraz gęstości protonowej, które odpowiadają wartościom biologicznym. Większość testów może być realizowana za pomocą fantomu w kształcie sfery, która jest wypełniona odpowiednim roztworem. Kształt sferyczny zalecany jest ze względu na symetrię, natomiast pojemnik powinien być wykonany z materiałów niebędących źródłem sygnału, tj. plastik, Kontrola jakości magnetyczno rezonansowego systemu obrazowania (MR) Sylwia Wiśniewska-Kubka, Dominika Oborska-Kumaszyńska szkło lub guma. Roztwór wykorzystany w fantomie powinien charakteryzować się stosunkowo krótkim czasem relaksacji. Aby testy były wiarygodne, fantom powinien imitować efekt ładowania ciała ludzkiego w częstości radiowej. Do tworzenia roztworów wypełniających fantom zaproponowano mieszankę składającą się z 1 litra wody oraz soli NaCl, CuSO 4 lub ich ekwiwalentów. Roztwór ten charakteryzuje się przewodnością zbliżoną do właściwości przewodzących większości tkanek. Opisane testy zrealizowano za pomocą fantomu typu Eurospin, który wykonano z pleksiglasu lub szkła. W zależności od rodzaju testu stosowane fantomy nieznacznie różnią się między sobą: T01 flood field fantom wykorzystywany do testów jednorodności obrazu, efektu ghosting oraz SNR, T02 geometria fantom wykorzystywany do testów rozmycia geometrycznego, profilu i szerokości warstwy, T03 warstwa obrazowania fantom wykorzystywany do testów położenia i separacji warstwy, T04 rozdzielczość fantom wykorzystywany do testów rozdzielczości przestrzennej przy użyciu wzoru paskowego oraz funkcji MTF (Modulation Transfer Function), T05 tubki żelowe fantom wykorzystywany do testów dokładności i precyzji dla czasów relaksacji T1 i T2, rozdzielczości kontrastowej oraz załadowania systemu MR (rys. 1). Rys. 1 Fantomy Eurospin Używane są także inne fantomy: T01A fantom o długości 200 mm, wykorzystywany do tych samych pomiarów co fantom T01, T04A fantom stosowany do podobnych celów co fantom T04, przy czym zawierający tylko 4 bloki z pleksi, T08 mała plastikowa butelka o średnicy 50 mm, napełniona roztworem siarczanu miedzi fantom wykorzystywany do testu efektu ghosting. Testy podstawowe 1. Jednorodność obrazowania zdolność systemu obrazowania MR do uzyskania stałego sygnału całego skanowanego obiektu, jeżeli skanowany obiekt jest jednorodny. Niejednorodność na obrazie może wynikać z niejednorodności pola magnetycznego, niejednorodności impulsu RF, występowania prądów wirowych oraz zależeć od częstotliwości radiowej wysyłanego impulsu elektromagnetycznego. 282

2 Test na jednorodność obrazowania (rys. 2) Test wykonywany jest za pomocą fantomu Eurospin T01A, umieszczonego w izocentrum okola aparatu, dla czasów relaksacji T1 = 300 ms i T2 < 4 ms. Sekwencję impulsów należy ustawić na: spin echo, pomiar jednej warstwy, gdzie: TR = 1000 ms, TE = 30 ms, grubość warstwy 5 mm, rozmiar macierzy , FOV (Field of Vision; pole widzenia) 250 mm. Test należy przeprowadzić dla różnych orientacji obrazu zarówno w kierunku horyzontalnym, wertykalnym, jak i diagonalnym. Rys. 2 T01A analiza jednorodności obrazu a) Wykreślenie profilu fantomu przez jego centrum w obu kierunkach zarówno dla częstości, jak i dla fazy kodującej (jeżeli jest dostępne odpowiednie oprogramowanie, należy wziąć średnią z kilku profili nawet do 10 linii, co pozwoli zredukować szum profilu). b) Znalezienie najczęściej występujących wartości w centrum fantomu, ograniczając region zainteresowania do ROI = 100 pikseli. c) Policzenie niejednorodność, która zdefiniowana jest jako ułamek profilu stanowiącego około 10% średniej wartości. Uzyskana wartość jednorodności obrazu wynosząca 1,0 jest prawie idealna. Odstępstwo od jednorodności zwykle wynosi 0,6 1,0 wartości jednorodności. Gorsze wyniki uzyskuje się w kierunkach horyzontalnym i diagonalnym tworzonych obrazów, a także w przypadku zastosowania większego pola widzenia FOV. 2. SNR stosunek sygnału do szumu jest jednym z podstawowych, a jednocześnie najważniejszym testem jakości obrazowania MR (odnosi się bezpośrednio do jakości obrazu uzyskiwanego w MR). SNR jest bardzo czułym wskaźnikiem niewłaściwej pracy systemu, ale niestety nie określa jej przyczyny. Stosunek SNR wskazuje na pogorszenie jakości wyników badania obrazowego, które mogą być rezultatem redukcji sygnału lub wzrostu szumu w systemie. Istnieje kilka przyczyn pogorszenia stosunku sygnału do szumu, np. wzrost szumu środowiska, nieprawidłowa praca głównego systemu kalibracyjnego, cewek, systemu przetwarzania obrazu lub nieprawidłowo zastosowana sekwencja pomiarowa. Test SNR stosunek sygnału do szumu (rys. 3) W przypadku testu SNR, fantom i postępowanie jest podobne jak dla pomiarów jednorodności obrazu. 283

3 Rys. 3 T01A analiza SNR a) Wykonanie dwóch identycznych skanów fantomu dla każdej orientacji, przy takich samych warunkach ekspozycji i odczytu obrazu (aby uzyskać różnicę w obrazach, należy odjąć je od siebie). b) Pomiar intensywności sygnału S na środku każdego z pięciu obszarów zainteresowania (ROI = 400 pikseli). c) Pomiar odchylenia standardowego sygnału SD noise (Standard Deviation) dla tych samych 5 obszarów zainteresowania uzyskanych z różnych obrazów. d) Obliczenie SNR według równania: S SNR = 2 SDnoise e) Obliczenie średniej wartość sygnału dla tych samych 5 obszarów (tzw. średnia wartość piksela). W przypadku uzyskania poprawnych wyników dla testu jednorodności obrazu można skorzystać z alternatywnej metody polegającej na wykonaniu tylko jednej ekspozycji dla każdej orientacji obrazu. a) Pomiar średniej intensywności sygnału S, dla 5 obszarów zainteresowania. b) Wyznaczenie SD mean. S c) Wyznaczenie dla 5 obszarów zainteresowania. SDmean d) Wyznaczenie wartości średniej. Ze względu na dużą liczbę uzyskanych wyników nie jest możliwe określenie zakresu zadowalających wartości SNR dla danego systemu. Wartości SNR ustalone w trakcie testów akceptacyjnych, a później nadzorowane w ramach podstawowej kontroli jakości mogą wskazywać na zaburzenia i zmiany pojawiające się w systemie obrazowania (wytyczają trend i kierunek dalszej kontroli). W przypadku nowych urządzeń, aby zapewnić najlepszą jakość obrazowania, należy wykonać serię pomiarów wartości bazowych, które pozwolą na obserwację jakichkolwiek (nawet niewielkich) odchyleń wartości SNR. Wahania wartości SNR między 5 a 10% w stosunku do wartości odniesienia stanowią normę dla systemów sprawdzanych w testach codziennych. 3. Ghosting to zjawisko związane z przesuwaniem sygnału wzdłuż kierunku fazy kodującej; pojawienie się zaburzeń w obrazie w formie dyskretnych wielokrotnych cieni lub paska rozmytego sygnału w poprzek obrazu. Przyczynami powstawania efektu gosthing w obrazowaniu klinicznym są: ruch pacjenta, ruchy fizjologiczne lub strumień przepływu krwi. Czasami ghosting wywołany jest przez niestabilność systemu. Test ghosting (rys. 4) Do testu wykorzystuje się fantom Eurospin T08 umieszczony w izocentrum okola aparatu. Ustawienie sekwencji obrazowej jest realizowane dla czasu relaksacji T1 = 300 ms. Parametry sekwencji impulsów: wielokrotność spinu echa, pomiar 1 warstwy; TR = 1000 ms; 4 echa; TE s = 30 ms, 60 ms, 90 ms i 120 ms; 1, 2 NSA; grubość warstwy 5 mm, rozmiar macierzy ; FOV (pole widzenia) 250 mm. Test należy przeprowadzić dla różnych orientacji obrazu zarówno w kierunku horyzontalnym, wertykalnym, jak i diagonalnym. Rys. 4 T08 analiza efektu ghosting a) Pomiar środka intensywności sygnału dla pierwszego obrazu pierwszego echa, za pomocą kołowego obszaru zainteresowania. b) Pomiar intensywności cienia w jego środku dla pierwszego obrazu w kierunku fazy kodującej, wykorzystując obszar zainteresowania o tej samej wielkości. Jeżeli widocznych jest wiele cieni, należy zmierzyć ten o największej intensywności. Jeżeli na obrazie cienie nie pojawiają się, należy zmierzyć szum dla pierwszego obrazu w kierunku fazy kodowania. c) Pomiar cienia wywołanego niestabilnością odbiornika, wykorzystując trzeci obszar zainteresowania (tych samych rozmiarów co poprzednio). W przypadku braku cieni należy zmierzyć szum w punkcie, który obrócony jest o 180 w stosunku do centrum pierwszego obrazu. d) Pomiar szumu tła dla pierwszego obrazu, wykorzystując czwarty obszar zainteresowania, ale dla częstości w kierunku fazy kodowania. e) Obliczenie względnego procentu: dla fazy kodującej cień, niestabilność cienia dla odbiornika oraz szumu, jako procentu z intensywności (natężenia) pierwszego obrazu, zgodnie z poniższą zależnością: Sghost Sghost ghost intensity = 100 Simage f) Powtórzenie całej procedury dla pozostałych ech. Najbardziej pożądaną sytuacją jest brak w obrazie jakichkolwiek cieni. W takim przypadku intensywność pomiarów cieni jest na poziomie wartości szumu tła. W praktyce przyjmuje się, że ghosting jest obecny, jeśli intensywność cieni jest większa niż 1% wartości szumu tła. Jeżeli w trakcie pomiarów uzyskane wartości są na poziomie 2 3% i więcej, należy zweryfikować pomiary, wykonać je ponownie, a w razie uzyskania tych samych wyników skontaktować się z serwisem. Wartość 0% odpowiada wynikowi negatywnemu, tzn. brak cieni. 4. Rozdzielczość obrazowania MR w dobrych systemach powinna być determinowana wielkością pikseli w macierzy obrazu. Metoda kodowania macierzy jest różna dla dwóch osi a i b. Pierwsza z nich dotyczy częstości kodowania, druga zaś kierunku kodowania. Wartość rozdzielczości może być różna dla tych kierunków, przy czym należy się spodziewać, że obrazowanie w kierunku kodowania fazy jest gorsze. Na rozdzielczość mają wpływ elementy systemu. Test rozdzielczości (rys. 5) Do wykonania testu stosuje się fantom Eurospin T08. Fantom należy ułożyć tak, aby wzór paskowy był raz równoległy do osi OX, a w następnym skanowaniu do osi OY skanera. W obrazowaniu fantomu należy zastosować sekwencje spin-echo, gdzie: TE = 30 ms; TR = 1000 ms; grubość warstwy 5 mm; rozdzielczość skanowania 256. Po każdym skanie dane są zapisywane. Test należy przeprowadzić dla różnych orientacji obrazu zarówno w kierunku horyzontalnym, wertykalnym, jak i diagonalnym. Należy wykonać dwa skany: w pierwszym przypadku rozdzielczość należy przyrównać do kierunku fazy kodującej, w drugim do częstości kodowania. u s

4 NEC Display Solutions oferuje najszerszą paletę rozwiązań do wyświetlania obrazu dedykowanych rynkowi ochrony zdrowia. Monochromatyczne monitory diagnostyczne DICOM, monitory DICOM do przeglądania obrazów medycznych, wielkoformatowe monitory DICOM Full HD oraz symulacyjne projektory DICOM. Kalibrowalne monitory diagnostyczne DICOM dają gwarancję precyzyjnych diagnoz w każdym szpitalu. Monitory medyczne NEC: Seria MD: monochromatyczne i kolorowe monitory diagnostyczne od 21 do 30, z rozdzielczością do 5 MP oraz seria MDview: kolorowe monitory podglądowe od 19 do 27. Opatentowana przez NEC Display Solutions technologia podświetlania ekranu X-Light 3 oferuje jedyną w swoim rodzaju możliwość sterowania i regulacji luminacji i punktu bieli, dzięki zintegrowanemu wewnętrznemu czujnikowi z szybkim czasem reakcji. Automatyczna kalibracja i regulacja obrazu pod kątem jego jasności i punktu bieli, poprzedzająca kalibrację DICOM. Wewnętrzna, programowalna 10/12-bitowa tabela poglądowa do kalibracji sprzętu. Oprogramowanie do kalibracji i kontroli jakości GammaCompTM MD. Systemy monochromatycznych monitorów medycznych NEC MD spełniają wszystkie wymagania i posiadają konieczne certyfikaty medyczne. NEC Display Solutions GmbH, Przedstawicielstwo w Polsce, ul. Bociana 22A, Kraków, tel.: (12) , biuro@nec-displays-pl.com, NEC Display Solutions Europe GmbH. Wszystkie prawa zastrzeżone. Wszystkie nazwy sprzętu i oprogramowania są nazwami własnymi i/lub zarejestrowanymi znakami towarowymi odpowiednich producentów. 285

5 Rys. 5 Fantom rozdzielczości, Eurospin T08 a) Wizualna ocena obrazu (elementy niskokontrastowe) należy odnaleźć element o najmniejszym wymiarze pasków we wzorze, dla którego osiągnięta jest rozdzielczość (element paskowy jest widoczny jako wzór jaśniejszych i ciemniejszych elementów pojawiających naprzemiennie). Ważne jest dokładne ustawienie fantomu w stosunku do kierunku obrazowania, ponieważ w przypadku, gdy wyrównanie granicy piksela nie jest idealne (nie jest zgodne ze wzorem paskowym), przy rozdzielczości bliskiej wartości tolerancji trudno jest oszacować poprawność uzyskanego wyniku testu. b) Analiza wzoru testu rozdzielczości (elementy wysokokontrastowe) poprzez pomiary intensywności modulacji dla wzoru paskowego (dla modulacji 50% wynik testu jest uznawany za prawidłowy niestety test ten nie daje możliwości sprawdzenia rozdzielczości w różnych kierunkach). c) Analiza funkcji modulacji (MTF) (elementy wysokokontrastowe). MTF opisywana jest jako procent modulacji obrazu w funkcji przestrzennej częstotliwości. Niskie częstotliwości przestrzenne reprezentują duże struktury w obrazie, natomiast wysokie rozdzielczość szczegółów. Pomiary MTF można zrealizować za pomocą fantomu symulującego ostrą liniową krawędź oraz wykreśleniu profilu pikseli obrazujących tę krawędź. MTF może zostać opisana przez liniową funkcję rozpraszania (LSF) uzyskaną w wyniku zróżnicowania odpowiedzi krawędzi profilu. Pomiar ten możliwy jest tylko przy użyciu specjalnego oprogramowania, które nie zawsze jest dostępne. Rozdzielczość powinna być niezmienna w czasie w stosunku do wartości odniesienia dla pomiarów powtórzonych w tych samych warunkach skanowania. 5. Zniekształcenia geometryczne można zdefiniować jako zmiany wymiarów zeskanowanego obiektu w stosunku do jego prawdziwych rozmiarów lub jako przemieszczenie obrazowanych punktów obrazu w stosunku do ich prawdziwej lokalizacji. Efekty te zazwyczaj określają liniowość i zniekształcenie obrazu. Główną przyczyną zniekształceń obrazu są: problemy z jednorodnością pola magnetycznego, zła kalibracja impulsów gradientowych oraz brak liniowości pól gradientowych. Test zniekształceń geometrycznych i liniowości (rys. 6) Pomiary zniekształceń wykonuje się za pomocą fantomu Eurospin T02. Składa się on z kwadratowego obiektu, w którym umiejscowione są w płynie plastikowe pręty. Dystans wyznacza się jako odległość między punktami na siatce. W przypadku tego testu postępowanie jest podobne jak dla pomiarów jednorodności obrazu. u 286 s. 288

6 Unikalny, mobilny tomograf ortopedyczny Działanie Verity opiera się na zastosowaniu płaskiego panelu i stożkowej wiązki RTG. Efektem tej technologii jest obraz o zaskakująco wysokiej rozdzielczości (porównywalnej do obrazu MRI), uzyskiwany w niezwykle krótkim czasie przy bardzo niskiej dawce promieniowania dla pacjenta. Nowatorska konstrukcja Verity powoduje, że system można dopasować do potrzeb pacjenta, a nie odwrotnie. Jest to jedyny system tomograficzny umożliwiający diagnostykę kończyn dolnych pod obciążeniem. Mar-Med Medical Sp. z o.o. Sp. k. Al. Lotników 32/46, Warszawa; tel lub , fax info@mar-med.pl, 287

7 Rys. 6 Fantom Eurospin T02 Określenie zniekształcenia przez pomiary odległości między środkiem fantomu a kierunkiem zainteresowania obraz testowy stanowi siatka kwadratów (pikseli), dla których wymiary są wyrażone w mm. Wymiary te są determinowane wielkością pola widzenia oraz wymiarem matrycy w kierunku zainteresowania. Aby zamienić pomiary pikseli na mm, należy pomnożyć wartość piksela przez jego wymiar: wymiar piksela = FOV (mm) Matrix (piksele) odległość (mm) = odległość (mm) rozmiar piksela Liniowość obliczana jest jako średnia z trzech odległości zmierzonych w tym samym kierunku między tak samo odległymi elementami obrazu, a rozmycie geometryczne jako stosunek odchylenia standardowego do środka trzech odległości: Test profil warstwy i jego szerokość (rys. 7 9) Pomiary profilu warstwy i jej szerokości wykonuje się za pomocą fantomu Eurospin T02, w którym elementy wysokokontrastowe ułożone są pod skosem. Fantom ze skośnymi elementami wysokiego sygnału (HSR) składa się głównie z przeciwstawnych par pochylni lub klinów ułożonych pod stałym kątem. HSR powinien być nieskończenie cienki, aby prawidłowo określić profil warstwy. W celu wykonania testu należy wybrać standardową sekwencję, gdzie: SE z TE = 30 ms, TR = 1000 ms, grubość warstwy 3 lub 5 mm, NSA = 2. Rys. 8 Skosy i kliny w fantomie Eurospin T02 Aby zbadać profil warstwy, należy umieścić ją równolegle do brzegu fantomu, ale jednocześnie umożliwić jej przechodzenie przez skosy w fantomie (miejsce krzyżowania się skosów z warstwą nie jest źródłem żadnego sygnału). Profil obrazu odzwierciedla odwrócony profil warstwy. W przypadku pomiaru szerokości warstwy można posłużyć się szerokością połówkową profilu warstwy (FWHM). Należy zmierzyć FWHM (w pikselach) dla pasującego profilu, a następnie obliczyć: liniowość (mm) = średnia z odległości rozmycie (%) = 100 SD (odległość) średnica (odległość) Akceptowalne odstępstwo od liniowości wynosi ± 1 mm, a rozmycie na poziomie ok. 0,6%. 6. Parametry warstwy obrazowej zarówno profil warstwy, jak i jej szerokość wpływają na jakość uzyskanego obrazu. Profil warstwy jest zdefiniowany jako odpowiedź systemu obrazowania na źródło punktowe i wykreślony w przestrzeni rekonstrukcji w tym punkcie. Profil warstwy można traktować jako połączenie informacji o intensywności sygnału z szerokością obrazu warstwy, który został uzyskany z jednego fantomu. Idealny profil miałby kształt prostokątny, ale w praktyce zazwyczaj przyjmuje kształt krzywej Gaussa. Rozmycie profilu (odstępstwo od kształtu prostokątnego) wpływa na pogorszanie wykrywalności małych obiektów, czy zmian umiejscowionych przy krawędzi profilu warstwy ze względu na mniejszy kontrast, w stosunku do zmian znajdujących się w centrum oraz na zminimalizowanie przestrzeni między warstwami w przypadku ekspozycji wielowarstwowej. Jeżeli warstwy znajdują się zbyt blisko siebie, prowadzi to do ich nakładania się, a w konsekwencji do pogorszenia stosunku sygnału do szumu i jednorodności na uzyskanych obrazach. Grubość warstwy zdefiniowana jest jako szerokość połówkowa profilu warstwy (FWHM). Rys. 7 Pomiar profilu warstwy wymiar piksela = aktualne pole widzenia/liczba pikseli oraz szerokość warstwy (piksele) = FWHM styczna do kąta płyty Następnie należy przeliczyć szerokość warstwy na mm, wykorzystując informację o wymiarach piksela. a) b) Rys. 9 Profil warstwy dla pomiarów a) skosów, b) klinów W analizie wyników ważne jest, aby użyć średniej dla kilku profili obrazu. a) Określenie wymiaru piksela. b) Dobór profilu przechodzącego przez centrum każdego z dwóch skosów wewnątrz obrazu. c) Zbadanie profilu warstwy dla każdego skosu. d) Zapisanie FWHM, które zostało zmierzone od profilu z każdego skosu. e) Obliczenie szerokość warstwy, wymiaru piksela zgodnie z: wymiar piksela = TO średnica (mm)/to średnica (piksele) szerokość warstwy = FWHM wymiar piksela styczna do kąta płyty gdzie kąt płyty w fantomie Eurospin T02 = 11,3. 288

8 Oczekiwane rezultaty przedstawiono na rys. 10, gdzie zobrazowano profil warstwy 3 mm i 5 mm. Rys. 10 Profile warstwy 3 mm i 5 mm 7. Pozycja warstwy (przesunięcie) jest informacją o bezwzględnej lokalizacji punktu wewnątrz FWHM profilu warstwy, natomiast separacja warstwy jest odległością między kolejnymi dwoma pozycjami warstw. Lokalizacje warstw są ustalane przez zewnętrzne urządzenia pozycjonujące lub przez wybrany odstęp między warstwami. Stosuje się dwie metody pomiarów pozycji warstwy: metoda pojedynczej warstwy i metoda multiwarstwy dla pomiarów kilku warstw. Rys. 11 Fantom Eurospin T03 Test pozycja warstwy pojedynczej/separacja (rys. 11) Pomiary pozycji pojedynczej warstwy wykonuje się za pomocą fantomu Eurospin T03. W fantomie umieszczonych jest 16 szklanych prętów. W celu wykonania testu należy wybrać standardową sekwencję, gdzie: SE z TE = 30 ms, TR = 1000 ms, grubość warstwy 5 lub 10 mm. Wszystkie pomiary powinny być wykonane wzdłuż linii zdefiniowanej przez izocentrum magnesu i centrum obrazowanych płaszczyzn. Zewnętrzne pozycje markera fantomu powinny się zgadzać z pozycją badanej warstwy. Uzyskany obraz zawiera 16 par czarnych kropek, które odpowiadają każdemu ze zbiorów skrzyżowanych w fantomie prętów. Na rysunku 12 przedstawiono separację prętów w każdym zbiorze, gdzie s jest ustaloną boczną odległością, a d jest separacją pręta powstałą w wyniku błędu pozycji warstwy. Im mniejsza separacja, tym bardziej dokładna jest pozycja warstwy. c) Wykonanie czterech pomiarów między punktami dla określenia separacji pręta (piksele). d) Wykonanie czterech obliczeń separacji pręta (mm). e) Obliczenie średniej wartość separacji (mm). f) Obliczenie błędu pozycji warstwy (mm) błąd pozycji warstwy = separacja pręta/2 separacja pręta = L wymiar piksela 2 - s 2 Oczekuje się, że dobry system wskaże błędy dla pozycji warstwy już przy wartościach błędu mniejszych niż 1 mm. Test pozycja multiwarstwy/separacja Do wykonania testu należy zastosować fantom Eurospin T03. W celu przeprowadzenia testu należy uzyskać trzy 2,5 mm warstwy z wybranej pozycji obrazowania oraz wybrać sekwencje użytkownika, gdzie: FLASH 2D, TE = 5 ms, TR = 540 ms, NSA = 2. Wszystkie pomiary powinny być wykonane wzdłuż linii zdefiniowanej przez izocentrum magnesu i centrum obrazowanych płaszczyzn. Zewnętrzne pozycje markera powinny się zgadzać z pozycją badanej warstwy. Centrum warstwy powinno być określone dla środka fantomu. a) Pomiar rozmiaru fantomu (piksele). b) Obliczenie wymiaru w pikselach (mm/piksele). c) Wykonanie czterech pomiarów między punktami w celu określenia dla separacji pręta (piksele). d) Wykonanie czterech kalkulacji separacji pręta (mm). e) Obliczenie średniej wartości separacji (mm). f) Obliczenie pozycji warstwy (mm). g) Uwzględnienie kierunku L. h) Obliczenie błędu pozycji warstwy poprzez odjęcie poprawnej (właściwej) pozycji zgodnie z: błąd pozycji warstwy = pozycja warstwy SW warstwa gdzie SW szerokość warstwy; warstwa = 0 dla centralnej warstwy; warstwa = 1 lub warstwa = 1 dla pozostałych przypadków. Metodę można zastosować do pomiarów błędów pozycji warstwy w zakresie 2,5 mm z dwóch stron środkowej warstwy. Pomiary mogą być wykonywane dla większej (niż trzy) liczby warstw, przy czym wymagane jest zmniejszenie szerokości warstwy. Oczekuje się, że dobry system wskaże błędy dla pozycji warstwy już przy wartościach mniejszych niż 1 mm. 8. Kontrast w każdym przypadku jest zdefiniowany przez znormalizowany zakres intensywności sygnału dla 12 elementów żelowych umieszczonych w fantomie. Parametr ten zwany jest współczynnikiem kontrastu. Duża wartość współczynnika wskazuje na duży kontrast, niska wartość niski. Rys. 12 Separacja pręta na uzyskanym obrazie a) Pomiar rozmiaru fantomu (piksele). b) Obliczenie wymiaru w pikselach (mm/piksele). Test kontrast (rys. 13) Do zbadania rozdzielczości kontrastowej stosuje się fantom Eurospin T05. Składa się on z 12 zamkniętych żelowych tubek. Na obrazie są analizowane wartości sygnału dla standardowych czasów relaksacji T1 i T2 używanych sekwencji obrazowych. Wszystkie pomiary powinny być wykonane wzdłuż linii zdefiniowanej przez izocentrum magnesu i centrum obrazowanych płaszczyzn. Do przeprowadzenia oceny należy wykonać jeden poprzeczny obraz dla standardowych T1 i T2. Obrazowaną warstwę należy pobrać z części fantomu zawierającej żelowe tuby. Dodatkowo należy zapisać temperaturę, gdyż czasy relaksacji są od niej zależne. 289

9 Rys. 13 Fantom Eurospin T05 (tab. 1, rys. 14) a) Wykonanie pomiaru środka obszaru zainteresowania (ROI) dla każdego obrazu elementu żelowego. b) Zapisanie maksymalnej wartości sygnału dla tych elementów. c) Zapisanie maksymalnej wartość sygnału dla tych elementów. d) Obliczenie wartości współczynnika kontrastu współczynnik kontrastu = Smax Smin/Smax + Smin Tabela 1 T1 i T2, pomiary kontrastu Dokładność błąd pomiaru dokładności zdefiniowany jest jako różnica między zmierzonym a teoretycznym czasem relaksacji (wartość referencyjna wyrażona jako procent): 100 (T1ref T1środek) dokładność T1 = T1ref 100 (T2ref T2środek) dokładność T2 = T2ref Precyzja do oceny tego parametru należy wykonać obraz i parametryczny proces jego mapowania w tych samych warunkach, aby ocenić krótkotrwałą precyzję pomiarów. Wartość precyzji zdefiniowana jest jako różnica między dwoma pomiarami dla każdego żelu podzielonego przez wartość średnią i wyrażona w procentach (T1środek1 T1środek2) dokładność T1 = T1środek1 + T1środek (T2środek1 T2środek2) dokładność T2 = T2środek1 + T2środek2 Powyższe pomiary mają zastosowanie przy założeniu, że temperatura pomiaru jest jednakowa dla obu pomiarów. Przy wprowadzeniu optymalnej sekwencji dla T1 i T2 poziom błędu na granicy 5% pozwoli na najlepsze zobrazowanie szczegółów w danym systemie. Literatura Rys. 14 Porównanie kontrastu dla czasów relaksacji T1 i T2 9. Czasy relaksacji T1 i T2 testowanie parametrów w ramach testów podstawowych polega na sprawdzeniu ich dokładności i precyzji. Dokładność określa, czy uzyskane w pomiarach wartości są zgodne ze standardami. Ważne jest, aby było możliwe porównanie tych wartości z innymi centrami i uzyskanie wartości absolutnych dla każdego rodzaju tkanki. Natomiast precyzja określa możliwości odtworzenia powtarzanych wydarzeń. Test czasów relaksacji T1 i T2 (rys. 13) Podobnie jak w przypadku testu kontrastu zastosowanie ma tu fantom Eurospin T05. Położenie fantomu i parametry wykonania testu są takie jak w przypadku poprzedniego testu, z tą różnicą, że w obrazowaniu należy wybrać pojedynczą 5 mm warstwę w projekcji poprzecznej. a) Pomiar parametrów obrazu T1, przy wykorzystaniu oprogramowania. b) Pomiar parametrów obrazu T2, przy wykorzystaniu oprogramowania. c) Określenie referencyjne wartości dla elementów żelowych w zależności od rodzaju żelu, temperatury i siły pola (wykorzystać dane z tabel dostarczonych przez producenta fantomu). d) Wybór obszarów zainteresowania (ROI) w każdym obrazie elementów żelowych w parametrycznym obrazie i obliczenie średniej. 1. R. Lerski, J. De Wilde, D. Boyce, J. Ridgway: Quality control in mag -netic resonance imaging, Institute of Physics and Engineering in Medicine, Report no. 80, York M. Zacirka: Testy podstawowe kontroli jakości systemu obrazowania magnetyczno-rezonansowego, Uniwersytet Wrocławski, Wydział Fizyki i Astronomii, Wrocław mgr Sylwia Wiśniewska-Kubka sylwiawisniewskaa@interia.pl, tel Instytut Inżynierii Biomedycznej i Pomiarowej, Politechnika Wrocławska, pl. Grunwaldzki Wrocław, Dolnośląski Szpital Specjalistyczny im. T. Marciniaka Centrum Medycyny Ratunkowej, Dział Medycyny Nuklearnej, ul. Traugutta 116, Wrocław dr inż. Dominika Oborska-Kumaszyńska doborska-kumaszynska@wp.pl, dominika.oborska@nhs.net Akademicki Szpital Kliniczny we Wrocławiu, Zakład Radiologii Ogólnej, Zabiegowej i Neuroradiologii, ul. Borowska 213, Wrocław Wolverhampton Royal Hospitals, New Cross Hospital, MPCE Department, Wolverhampton, United Kingdom 290