自动管电流调制CT辐射剂量与影像质量评价方法研究

X-ray CT radiation exposure to patient and its image quality have drawn international attention involving radiation protection and dosimetry,medical image et,al. Recently, Automatic Tube Current Modulation(ATCM) technic has been clinical widely used, which makes CT radiation and image quality an essential issue in the research erea. This project aims to explore new method to access the CT radiation exposure and image quality of ATCM technique. The major part of this project include the characteristic of tube current modulated CT output evaluation, patients dose estimation of ATCM and CT image quality appraision of ATCM. Both Monte Carlo simulation and and field measurements will be used to perform the project.New method of fast evulate CT radiation dose and image quality of ATCM will be established by developping new CT dose phantom and image quality test phantom. With Monte Carlo GPU parallel computing and digital human phantoms, organ dose and effective dose for large samples as well as individual specific local dose distribution in the scan erea could be fast estimated, and this project will also explore the organ-based tube current modulation technique in terms of reducing the eye lens dose.The results of this project can be used to accurately evaluate the dose and image quality of CT with new low-dose technology. This research project will help to promote research and application of the optimization of raidation dose and image quality of low-dose CT examination.

医用X射线CT的辐射剂量与影像质量优化匹配问题是当今国内外辐射防护剂量学、医学影像学等相关学科领域共同关注的热点之一，自动管电流调制（ATCM）技术是低剂量医用X射线CT技术发展的主流方向。本项目主要针对ATCM工作模式下CT装置的辐射输出特性、受检者剂量以及影像质量评价这三个方面的问题，拟结合蒙卡模拟计算与现场测量方法，通过研发适用于ATCM工作模式下的CT剂量模体与图像质量模体，建立ATCM模式下CT辐射剂量输出与图像质量的准确评价方法；借助GPU蒙卡并行计算和数字化人体模型，建立大样本的受检者器官剂量与有效剂量与个体化的受检者扫描野内局部剂量分布的快速估算方法，并探讨基于器官的管电流调制技术在降低眼晶体剂量方面的应用。本项目研究结果可用于准确评价新的低剂量CT检查技术条件下的受检者剂量与影像质量，这对于对合理的降低CT受检者辐射剂量以及CT的辐射剂量与影像质量优化研究具有重要意义。

本项目围绕自动管电流调制模式下CT辐射剂量与影像质量评价的新方法，分别开展了ATCM工作模式下CT设备输出特性评价、ATCM工作模式下受检者剂量评价以及ATCM工作模式下影像质量评价的研究工作。首先，本项目建立了一套ATCM工作模式下CT设备输出特性评价方法。研究中，系统地探讨了MOSFET在线阵列探测器的主要剂量学特性，开发出与人体衰减等效的剂量模体；并基于该模体与MOSFET探测器阵列，实现了完整的ATCM扫描序列所产生的Z轴剂量曲线测量，建立了评价ATCM扫描CT设备的输出特性测评方法。其次，本项目开发出相应的受检者器官剂量的计算应用软件。该软件内置有蒙卡模拟计算得出了每层CT扫描在80kVp、100 kVp、120kVp和140 kVp管电压下每100mAs所致男性和女性受检者器官剂量数据库，并可读取PACS系统DICOM信息，自动获得自动管电流调制条件下每层图像扫描所采用的毫安秒值，从而实现自动管电流调制条件下CT扫描所致受检者剂量的快速估算。最后本项目结合人体的各向对于CT衰减特性数据，研发出新的用于ATCM扫描的CT图像质量检测的模体工具。通过模拟真实的ATCM对受检者进行扫描的情况来扫描模体，实现了对于ATCM扫描每层各不同mA所产生CT图像的高对比分辨力MTF、低对比分辨力以及纹理特性等影像质量指标的客观评价。.本项目按时顺利完成了计划书中制定的各项研究任务。其成果可用于准确评价新的低剂量CT检查技术条件下的受检者剂量与影像质量，这对于对合理的降低CT受检者辐射剂量以及CT的辐射剂量与影像质量优化研究具有重要意义。