Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phát triển hệ thống dãy ngăn tia với chế độ quét kép để hiệu chỉnh tán xạ của CT tăm hình nón
Tóm tắt
Dãy ngăn tia (BSA) được sử dụng rộng rãi để ước lượng phân bổ tán xạ của chụp cắt lớp vi tính (CT) hình nón một cách thực nghiệm. Dãy ngăn tia hình chữ nhật, loại được sử dụng phổ biến nhất, tạo ra một vùng penumbra ở mép lưới trên hình ảnh chiếu. Vùng penumbra có thể là nguyên nhân gây ra việc ước lượng tán xạ không chính xác và mất dữ liệu hình ảnh. Trong nghiên cứu này, hai loại BSA đã được thiết kế và phát triển, bao gồm BSA thẳng (l-BSA), loại hình chữ nhật đơn giản, và BSA cong (c-BSA) để tránh hiệu ứng penumbra. Một mô phỏng Monte Carlo đã được thực hiện để xác định độ dày và vật liệu của các dãy ngăn tia. Kỹ thuật theo dõi hạt của mã MCNP5 đã được sử dụng để phân tích độ chính xác của phân bổ tán xạ thu được từ các dãy ngăn tia. Sự cải thiện trong chất lượng hình ảnh đã được phân tích bằng cách sử dụng một mẫu mô phỏng nội bộ, một mẫu mô phỏng CT loại đơn giản và một mẫu mô phỏng hình người. Sự cải thiện của dãy ngăn tia cong đối với hiệu ứng penumbra cũng đã được phân tích trên một trường nhìn rộng lớn. Liều bổ sung gây ra bởi quét kép đã được phân tích bằng mô phỏng Monte Carlo và thực nghiệm. Độ chính xác của các ước lượng tán xạ là 83.4% cho c-BSA và 90.4% cho l-BSA. c-BSA đã bù đắp hiệu quả cho hiệu ứng penumbra trong khi l-BSA có một vùng penumbra nghiêm trọng trong hình ảnh chiếu một phần trên một trường nhìn lớn. Độ tương phản đã được cải thiện 24.8 (không khí-PMMA), 55.8 (Teflon-PMMA), và 81.7% (nước-PMMA) cho c-BSA và 11.1 (không khí-PMMA), 44.1 (Teflon-PMMA), và 82.2% (nước-PMMA) cho l-BSA thông qua việc hiệu chỉnh tán xạ. Sau khi giảm thiểu tiếng ồn, tỷ lệ tương phản trên tiếng ồn đã được cải thiện từ 2.7–4.1 lần cho c-BSA và 3.5–5.3 lần cho l-BSA. Độ đồng nhất cũng đã được cải thiện lên đến 10 lần cho c-BSA và 12 lần cho l-BSA. Chất lượng hình ảnh của mẫu mô phỏng hình người cũng đã được cải thiện sau khi hiệu chỉnh tán xạ. Kết quả là, c-BSA có thể cải thiện chất lượng hình ảnh của CT tăm hình nón và bù đắp cho hiệu ứng penumbra mà không cần liều phóng xạ bổ sung.
Từ khóa
#beam stop array #cone-beam CT #scatter correction #image quality #Monte Carlo simulationTài liệu tham khảo
S. Kida, Y. Masutani and H. Yamashita, Rad. Phys Technol 5, 138 (2012).
S. Yoo and F. Yin, Int. J. Rad. Onc. Biol. Phys. 66, 1553 (2006).
L. Zhu, N. R. Bennett and R. Fahrig, IEEE 25, 1573 (2006).
Y. Chen, B. Liu, J. M. O’connor, C. S. Didier and S. J. Glick, Med. Phys. 36, 857 (2009).
G. Poludniowski, P. M. Evans, V. N. Hansen and S. Webb, Phys. Med. Biol. 54, 3847 (2009).
A. P. Colijn and F. J. Beekman, IEEE 23, 584 (2004).
W. Zbijewski and F. J. Beekman, IEEE 25, 817 (2006).
Y. Kyriakou, T. Riedel, and W. A. Kalender, Phys. Med. Biol. 51, 4567 (2006).
M. R. Ay and H. Z., Phys. Med. Biol. 50, 4863 (2005).
W. Yao and K. W. Leszczynski, Med. Phys. 36, 3145 (2009).
C. Bai, G. L. Zeng and G. T. Gullberg, Phys. Med. Biol. 45, 1275 (2000).
S. W. Smith and R. A. Kruger, Med. Phys. 13, 831 (1986).
J. M. Boone and J. A. Seibert, Med. Phys. 15, 713 (1988).
J. M. Boone and J. A. Seibert, Med. Phys. 15, 721 (1988).
D. G. Kruger, F. Zink, W. W. Peppler, D. L. Ergun and C. A. Mistretta, Med. Phys. 21, 175 (1994).
M. Meyer, W. A. Kalender and Y. Kyriakou, Phys. Med. Biol. 55, 99 (2010).
R. L. Dixon and J. M. Boone, Med. Phys. 38, 4251 (2011).
J. A. Seibert and J. M. Boone, Med. Phys. 15, 567 (1988).
H. Li, R. Mohan and X. Zhu, Phys. Med. Biol. 53, 6729 (2008).
M. Sun and J. M. Star-Lack, Phys. Med. Biol. 55, 6695 (2010).
H. Gao, R. Fahrig, N. R. Bennett, M. Sun, J. Star-Lack and L. Zhu, Med. Phys. 37, 934 (2010).
H. Gao, L. Zhu and R. Fahrig, Med. Phys. 37, 4029 (2010).
L. Zhu, N. R. Bennett and R. Fahrig, IEEE 25, 1573 (2006).
L. Zhu, J. Starman, N. R. Bennett and R. Fahrig, IEEE 3, 1964 (2006).
J. P. Stonestrom and A. Macovski, IEEE NS-23, 1453 (1976).
H. Yan, X. Mou, S. Tang, Q. Xu and M. Zankl, Phys. Med. Biol. 55, 6353 (2010).
R. Ning and X. Tang, Med. Phys. 31, 1195 (2004).
H. Lee, L. Xing, R. Lee and B. P. Fahimian, Med. Phys. 39, 2386 (2012).
H. Yan, X. Mou, S. Tang and X. Chen, SPIE 7258 (2009).
T. Niu and L. Zhu, Med. Phys. 38, 6027 (2011).
J. Jin, L. Ren, Q. Liu, J. Kim, N. Wen, H. Guan, B. Movsas and I. J. Chetty, Med. Phys. 37, 5634 (2010).
L. Zhu, Y. Xie, J. Wang and L. Xing, Med. Phys. 36, 2258 (2009).
E. Ruhrnschopf and K. Kingenbeck, Med. Phys. 38, 4296 (2011).
T. Niu and L. Zhu, Med. Phys. 38, 6027 (2011).
L. Zhu, Y. Xie, J. Wang and L. Xing, Med. Phys. 36, 2258 (2009).
D. J. Huntley, D. I. Godfrey-Smith and M. L. Thewalt, Nature (London) 313, 105 (1985).