Charakterisierung von Bewegungsartefakten in der Mehrschicht-Spiral-CT

Zusammenfassung

Ziel: Bewegungsartefakte in der Mehrschicht-Spiral-CT (MSCT), die aus Objektbewegungen in und entgegen der Verschieberichtung des Lagerungstisches (z-Richtung) resultieren, werden mittels eines Kugelphantoms untersucht. Qualitative Anhaltspunkte für die Bildinterpretation in komplexen anatomischen Strukturen werden erarbeitet, die insbesondere auch auf EKG-Gating erhaltene Aufnahmen des Herzens anwendbar sind. In diesem Falle ist die Darstellung von zur Herzkontraktion phasenverschoben bewegenden Koronargefäßen zu betrachten. Methode: Es werden Messungen an einem Mehrschicht-Spiral-CT mit einer Rotationszeit von 500 ms für eine 4 × 1,0 mm und eine 2 × 0,5 mm Kollimierung durchgeführt. Als Phantom dienen in einen Plexiglaskörper eingebettete Glaskugeln mit Durchmessern von 1, 2 und 3 mm. Die Objektbewegung erfolgt sinusförmig mit einer Amplitude von 5 mm mit Frequenzen von 60/min und 90/min. Zusätzlich wird der Spezialfall, dass die Objektbewegung den Tischvorschub gerade kompensiert, untersucht. Ergebnisse: In Abhängigkeit von den gewählten Parametern ergeben sich stark unterschiedliche Abbildungen und Schichtzuordnungen der bewegten Objekte. Je nach Phasenlage von periodischen Objektbewegungen relativ zum CT-Scan können Objekte bis 3 mm Größe in der Darstellung komplett ausfallen oder hyperintens im Bild erscheinen. Das Modell ist auch anwendbar auf Herzaufnahmen mit EKG-Gating zur Stenosedetektion. In Kalzium-Score-Messungen erklärt es Reproduzierbarkeitsprobleme und Messwertdifferenzen. Schlussfolgerung: Die vorgestellten Überlegungen und Ergebnisse sollten bei Bildinterpretationen mit möglicher Objektbewegung in z-Richtung beachtet werden. Ergebnisvergleiche bzgl. Stenosegradbestimmung und Kalzium-Score-Messungen können durch Gefäßbewegung in der diastolischen Herzphase erschwert werden.

Abstract

Purpose: Motion artifacts in multi-slice spiral CT (MSCT) resulting from object motion in and against the table feed direction (z-direction) are examined using a spherical phantom. For image interpretation of complex anatomic structures, qualitative reference points are, also applicable to selected, which are ECG-gated cardiac imaging. In this case the motion of the coronary vessels in phase with the cardiac contraction must be considered. Methods: Measurements are obtained with a multi-slice spiral CT with a rotation time of 500 ms for 4 × 1.0 mm and 2 × 0.5 mm collimation. The phantom consists of an acrylic glass body with imbedded glass beads of 1, 2, and 3 mm diameter. The object motion is sinusoidal with an amplitude of 5 mm and frequencies of 60/min and 90/min. Compensation of the table feed by object motion is examined as a special case. Results: Small parameter changes can induce a strikingly different image quality, and the moving objects emerge in different slices. Depending on the phase of the movement with respect to the CT scan, objects up to a size of 3 mm can vanish completely or appear hyperintense in the image. The model investigated is also applicable to ECG-gated cardiac imaging for the detection of stenosis. It can explain variations in the reproducibility and absolute score values of the calcium scoring. Conclusion: The presented considerations and results must be taken into account in image interpretation with possible object motion in the z-direction. Variations in the determination of the degree of stenosis or in calcium score measurements can be explained by different vessel motion during the diastolic heart phase.

Schlüsselwörter

Mehrschicht-Spiral-CT - Bewegungsartefakte - Cardio-CT

Key words

Multi-slice spiral CT - CT artifacts - cardio-CT

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1 Als Pitch wird die Steigung der Spirale in Einheiten der Gesamtkollimierung bezeichnet. Ein Pitch von 1 in der ESCT bedeutet einen Vorschub um 1 Schichtdicke pro Rotation, in der MSCT bei 4 gleichzeitig gescannten Schichten um 4 Schichtdicken pro Rotation.

2 Die sinusförmige Bewegung bedeutet im Vergleich zur Situation in-vivo eine gewisse Einschränkung des Modells. Mit dem in Abb. [4] angegebenen Verfahren lassen sich analoge Überlegungen für beliebige periodische z-Bewegungen anstellen. Neben der Kurvenform können auch Amplitude und Frequenz verändert werden.