Ultra-high-resolution photon-counting detector computed tomography of the lungs: Phantom and clinical assessment of radiation dose and image quality

成像体模 医学 核医学 图像质量 图像噪声 断层摄影术 图像分辨率 放射科 光学 物理 计算机科学 图像(数学) 人工智能
作者
Jordan Chamberlin,Carter D. Smith,Dhruw Maisuria,John A. Parrish,Elizabeth van Swol,Eugene Mah,Tilman Emrich,U. Joseph Schoepf,Ákos Varga-Szemes,Jim O’Doherty,Reginald F. Munden,Sameer Tipnis,Dhiraj Baruah,Ismail Kabakus
出处
期刊:Clinical Imaging [Elsevier]
卷期号:104: 110008-110008
标识
DOI:10.1016/j.clinimag.2023.110008
摘要

Photon-counting-detector computed tomography (PCD-CT) offers enhanced noise reduction, spatial resolution, and image quality in comparison to energy-integrated-detectors CT (EID-CT). These hypothesized improvements were compared using PCD-CT ultra-high (UHR) and standard-resolution (SR) scan-modes.Phantom scans were obtained with both EID-CT and PCD-CT (UHR, SR) on an adult body-phantom. Radiation dose was measured and noise levels were compared at a minimum achievable slice thickness of 0.5 mm for EID-CT, 0.2 mm for PCD-CT-UHR and 0.4 mm for PCD-CT-SR. Signal-to-noise ratios (SNR) and contrast-to-noise ratios (CNR) were calculated for five tissue densities. Additionally, data from 25 patients who had PCD-CT of chest were reconstructed at 1 mm and 0.2 mm (UHR) slice-thickness and compared quantitatively (SNR) and qualitatively (noise, quality, sharpness, bone details).Phantom PCD-CT-UHR and PCD-CT-SR scans had similar measured radiation dose (16.0mGy vs 15.8 mGy). Phantom PCD-CT-SR (0.4 mm) had lower noise level in comparison to EID-CT (0.5 mm) (9.0HU vs 9.6HU). PCD-CT-UHR (0.2 mm) had slightly higher noise level (11.1HU). Phantom PCD-CT-SR (0.4 mm) had higher SNR in comparison to EID-CT (0.5 mm) while achieving higher resolution (Bone 115 vs 96, Acrylic 14 vs 14, Polyethylene 11 vs 10). SNR was slightly lower across all densities for PCD-CT UHR (0.2 mm). Interestingly, CNR was highest in the 0.2 mm PCD-CT group; PCD-CT CNR was 2.45 and 2.88 times the CNR for 0.5 mm EID-CT for acrylic and poly densities. Clinical comparison of SNR showed predictably higher SNR for 1 mm (30.3 ± 10.7 vs 14.2 ± 7, p = 0.02). Median subjective ratings were higher for 0.2 mm UHR vs 1 mm PCD-CT for nodule contour (4.6 ± 0.3 vs 3.6 ± 0.1, p = 0.02), bone detail (5 ± 0 vs 4 ± 0.1, p = 0.001), image quality (5 ± 0.1 vs 4.6 ± 0.4, p = 0.001), and sharpness (5 ± 0.1 vs 4 ± 0.2).Both UHR and SR PCD-CT result in similar radiation dose levels. PCD-CT can achieve higher resolution with lower noise level in comparison to EID-CT.
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