第二章 文獻查證
2.3 假體(QA Phantom)
量測以上數據需要有一個工具：在這裡我們使用的是假體(圖3)，假體內裝的是 純水。
圖3 QA 假體
假體擺放位置(圖4)
圖4 假體擺放位置
假體在檢查床上的移動只要是循著 Z軸方向移動(圖5)。
假體
圖5
若是要調整假體水平方向或是垂直方向，那就需要調整假體支架上的調整鈕(圖 6)。
垂直 水平
圖7
2.4 基本單位的取得
本研究經常用到的值有三種：假體中心點、CT Number 值以及像素尺寸(Pixel Size)。
假體影像中心點的計算方法要先確認假體實際中心點後，才能推算假體各位置與 中心點的相對位置。接下來才進行各項計算。
求取假體影像中心點的流程如下 ：[16]
圖8
Otsu’s 法是利用群組內與群組間的相異性進行分割。其優點是計算時間快速；分 割效果也較為精確。[17]
2.5 CT Number值
其定義是在CT中計算一個像素(Pixel)吸收多少X射線，單位 Hounsfield 。其中 空氣的CT Number值為 -1000，水的CT Number值為0。[18-20]
在CT的DICOM影像要計算出CT Number值，首先要取得CT影像中的DICOM欄位 的數值[21]
Rescale intercept (0028,1052) Rescale slope (0028,1053)
然後透過以下算式取得CT Number值(單位HU)
2.6 像素尺寸(Pixel Size)
CT 影像中取的每個點對應長度(Pixel Size)，由以下計算式得出。[20, 23]
而CT的DICOM影像要取得Pixel Size值，只要讀取以下欄位就可以取得以mm為單 位的Pixel Size值。[7]
Pixel Spacing (0028,0030)[21]
以下程序是根據GE QA 標準操作流程設計。
2.6 影像明暗對比量測
由假體影像中心延伸到Pixel glass及上緣水的部分；
由程式繪出每邊10 mm的正方形紅框；
這正方形紅框就就ROI；分別取得Pixel glass及水的ROI平均值。
圖9
將兩個ROI值分別代入以下算式;
影像明暗對比值 = ROI(Pixelglass) 平均值 - ROI(water) 平均值 計算出來的 影像明暗對比值 是否在在 120 ± 12 之間。[14]
2.7 高對比度分辨率
經由程式計算在右上角1.6mm的柵欄畫一個紅色框；
計算該框的ROI標準差；
計算出的值是否在37 ± 4間；
繼續算出1.3mm，1.0mm，0.8mm及0.6mm ROI標準差，並且記錄起來；[14, 24-25]
圖10
2.8 低對比度分辨率
要進行低對比度量測，首先要取得圖11；然後按照下列程序。
圖11 量測A、B、C、D 四點的ROI平均值，
將A的ROI平均值減去B的ROI平均值 將C 的ROI平均值減去D的ROI平均值
調整窗位 (Window Level) 為 30 ，窗寬(Window With)為紀錄的CT Number值。
最後看一下可以看到幾個洞並且紀錄下來。
上述方法需要在最後用眼睛去判斷有幾個洞。[14, 26]
圖12
本研究改良上述方法；首先在中相五個小洞中心繪出紅掃框；
不要超出圓的範圍；
在每個圓的上方約5mm處畫一個等大的圓框；
透過程式取的這十個圓框的ROI平均值；
ROI 平均值 2 ROI 平均值 1
由左到右，將上方取得ROI平均值減去下方ROI平均值。
只要有個洞的平均值差小於4，表示這個洞肉眼看不到。
2.9 雜訊與均勻度
CT影像的雜訊是量測假體中心點位置的ROI標準差。主要用來評估管球輸出能 力。
每天定期進行快速校正(Fsatcals)，管球暖機(Tube Warmup)，會降低影像雜訊以及 增加影像均勻度。
圖13
雜訊值：量測中心點的ROI 標準差是否在 3.2 ± 0.3之間，同時有個紅色框出現在 正中央。[20]
均勻度：透過程式取得中心點的 ROI 標準差與 12 點及 3 點的 ROI 標準差相減，
是否在0 ± 3 之間，同時有三個紅色框出現在上述三個位置。
2.10 雷射定位線的準確度
圖14
本研究改良方法是計算出假體影像實際中心位置，以及影像的中心位置。然後計 算出假體實際位移程度。
2.11、Modulation Transfer Function (MTF)
在處理高對比度分辨率時，除了使用(八)的方法外，還可以使用MTF方法來判斷 影像高對比度的良莠。
簡單來說是物體轉成影像時的頻率範圍中影像時空間分辨(Spatial Resolution)百分 比。[23, 28]
圖15 MTF的算法如下 ;[28]
M(f) : 量測標準差值 CT1 : 壓克力的 CT 值 CT2 : 水的 CT 值
Np : 壓克力雜訊值的標準差 Nw : 水的雜訊值的標準差
M’ (f) = ( M’ 2(f) – N2)½
第三章 研究方法與材料
3.1 9B研究材料
本篇文章的影像來源是取北部六家醫院使用的斷層掃描儀，每家醫院以GE QA Phantom和ACR Phantom每個各取得四份影像(每份影像分別隔一天取得)，
總共48份。
GE QA Phantom 每份均包含以下三張影像(圖 16、圖 17、圖 18)。[14]
圖16
圖17
圖18
ACR Phantom 包含以下四種影像[10]
圖19
圖20
圖21
圖22
4B3.2 研究方法
依照GE QA 手冊，依照下列研究流程進行相關計算。[14]
圖23 GE QA Phantom 流程 進行Modulation Transfer Function (MTF) 運算
取得Rescale Intercept 值與 Rescale Slop 值定計算出 CT Number 值
取得Pixel Spacing 值，此值為 Pixel Spacing
取得假體實際中心點
進行影像明暗對比運算(Contrast Scale)
進行高對比度分辨率運算(High Contrast Resolution)
進行低對比度探測運算(Low contrast detectability)
進行雜訊與均勻度運算(Noise and Uniformity)
進行雷射定位線的準確度運算 (Laser Accuracy)
讀取DICOM 影像
按照ACR 制定的方法，訂定下列流程，分別計算。[10, 14]
圖24 ACR Phantom 流程[10]
取得 Rescale Intercept 值與Rescale Slop 值定計算出 CT Number 值
取得Pixel Spacing 值，此值為 Pixel Spacing
取得假體實際中心點
進行CT Number Accuracy 運算
進行低對比度分辨率運算(Low Contrast Resolution)
進行雜訊與均勻度運算(Noise and Uniformity)
進行雷射定位線的準確度運算 (Laser Accuracy)
讀取DICOM 影像
3.2.1 影像明暗對比運算
首先取得取得假體的實際中心點。
在圖18 的圖片中進行下列運算
影像明暗對比值 = ROI(Pixelglass) 平均值- ROI(water) 平均值
圖中ROI(Pixelglass) 與ROI(water)以紅線框出位置。
如果計算值在120 ± 12 間，在圖片上顯示 ＂Contrast Scale 在範圍內”[14]
圖25
Contrast Scale 在範圍內
3.2.2 高對比度分辨率
由右上到左下依序量測 1.3，1.0 和 0.8mm 的 ROI 標準差，並且分別以紅框框 出1.6mm，1.3，1.0 和 0.8mm，代表 ROI 要擷取的位置。
量測右上方1.6mm 的 ROI 標準差，取得 ROI 標準差是否在 37 ± 4 範圍內。在 範圍內則顯示＂High Contrast 在範圍內” [14]
3.2.3 低對比度探測
在圖 27 中分別對於原點及 12 點和 3 點框出位置，並取得 ROI 標準差，如果 12 點與 3 點對於原點的標準差相減小於 0 ± 3 內，在圖上顯示＂均勻度通過測 試＂。
取得原點的ROI 的標準差在 3.2 ± 0.3 之內，顯示＂Noise 在範圍內”。[14]
圖27
3.2.4 雜訊與均勻度
在圖 28 中分別對於原點及 12 點和 3 點框出位置，並取得 ROI 標準差，如果 12 點與 3 點對於原點的標準差相減小於 0 ± 3 內，在圖上顯示＂均勻度通過測 試＂。
取得原點的ROI 的標準差在 3.2 ± 0.3 之內，顯示＂Noise 在範圍內”。[14]
圖28
3.2.5 雷射定位線的準確度
在圖 29 中，透過 Matlab 程式運算取得假體的實際中心點，這時候再與影像的 中心點比較；並且在圖片上顯示該影像實際位移距離，顯示＂水平位移 xx 公 分，垂直位移xx 公分”。
圖29
10B
3.2.6 Modulation Transfer Function (MTF)
按照下列步驟依序計算出 MTF 值，並記錄起來。依序算出1.6 mm ，1.3 mm ， 1.0 mm ，0.8 mm ，0.6 mm ，0.5 mm 的 MTF 值。
並畫出MTF 與 Lp/cm 的圖。然後透過內插法算出 MTF50及外插法算出MTF10
的值。最後與該機型的 MTF 值比較，誤差在 ± 10%。
圖30
將所得出MTF (f) 與 Spatial Frequency 繪出一份圖表 M( f ) = ( M’ 2 – N2 ) 1/2
N2 =
2 NB2 + NC2
M
0= mean
c– mean
b 2A
B C
MTF( f ) = Π 2½ 4
M( f ) M0
MTF
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
0 2 4 6 8 10 12
Spatial Frequency (Lp/cm)
MTF
圖31
再用內插法算出MTF50的數值；用外插法算出MTF10的數值。[20]
3.2.7 ACR Phantom CT Number Accuracy 運算
圖32
在圖上五個相關位置摽出圓框，測量ROI 平均值。將各平均值與下表比較，符 合範圍內，標註”CT Number Accuracy 正確”。[10]
3.2.8 進行低對比度分辨率運算
在圖 35 中進行 ROI 值運算，並分別標出位置，如果每個孔的 ROI(洞)平均 值與孔上方的 ROI(Pixelglass) 平均值在一定誤差範圍內，表示該洞無法看到。依 序判斷其他洞，然後顯示＂可以看見X mm”。[10]
圖34
3.2.9 進行雷射定位線的準確度運算
透過Matlab 程式運算取得假體的實際中心點，這時候再與影像的中 心點比較；並且在圖片上顯示該影像實際位移距離，顯示＂水平位移xx 公 分，垂直位移xx 公分”。
圖 35
第四章
表 2 GE QA Phantom
4.3 低對比度探測分析與結果
4.4 雜訊與均勻度分析與結果
均勻度分析
4.5 雷射定位線的準確度分析與結果
4.6 MTF 分析與結果
透過程式計算，得出 MTF50與 MTF10，並且與該機型的 MTF 值比較，得出下 表與標準值的誤差程度。標準值的 MTF50為 4.0 ± 10%.，標準值的 MTF10為 6.5 ± 10%.
表12 GE QA Phantom
MTF50 MTF10
Hospital A 4.27 6.82
Hospital B 4.82 6.55
Hospital C 3.96 5.90
Hospital D 4.25 7.10
Hospital E 3.88 5.90
Hospital F 4.42 6.57
分析上述數據，透過程式計算 MTF 在標準值範圍內。
4.7 操作時間分析
第五章
第六章
Phantom[30]、gammex RMI 465 & 467 Phantom，都有原廠提供相關特定參 數。屆時可以依據這些資料修改本程式的相關參數供各廠牌 CT 測試及校正使 用。
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