| Issue |
Radioprotection
Volume 53, Number 1, January-March 2018
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|---|---|---|
| Page(s) | 21 - 25 | |
| DOI | https://doi.org/10.1051/radiopro/2017040 | |
| Published online | 24 January 2018 | |
Article
Optimisation d’un protocole rochers au scanner
Optimization of a computed tomography (CT) scan protocol of the temporal bone
1
Pôle de Physique Médicale, C2i santé, Cabinet de Consultants en Ingénierie de la Santé,
10 rue Paul Langevin – Parc d’Activités St Jacques II,
54320
Maxéville, France
2
Imagerie Médicale de la Plaine de France,
7 avenue Henri Barbusse,
93150
Le Blanc Mesnil, France
3
Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN – UMR 7039), Université de Lorraine – CNRS,
54500
Vandoeuvre-les-Nancy, France
* Auteur de correspondance : hanane.miloudi.hm@gmail.com
Reçu :
18
Avril
2017
Accepté :
12
Décembre
2017
Cette étude vise à optimiser le protocole des rochers d’un scanner Siemens Somatom Sensation 40. Ainsi, plusieurs acquisitions du fantôme Catphan 600 sont réalisées pour évaluer quantitativement la qualité d’image. Pour cela, l’écart type du nombre CT et la fonction de transfert de modulation (FTM) sont mesurés à partir des images acquises. La qualité d’image est également évaluée visuellement par le radiologue, à partir d’images issues de patients. Trois critères sont considérés : la visualisation du tympan, la visualisation des osselets et la texture du bruit. L’utilisation de la table plutôt que de la têtière comme support conduit à une augmentation moyenne du bruit de 10 %. L’évaluation qualitative des images issues de patients a permis quant à elle de réduire les mAs effectifs de 28 % et donc l’IDSV de 150,8 mGy à 109,1 mGy. De plus, l’utilisation d’un filtre plus dur a conduit à une amélioration de la visualisation des plus petites structures de l’oreille interne. Ainsi, cette étude a permis d’assurer une qualité d’image satisfaisante pour le diagnostic tout en réduisant la dose délivrée au patient de 28 %.
Abstract
This study aims to optimize the CT scan protocol for temporal bone for a Somatom Sensation 40CT scanner by SIEMENS. Several acquisitions of Catphan 600 phantom are realized in order to quantitatively assess the image quality. The standard deviation of the CT Hounsfield Unit and the Modulation Transfer Function (MTF) are measured from the images acquired. The image quality is visually evaluated by the radiologist thanks to the patient images considering three criteria: visualization of the eardrum, visualization of the ossicles and noise texture. Using the cradle as the main support, in place of the headrest, a noise increment of around 10% was observed. Qualitative assessments of the patient images allowed a reduction of the effective mAs of 28% and therefore the volumetric computed tomography dose index (CTDIvol) from 150.8 mGy to 109.1 mGy. In addition, the use of a harder filter led to improved visualization of the smallest structures of the inner ear. The study results allowed to find the best compromise between the highest image quality required to realize a confident diagnostic and a considerable reduction of the dose delivered to the patient (of 28%).
Key words: computed tomography / temporal bone / patient, image quality / dose
© EDP Sciences 2018
1 Introduction
L’Imagerie Médicale de la Plaine de France (IMPF) est équipée de cinq scanners. Les doses délivrées sont assez homogènes d’un scanner à l’autre, excepté pour le protocole des rochers où la dose est beaucoup plus élevée sur l’un des scanners. L’objectif de cette étude est donc de réduire la dose délivrée aux patients par le protocole des rochers du scanner en question, tout en maintenant une qualité d’image satisfaisante pour réaliser un diagnostic.
2 Matériels et méthodes
Le scanner concerné par l’optimisation de la dose est le Siemens – Somatom Sensation 40, installé en 2010 et n’est pas équipé de reconstruction itérative.
Un fantôme Catphan 600 (The Phantom Laboratory) est utilisé pour évaluer quantitativement la qualité d’image par le physicien médical.
Dans la zone homogène du fantôme, une région d’intérêt (ROI) est tracée avec le logiciel ImageJ (version 1.48) pour évaluer le bruit par la mesure de l’écart type des pixels. En partant des conditions d’acquisition utilisées en routine clinique (435 mAs, support table), onze acquisitions sont réalisées avec différentes valeurs de mAs effectifs. Les mêmes acquisitions sont ensuite effectuées en utilisant la têtière comme support. Pour ces dernières, deux reconstructions sont réalisées : une première avec le filtre U90u, utilisé en routine clinique, et une seconde avec le filtre U95u, correspondant au filtre le plus dur sur le scanner considéré.
Dans la zone homogène du fantôme contenant une source ponctuelle, la FTM est obtenue avec le logiciel IQWorks (version 0.7.1) afin d’évaluer la résolution spatiale d’une image (Verdun et al., 2015). Les FTM sont établies pour les fréquences spatiales inférieures à la fréquence de coupure (1,7 mm−1).
La qualité d’image est également évaluée qualitativement par le radiologue, sur des images issues de patients. Trois critères simples sont notés sur les coupes transversales : la visualisation du tympan, la visualisation des osselets et la texture du bruit (SFORL, 2007). Cette évaluation est estimée sur une échelle de Likert à 5 choix de réponse : 1 = très mauvaise, 2 = mauvaise, 3 = acceptable, 4 = bonne et 5 = très bonne. Pour chaque condition d’acquisition ou de reconstruction, l’évaluation est réalisée sur deux patients afin d’être confirmée.
3 Résultats
La mesure de l’écart type des nombres CT en fonction des mAs effectifs et du support du fantôme est présentée dans le tableau 1. En utilisant la table comme support plutôt que la têtière, on constate une augmentation du bruit de 10 % en moyenne. Ainsi, en maintenant un niveau de bruit identique dans l’image, l’utilisation de la têtière permet une réduction de 19 % de la dose.
La variation de l’écart type en fonction des mAs est présentée dans la figure 1, avec le fantôme Catphan placé sur la têtière, pour les deux filtres de reconstruction. On constate que l’utilisation du filtre U95u augmente le bruit de 1 % en moyenne par rapport au filtre U90u utilisé en routine clinique.
La figure 2 montre des valeurs de la FTM supérieures pour le filtre U95u en comparaison avec le filtre U90u à partir de 0,94 mm−1.
L’évaluation qualitative des images patients par le radiologue est présentée dans le tableau 2. On constate que le score attribué aux images reste supérieur à 3 jusqu’au protocole no 4 inclus. Ce dernier permet la diminution de l’IDSV de 28 % par rapport au protocole initial.
Les images patients des protocole no 1 et 4 sont présentées dans la figure 3. Le bruit est discrètement augmenté dans le protocole optimisé no 4 mais ne gêne pas l’interprétation. La résolution spatiale reste satisfaisante. Les évaluations visuelles relatives au protocole no 4 et aux deux filtres de reconstruction considérés amènent au même score. Les images du protocole no 4 associées aux filtres de reconstruction U90u et U95u sont présentées dans la figure 4. L’image obtenue avec le filtre U95u permet une légère amélioration de la résolution des plus petites structures de la zone anatomique comme la visualisation du tympan et du corps du stapes.
IDSV et écart type d’une région homogène de 100 UH du fantôme Catphan 600, placé sur la table ou sur la têtière, en fonction des mAs effectifs (140 kV, filtre de reconstruction U90).
CTDIvol and standard deviation of a uniform region of 100 HU from a Catphan 600 phantom placed on the cradle or on the headrest, in function of effective mAs (140 kV, U90u reconstruction filter).
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Fig. 1 Écart type d’une région homogène de 100 UH du fantôme Catphan 600, placé sur la têtière, en fonction des mAs effectifs, pour deux filtres de reconstruction. Standard deviation of a uniform region of 100 HU from a Catphan 600 phantom placed on the headrest, in function of effective mAs, for both reconstruction filters. |
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Fig. 2 FTM du fantôme Catphan 600, placé sur la têtière, pour deux filtres de reconstruction. MTF of a Catphan 600 phantom placed on the headrest, for both reconstruction filters. |
Évaluation de la qualité d’image des rochers sur différents patients et pour différents protocoles pour le filtre de reconstruction U90u.
Qualitative assessments of the temporal bone images from different patients and for different protocols for U90u reconstruction filter.
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Fig. 3 Visualisation du tympan et des osselets sur images patients. a. Protocole initial no 1 (435 mAs et utilisation de la table). b. Protocole no 4 (315 mAs et utilisation de la têtière). Visualization of the eardrum and the ossicles from patient images. a. Initial Protocol No. 1 (435 mAs, using the cradle as the main support). b. Protocol No. 4 (315 mAs, using the headrest as the main support). |
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Fig. 4 Visualisation du tympan et des osselets sur images patients. a. Protocole no 4 avec une reconstruction en U90u. b. Protocole no 4 avec une reconstruction en U95u. Visualization of the eardrum and the ossicles from patient images. a. Protocol No.4, using a reconstruction of U90u. b. Protocol No.4, using a reconstruction of U95u. |
4 Discussion
Les manipulateurs n’utilisent pas la têtière car il est difficile de la fixer sur la table. Suite à l’intervention du constructeur, elle peut désormais être systématiquement utilisée pour le protocole des rochers. Ainsi, ce premier axe d’optimisation permet de réduire la dose de 19 %.
D’après le tableau 2, la qualité d’image reste satisfaisante jusqu’au protocole no 4 pour le radiologue. Ainsi, le deuxième axe d’optimisation consiste à réduire les mAs effectifs de 435 à 315 mAs, tout en utilisant la têtière, ce qui permet une réduction totale de la dose de 28 % par rapport au protocole initial.
La figure 1 montre une légère augmentation du bruit avec l’utilisation du filtre U95u par rapport au filtre U90u et la figure 2 montre une meilleure résolution avec l’utilisation du filtre U95u, pour les fréquences spatiales élevées. L’analyse visuelle sur patient de la figure 4 montre un niveau de bruit similaire dans l’image avec une légère amélioration de la résolution spatiale. Ainsi, le filtre U95u est choisi par le radiologue dans le protocole utilisé en routine.
La principale limite de cette étude est l’évaluation de la qualité image par un seul radiologue. Néanmoins, l’utilisation du nouveau protocole optimisé a été acceptée par toute l’équipe et est désormais utilisé en routine. De plus, à chaque pas de l’optimisation, l’évaluation visuelle sur deux patients seulement constitue également une limite. Néanmoins, la présence des structures nécessaires à l’analyse des images sont présentées dans les figures 3 et 4.
Références
- SFORL. 2007. Indications et techniques de l’imagerie de l’oreille et du rocher. [Google Scholar]
- Verdun FR, Racine D, Ott JG, Tapiovaara MJ, Toroi P, Bochud FO, Veldkamp WJH, Schegerer A, Bouwman RW, Hernandez Giron I, Marshall NW, Edyvean S. 2015. Image quality in CT: From physical measurements to model observers. Phys Med 31: 823–843. [CrossRef] [PubMed] [Google Scholar]
Citation de l’article : Miloudi H, Bui T, Fayolle S, Gonzalez L, Royer B, Noel A, Dufay F, Amir S. 2018. Optimisation d’un protocole rochers au scanner. Radioprotection 53(1): 21–25
Liste des tableaux
IDSV et écart type d’une région homogène de 100 UH du fantôme Catphan 600, placé sur la table ou sur la têtière, en fonction des mAs effectifs (140 kV, filtre de reconstruction U90).
CTDIvol and standard deviation of a uniform region of 100 HU from a Catphan 600 phantom placed on the cradle or on the headrest, in function of effective mAs (140 kV, U90u reconstruction filter).
Évaluation de la qualité d’image des rochers sur différents patients et pour différents protocoles pour le filtre de reconstruction U90u.
Qualitative assessments of the temporal bone images from different patients and for different protocols for U90u reconstruction filter.
Liste des figures
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Fig. 1 Écart type d’une région homogène de 100 UH du fantôme Catphan 600, placé sur la têtière, en fonction des mAs effectifs, pour deux filtres de reconstruction. Standard deviation of a uniform region of 100 HU from a Catphan 600 phantom placed on the headrest, in function of effective mAs, for both reconstruction filters. |
| Dans le texte | |
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Fig. 2 FTM du fantôme Catphan 600, placé sur la têtière, pour deux filtres de reconstruction. MTF of a Catphan 600 phantom placed on the headrest, for both reconstruction filters. |
| Dans le texte | |
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Fig. 3 Visualisation du tympan et des osselets sur images patients. a. Protocole initial no 1 (435 mAs et utilisation de la table). b. Protocole no 4 (315 mAs et utilisation de la têtière). Visualization of the eardrum and the ossicles from patient images. a. Initial Protocol No. 1 (435 mAs, using the cradle as the main support). b. Protocol No. 4 (315 mAs, using the headrest as the main support). |
| Dans le texte | |
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Fig. 4 Visualisation du tympan et des osselets sur images patients. a. Protocole no 4 avec une reconstruction en U90u. b. Protocole no 4 avec une reconstruction en U95u. Visualization of the eardrum and the ossicles from patient images. a. Protocol No.4, using a reconstruction of U90u. b. Protocol No.4, using a reconstruction of U95u. |
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