Farklı bilgisayarlı tomografi tarayıcılarının görüntü kalitesi performansının radyasyon dozuna bağlı olarak değerlendirilmesi
Evaluation of image quality performance of different computed tomography scanners depending on radiation dose
Yazar: BERFİN YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. TURAN OLĞAR
Ankara Üniversitesi / Nükleer Bilimler Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı / Sağlık Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Bilgisayarlı tomografi = Computed tomography ; Radyasyon dozajı = Radiation dosage ; Radyolojik görüntüleme =   ; Sinyal-gürültü oranı = Signal-noise rate

Özet:
Bilgisayarlı Tomografi (BT) medikal görüntülemede kullanılan diğer görüntüleme sistemlerine göre en yüksek kollektif etkin doz katkısına sahiptir. Bu nedenle, son yıllarda BT tarama protokollerinin optimizasyonuna yönelik çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Bu tezin amacı, standart BT görüntü kalitesi fantomu kullanılarak farklı rekonstrüksiyon algoritmalarının subjektif ve objektif görüntü kalitesi parametreleri üzerindeki etkilerinin radyasyon dozuna bağlı olarak değerlendirilmesidir. Çalışmada, Catphan®  görüntü kalitesi fantomu kullanılarak farklı BT cihazlarında ve hacim bilgisayarlı tomografi doz indekslerinde (Volume Computed Tomography Dose Index, CTDIvol) gürültü, kontrast gürültü oranı (Contrast-to-Noise ratio, CNR), sinyal gürültü oranı (Signal-to-Noise Ratio, SNR), ters görüntü kalitesi indeksi (Inverse Image Quality Figure, IQFinv), modülasyon transfer fonksiyonu (Modulation Transfer Function, MTF) ve gürültü güç spektrumu (Noise Power Spectrum, NPS) ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Bu ölçümlerde, hem filtre geriye projeksiyon (Filtered Back Projection, FBP) yöntemi hem de her BT sistemine özgü iteratif kesit elde etme (Iterative Reconstruction, IR) algoritmasının farklı iterasyon seviyeleri kullanılmıştır. Artan CTDIvol değeri ve IR seviyesi ile tüm Catphan görüntülerinde gürültü değerleri azalırken, SNR, CNR ve IQFinv değerlerinin ise arttığı görülmektedir. Frekans uzayında gerçekleştirilen gürültü analizlerinde, gürültü pik değerinin artan doz ve iterasyon seviyesi ile azaldığı görülmüştür. FOM (Figure of Merit) değerleri artan iterasyon seviyesi ile artmış ve maksimum FOM değerinin elde edildiği tüp voltajı ve doz değeri ise kullanılan BT sistemi ve IR algoritmasına bağlı olarak değişmiştir. Çalışmada ayrıca, maksimum FOM değerlerini veren doz aralıkları belirlenmiştir.
Bu tez çalışması, 112F015 numaralı ve "Pediatrik BT İncelemelerinde Görüntü Kalitesinin Farklı Yöntemlerle Ölçülmesi, Yöntemler Arasında Korelasyonun Belirlenmesi ve Radyasyon Dozuyla İlişkisinin Araştırılması" başlıklı TÜBİTAK 1001 projesi kapsamında kısmen desteklenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Bilgisayarlı tomografi, bilgisayarlı tomografi doz indeksi, görüntü kalitesi, iteratif rekonstrüksiyon, kontrast-gürültü oranı, sinyal-gürültü oranı

Abstract:
Computed Tomography (CT) has the highest collective effective dose contribution compared to other imaging systems used in medical imaging. Therefore, various studies have been carried out to optimize CT scanning protocols in recent years. The aim of this thesis is to evaluate the effects of different reconstruction algorithms on subjective and objective image quality parameters, depending on radiation dose, using the standard CT image quality phantom. In the study, noise, contrast-to-noise ratio (CNR), signal-to-noise ratio (SNR), inverse image quality figure (IQFinv), modulation transfer function (MTF), and noise power spectrum (NPS) measurements were performed on different CT devices and volume computed tomography dose indexes (CTDIvol) using Catphan® image quality phantom. For these measurements, both the filtered back projection (FBP) method and different iteration levels of iterative reconstruction (IR) algorithm specific to each CT system were used. It is seen that with increasing CTDIvol value and IR level, noise values decrease in all Catphan images while SNR, CNR and IQFinv values increase. In the noise analysis performed in the frequency domain, it was observed that the noise peak value decreased with increasing dose and iteration level. FOM Figure of Merit (FOM) values increased with increasing iteration level, and the tube voltage and dose value at which the maximum FOM value was obtained varied depending on the CT system and IR algorithm used. In addition, dose ranges giving maximum FOM values were determined in the study.
This thesis study was partially supported within the scope of the TÜBİTAK 1001 project numbered 122F015 and titled "Measurement of image quality with different methods in pediatric computed tomography examinations, determination of correlation between methods and investigation of its relationship with radiation dose".
Key Words: Computed tomography, computed tomography dose index, image quality, iterative reconstruction, contrast-to-noise ratio, signal-to-noise ratio