हाउंसफ़ील्ड इकाइयाँ और सीटी क्षीणन

हाउंसफ़ील्ड इकाई (HU) मानकीकृत पैमाना है जिसका उपयोग कंप्यूटेड टोमोग्राफी एक्स-रे को कितनी तीव्रता से क्षीण करता है, इसे व्यक्त करने के लिए करती है। इसे इस प्रकार स्थिर किया गया है कि पानी 0 HU मापता है और हवा लगभग -1000 HU मापती है, जिससे प्रत्येक वॉक्सेल को एक कैलिब्रेटेड संख्या मिलती है जो ग्रे-स्केल छवि को ऊतक के भौतिक गुण से जोड़ती है।

Definition

हाउंसफ़ील्ड इकाई एक वॉक्सेल के मापे गए एक्स-रे रैखिक क्षीणन गुणांक का एक रैखिक परिवर्तन है, जिसे इस प्रकार सामान्यीकृत किया गया है कि पानी को 0 HU और हवा को -1000 HU के रूप में परिभाषित किया गया है, जिसका उपयोग कंप्यूटेड टोमोग्राफी में ऊतक रेडियोडेंसिटी को मापने के लिए किया जाता है।

Scope

यह विषय सीटी छवि कंट्रास्ट के भौतिक आधार की व्याख्या करता है: एक्स-रे क्षीणन को कैसे मापा जाता है, इसे हाउंसफ़ील्ड पैमाने पर कैसे सामान्यीकृत किया जाता है, और परिणामी सीटी संख्याएं शरीर रचना विज्ञान से कैसे संबंधित होती हैं। यह इस बात पर भी प्रकाश डालता है कि आयोडीन युक्त कंट्रास्ट मीडिया मापे गए क्षीणन को कैसे बढ़ाता है। यह इस बात का एक संदर्भ विवरण है कि संरचनाएं सीटी पर चमकीली या गहरी क्यों दिखाई देती हैं, न कि स्कैन चयन या कंट्रास्ट प्रशासन पर मार्गदर्शन।

Core questions

• सीटी संख्या किस भौतिक मात्रा का प्रतिनिधित्व करती है?
• पानी और हवा हाउंसफ़ील्ड पैमाने के संदर्भ बिंदु क्यों हैं?
• वसा, नरम ऊतक, रक्त और हड्डी पैमाने पर कैसे आते हैं?
• आयोडीन युक्त कंट्रास्ट मापे गए क्षीणन को कैसे बदलता है?
• विंडोइंग और स्तर सेटिंग्स अंतर्निहित संख्याओं को बदले बिना छवि की उपस्थिति क्यों बदलती हैं?

Key concepts

• रैखिक एक्स-रे क्षीणन गुणांक
• हाउंसफ़ील्ड पैमाना (पानी = 0, हवा = -1000)
• वसा, नरम ऊतक, रक्त और हड्डी की रेडियोडेंसिटी
• विंडो चौड़ाई और विंडो स्तर
• आयोडीन युक्त कंट्रास्ट वृद्धि
• आंशिक-आयतन औसत

Mechanisms

जैसे ही एक्स-रे बीम ऊतक से गुजरता है, यह अवशोषण और प्रकीर्णन द्वारा क्षीण हो जाता है, जिसे रैखिक क्षीणन गुणांक द्वारा मापा जाता है, जो ऊतक घनत्व और प्रभावी परमाणु संख्या पर निर्भर करता है। सीटी पुनर्निर्माण प्रत्येक वॉक्सेल के लिए इस गुणांक का अनुमान लगाता है और इसे पानी के सापेक्ष पुन: स्केल करता है ताकि हाउंसफ़ील्ड मान उत्पन्न हो सके: पानी की तुलना में सघन या अधिक एक्स-रे-अवशोषित करने वाले ऊतक सकारात्मक होते हैं, कम अवशोषित करने वाले ऊतक नकारात्मक होते हैं। आयोडीन, अपनी उच्च परमाणु संख्या के साथ, एक्स-रे को दृढ़ता से क्षीण करता है, इसलिए आयोडीन युक्त कंट्रास्ट मीडिया रक्त और परफ्यूज्ड ऊतक के हाउंसफ़ील्ड मान को बढ़ाता है जहां वे वितरित होते हैं। क्योंकि आंख एक साथ पूरी संख्यात्मक सीमा को नहीं देख सकती है, इसलिए HU मानों के एक बैंड को दृश्यमान ग्रे स्केल पर मैप करने के लिए विंडो चौड़ाई और स्तर का चयन किया जाता है।

Clinical relevance

हाउंसफ़ील्ड मान सीटी को वसा, द्रव, नरम ऊतक, कैल्शियम और कंट्रास्ट-वर्धित संरचनाओं को अलग करने की अनुमति देते हैं, जो सीटी पर क्रॉस-सेक्शनल शरीर रचना विज्ञान की व्याख्या का आधार है। यह प्रविष्टि बताती है कि क्षीणन छवि कंट्रास्ट कैसे उत्पन्न करता है और यह व्यक्तिगत रोगियों में नैदानिक ​​सीमाओं या कंट्रास्ट-खुराक निर्णयों का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

पैमाना और इसका अंशांकन कंप्यूटेड टोमोग्राफी के हाउंसफ़ील्ड के मूल 1973 के विवरण से प्राप्त हुए हैं और बुशबर्ग और सहयोगियों जैसे मेडिकल इमेजिंग भौतिकी ग्रंथों में संहिताबद्ध हैं। सीटी प्रौद्योगिकी और एक्स-रे कंट्रास्ट एजेंटों की समीक्षा बताती है कि क्षीणन माप और आयोडीन युक्त वृद्धि कैसे विकसित हुई है।

History

हाउंसफ़ील्ड के 1973 के कम्प्यूटरीकृत अनुप्रस्थ अक्षीय स्कैनिंग के विवरण ने नैदानिक ​​सीटी और संख्यात्मक क्षीणन पैमाने दोनों को पेश किया जो अब उनके नाम पर है, एलन कॉर्मैक से जुड़े पुनर्निर्माण गणित पर आधारित है। बाद के दशकों में तेज, कम खुराक वाले स्कैनर और समर्पित उच्च-परमाणु-संख्या कंट्रास्ट रसायन विज्ञान आया, लेकिन कैलिब्रेटेड जल-संदर्भित पैमाना सीटी कंट्रास्ट का आधार बना हुआ है।

Key figures

• Godfrey Hounsfield
• Allan Cormack

Seminal works

• hounsfield-1973

Frequently asked questions

पानी को 0 हाउंसफ़ील्ड इकाइयाँ क्यों परिभाषित किया गया है?

पैमाने को पानी के लिए एक स्थिर, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य संदर्भ के रूप में सामान्यीकृत किया जाता है; जो ऊतक पानी की तुलना में एक्स-रे को अधिक क्षीण करते हैं वे सकारात्मक मान लेते हैं और जो कम क्षीण करते हैं वे नकारात्मक मान लेते हैं, हवा लगभग -1000 पर होती है।

आयोडीन युक्त कंट्रास्ट सीटी पर वाहिकाओं को चमकीला क्यों दिखाता है?

आयोडीन की परमाणु संख्या अधिक होती है और यह एक्स-रे को दृढ़ता से अवशोषित करता है, इसलिए जहां एजेंट रक्त और परफ्यूज्ड ऊतक में वितरित होता है, वहां मापा गया क्षीणन, और इसलिए हाउंसफ़ील्ड मान, बढ़ जाता है।

क्या विंडो सेटिंग बदलने से हाउंसफ़ील्ड संख्याएँ बदल जाती हैं?

नहीं; विंडोइंग केवल यह बदलता है कि हाउंसफ़ील्ड मानों की निश्चित सीमा को प्रदर्शित ग्रे स्केल पर कैसे मैप किया जाता है, न कि अंतर्निहित मापे गए क्षीणन को।