Đơn vị Hounsfield và Độ suy giảm CT

Đơn vị Hounsfield (HU) là thang đo tiêu chuẩn mà chụp cắt lớp vi tính (CT) sử dụng để biểu thị mức độ suy giảm tia X của một mô. Thang đo này được cố định sao cho nước có giá trị 0 HU và không khí có giá trị khoảng -1000 HU, cung cấp cho mỗi voxel một con số đã hiệu chuẩn liên kết hình ảnh thang độ xám với một thuộc tính vật lý của mô.

Definition

Đơn vị Hounsfield là một phép biến đổi tuyến tính của hệ số suy giảm tuyến tính tia X đo được của một voxel, được chuẩn hóa sao cho nước được định nghĩa là 0 HU và không khí là -1000 HU, được sử dụng để định lượng mật độ phóng xạ của mô trong chụp cắt lớp vi tính.

Scope

Chủ đề này giải thích cơ sở vật lý của độ tương phản hình ảnh CT: cách đo độ suy giảm tia X, cách chuẩn hóa nó theo thang đo Hounsfield và cách các số CT thu được ánh xạ tới giải phẫu. Nó cũng đề cập đến cách các chất cản quang chứa iod làm tăng độ suy giảm đo được. Đây là một tài liệu tham khảo về lý do tại sao các cấu trúc xuất hiện sáng hoặc tối trên CT, không phải là hướng dẫn về lựa chọn quét hoặc quản lý chất cản quang.

Core questions

• Đại lượng vật lý nào mà một số CT đại diện?
• Tại sao nước và không khí là điểm tham chiếu của thang đo Hounsfield?
• Mỡ, mô mềm, máu và xương nằm ở đâu trên thang đo?
• Chất cản quang chứa iod làm thay đổi độ suy giảm đo được như thế nào?
• Tại sao cài đặt cửa sổ và mức cửa sổ làm thay đổi hình ảnh mà không làm thay đổi các số cơ bản?

Key concepts

• Hệ số suy giảm tuyến tính tia X
• Thang đo Hounsfield (nước = 0, không khí = -1000)
• Mật độ phóng xạ của mỡ, mô mềm, máu và xương
• Chiều rộng cửa sổ và mức cửa sổ
• Tăng cường độ tương phản bằng iod
• Trung bình hóa thể tích một phần

Mechanisms

Khi một chùm tia X đi qua mô, nó bị suy giảm do hấp thụ và tán xạ, được định lượng bằng hệ số suy giảm tuyến tính, phụ thuộc vào mật độ mô và số nguyên tử hiệu dụng. Tái tạo CT ước tính hệ số này cho mỗi voxel và điều chỉnh lại nó so với nước để tạo ra giá trị Hounsfield: các mô đặc hơn hoặc hấp thụ tia X nhiều hơn nước có giá trị dương, các mô hấp thụ ít hơn có giá trị âm. Iốt, với số nguyên tử cao, làm suy giảm tia X mạnh, vì vậy các chất cản quang chứa iod làm tăng giá trị Hounsfield của máu và mô được tưới máu nơi chúng phân bố. Vì mắt không thể nhận biết toàn bộ dải số cùng một lúc, nên chiều rộng cửa sổ (window width) và mức cửa sổ (level) được chọn để ánh xạ một dải giá trị HU lên thang độ xám hiển thị.

Clinical relevance

Các giá trị Hounsfield cho phép CT phân biệt mỡ, dịch, mô mềm, canxi và các cấu trúc được tăng cường độ tương phản, điều này làm nền tảng cho việc giải thích giải phẫu cắt ngang trên CT. Mục này mô tả cách độ suy giảm tạo ra độ tương phản hình ảnh và không phải là cơ sở cho các ngưỡng chẩn đoán hoặc quyết định liều lượng chất cản quang ở từng bệnh nhân.

Evidence & guidelines

Thang đo và hiệu chuẩn của nó bắt nguồn từ mô tả ban đầu của Hounsfield năm 1973 về chụp cắt lớp vi tính và được mã hóa trong các văn bản vật lý hình ảnh y tế như của Bushberg và các đồng nghiệp. Các đánh giá về công nghệ CT và các chất cản quang tia X mô tả cách đo độ suy giảm và tăng cường iod đã phát triển.

History

Mô tả của Hounsfield năm 1973 về quét cắt ngang trục bằng máy tính đã giới thiệu cả CT lâm sàng và thang đo suy giảm số hiện mang tên ông, dựa trên toán học tái tạo liên quan đến Allan Cormack. Các thập kỷ tiếp theo đã mang lại các máy quét nhanh hơn, liều thấp hơn và hóa học chất cản quang có số nguyên tử cao chuyên dụng, nhưng thang đo hiệu chuẩn tham chiếu nước vẫn là nền tảng của độ tương phản CT.

Key figures

• Godfrey Hounsfield
• Allan Cormack

Seminal works

• hounsfield-1973

Frequently asked questions

Tại sao nước được định nghĩa là 0 đơn vị Hounsfield?

Thang đo được chuẩn hóa theo nước như một tham chiếu ổn định, có thể tái tạo; các mô làm suy giảm tia X nhiều hơn nước có giá trị dương và những mô làm suy giảm ít hơn có giá trị âm, với không khí gần -1000.

Tại sao chất cản quang chứa iod làm cho mạch máu xuất hiện sáng trên CT?

Iốt có số nguyên tử cao và hấp thụ tia X mạnh, vì vậy nơi chất cản quang phân bố trong máu và mô được tưới máu, độ suy giảm đo được, và do đó giá trị Hounsfield, tăng lên.

Thay đổi cài đặt cửa sổ có làm thay đổi các số Hounsfield không?

Không; việc điều chỉnh cửa sổ chỉ thay đổi cách dải giá trị Hounsfield cố định được ánh xạ tới thang độ xám hiển thị, chứ không phải độ suy giảm cơ bản được đo.