移动头CT与传统CT在低对比度检测能力上的对比研究：图像质量与剂量效率的新见解

　　本研究针对移动头CT系统在神经重症监护中的成像需求，通过与现代固定式CT的对比，系统评估了其在低对比度检测能力、空间分辨率和噪声特性方面的性能。研究采用Catphan 191模体，结合任务传递函数(TTF)、噪声功率谱(NPS)和通道化Hotelling观察者模型，发现移动头CT在噪声控制和检测能力上显著优于传统CT（p<0.02），且剂量利用效率提升约10%，为移动CT在临床脑成像中的应用提供了重要依据。

　　

在神经重症监护病房（ICU）中，及时获取高质量的计算机断层扫描（CT）图像对危重患者的诊断至关重要。然而，传统固定式CT位于放射科，转运患者不仅耗时且存在风险。移动CT的出现使床边成像成为可能，但早期移动CT的图像质量，尤其是低对比度检测能力，常被认为不如固定式CT。随着技术进步，新一代移动CT系统如西门子SOMATOM On.site结合了固定式CT的成熟技术和移动成像的创新组件，但其实际性能仍需系统评估。

本研究旨在定量比较On.site移动头CT与同代固定式CT（SOMATOM X.ceed）在低对比度检测能力、空间分辨率和噪声特性方面的差异，重点聚焦于脑成像相关的诊断任务。研究采用Catphan 191（头）MITA模体，该模体尺寸与成人头部相当，包含均匀区域用于噪声测量和不同直径（2–15 mm）与对比度（3–9 HU）的圆柱特征用于分辨率和低对比度检测评估。所有扫描在匹配的成像条件下进行，管电压120 kV，CTDI_vol（16 cm）为45 mGy，重建视野220 mm，层厚0.8 mm，体素大小0.43×0.43×0.8 mm3，并采用Hr40重建内核结合西门子ADMIRE迭代重建算法（强度0和3）。通过测量任务传递函数（TTF）评估空间分辨率，噪声功率谱（NPS）表征噪声特性，并计算噪声等效量子（NEQ）以分析剂量利用效率。低对比度检测能力通过空间域通道化Hotelling观察者（CHO）模型评估，使用12个Gabor滤波器通道模拟人类观察者感知。统计显著性通过配对双样本t检验验证（α=0.05）。

主要技术方法包括：使用Catphan 191模体进行50次重复扫描获取图像数据；通过均匀区域计算NPS，采用二维傅里叶变换和径向平均处理；利用9 HU对比特征的边缘扩散函数推导TTF；基于TTF和NPS计算NEQ；应用CHO模型评估不同尺寸和对比度特征的检测能力，并通过t检验分析系统间差异。

研究结果显示，两台扫描仪的空间分辨率相似，50% TTF约在4.0 cycles/cm，10% TTF在7.0 cycles/cm。迭代重建（ADMIRE 3）导致分辨率轻微下降（50% TTF降至3.8 cycles/cm）。移动头CT的噪声功率较低，图像噪声标准差为8.1 HU（固定CT为8.7 HU），迭代重建后进一步降至6.6 HU（固定CT为7.3 HU）。NEQ分析表明，移动头CT在低频区（与大物体检测相关）性能更优，而固定CT在高频区（与边缘检测相关）略占优势，整体NEQ积分显示移动头CT的检测能力提高约10%。

低对比度检测方面，对于15 mm直径特征，移动头CT的检测能力比固定CT平均提高16%（FBP-like）和13%（迭代重建），且差异均显著（p<0.01）。对于2–5 mm小特征，移动头CT的检测能力提升更明显，达23%（FBP-like）和20%（迭代重建），p值均低于0.02。迭代重建本身带来3%-6%的检测能力提升，但效果不如基于均匀模体的NPS预测显著，提示非线性重建算法在复杂场景中的噪声特性可能与均匀模体不同。

研究结论指出，On.site移动头CT在低对比度检测能力上非劣于现代固定式CT，且在噪声控制和剂量效率方面可能有适度优势。这一发现证实了移动CT技术的进步，使其能够作为固定式CT的可行替代方案，特别适用于ICU环境中的脑成像应用。然而，研究也注意到移动头CT的重建内核选择较少可能限制其在某些高分辨率应用（如骨骼成像）中的灵活性。未来研究需进一步评估其在真实临床场景中的表现，包括解剖结构干扰和潜在伪影的影响。

该研究为移动CT在重症医学中的集成提供了科学依据，强调了技术在改善患者护理和优化工作流程方面的潜力。论文发表于《Physica Medica》，为医学物理和影像学领域提供了重要的技术参考。