סולם האונספילד

סולם האונספילד (באנגלית: Hounsfield Scale) הוא מרחב הערכים המקושרים להנחתה הליניארית של קרני הרנטגן שמיוחסת לרקמות הגוף ולחומרים במרחב הסריקה הטומוגרפית - CT. הערכים מבוטאים ביחידות האונספילד.

יחידות האונספילד (באנגלית: Hounsfield Units ובראשי תיבות HU) הן יחידות חסרות ממד שמשמשות בסריקת טומוגרפיה ממוחשבת לביטוי מספרי CT בצורה סטנדרטית ונוחה. ערכי האונספילד מתקבלים מהתמרה ליניארית של מקדמי ההנחתה הנמדדים בסורקי CT. הערכים נמדדים ומדווחים במגוון יישומים קליניים.[1]

לא קיימת מקבילה ליחידות האונספילד בשום צורה אחרת של דימות מבני.

יחידות האונספילד נקראות על שם סר גודפרי האונספילד, זוכה פרס נובל וממציא ה-CT.

הגדרה

צפיפות האלקטרונים בחומרים שדרכם מעבירים את קרני הרנטגן גורמת להנחתה ליניארית של הקרינה.[2]

  • ההנחתה הליניארית של קרינת רנטגן שעוברת דרך מים מוגדרת באופן שרירותי כאפס יחידות האונספילד HU.
  • ההנחתה הליניארית של קרינת רנטגן שעוברת דרך אוויר מוגדרת כמינוס 1000 HU.

שני ערכים אלה מגדירים את כל שאר הערכים באמצעות הנוסחה:[3]

כאשר

μ = מקדם ההנחתה הליניארי המקורי של החומר.

μwater = מקדם ההנחתה הליניארי של מים.

μair = מקדם ההנחתה הליניארית של אוויר.

תצוגה

ערכי האונספילד HU מבוטאים בתצוגת המחשב כגוונים של אפור. הערכים הנמוכים מוצגים באפור כהה עד שחור, והגבוהים באפור בהיר עד לבן בהתאם לחלון הצפייה שנבחר בטכנולוגיית החַלּוֹנָאוּת הטומוגרפית – CT Windowing. עצם, שצפיפות האלקטרונים בה גבוהה, תראה בהירה יחסית לרקמות רכות עשירות במים שצפיפות האלקטרונים בהן נמוכה. סולם האפורים הפוך לסולם הצפיפויות לשם התאמה לתמונות שהרופאים רגילים לראות בצילום רנטגן דו-ממדי שמוצג כתשליל.

סולם הערכים שנגזר מההנחתות במעבר דרך רקמות הגוף השונות נע בין 1000- HU בסריקת אוויר לבין 2000~+ HU עבור עצם צפופה מאוד. בנוסף לרקמות הגוף הסריקה צריכה להציג גם שתלים שערכי ההנחתה שלהם מגיעים עד 3000 HU.

כל יחידת נפח (voxel) בתמונת CT מאוחסנת באמצעות 12 סיביות, לכן נקבע שגבולות ברירת המחדל לתצוגת ערכי האונספילד בתמונות הן בין 1024- לבין 3071+. מאז שנכנסו לתעשיית השתלים מתכות בעלות צפיפות גבוהה יותר דוגמת טיטניום ופלדת אל חלד הוחלט לאפשר אחסון היחידות בתמונות CT באמצעות 16 סיביות.[4]

ערכי האונספילד אופייניים

חוֹמֶר

HU

אוויר[5][6][7] [1000-]
שומן[5][6] [100-] - [50-]
מים[5][6] 0
מוח - חומר לבן[5][7] 20 - 30
חומר אפור[7] 20 - 40
כִּליָה[5] 35 - 55
טחול[5] 30 - 40
דם[5] 45 - 65
שטף דם[7] 65 - 95
כבד[5] 45 - 65
עצם[6][7] 1000~
שריר[7] 20 - 40
נוזל המוח והשדרה[6] 15
אלומיניום[8] 2729
טיטניום[8] 4433
כרום[8] 7156
נחושת[8] 8876

שלושת החומרים האחרונים בטבלה חורגים מגבולות 12 סיביות ולכן צריך לשמור את הסריקות שמכילות אותם באמצעות 16 סיביות. אם נשמור אותם באמצעות 12 סיביות הם יקבלו ערך 3071 ויהיו לבנים תמיד.

הערות שוליים

  1. ^ Dr Daniel J Bell, Hounsfield unit, Radiopaedia, ‏03 Feb 2021
  2. ^ Hounsfield Scale, Handbook of Clinical Neurology, ‏2016
  3. ^ Kalra Anil, Developing FE Human Models From Medical Images. Chapter 9.2.1 X-ray Imaging, 2018
  4. ^ Ni Xin-ye, PhD,corresponding author Gao Liugang, MS, Fang Mingming, MS, and Lin Tao, MB, Application of Metal Implant 16-Bit Imaging: New Technique in Radiotherapy, The National Center for Biotechnology Information, ‏2017 Apr
  5. ^ 1 2 3 4 5 6 7 8 Hounsfield units - scale of HU, CT numbers, Classifications, online calculators, and tables in radiology, ‏15/11/2013
  6. ^ 1 2 3 4 5 Porosity Estimation from High Resolution CT SAN Images of Rock Samples by Using Housfield Unit, ResearchGate, ‏Sep. 26, 2018
  7. ^ 1 2 3 4 5 6 ShervinKamalian, Michael H.Lev, RajivGupta, Noncontrast computed tomography (NCCT), ScienceDirect, ‏2016
  8. ^ 1 2 3 4 Zehra Ese and Waldemar Zylka, Influence of 12-bit and 16-bit CT values of metals on dose calculation in radiotherapy using PRIMO, a Monte Carlo code for clinical linear accelerators, DE GRUYTER, ‏2019