Design and Validation of Synchronous QCT Calibration Phantom: Practical Methodology

Quantitative computed tomography (QCT) can supplement dual x-ray absorptiometry by enabling geometric and compartmental bone assessments. Whole-body spiral CT scanners are widely available and require a short scanning time of seconds, in contrast to peripheral QCT scanners, which require several minutes of scanning time. This study designed and evaluated the accuracy and precision of a homemade QCT calibration phantom using a whole-body spiral CT scanner. The QCT calibration phantom consisted of K2HPO4 solutions as reference. The reference material with various concentrations of 0, 50, 100, 200, 400, 1000, and 1200 mg/cc of K2HPO4 in water were used. For designing the phantom, we used the ABAQUS software. The phantoms were used for performance assessment of QCT method through measurement of accuracy and precision errors, which were generally less than 5.1% for different concentrations. The correlation between CT numbers and concentration were close to one (R2 = 0.99). Because whole-body spiral CT scanners allow central bone densitometry, evaluating the accuracy and precision for the easy to use calibration phantom may improve the QCT bone densitometry test. This study provides practical directions for applying a homemade calibration phantom for bone mineral density quantification in QCT technique. La tomodensitométrie quantitative (QCT) peut servir de complément à la DXA en facilitant les évaluations géométriques et des compartiments des os. Les tomodensitomètres hélicoïdaux pour corps entier sont largement accessibles et sont rapides comparativement à la QCT périphérique qui, elle, peut nécessiter plusieurs minutes. Dans le cadre de cette étude, nous avons évalué la justesse et la fidélité d'un fantôme de QCT préparé à la main pour des tomodensitomètres hélicoïdaux pour corps entier dans le contexte des évaluations quantitatives. Le fantôme pour l’étalonnage de la QCT comprenait une matière plastique et une solution de K2HPO4 qui servaient de base et de référence respectivement. Des matériaux de référence dont les concentrations de K2HPO4 étaient de 0, 50, 100, 200, 400, 1000 et 1200 mg/cm3 en solution aqueuse ont été utilisés. Pour créer le fantôme, nous avons eu recours au logiciel ABAQUS. Nous avons utilisé les fantômes créés pour évaluer le rendement de la méthode de QCT en mesurant les erreurs de justesse et de fidélité, qui étaient, de façon générale, inférieures à 5,1% pour diverses concentrations. La corrélation entre les données de tomodensitomét