李 濤 李怡勇 米永巍 郭 赤

X射線電子計算機斷層成像(tomography，X-ray computed，CT)裝置是目前臨床使用最為廣泛的影像診斷裝置之一。自1973年CT誕生以來，其突出的臨床診斷價值和市場價值成為醫(yī)院重要的大型醫(yī)療設(shè)備，其臨床應(yīng)用的質(zhì)量直接關(guān)系到醫(yī)院的醫(yī)療水平。CT機臨床應(yīng)用質(zhì)量控制不足將會導(dǎo)致漏診和誤診，從而必將引發(fā)不必要的醫(yī)患糾紛，因此對CT機等大型醫(yī)療設(shè)備的質(zhì)量控制十分必要。

目前，我國對CT機的應(yīng)用質(zhì)量控制具有良好的基礎(chǔ)，相應(yīng)的法律法規(guī)陸續(xù)出臺。1995年國家衛(wèi)生部第43號令發(fā)布“大型醫(yī)用設(shè)備配置與應(yīng)用管理暫行辦法”，規(guī)定了大型醫(yī)用設(shè)備使用前應(yīng)進行省一級應(yīng)用技術(shù)評審，評審合格后發(fā)放“大型醫(yī)用設(shè)備應(yīng)用質(zhì)量合格證”。同時，復(fù)審工作2～3年進行1次[1]；1998年衛(wèi)生部發(fā)布第18號文件“X射線計算機斷層攝影裝置(CT機)應(yīng)用質(zhì)量檢測與評審規(guī)范”；同年國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局和衛(wèi)生部發(fā)布國家標(biāo)準GB/T17589-1998“X射線計算機斷層攝影裝置影像質(zhì)量保證檢測規(guī)范”，規(guī)定了CT機驗收檢測和運行狀態(tài)檢測[2]；1988年軍隊開展CT和MRI的應(yīng)用質(zhì)量檢測工作，并每2年進行1次巡檢；2003年總后衛(wèi)生部發(fā)布“X射線計算機斷層掃描系統(tǒng)應(yīng)用質(zhì)量檢測與評審規(guī)范”，國家技術(shù)監(jiān)督局分別發(fā)布JJG961-2001“醫(yī)用診斷計算機斷層攝影裝置(CT機)X射線輻射源檢定規(guī)程”[3]和JJG1026-2007“醫(yī)用診斷螺旋計算機斷層攝影裝置(CT機)X射線輻射源檢定規(guī)程”[4]；2011年軍隊發(fā)布了“軍隊醫(yī)療設(shè)備臨床應(yīng)用質(zhì)量檢測技術(shù)規(guī)范”，其中對X射線電子計算機斷層掃描裝置日檢、周檢、月檢、年檢的項目有明確的規(guī)定。上述標(biāo)準給CT機應(yīng)用質(zhì)量檢測工作提供了依據(jù)。目前，CT機應(yīng)用質(zhì)量檢測項目為層厚、噪聲、場均勻性、水的CT值、空間分辨力、密度分辨力、CT值線性、定位光精度、床運動精度、劑量指數(shù)、環(huán)境溫度、大氣壓強以及環(huán)境濕度等[5-9]。本研究為了簡化檢測流程，使檢測項目符合數(shù)字化和遠程傳輸?shù)囊螅訡T的密度分辨力為主要研究內(nèi)容，采用基于統(tǒng)計學(xué)的方法進行自動檢測，并與目測法的結(jié)果進行相關(guān)性研究。

1 材料與方法

1.1 實驗設(shè)備和體模

本研究根據(jù)醫(yī)院大型醫(yī)療設(shè)備配置情況，采用3臺CT作為實驗對象。

(1)實驗設(shè)備為東芝生產(chǎn)的Aquilion-16型CT(設(shè)備1)、Aquilion one型CT(設(shè)備2)和飛利浦生產(chǎn)的MX-4000 dual型CT(設(shè)備3)。

(2)測試體模為美國體模實驗室研制的CT性能測試體模，Catphan 500，其中低對比度分辨力模塊CTP515用于目測法(如圖1所示)；場均勻性和噪聲模塊CTP486用于基于統(tǒng)計學(xué)的自動檢測方法(如圖2所示)。

圖1 低對比度分辨力模塊

圖2 場均勻性和噪聲模塊

1.2 實驗方法

每臺設(shè)備采用兩種掃描條件進行掃描以獲取不同的低對比度分辨力的結(jié)果，按此3臺設(shè)備對兩層體模模塊進行掃描，共獲得6幅低對比度分辨力圖像(用于目測法)和6幅場均勻性和噪聲圖像(用于基于統(tǒng)計學(xué)的自動檢測方法)。3臺設(shè)備的掃描條件見表1。

表1 3臺設(shè)備的實驗掃描條件

2 CT密度分辨力自動檢測系統(tǒng)

隨著信息化水平的不斷提高，傳統(tǒng)的低對比度分辨率(low contrast resolution，LCR)測量方法由于其主觀性強，易造成人為誤差、測量結(jié)果不連續(xù)以及不易于自動檢測和遠程傳輸?shù)炔蛔?，難以滿足遠程應(yīng)用質(zhì)量控制的需要，為了提高檢測結(jié)果的準確、客觀和不可逆，提高CT應(yīng)用質(zhì)量控制工作的工作效率，本研究利用Matlab語言編寫基于統(tǒng)計學(xué)的密度分辨力的自動測量系統(tǒng)。

2.1 CT密度分辨力自動檢測原理

CT密度分辨力自動檢測基于的原理是在同樣的條件下測量數(shù)個同樣大小的低對比度物體的值(如2～6 mm)，其值的隨機變化應(yīng)符合高斯分布。同樣，數(shù)個與低對比度物體同樣大小的感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)的背景值均符合高斯分布；由于低對比度物體和背景的掃描條件相同，其方差也應(yīng)相同；在一次掃描中，他們之間的衰減系數(shù)的差異非常小，這兩個分布之間唯一的不同只是其均值不同，如果采用假設(shè)檢驗的方法，以95%的概率區(qū)分兩者的條件只需要兩個分布的均值差異為3.29σ(σ為分布的方差)。

鑒于上述原理，低對比度密度分辨力的自動檢測是通過在相同條件下掃描場均勻性和噪聲模塊的圖像得到。在計算時，將重建圖像的中心區(qū)域分為許多個小格子，格子的大小與感興趣的低分物體的大小相同，計算每個格子的CT均值，然后計算出這些格子的標(biāo)準差σ，本文低對比度密度分辨力以3.29σ作為評判值。這種分析方法可以重復(fù)檢測不同大小物體的低對比度下密度分辨力的水平。

2.2 CT密度分辨力測量流程

CT密度分辨力測量流程如下：①檢測人員將catphan 500體模放置于診視床，按照掃描條件進行掃描；②通過影像數(shù)據(jù)傳輸及儲存系統(tǒng)(picture archiving and communication systems，PACS)獲取dicom格式掃描圖像并保存于本地工作站；③對低對比度分辨力模塊的掃描圖像采用目測法，同時利用CT密度分辨力自動檢測系統(tǒng)處理場均勻性和噪聲模塊的掃描圖像，獲取低對比度密度分辨力的評判值；④將檢測值導(dǎo)入到基于“軍衛(wèi)1號2號”工程的遠程網(wǎng)絡(luò)檢測系統(tǒng)中，方便數(shù)據(jù)的存儲、分析和傳輸，完成一次CT密度分辨力的檢測。

目測法的檢測方法為首先獲取低分模塊CTP515的掃描圖像，取測量窗寬＝CT目標(biāo)－CT背景＋5SDMAX，其中SDMAX為目標(biāo)和背景CT值中的最大SD；窗位＝(CT目標(biāo)＋CT背景)/2；調(diào)整窗寬、窗位為測量窗寬和測量窗位，觀察圖像確定所能分辨最小一級低信號目標(biāo)并將結(jié)果進行記錄；基于統(tǒng)計學(xué)的自動測量方法為首先獲取場均勻性和噪聲模塊CTP486的掃描圖像，分別取直徑為2～6 mm不同大小的ROI，然后利用matlab按照統(tǒng)計學(xué)方法進行計算，獲得低對比度下的密度分辨力的評判值。

3 結(jié)果

本研究利用目測法檢測CT密度分辨力，其結(jié)果見表2。其中一定對比度下所能分辨的最小目標(biāo)尺寸的單位為mm，從表中可發(fā)現(xiàn)密度分辨力的檢測值與噪聲密切關(guān)系，劑量越高，層厚越厚，相應(yīng)的噪聲越少，所能分辨的最小目標(biāo)尺寸越小，即密度分辨力的能力越好[10-11]。

表2 目測法檢測CT密度分辨力結(jié)果

本研究采用CT密度分辨力自動檢測系統(tǒng)檢測CT密度分辨力，其結(jié)果見表3。其中結(jié)果為要分辨目標(biāo)和背景所需要的CT值差異，一般將結(jié)果乘以1‰與目測法進行比較，即第一幅圖像中，直徑為2 mm的目標(biāo)物質(zhì)需要0.58682%以上的對比度方能分辨。

表3 CT密度分辨力自動檢測系統(tǒng)檢測的結(jié)果

4 討論

為了研究自動檢測方法的評判值與目測法結(jié)果的相關(guān)性，采用Catphan 500體模說明書中低對比度下密度分辨力的換算公式，將自動檢測方法中2～6 mm所計算評判值換算成1%和0.5%低對比度下密度分辨力的測量值并求平均，最后將其結(jié)果與目測法進行pearson相關(guān)分析。換算公式為公式1：

即：測量的對比度乘以最小可分辨直徑約等于一個常數(shù)。例：5 mm diameter×0.3%≌3 mm diameter×0.5%。

采用pearson系數(shù)對1%和0.5%對比度下的兩種方法進行相關(guān)分析，計算得到相關(guān)系數(shù)分別為r＝0.977和r＝0.980(P＜0.01)。由此可見，基于統(tǒng)計學(xué)的自動檢測方法與目測法具有很強的一致性，該方法完全可以作為CT應(yīng)用質(zhì)量控制中密度分辨力的檢測方法且適用于多種類型的CT機，自動檢測方法的換算值和目測法的結(jié)果見表4。

表4 自動檢測方法的換算值和目測法的相關(guān)性結(jié)果

5 結(jié)語

CT密度分辨力自動檢測系統(tǒng)的研究與實踐表明了CT應(yīng)用質(zhì)量控制數(shù)字化方案的可行性，借助信息化手段可方便、高效地完成CT類醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用質(zhì)量控制，提高大型醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用質(zhì)量控制工作的效率[12-15]。該檢測系統(tǒng)簡單快捷，避免紙質(zhì)記錄，減少人為誤差，確保檢測結(jié)果準確、客觀和不可逆。檢測人員可同時進行圖像掃描和數(shù)據(jù)測量，無需過多占用CT機的掃描時間，測量結(jié)果具有客觀性且定量嚴格并與目測法結(jié)果相關(guān)性強。該系統(tǒng)的檢測值完全符合LCR的定義，可用于CT應(yīng)用質(zhì)量檢測中。本系統(tǒng)驗證了大型醫(yī)療設(shè)備數(shù)字化檢測方法準確可靠，結(jié)合“軍衛(wèi)1號2號”工程的網(wǎng)絡(luò)平臺，為大型醫(yī)療設(shè)備遠程檢測的實施進行了預(yù)研。

[1]馬繼民,劉小波.CT機應(yīng)用質(zhì)量控制及計量檢測探討[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2011,26(2):5-7.

[2]衛(wèi)生部,國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.GB/T 17589-1998 X射線計算機斷層攝影裝置影像質(zhì)量保證檢測規(guī)范[S].衛(wèi)生部,國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,1998-12-07.

[3]JJG 961-2001.醫(yī)用診斷計算機斷層攝影裝置(CT)X射線輻射源檢定規(guī)程[S].北京:中國計量出版社,2001.

[4]JJG 1026-2007.醫(yī)用診斷螺旋計算機斷層攝影裝置(CT)X射線輻射源檢定規(guī)程[S].北京:中國質(zhì)檢出版社,2007.

[5]許美蘭.CT綜合質(zhì)量管理討論[J].中國醫(yī)學(xué)裝備,2008,5(7):31-32.

[6]王伯胤.CT影像質(zhì)量評價和質(zhì)量控制[J].中華放射學(xué)雜志,2001,35(8):634-635.

[7]莫利明,孫衛(wèi)星,王清波,等.區(qū)域性CT設(shè)備質(zhì)量控制規(guī)范與方法研究[J].中國醫(yī)學(xué)裝備,2011,8(12):9-19.

[8]李庚,高關(guān)心,夏慧琳.CT空間分辯率和低對比度分辯率的檢測及其影響因素[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2010,25(1):7-9.

[9]陳海英,于忠輝.影響CT模擬質(zhì)量的機械性能分析與驗證[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2010,25(6):102-103.

[10]王曉敏,李怡勇,郭赤.醫(yī)療設(shè)備管理過程中質(zhì)量控制方法探討[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2008,29(12):112-114.

[11]馮曉剛,洪德明,余曉鍔,等.多層面螺旋CT的應(yīng)用質(zhì)量撿測和結(jié)果分析[J].中國醫(yī)學(xué)計算機成像雜志,2001(5):352-354.

[12]尤良.不同CT性能模體低對比度分辨力檢測結(jié)果探討[J].中國醫(yī)學(xué)裝備,2011,8(10):29-32.

[13]楊克檉,林木炎,林意群,等.CT低對比度分辨力性能檢測體模分析[J].中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志,2002,19(1):24-25.

[14]施今邁,張瑩,王鵬飛.CT低對比度分辨力分析及討論[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2009,24(1):120-122.

[15]余曉鍔,占杰,張寧.多層面CT機劑量的測量與分析[J].中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志,2005,22(6):695-696.