段小鳳張永壽

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CT質(zhì)量控制檢測分析

段小鳳①張永壽①

段小鳳,女,(1983- ),本科學(xué)歷，技師。濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科，從事醫(yī)療設(shè)備管理及質(zhì)量控制工作。

[摘要]目的：利用國際通用的CT質(zhì)量控制的檢測方法對其進(jìn)行質(zhì)量檢測，維持CT的正常運行，保證攝影圖像質(zhì)量。方法：選取日本東芝Activion 16排CT并設(shè)置掃描條件：管電壓為120 kV,曝光量為310 mAs，掃描時間為0.33 s，掃描層厚為10 mm、5 mm和1.5 mm，視野(FOV)為150 mm×150 mm，重建矩陣512×512。采用美國模體實驗室的Catphan500 CT檢測體模對CT的空間分辨力、低對比度分辨力、均勻性和噪聲進(jìn)行檢測。結(jié)果：被測CT的空間分辨力、低對比度分辨力、均勻性和噪聲均符合要求。通過檢測得出X射線劑量、像素及層厚對以上參數(shù)均有影響，且各參數(shù)之間相互影響。結(jié)論：通過對空間分辨力、低對比度分辨力等圖像性能參數(shù)的檢測，可有效保證系統(tǒng)性能，維持優(yōu)化的圖像質(zhì)量。為了提高CT影像的圖像質(zhì)量和降低CT受檢者的照射劑量，應(yīng)定期對CT進(jìn)行質(zhì)量檢測。

[關(guān)鍵詞]CT機(jī)；質(zhì)量保證；檢測方法；質(zhì)量控制

[First-author’s address] Medical Engineering Department, Jinan General Military Hospital, Jinan 250031, China.

CT設(shè)備的臨床應(yīng)用以及所產(chǎn)生的圖像為疾病的診斷提供了科學(xué)依據(jù)，顯著提高臨床診斷和治療的效果，而前提是CT設(shè)備質(zhì)量能夠得到保證。然而，在整個CT的使用過程中，CT的空間分辨力、低對比度分辨力、噪聲和均勻性等各項性能會發(fā)生一定的偏移或退化，使圖像質(zhì)量受到影響進(jìn)而造成誤診、漏診，同時劑量過大也會損傷正常組織器官，不僅增加受檢者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，更有可能對受檢者的健康帶來極大地?fù)p害。因此，必須保證CT質(zhì)量合格、性能優(yōu)良，獲得穩(wěn)定的高質(zhì)量的CT圖像，達(dá)到最佳的診療效果[1]。CT的質(zhì)量保證既可使CT性能達(dá)到最佳狀態(tài)、獲得最佳的影像質(zhì)量，又可降低受檢者的吸收劑量[2]。為此，本研究對CT的重要性能參數(shù)檢測進(jìn)行分析，以保證CT設(shè)備的質(zhì)量性能達(dá)到最佳狀態(tài)。

1　CT質(zhì)量保證檢測設(shè)備

1.1 檢測設(shè)備

日本東芝Activion 16排CT，掃描條件：管電壓120 kV，曝光量310 mAs，掃描時間0.33 s，掃描層厚10 mm、5 mm及1.5 mm，視野(FOV)150 mm×150 mm，重建矩陣512×512。

1.2 性能檢測體模

選用標(biāo)準(zhǔn)體模對CT進(jìn)行質(zhì)量控制檢測，分析CT性能狀況，為保證臨床科室CT圖像診斷的正確率提供保障[3]。美國模體實驗室Catphan500體模是目前運用較多的CT性能體模，國外歐美等地區(qū)主要采用Catphan對CT進(jìn)行質(zhì)量評估；我國許多CT大廠商均備有該體模對設(shè)備進(jìn)行評估和比較，國內(nèi)用戶也主要以此作為CT性能測試的主要設(shè)備，Catphan500體模已經(jīng)成為CT檢測工具的“金標(biāo)準(zhǔn)”[4]。

Catphan500體模的特點：①濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科 山東 濟(jì)南 250031除水的CT值外，可以檢測國家所有要求檢測的項目；②采用密度等效于水的均勻固體材料代替水，成分穩(wěn)定，且不會有氣泡和漏水，無需灌水，便于攜帶；③整體化結(jié)構(gòu)，一次定位即可連續(xù)多層掃描，全部完成所有內(nèi)置模塊的測試，提高檢測效率。Catphan500體模由體模箱、體模外殼和CTP401、CTP528、CTP515及CTP486的4個測試模塊組成，各模塊的作用和相對距離見表1；Catphan500體模的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

表1　Catphan500體模各模塊作用和相對距離

圖1　Catphan500體模的結(jié)構(gòu)圖

2　CT設(shè)備的性能參數(shù)

CT的主要檢測性能參數(shù)包括定位光精度、層厚、CT值、空間分辨力、低對比度分辨力、均勻性、噪聲及診視床定位精度等[5]。在這些性能參數(shù)中，空間分辨力、低對比度分辨力、均勻性和噪聲是CT重要的指標(biāo)。

(1)空間分辨力。指在高對比度條件下即對比度差異＞10%，鑒別出細(xì)微差別的能力，是圖像中可辨認(rèn)的臨界物體空間幾何長度的最小極限，即對細(xì)微結(jié)構(gòu)的分辨力，是影響CT圖像質(zhì)量的重要參數(shù)之一。

(2)低對比度分辨力。指當(dāng)物體與均勻背景物對X射線的線性衰減之差＜1%，物體與周圍介質(zhì)的CT值在10以內(nèi)，CT圖像上區(qū)別物體一定形狀、大小的能力，是影響CT圖像質(zhì)量的重要參數(shù)之一。

(3)均勻性。在掃描野中勻質(zhì)體各局部在CT圖像上顯示出CT值的一致性。

(4)噪聲(H)。均勻物質(zhì)圖像在給定區(qū)域中的CT值對其平均值的變異。通常采用中心區(qū)域CT值的標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示[6]。

3　CT質(zhì)量保證檢測方法

3.1 檢測前準(zhǔn)備

將模體正確擺放、對位，使用模體檢測CT性能指標(biāo)時一般要將模體放置在診視床前端，去除掃描頭架。將模體擺在機(jī)架的中心后采用掃描架定位光來確保模體中心定位正確。模體對稱軸必須與CT的掃描旋轉(zhuǎn)軸一致，掃描平面與模體的對稱軸垂直，如圖2所示。

圖2　Catphan500體模定位示圖

3.2 空間分辨力檢測

3.2.1 檢測步驟

(1)將Catphan500體模放置在掃描床上，調(diào)節(jié)水平后用定位光定位在CTP528中部。

(2)選取被測CT內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)頭部條件，在對第1層模塊中心面掃描后使掃描床前進(jìn)30 mm對準(zhǔn)第2層模塊CTP528的中心面進(jìn)行掃描。

(3)調(diào)出掃描出的圖像，觀察可清晰看到線對的圖像后變換窗寬窗位，記錄所能清晰觀察到且連續(xù)的線對數(shù)；其結(jié)果由圖像上直接讀出，分別讀取2%，5%，10%，50%處的線對數(shù)，并記錄結(jié)果，從而得出空間分辨力，若結(jié)果＜5l p/cm，則判斷此項為不合格[7]。

3.2.2 影響因素

空間分辨力檢測的影響因素為：①探測器孔徑越窄，空間分辨力就越高；②焦點越小，X射線管產(chǎn)生的X射線越窄，則空間分辨力越高；③探測器之間的距離越小，空間分辨力越高；④層厚越薄，空間分辨力越高；⑤在圖像重建中選用的卷積濾波器的形式不同，空間分辨力也不同；⑥X射線劑量、矩陣、像素大小及掃描裝置噪聲等對空間分辨力均有影響。

3.3 低對比度分辨力檢測

3.3.1 檢測步驟

(1)將模體置于掃描野中心，并使模體軸線垂直于掃描層面；將CT定位光定位于CTP515中心位置。

(2)選取被測CT內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)頭部條件，掃描模體中心位置的輻射劑量應(yīng)≤50 mGy，對第1層模塊中心面掃描后使掃描床前進(jìn)70 mm對準(zhǔn)第3層模塊CTP515的中心面進(jìn)行掃描[8]。

(3)調(diào)出掃描獲取的圖像，采用ROI軟件測量對比度最高一組中直徑最大的低對比度目標(biāo)的CT值和標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)，再測量目標(biāo)附近背景CT值和標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)。取窗寬W=CT目標(biāo)-CT背景+5S dmax，窗位L=(CT目標(biāo)-CT背景)/2，仔細(xì)觀察掃描圖像，確定能分辨清楚的最低對比度的最小目標(biāo)的尺寸，即為低對比度分辨力[9]。若目標(biāo)尺寸＞5 mm，則判斷此項為不合格[10]。

3.3.2 影響因素

低對比度分辨力檢測的影響因素為：①噪聲越大，低對比度分辨力越低[11]；②X射線劑量越大，低對比度分辨力越高；③層厚越薄，低對比分辨力越低。

3.4 均勻性和噪聲檢測

3.4.1 檢測步驟

(1)將Catphan500體模放置在掃描床上，調(diào)節(jié)水平后使用定位光定位在CTP486中部。

(2)使用頭部掃描條件作斷層掃描，對第1層模塊中心面掃描后使掃描床前進(jìn)110 mm對準(zhǔn)第4層模塊CTP486的中心面進(jìn)行掃描。

(3)獲取圖像，并分別測量中心點、3點、6點、9點及12點的5個位置的CT值標(biāo)準(zhǔn)偏差。

(4)采用ROI軟件在中心點測量的CT值的平均值為該機(jī)的水CT值，第3項測得區(qū)域的CT值與中心點測得的CT值最大差值表示該CT設(shè)備的均勻性，兩者均用HU表示。

(5)在圖像中心用ROI軟件測量CT值的標(biāo)準(zhǔn)偏差δ，取測得的CT值的標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大值δ，δ×0.1%即為該CT設(shè)備的噪聲(N)。

3.4.2 影響因素

均勻性和噪聲檢測的影響因素為：①X射線的劑量越大，噪聲越低；②像素越大，噪聲越低；③層厚越薄，噪聲越高[12]；④窗口設(shè)置對噪聲的影響：CT圖像中噪聲的可見度與觀察圖像時所用的窗口設(shè)置有關(guān)，窗口小，對比度提高，但也使噪聲的對比度和可見度增加[13]；⑤卷積算法對噪聲的影響，用于CT圖像中的一些數(shù)學(xué)過濾器能夠通過圖像的平滑或者模糊來減少圖像噪聲[14]。

3.5 檢測結(jié)果

通過對CT的空間分辨力、低對比度分辨力、均勻性和噪聲進(jìn)行檢測結(jié)果顯示，被測CT各項指標(biāo)均符合要求，見表2。

表2　檢測結(jié)果

4　結(jié)論

目前，計算機(jī)斷層成像技術(shù)己是醫(yī)療診斷最重要的輔助手段之一，CT的質(zhì)量保證也越來越廣泛的受到醫(yī)院及質(zhì)檢單位的重視。保證CT設(shè)備的正常工作、提供高質(zhì)量的圖像以滿足臨床診斷需要是CT質(zhì)量保證的主要目的，從技術(shù)或物理的角度而言，CT設(shè)備的正確參數(shù)是圖像的決定性質(zhì)量保證，評價CT圖像質(zhì)量的常規(guī)性能的重要參數(shù)為空間分辨力、低對比度分辨力、噪聲及均勻性等。

CT設(shè)備的質(zhì)量檢測是質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，通過對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析有助于評估設(shè)備運行的實際工作狀態(tài)。通過質(zhì)量檢測及時發(fā)現(xiàn)問題并有針對性的處理解決，可獲得穩(wěn)定的高質(zhì)量的醫(yī)學(xué)診斷影像，同時可使醫(yī)務(wù)人員與患者的受照劑量和所需費用達(dá)到合理的最低值。以此，開展醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量控制工作的重大意義。要認(rèn)真做好CT設(shè)備的質(zhì)量控制工作，應(yīng)對新購置及維修后的CT設(shè)備進(jìn)行驗收與合格檢測；每2年應(yīng)進(jìn)行一次CT性能檢測，嚴(yán)格執(zhí)行好穩(wěn)定性檢測，并要求CT設(shè)備廠商定期對機(jī)器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，使其保持良好的運行狀態(tài)[15]。

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Research on detection analysis of CT quality control/DUAN Xiao-feng, ZHANG Yong-shou// China Medical Equipment,2016,13(1):119-121.

[Abstract]Objective: To used the internationally accepted methods of CT quality assurance for testing their quality, to maintain the normal operation of CT scanner and guarantee the quality of photographic image. Methods: Toshiba Activion 16 row CT, set the scanning conditions: tube voltage 120 kv, 310 mas exposure, scan time is 0.33 s, scanning layer thickness: 10 mm, 5 mm, 1.5 mm, view(FOV) 150 mm×150 mm, 512 x 512 reconstruction matrix. We measured the following performance parameters for CT spatial resolution, low contrast resolution,uniformity and noise with Catphan500 phantom made by the phantom laboratory of U.S.A. Results: The spatial resolution, low contrast resolution, uniformity and noise of the CT are all in line with the requirements. Obtained by detecting the X-ray dose, pixel, the thickness of the above parameters are affected, but also the interaction between the above parameters simultaneously. Conclusion: By detecting the spatial resolution, low contrast resolution of medical image, we can effectively guarantee system performance, maintaining optimal image quality.

[Key words]CT scanner; Quality assurance; Detection method; Quality control

收稿日期：2015-12-03

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.01.037

作者簡介

[文章編號]1672-8270(2016)01-0119-03

[中圖分類號]R812

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A