張國(guó)平

江蘇省腫瘤醫(yī)院·江蘇省腫瘤防治研究所·南京醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院 （江蘇南京 210009）

因?yàn)镃T影像技術(shù)對(duì)于醫(yī)學(xué)圖像觀察人體器官和一些重要組織很重要，關(guān)系人們生命安全和醫(yī)師的判斷，所以CT設(shè)備的驗(yàn)收檢測(cè)相當(dāng)重要[1-3]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，CT機(jī)數(shù)量飛速增多，由于各個(gè)廠家生產(chǎn)能力和風(fēng)格不同，CT質(zhì)量也不盡相同。因此，機(jī)器安裝后應(yīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢測(cè)，在日常使用的過(guò)程中也要保持經(jīng)常性質(zhì)量檢測(cè)和質(zhì)量保證，才能確保產(chǎn)生的CT圖像信息是真實(shí)有效的。

在CT設(shè)備的質(zhì)量檢測(cè)中，CT值的線性度是一個(gè)重要的檢測(cè)參數(shù)，需要工程技術(shù)人員對(duì)其檢測(cè)原理、檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)過(guò)程和方法、檢測(cè)結(jié)果分析等多個(gè)環(huán)節(jié)，都能夠熟練掌握并能夠獨(dú)立操作。現(xiàn)圍繞CT設(shè)備的線性度這一質(zhì)量參數(shù)的檢測(cè)，結(jié)合具體實(shí)例展開(kāi)討論。

1 CT設(shè)備的質(zhì)量檢測(cè)

現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)斷層掃描已經(jīng)可以比較完整地反映實(shí)質(zhì)性器官、組織的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和病變的重要組成部分，要想保證CT圖像質(zhì)量，必須對(duì)CT設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量控制和日常的質(zhì)量檢查。這樣可以降低有害射線的劑量，保護(hù)醫(yī)護(hù)人員和患者的人身安全，提高圖片質(zhì)量及醫(yī)師醫(yī)學(xué)診斷的準(zhǔn)確性。而進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，要根據(jù)我國(guó)的醫(yī)用質(zhì)量檢測(cè)規(guī)程和質(zhì)量檢測(cè)評(píng)定規(guī)定，檢測(cè)項(xiàng)目和要求見(jiàn)表1。

2 CT值線性度的檢測(cè)方法

2.1 CT值線性度

CT的標(biāo)度由兩個(gè)固定的CT值確定，一個(gè)是u水=0 HU，另一個(gè)是u空氣=-1 000 HU，每個(gè)CT設(shè)備都是根據(jù)這兩個(gè)固定的點(diǎn)，利用模體進(jìn)行檢測(cè)的，檢測(cè)目的是保證CT值的穩(wěn)定性，通常均值誤差在±4 HU即可。對(duì)于理想的CT機(jī)，某個(gè)物體的X線的衰減值與其對(duì)應(yīng)的CT值表現(xiàn)為線性關(guān)系，被稱作CT值線性度。從CT值線性度可見(jiàn)，CT值與X線衰減系數(shù)呈現(xiàn)正比例關(guān)系的特性，也反映了實(shí)際的CT值和被測(cè)物質(zhì)實(shí)際上有的CT值間的差異。而在日常生活中，X線衰減系數(shù)和圖像的CT值又不呈現(xiàn)線性關(guān)系，因?yàn)樗p系數(shù)的改變是密度差別引起的，其將會(huì)促使CT值線性發(fā)生偏移，還有可能是各個(gè)物質(zhì)的原子序數(shù)不同導(dǎo)致的，都會(huì)引起圖像中的非線性偏移，因此，只是將CT值線性當(dāng)作質(zhì)量檢測(cè)的重要的參數(shù)[4]。

表1 CT質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目和具體要求

當(dāng)某物質(zhì)X線的衰減系數(shù)發(fā)生變化時(shí)，X線的能量會(huì)隨之發(fā)生變化，而且X線的能量既受管電壓的影響，還受靶物質(zhì)種類的影響，并且不同種類的CT球管可能采取的靶物質(zhì)不同，在不一樣的條件下，其表現(xiàn)的衰減系數(shù)也不同。而且CT機(jī)中的軟件或硬件也會(huì)影響CT值的線性，例如，探測(cè)器的質(zhì)量和圖像的重建方法不同都會(huì)影響CT值的線性。一些探測(cè)器的結(jié)構(gòu)、排布方式等處于優(yōu)化情況，會(huì)改善CT值的線性。

CT值的線性一致性非常重要，但是，一直以來(lái)都沒(méi)有合適的檢測(cè)工具來(lái)證明其正確性。一般情況下只用一些不同規(guī)則的塑料物品（如聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯等）是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。它們的X線衰減值依靠光譜、探測(cè)器的特征等，所以當(dāng)不同規(guī)格的CT掃描它們時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的表現(xiàn)。因此，線性一致性只能在一些模體內(nèi)密度不同的物質(zhì)中檢測(cè)時(shí)才能表現(xiàn)[5-7]。

2.2 CT值線性度檢測(cè)過(guò)程

檢測(cè)CT值線性一般采用的是CT專用的檢測(cè)模體，模體中的每種物質(zhì)都表示了物質(zhì)本身的密度，如高密度的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等，而低密度的物質(zhì)如空氣、水等?，F(xiàn)具體探討CT值線性的檢測(cè)材料和檢測(cè)方法。

2.2.1 檢測(cè)設(shè)備

采用CT質(zhì)控模體Catphan700，其中用于檢測(cè)CT線性度的模塊是CTP682，在此模塊內(nèi)含有4個(gè)直徑為1.25 cm的小圓柱體樣品，它們分別是空氣、特氟龍、丙烯酸、聚乙烯，而上述物質(zhì)在人體的某一部位掃描得到的X線的衰減值，分別為0.00、0.374、0.177、0.251 m2/kg。它們?cè)谀ｓw中的具體位置見(jiàn)圖1。

圖1 模體內(nèi)的各種測(cè)量物質(zhì)

2.2.2 檢測(cè)步驟

啟動(dòng)CT設(shè)備，采用CT質(zhì)控模體為Catphan700模體進(jìn)行掃描，保證其與掃描層面垂直且位于掃描的視野中心部位，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的頭部掃描條件進(jìn)行掃描，同時(shí)調(diào)整窗寬、窗位等，目的是讓CT線性的圖像清晰、清楚，便于觀察。采用不一樣的算法將圖像進(jìn)行重建，最終將得到Catphan700模體的幾幅清晰的圖像，篩選出150 HU左右像素大小的感興趣的敏感區(qū)，在圖像內(nèi)可以測(cè)出這4個(gè)不同物質(zhì)的CT值，并且要測(cè)量這4種物質(zhì)4次，最終得到它們的平均值，且按照下面的方法開(kāi)始曲線的擬合。

2.2.3 CT值線性圖

我們也可以通過(guò)對(duì)比度標(biāo)度體現(xiàn)CT值的線性。已知物質(zhì)的CT值與對(duì)應(yīng)的X線的線性衰減系數(shù)呈現(xiàn)正比例關(guān)系，即CT值線性，而CT值變化一個(gè)單位時(shí)，CT變化值對(duì)應(yīng)的物質(zhì)X線線性衰減系數(shù)改變值稱為對(duì)比度標(biāo)度。CT值和X線性衰減系數(shù)是在CT理想條件下，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的掃描而產(chǎn)生的Catphan模體的一層圖像。將以上測(cè)得的X線性衰減值作為橫坐標(biāo)，經(jīng)ROI測(cè)量軟件檢測(cè)對(duì)應(yīng)的CT值分別為：空氣的CT值為-1 000 HU，特氟龍的CT值為990 HU，丙烯酸的CT值為-90 HU，聚乙烯的CT值為120 HU；然后將它們的CT值分別作為縱坐標(biāo)，可以畫一個(gè)坐標(biāo)系，將以上4種物質(zhì)的CT值和X線性衰減值分別標(biāo)在坐標(biāo)系上，可以知曉以上4種物質(zhì)在坐標(biāo)系的位置，即可以獲得4個(gè)點(diǎn)，采用最小二乘法擬合直線法，即Y=aX+b，將會(huì)得到這條斜線的斜率。在CT設(shè)備完好無(wú)損理想的情況下，CT值和X線線性衰減系數(shù)的函數(shù)關(guān)系應(yīng)是一條傾斜的直線，所以可以得到CT值線性圖（圖2）。

圖2 CT值線性

2.3 檢測(cè)結(jié)果分析

被檢測(cè)物質(zhì)的CT值和X線衰減系數(shù)呈現(xiàn)正比例關(guān)系，并具有線性關(guān)系。而CT值非線性將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，如當(dāng)X線隨著透射的厚度增加，將會(huì)出現(xiàn)能譜硬化現(xiàn)象，此時(shí)射線硬化的后果是會(huì)使圖像在進(jìn)行重建的過(guò)程中產(chǎn)生偽影。當(dāng)X線穿過(guò)人體物質(zhì)時(shí)，能量較低的X線將會(huì)被吸收，而能量較高的X線，能量越高，衰減系數(shù)越低，在醫(yī)學(xué)上甚至?xí)?dǎo)致一些病變組織的漏診。

因此，CT值線性的正常關(guān)系即正比例關(guān)系，將會(huì)是CT影像設(shè)備質(zhì)量控制中比較關(guān)鍵的一環(huán)，應(yīng)保證每個(gè)月測(cè)試1次CT線性參數(shù)。由于被測(cè)的人體組織的物質(zhì)成分既包括軟組織，也包括骨骼等硬組織，因此只有測(cè)量不同密度的CT值，才能夠得到CT圖像質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)。