彭明洋 趙紫婷 時(shí)飛躍 秦 偉 魏曉為

1.南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院(南京市第一醫(yī)院)醫(yī)學(xué)影像科 (江蘇 南京 210006)

2.南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院(南京市第一醫(yī)院)醫(yī)療設(shè)備處 (江蘇 南京 210006)

3.南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院(南京市第一醫(yī)院)腫瘤放療中心 (江蘇 南京 210006)

大孔徑CT模擬定位機(jī)是現(xiàn)代精確放射治療必不可少的設(shè)備[1-2]。CT模擬機(jī)須由物理師定期做質(zhì)量保證與質(zhì)量控制檢測，以保證放療模擬定位過程的安全與放療計(jì)劃劑量計(jì)算的準(zhǔn)確性。CT設(shè)備質(zhì)控檢測中，水的CT值和圖像噪聲其中的重要內(nèi)容[3-4]。此前，本部門已對西門子CT模擬機(jī)水的CT值和圖像噪聲的長期穩(wěn)定性進(jìn)行了研究[5]。國內(nèi)目前對于放療CT模擬機(jī)長期圖像質(zhì)量參數(shù)的穩(wěn)定性有相關(guān)的報(bào)道，但是對水的CT值和圖像噪聲的短期穩(wěn)定性未見報(bào)道[6]。因此，本研究對大孔徑的CT模擬機(jī)(西門子Sensation Open) 水CT值和圖像噪聲的短期穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測并分析評價(jià)。

1 資料與方法

1.1 設(shè)備和模體機(jī)架孔徑820 mm的一臺(tái)西門子SOMATOM Sensation Open CT模擬機(jī)。西門子廠家提供了一套質(zhì)控模體組用于該CT模擬機(jī)的質(zhì)控檢測。該質(zhì)控模體組中包含的水模體模塊為Model No.4806977，外直徑為200 mm，玻璃壁厚約5 mm，其中充滿水。主機(jī)工作站內(nèi)有日常的檢測質(zhì)量程序(Daily Quality Check，DQC)，該程序能夠自動(dòng)分析掃描得到的模體圖像，并輸出PDF文檔報(bào)表[5,7]。

1.2 檢測方法調(diào)用DQC檢測程序，該程序掃描方式為螺旋掃描，掃描時(shí)間0.5s，有效層厚4.8 mm，重建視野250mm，卷積核S80f，檢測并記錄標(biāo)稱管電壓在120kV與140 kV兩種條件(分別對應(yīng)管電流250mA與200mA)的結(jié)果。每次掃描獲得相鄰的6層圖像，分別標(biāo)記這6層圖像的編號(hào)S1、S2、…、S6[7]。程序自動(dòng)在每層圖像的中心勾畫半徑10mm的圓形感興趣區(qū)，計(jì)算該區(qū)域內(nèi)像素的平均CT值作為水的CT值；在中間兩層S3和S4的圖像中心勾畫半徑40mm的圓形感興趣區(qū)，計(jì)算該區(qū)域內(nèi)像素的CT值的標(biāo)準(zhǔn)差，將兩層計(jì)算結(jié)果的均值作為圖像噪聲值[7-8]。

質(zhì)控檢測前取下CIVCO碳纖維平板床，使用L形支架將模體組固定在凹面檢查床頭端。調(diào)節(jié)檢查床的高度和位置，使內(nèi)置定位激光燈與模體組的參考標(biāo)記重合。在控制室電腦上，通過Setup(設(shè)置)、Quality(質(zhì)量)，調(diào)用日常檢測質(zhì)量程序，并根據(jù)提示開始掃描。測量結(jié)束后，到預(yù)設(shè)文件夾中找到PDF文件報(bào)表，報(bào)表中包含兩種條件下水的CT值、圖像噪聲、實(shí)際管電壓等數(shù)據(jù)。將上述掃描過程重復(fù)10次，每次平間隔約2分鐘(間隔時(shí)間范圍在2～4分鐘)，在30分鐘內(nèi)完成。根據(jù)10組數(shù)據(jù)分析水的CT值和圖像噪聲的短期穩(wěn)定性。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析使用SPSS 20.0軟件，對10組日常質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用Wilcoxon檢驗(yàn)配對比較水的CT值在不同測量次序之間的差異，以P＜0.05 為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

120kV條件，S1-S6層水的CT值(單位：HU)分別為：0.94±0.34，1.66±0.3，0.87±0.37，-0.83±0.34，0.3±0.42，0.29±0.45。140 kV條件，S1-S6層水的CT值(單位：HU)分別為：-0.26±0.45，0.64±0.37，-0.14±0.31，-2.09±0.33，-1.33±0.34，-1.35±0.31。120 kV和140 kV兩種情況下，6個(gè)層面水的CT值的均值在10次檢測中的變化趨勢如圖1所示。兩種條件S1-S6水的CT值均值的變化范圍分別為(0.21～1.28)HU、(-1.23～-0.30)HU。以圖像噪聲值為縱坐標(biāo)，測量次序(M1～M10)為橫坐標(biāo)，得到如圖2所示的兩種條件下圖像噪聲隨測量次數(shù)的變化趨勢，120kV與140kV條件10次測量數(shù)據(jù)變化范圍分別為(10.18～10.26)HU、(9.32～9.43)HU。具體數(shù)據(jù)列于表1。

表1 120kV和140kV條件水的CT值(S1-S6)與圖像噪聲的10次測量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(單位：HU)

圖1 120kV與140kV條件水的CT值隨測量次數(shù)的變化。圖2 120kV與140kV條件噪聲值隨測量次數(shù)的變化

對水的CT值的各次測量結(jié)果進(jìn)行兩兩比較，Wilcoxon檢驗(yàn)結(jié)果顯示：首次測量所得水的CT值均大于其余9次(Z值分別為-2.237，-2.903，-2.904，-3.059，-3.059，-3.059，-3.059，-3.059，-3.059，-3.061)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)的意義(P＜0.05)。

3 討 論

以CT模擬定位掃描為基礎(chǔ)的精確放療，已成為現(xiàn)代放射治療的主流。CT模擬定位掃描是三維適形放療、調(diào)強(qiáng)放療和立體定向放射治療的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[9-10]。作為專用于放射治療的虛擬模擬掃描設(shè)備，大孔徑CT模擬定位機(jī)不僅要求高質(zhì)量圖像，還要有較高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性[11]。為保證模擬定位過程的安全與放療計(jì)劃劑量計(jì)算的準(zhǔn)確性，須由物理師定期對放療CT模擬定位機(jī)進(jìn)行質(zhì)量保證(QA)與質(zhì)量控制(QC)檢測。其中，定期進(jìn)行水的CT值和圖像噪聲值測量是CT模擬定位掃描QA和QC的必要工作[12]。CT模擬機(jī)所采集的影像資料將被用于放療計(jì)劃設(shè)計(jì)和基于組織不均勻性修正的劑量分布計(jì)算[13-14]，圖像CT值的準(zhǔn)確性將直接影響放療計(jì)劃系統(tǒng)劑量計(jì)算準(zhǔn)確性[15]，圖像噪聲可以影響圖像的質(zhì)量，是其敏感因素[16]，降低圖像的噪聲能提升腫瘤及正常組織輪廓勾勒的準(zhǔn)確度[17]。因此，水的CT值及圖像噪聲的穩(wěn)定性對于放療定位及后續(xù)工作至關(guān)重要。

根據(jù)AAPM TG-66號(hào)報(bào)告[18]的建議，水的CT值與基線值相差±5 HU以內(nèi)，圖像噪聲與廠家的產(chǎn)品指標(biāo)相差±10%以內(nèi)。由表1可見，水的CT值在短時(shí)間內(nèi)的多次重復(fù)測量結(jié)果變化很小，在±3HU的范圍內(nèi)，符合上述標(biāo)準(zhǔn)。兩種條件圖像噪聲的10次測量結(jié)果變化范圍分別為(10.18～10.26)HU和(9.32～9.43)HU。西門子廠家在兩種測試條件下，水模體圖像中的噪聲驗(yàn)收范圍分別為(9.56～11.44)HU和(8.82～10.96)HU，測試結(jié)果與該標(biāo)準(zhǔn)相符。

由圖1可見，兩種條件下，6層水的CT值的均值的10次測量結(jié)果呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，120 kV與140 kV條件S1-S6水的CT值在10次檢測中的變化范圍分別為(0.21～1.28)HU、(-1.23～-0.30)HU，極差分別為1.07 HU和0.93 HU。結(jié)合表1與統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知第一次測量所得水的CT值顯著大于其余各次測量結(jié)果。分析上述下降趨勢的原因，可能與球管連續(xù)出束導(dǎo)致過熱有關(guān)，深入的原因分析有待后續(xù)進(jìn)一步的深入研究。由圖2可見，圖像噪聲在10次測量內(nèi)的變化較小，兩種條件的圖像噪聲分別為(10.23±0.03)HU，(9.37±0.04)HU，極差分別為0.08 HU和0.11 HU。密度的(低對比度)分辨率、空間的(高對比度)分辨率、CT-電子密度曲線等也是CT模擬定位機(jī)質(zhì)量保證與控制的重要內(nèi)容，需要使用Catphan模體、電子密度模體進(jìn)行測量[19-20]，本研究重點(diǎn)分析利用西門子廠家提供的水模體及日常檢測質(zhì)量程序獲得的短期數(shù)據(jù)，故未將上述指標(biāo)納入分析討論。

綜上所述，使用西門子提供的水模體及DQC程序?qū)T模擬機(jī)進(jìn)行檢測，短期測量結(jié)果在總體上比較穩(wěn)定，但隨檢測次數(shù)增加，水的CT值在120kV條件有下降趨勢，且第1次與第10次的測量結(jié)果有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；圖像噪聲在10次測量內(nèi)的變化較小，從整體上140 kV的圖像噪聲值低于120 kV的圖像噪聲值。