CT質量控制檢測分析

段小鳳張永壽

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CT質量控制檢測分析

段小鳳①張永壽①

段小鳳,女,(1983- ),本科學歷，技師。濟南軍區總醫院醫學工程科，從事醫療設備管理及質量控制工作。

[摘要]目的：利用國際通用的CT質量控制的檢測方法對其進行質量檢測，維持CT的正常運行，保證攝影圖像質量。方法：選取日本東芝Activion 16排CT并設置掃描條件：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、均勻性和噪聲進行檢測。結果：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均有影響，且各參數之間相互影響。結論：通過對空間分辨力、低對比度分辨力等圖像性能參數的檢測，可有效保證系統性能，維持優化的圖像質量。為了提高CT影像的圖像質量和降低CT受檢者的照射劑量，應定期對CT進行質量檢測。

[關鍵詞]CT機；質量保證；檢測方法；質量控制

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

CT設備的臨床應用以及所產生的圖像為疾病的診斷提供了科學依據，顯著提高臨床診斷和治療的效果，而前提是CT設備質量能夠得到保證。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生一定的偏移或退化，使圖像質量受到影響進而造成誤診、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濟負擔，更有可能對受檢者的健康帶來極大地損害。因此，必須保證CT質量合格、性能優良，獲得穩定的高質量的CT圖像，達到最佳的診療效果[1]。CT的質量保證既可使CT性能達到最佳狀態、獲得最佳的影像質量，又可降低受檢者的吸收劑量[2]。為此，本研究對CT的重要性能參數檢測進行分析，以保證CT設備的質量性能達到最佳狀態。

1　CT質量保證檢測設備

1.1 檢測設備

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

選用標準體模對CT進行質量控制檢測，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，國外歐美等地區主要采用Catphan對CT進行質量評估；我國許多CT大廠商均備有該體模對設備進行評估和比較，國內用戶也主要以此作為CT性能測試的主要設備，Catphan500體模已經成為CT檢測工具的“金標準”[4]。

Catphan500體模的特點：①濟南軍區總醫院醫學工程科 山東 濟南 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，成分穩定，且不會有氣泡和漏水，無需灌水，便于攜帶；③整體化結構，一次定位即可連續多層掃描，全部完成所有內置模塊的測試，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體模的結構如圖1所示。

表1　Catphan500體模各模塊作用和相對距離

圖1　Catphan500體模的結構圖

2　CT設備的性能參數

CT的主要檢測性能參數包括定位光精度、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。

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

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

(3)均勻性。在掃描野中勻質體各局部在CT圖像上顯示出CT值的一致性。

(4)噪聲(H)。均勻物質圖像在給定區域中的CT值對其平均值的變異。通常采用中心區域CT值的標準偏差來表示[6]。

3　CT質量保證檢測方法

3.1 檢測前準備

將模體正確擺放、對位，使用模體檢測CT性能指標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，調節水平后用定位光定位在CTP528中部。

(2)選取被測CT內置的標準頭部條件，在對第1層模塊中心面掃描后使掃描床前進30 mm對準第2層模塊CTP528的中心面進行掃描。

(3)調出掃描出的圖像，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的線對數；其結果由圖像上直接讀出，分別讀取2%，5%，10%，50%處的線對數，并記錄結果，從而得出空間分辨力，若結果＜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內置的標準頭部條件，掃描模體中心位置的輻射劑量應≤50 mGy，對第1層模塊中心面掃描后使掃描床前進70 mm對準第3層模塊CTP515的中心面進行掃描[8]。

(3)調出掃描獲取的圖像，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的CT值和標準偏差(SD)，再測量目標附近背景CT值和標準偏差(SD)。取窗寬W=CT目標-CT背景+5S dmax，窗位L=(CT目標-CT背景)/2，仔細觀察掃描圖像，確定能分辨清楚的最低對比度的最小目標的尺寸，即為低對比度分辨力[9]。若目標尺寸＞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，調節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110 mm對準第4層模塊CTP486的中心面進行掃描。

(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值標準偏差。

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

(5)在圖像中心用ROI軟件測量CT值的標準偏差δ，取測得的CT值的標準偏差的最大值δ，δ×0.1%即為該CT設備的噪聲(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置有關，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圖像中的一些數學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、均勻性和噪聲進行檢測結果顯示，被測CT各項指標均符合要求，見表2。

表2　檢測結果

4　結論

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

CT設備的質量檢測是質量控制的重要環節，通過對檢測數據進行統計分析有助于評估設備運行的實際工作狀態。通過質量檢測及時發現問題并有針對性的處理解決，可獲得穩定的高質量的醫學診斷影像，同時可使醫務人員與患者的受照劑量和所需費用達到合理的最低值。以此，開展醫療設備質量控制工作的重大意義。要認真做好CT設備的質量控制工作，應對新購置及維修后的CT設備進行驗收與合格檢測；每2年應進行一次CT性能檢測，嚴格執行好穩定性檢測，并要求CT設備廠商定期對機器進行維護保養，使其保持良好的運行狀態[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

[文獻標識碼]A