CT設備的質量控制分析與應用

張海成

CT設備的質量控制分析與應用

張海成①

目的：對CT設備的質量控制提出具體方案，保障CT機處于正常工作狀態、獲得最佳圖像質量。方法：依據國家標準GB17589-2011“X射線計算機斷層攝影裝置質量保證檢測規范”，在不同時期對GE Lightspeed VCT進行質量檢測，從而獲得各時期的檢測數據。結果：季度檢測中各項指標均能滿足質量要求，與規范值相差甚微，經過校準后各項檢測指標無明顯變化；半年度檢測中各項指標均能滿足質量要求，與規范值相差不大，經過校準后各項檢測指標明顯改善。結論：根據質量檢測結果結合日常使用與質量控制經驗，切合醫院實際情況，制訂并實施基于各種參數的檢測周期和參數的校準周期、保養內容及周期的質量控制方案，可降低設備的故障率，提高CT圖像質量。

圖像質量；質量檢測；校準；質量控制方案；CT設備

［First-author’s address］ People’s Hospital of Beijing Daxing District， Beijing 102600， China.

目前，CT設備的質量控制已引起各級醫療機構設備管理部門的高度重視，但尚無統一的方案。本研究依據CT周期性質量控制數據、保養前后的質量控制數據及維修經驗，為保證參數的準確性和機器的穩定性，根據實際需要制定出質量控制參數的檢測周期、校準項目和校準周期，優化質量控制方案；注重環境溫度和濕度對CT機的影響，將環境溫度和濕度控制在一定范圍內，降低故障率；定期除塵，防止灰塵阻塞過濾網、影響機器散熱，減少造影劑對圖像質量的影響。

1　檢測設備與方法

1.1CT質量控制檢測設備

被檢設備為GE Light Speed VCT（美國 GE Light Speed VCT）；檢測設備為UNFORS XI多功能X射線分析儀、CT專用電離室、CT劑量頭模（φ16 cm）、CT性能體模Catphan500、CT質控水模、水平尺及直尺等，均經北京計量院檢定合格，并處于檢定有效期內。

1.2檢測方法及評價參數

依據國家標準GB17589-2011“X射線計算機斷層攝影裝置質量保證檢測規范”、衛生部“X射線計算機體層攝影裝置檢測與評審規范”等用以下檢測項目來評價CT設備的質量狀況［1-5］。

（1）劑量指數。計算機斷層掃描劑量指數（computed tomography dose index，CTDI）100用來測量單層掃描的某點空氣吸收劑量，進而計算出掃描劑量和患者的有效劑量。

（2）空間分辨率、密度分辨率及噪聲水平。主要檢測CT對不同細小組織的分辨能力。

（3）水和空氣的CT值、CT值線性、CT值的均勻性檢測，主要用來保障CT對不同組織定性的準確性。

（4）層厚偏差、定位光精度及床運動精度，用來保證CT對病灶的定位精度。

1.3部分質量控制參數的檢測方法

在質量控制參數檢測中，掃描模體時應保證模體位置擺放準確，即水模的上下、左右中心與掃描野的上下、左右中心重合；水模沿Z軸方向水平并與床的中心線平行，如圖1所示。

圖1　Catphan 500水模擺放位置示圖

1.3.1CTDIw的測量

（1）對于劑量測量應選用合適的掃描條件，通常頭部平掃常用條件為：掃描管電壓120 kV，管電流200 mAs，準直器寬度10 mm。

（2）正確擺放模體后將長桿電離室放置到CT劑量頭模相應位置，連接長桿電離室和X射線測試儀，然后設置單次軸位掃描。分別測量頭模上中心（C）、3點、6點、9點以及12點位方向的CTDI 100值，記錄數值，計算出加權劑量指數CTDIw，可使用公式1和公式2：

1.3.2水的CT值、噪聲及均勻性測量

正確擺放Catphan500體模，采用常規頭部掃描條件對CTP486中心進行掃描（如圖2所示）。

圖2　Catphan 500水模內部結構示圖

（1）頭部掃描條件為：管電壓120 kV，管電流200 mAs，掃描層厚10 mm，標準濾波函數。在得到的掃描圖像中以圖像中心為圓心，測量1 cm2的圓形區域內CT值的平均值和標準差￡，計算出圖像噪聲N，可采用公式3：

（2）均勻性測量應在中心點的基礎上，選取3點、6點、9點及12點方向，距模體邊緣1 cm處為參考點，分別記錄同樣大小的測量區域內CT值的平均值，計算出與中心CT值的最大偏差，該值反應了CT值的均勻性。如果層厚不能選擇10 mm（如GE的CT最大層厚為5 mm），需對噪聲進行修正，可采用公式4：

1.3.3空間分辨率

正確擺放Catphan500模體，采用常規頭部掃描條件對CTP528中心進行掃描。調節圖像的窗寬窗位直至能看到清晰的線對圖，記錄其線對數最大值作為空間分辨率。在空間分辨率測量中，濾波函數的選擇和重建視野的大小，對測量均有很大的影響。為了便于以后數據比較，檢測條件固定為管電壓120 kV，管電流200 mAs，層厚5 mm，重建視野240以及骨重建算法。

1.3.4密度分辨率

正確擺放Catphan500模體，采用常規頭部掃描條件對CTP515中心進行掃描，選擇模體組成的密度差為0.5%的物體作為測量物，然后進行測量。調節窗寬，使窗寬等于目標與背景物CT值之差加上目標和背景物標準偏差中的較大值的5倍，窗位等于目標與背景CT值的平均值。將面積可辨識度＞80%的最小的圓的直徑值記錄下來作為密度分辨率。密度分辨率與層厚、掃描劑量及重建算法高度相關。為了便于以后數據比較，檢測條件固定為管電壓120 kV，管電流200 mAs，層厚5 mm，及標準重建算法。

2　結果

2.1日常質量控制檢測及分析

檢測結果顯示，CT的空間分辨率和密度分辨率符合要求，場的均勻性和噪聲都在正常范圍內，表明機器的圖像質量保持在良好的范圍內，但CTDIw指標接近劑量限值，這時設備可以只做相應的除塵保養和燈絲電流校正，避免了以前維修保養的盲目性，節省了人力物力，見表1。

表1　64排CT質量控制檢測后的結果

表2　2014年64排CT季度性周期檢測結果

2.2周期性質量控制檢測及分析

根據日常質量控制檢測周期要求及設備的使用情況，對原有的質量控制方案進行優化，即每季度進行質量控制檢測一次，并在每半年進行設備保養維修后對設備再進行一次質量控制分析。通過對同一臺CT設備的質控數據進行對比，認清質量控制指標的變化規律，季度性周期檢測結果見表2。

2014年64排CT在季度性周期檢測結果（表2）顯示，該臺CT各項性能指標較穩定，均符合要求，設備處于比較良好的工作狀態，與實際臨床工作的感受一致。同時，電子及機械部件的老化反映在質量控制方面就是圖像質量的下降，包括CT值的偏差、噪聲水平的增加以及密度分辨率的下降［6-7］。

2.3保養前后質量控制結果對比分析

基于周期性質量控制監測的結果及實際使用中出現的問題制定維修保養計劃：每3個月對該CT進行一次除塵清潔的保養及一些機械運動和安全設施的檢查，進行刪除多余患者圖像等軟件維護工作和水值校準（Phantom Calibration）。每6個月需要進行全部校準（Detail Calibration）、燈絲電流校正，以此來保障CT的圖像質量。6個月保養前后質量控制結果見表3。

表3　64排CT6個月保養前后質量控制結果

6個月保養前后的質量控制結果中顯示，經過保養后水的CT值、場的均勻性及密度分辨率等顯著提高，有利于臨床醫生從圖像中分辨出密度相近的病變組織。由于空間分辨率是在高對比度情況下發現細節的能力，其只與X射線束幾何尺寸、探測器單元的大小數目和取樣間隔以及X射線管的焦點尺寸等因素相關［8］。因此，相同的測試條件下所得結果相差不大，在此次保養中對其提升并不是很明顯。

2.4優化質量控制方案的建立與實施

由于各醫院設備使用者的操作習慣和工作負荷的特異性，機器參數的偏差和配件的損壞會有一定的規律性，工程師需要結合維修記錄和定期的質量控制結果，個性化制定CT設備的保養時間和項目。同時對圖像質量影響較大的參數加強檢測，這對保證參數的準確性和機器的穩定性有著重要意義。根據以上數據和實際經驗，提出質量控制方案（見表4）以及CT基線值一覽表（見表5）。

表4　X射線CT質量控制檢測項目及標準

表5　CT基線值一覽表

X射線CT質量控制檢測項目及標準（表4）中不僅包含了要求的檢測項目，也包含了本研究認為應該開展的項目。由于性能體模Catphan500和計量檢測儀器非常昂貴，大部分醫院不具備這些設備，因此表4中1～14項的檢測可以利用廠商質控水模進行檢測。而表4中15～23項必須用性能體模Catphan500和計量檢測儀器檢測。除日常檢測以外，對于CT設備經過重大維修、更換關鍵部件后，還需要對某些性能指標進行檢測，合格后才能進行臨床使用。具體如下：①更換高壓發生器、高壓油箱等高壓部件后應進行管電壓、管電流及CTDIw的測量；②更換床運動馬達、控制板及位置電位器應進行床的運動精度檢查；③更換探測器部件后應進行快速校準，測量空氣CT值、水的CT值、噪聲、均勻性、CT值線性、空間分辨力以及低對比度分辨力，發現問題后做相應的校準；④更換X射線管后，應進行全面校準，進行管電壓、管電流、CTDIw、空氣CT值、水的CT值、噪聲、均勻性、CT值線性、空間分辨力以及低對比度分辨力的測量。

在表4中第三項快速校準必須每日做，此項校準具有以下作用：①可以檢測掃描野內有無異物，如有無造影劑，有異物則校準結束，提示相應錯誤。造影劑在掃描野內會引起高密度條狀偽影，也會引起塊狀低密度偽影，均會影響診斷；②發現探測器模塊是否有壞道，若每個模塊少于10個壞道，機器會屏蔽壞通道而不會影響圖像質量，若每個模塊多于10個壞道，校準程序停止，提示壞模塊及相應的壞通道數，圖像質量將受到影響。動態觀察壞通道數的變化可以預測更換探測器的時間；③當由于環境溫度變化或電路放大倍數漂移導致探測器性能不一致出現較淡環形偽影時（如圖3、圖4所示），通過此項校準可以消除此種偽影，如果長期不做此項校準，一旦數據偏移過大，此項校準不能糾正偽影，必須做全部校準。

圖3　定位片偽影圖

圖4　螺旋掃描偽影圖

在表4中第六項水的CT值檢測也必須日檢，有時第三項空氣值快速校準雖然能正常通過，掃描水模時還會出現CT值不均（如圖5所示）。此種情況下一般為探測器參數發生變化，需要做全部校準。球管窗口有氣泡時，同樣會造成低密度偽影（如圖6所示）。

圖5　均勻性影像圖

圖6　氣泡偽影圖

3　討論

3.1環境溫濕度對CT機的影響

CT機在進行正常掃描時，各部分如計算機系統、高壓系統、掃描機架內的電機及控制旋轉運行的電子電路、數據采集系統和X射線球管等都會產生大量的熱量［9］。機器產生的熱量通過風扇排出機架，若熱量積累過多，會增加工作風扇的數量和旋轉速度來增加散熱，一旦聽到風扇噪音增大，一定要仔細查找原因，防止引起其他故障。在日常工作中機房環境溫度一般在20～22 ℃、環境濕度在30%～75%（相對濕度）。

3.2定期除塵

防止灰塵對CT機元器件的污染，也是不可忽視的問題。過濾網主要分布在機架的進風口、探測器進風口、球管熱交換器及控制臺進風口。灰塵過多導致過濾網堵塞，尤其是探測器的過濾網堵塞會引起探測器溫度過高，導致探測器損壞；球管熱交換器的過濾網堵塞會引起球管曝光產生的熱量無法散出，減少球管的使用壽命［10］。

3.3檢測規范

在檢測規范中，CTDI 100要求準直器寬度為10 mm，用100 mm電離桿測量，進而計算出CTDIw、CTDIvol及劑量長度乘積DLP。但64排CT應用時，準直器寬度普遍采用40 mm，128排CT達到80 mm，256達到160 mm。用CTDI 100評價機器的性能已經無實際意義，以CTDI 100計算出的劑量長度乘積、患者的有效劑量明顯偏低，故應在規范中重新制定劑量的測量標準和方法。

水的CT值、噪聲、均勻性以及密度分辨率均與掃描層厚有關。在檢測規范里，這些指標的測量均要求層厚為10 mm。但64排CT有部分廠商最厚層厚只有5 mm，檢測機構用5 mm層厚的圖像測量密度分辨率，用10 mm層厚的規范數值來判定，往往造成機器檢測不合格。有的檢測機構將重建得出的相鄰兩層5 mm圖像采用圖像加的方法獲得“10 mm”圖像進行測量，此種檢測方法不科學，在以往的文獻中已有討論。由于64排CT都是將0.625 mm厚度的探測器獲得的數據傳到原始數據硬盤中，根據需要用數學方法重建出不同厚度的圖像，但是層厚為0.625 mm的圖像能夠更好的反映機器本身的圖像質量，且所有三維重建都需要0.625 mm層厚的圖像，建議以后CT值、噪聲、均勻性以及密度分辨率的檢測標準中，將掃描層厚從10 mm改為0.625 mm。

4　結語

本研究根據醫院GE Lightspeed VCT各階段的質量檢測數據和實際使用中出現的問題，提出適合醫院實際情況的質量控制方案，此方案包括各種參數的檢測周期和參數的校準周期、保養內容及周期。質量控制方案適合GE公司CT產品，通過實施此方案可以減少CT故障率，及時發現故障隱患，確保正常使用機器，獲得最佳圖像質量。同時對目前的檢測方法提出改進方案，以便能更符合CT臨床質量控制要求。

通過對比日常質量控制、周期性質量控制和保養前后質量控制的檢測數據、分析影響CT圖像質量的主要因素以及質量控制方案的實施，可以有效降低設備的故障率，提高CT圖像質量，保障CT設備正常運行。

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Quality control analysis and application of CT equipment

ZHANG Hai-cheng// China Medical Equipment，2016，13（10）:24-29.

Objective: We propose a quality control plan which is suitable for the actual situation of our hospital and keep our CT equipment in a normal working condition， so that we can get the best image quality. Methods: According to “GB 17589-2011 Specification for quality assurance testing of X-ray computed tomography apparatus”， we can get quality testing data of GE Lightspeed VCT from different time. Results: The indicators in quarterly testing meet the requirements， and have little difference with ideal value. Meanwhile the testing indicators have no significant change after calibration. The indicators in half year testing meet the requirements， and have large difference with ideal value. Meanwhile the testing indicators have significant change after calibration. Conclusion: According to the test results， combined with the daily use of experience， we carry out the quality control program for the actual situation of our hospital. It reduces the failure rate of the equipment， and improves the picture quality of CT equipment.

Image quality； Quality testing； Calibration； Quality control program； CT equipment

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.10.008

1672-8270（2016）10-0024-06

R812

A

2016-04-27

①北京市大興區人民醫院醫學工程部 北京 102600

張海成，男，（1972- ），本科學歷，工程師。北京市大興區人民醫院醫學工程部，研究方向：醫療影像設備質量控制。