MSCT設備質量控制檢測研究

陳堅，陳自謙，李威，付麗媛，鐘群，肖慧，許尚文

聯勤保障部隊第九〇〇醫院（原南京軍區福州總醫院） 醫學影像中心，福建 福州 350025

引言

近年來隨著探測器、高壓發生器、球管等主要零部件技術進步及計算機技術的飛速發展，CT從寬體探測器、低劑量成像，能譜成像階段，實現了從組織結構成像到功能成像的飛躍，并開展了分子成像的探索，較以前提供了更多的診斷圖像及病灶信息。技術進步的同時需要確保我們所獲得的圖像是準確真實的，參數是準確的，這就離不開定期的質量控制檢測[1-3]。CT質量控制檢測為我們檢測CT性能漂移提供了一種方法和途徑，在患者檢查全流程以及設備全生命周期的質量控制質量管理中越來越受到重視。目前國內通常使用長桿電離室及劑量體模檢測CT加權劑量指數及射線的重復性，用美國模體實驗室Catphan 500/600模體對CT的層厚、CT值、定位光精度、噪聲、空間分辨率、密度分辨率和均勻性等性能參數進行檢測[4]。本文以我院新裝一臺飛利浦Brilliance iCT Elite安裝調試完成后的質量控制檢測為例，探索檢測方法，記錄檢測數據，為設備建立質控參考基準。

1 資料與方法

1.1 環境條件

機房溫度20℃～22℃，相對濕度40%～60%，電源電壓（380±3）V。

1.2 檢測設備

Barracuda多功能X射線參數測試儀，76-414 CT直徑160 mm體劑量頭模，DCT 10 CT長桿電離室，美國模體實驗室 Catphan 500性能模體、卷尺、CT自帶水模。

1.3 掃描條件

一般要求CTDI：70 mGy以下；管電壓：120 kV；管電流：250 mAs；掃描方式斷層掃描，旋轉時間：1 s；FOV：250 mm；重建算法：Standard；準直：16×0.625；重建矩陣：512×512；層厚10 mm/5 mm，高對比度分辨率時使用Bone算法；重建矩陣：512×512或1024×1024。

1.4 掃描前準備

檢查掃描架掃描野及床頭托內無雜物及造影劑殘留，掃描前如機器較長時間停機應先行球管預熱，必要時行空氣校正，確保機器與正常檢查時狀態一致且圖像無偽影。

1.5 劑量體模CTDI檢測

1.5.1 模體擺位

將劑量體模放置于掃描頭托上，調整模體使得檢測位分別位于0°、90°、180°、270°位置，并用模體自帶的同材質圓柱填充，用設備激光燈定位左右及前后的中心，使得模體處于掃描野中心，前進檢查床使模體中心置于掃描野Z軸中心，并將該床位設置為相對0位。

1.5.2 模體掃描

首先將長桿電離室放置與模體中心位置掃描，用機器自帶的柵格確認模體處于掃描野中心（圖1），根據準直器寬度及掃描層厚調整劑量儀相應設置，調整電離室位置分別掃描并記錄模體中心、0°、90°、180°、270°位置CT劑量指數（Computed Tomographic Dose Index，CTDI）值（圖2），并重復采集6次長桿電離室位于模體中心位置時CTDI值，檢測其重復性。

圖1 用機器自帶的柵格確認模體處于掃描野中心

圖2 0°、90°、180°、270°位置CTDI值

1.5.3 CT加權劑量指數的計算方法

CTDIw=1/3CTDIc+2/3（CTDI0°+ CTDI90°+ CTDI180°+CTDI270°）/4， 其 中 CTDIc為 模 體 中 心 測 量 的 CTDI100，CTDI 0°等分別為模體外圍不同角度各點測量的CTDI100的值。將CTDIw與機器提供的參考值對比，偏差應不超過基準值的±5%。

1.6 Catphan500性能體模檢測

1.6.1 模體擺位

將檢查床頭托及床墊去除，將Catphan性能體模盒子置于檢查床面，外緣與床板平齊，體模懸空于床板外（圖3），調整模體位置及支持螺釘長短，并使用模體自帶的水平尺測量，使得體模在X、Z軸方向水平，使得定位燈同時通過體模上方四個定位點，調節檢查床高度使得定位燈同時照射到模體左右點位點，前進體模使模體前方第一個定位點（CTP401）位于內定位燈中點，并將該位置設置為檢查床前后相對0位（圖4）。1.6.2 模體掃描

圖3 Catphan性能體模擺位圖注：盒子置于檢查床面，外緣與床板平齊。

圖4 體模的定位示意圖

分別掃描90°、180°定位像及0 mm的層面確定模體處于掃描野的中心（圖5），觀察0 mm CTP401模體層面23°金屬斜線是否完全對稱，如呈順時針偏轉則進床位，逆時針偏轉則后退床位，直至金屬斜線呈完全對稱（圖6）。以金屬斜線呈完全對稱位置為參照，分別掃描前進30 mm（CTP528），70 mm（CTP515），110 mm（CTP486）位置層面的圖像，另用高分辨率算法加掃30 mm（CTP528）層面一次（圖7）。

圖5 CTP500 180°定位像和90°定位像

圖6 CTP401層面模體位置及定位準確

圖7 掃描層面定位示意圖及掃描得到的斷層圖像

1.6.3 測量計算方法

1.6.3.1 CTP401層面

（1）定位光精度測量，即為定位光與實際掃描圖像的位置偏差，掃描時調整的0 mm層面的距離即為定位光精度。

（2）層厚偏差測量，調整圖像窗寬到最小，分觀察四條金屬斜線消失的窗位取其平均值為臨界窗位，測量斜線附件區域CT值設為背景窗位，L測量=（L臨界+L背景）/2，將窗寬到最小，窗位調到測量窗位，分別測量四條斜線長度，平均長度即為FWHM半高寬，實測層厚Z=0.42×FWHM。

（3）CT值線性測量分別測量空氣、聚丙乙烯、尼龍、聚四氟乙烯四種材質CT值。方法一：將測得CT值與表1中對應材質標準CT值進行比較，其差值計為線性；方法二：測得CT值的總體方差和衰減系數/CT值協方差，按以下公式進行比較，Varp（CTvalue）/Cov(μ，CTvalue），測得比值。

表1 CTP401模塊4種CT值及其μ值

1.6.3.2 CTP528層面

高對比度分辨率測量，分別調整標準算法和高分辨率算法圖像到最小窗寬，適當放大圖像，調整窗位至能夠分辨周期性細節的最大線對，記錄相應層厚、算法及線對數。

1.6.3.3 CTP515層面

低對比度分辨率測量，選取測量的目標物質，測量其CT值及標準差，在其邊上選取同樣大小區域測量CT值及標準差，調整窗寬窗位至計算值：窗寬=CT目標-CT背景+5SDmax，窗位=（CT目標+CT背景）/2其中SDmax為目標和背景CT值中的最大SD，確定能分辨的最小圓柱直徑，以能看到圓面積的80%為有效，記錄密度差及直徑大小。

1.6.3.4 CTP486層面

均勻性、噪聲測量：分別選取中心及四周共五個點，ROI為200～300 mm2，測量CT值及SD，中心測量點與四周最大的CT值差為均勻性HU，噪聲=SD/1000×100%。

1.7 移床精度及水的CT值測量

移床精度測量：將檢查床做好標記（如使用定位燈等）前進300～500 mm，用卷尺測量偏差，再回到原始位置，測量來回誤差。

水的CT值測量：使用機器自帶水模，標準QA條件，測量CT值并記錄。

2 結果

由于國內CT檢測標準并不統一，受檢設備為新安裝的設備，所以主要參考《X射線計算機斷層掃描裝置應用檢測與評審標準》及Catphan500操作說明，檢測方法如上文所述，選擇120 kV、250 mAs、旋轉/曝光時間1 s、10 mm層厚，該設備給出的CTDIw參考值為46.1 mGy，CT值線性的測量及計算使用上文中方法二，分別測得空氣CT值-988.5 HU、低密度聚乙烯CT值-89.8 HU、丙烯酸CT值125 HU、聚四氟乙烯CT值933.1 HU，代入公式計算，高對比分辨力標準算法選用Standard重建算法，高分辨率算法選用Bone重建算法，檢測過程中高對比度分辨率一項高分辨率算法時在10 mm層厚、512×512重建矩陣條件下僅識別到9 Lp/cm，不符合驗收標準，調整為5 mm層厚、1024×1024重建矩陣時符合標準。具體檢測結果，見表2。

3 討論

隨著國內醫療水平的不斷提高，近幾年大型醫學影像設備從數量到質量都有了大幅提升，同時這些大型醫學影像設備的質量控制、質量管理越來越受到醫院的重視，許多醫院都已配備了計量檢測儀器、性能體模，并開展質量控制檢測，其中CT質量控制檢測是開展最早，目前相對成熟的，但仍存在檢測規范及檢測標準不統一、檢測參數指標落后于CT技術發展等問題。國外早于19世紀90年代就已開展CT質控檢測，目前主要有美國放射學院ACR標準，美國醫學物理師協會AAPM標準，以及美國電氣制造業協會NEMA標準等，并生產了相應的AAPM，Catphan等標準體模；國內標準主要有國家標準GB17589-2011《X射線計算機斷層攝影裝置質量保證檢測規范》及本文檢測所使用的軍隊標準等，部分省份還制定了相應的檢測規范，楊冬等[3]還制作了基于水本底材料的CT性能測試體模。

表2 Brilliance iCT Elite質量控制檢測結果

我院也較早地開展了CT質量控制檢測，在軍隊大型醫療設備檢測中心指導下，2013年起開展每三個月一次的定期質量控制檢測，并將數據上傳至遠程質控中心。在檢測過程中需注意以下幾個問題。

（1）劑量模體和性能模體擺位要盡量精確，模體擺放時應仔細觀察水平尺刻度是否完全對齊，另外由于頭部劑量模體需要放置在CT自帶的頭托上，部分新型號CT考慮到人體工學托架平面不是水平的，導致劑量體模定位困難且難以固定，此時需要更換托架或使用機器自帶的材料輔助固定，避免檢測過程中模體移動；部分機器維修后定位燈位置會產生偏差導致定位不準，設備維修后請廠家調整確定定位燈偏差，必要時可使用文中方法掃描定位相確定位置。

（2）檢測前務必檢測模體、頭托及機架內圈保護罩是否有等異物殘留，碘對比劑為高衰減系數物質，會造成CT值增高影響線性及低密度分辨率檢測結果，如有發現應清除后在行檢測。

（3）在劑量檢測時，由于物理探測器大小及準直器寬度限制，部分設備層厚無法設置成劑量儀標準的厚度，可選擇最接近的層厚測值后按比例換算；部分設備準直器寬度大于可選擇的最大層厚，一次掃描會生成兩幅圖像，此時可選定其中一層進行掃描及測算。

（4）部分國產CT在Catphan性能體模檢測時，掃描4個不同層面時需要選用特定的掃描算法及掃描協議，如使用常規算法CT值線性及低對比度分辨率結果不符合檢測標準要求，建議廠家改進。

CT質控檢測是CT質量控制和質量管理的重要環節，隨著質控理念和質控要求的不斷提高[5-9]，我們從以前的由計量檢測部分每兩年來院進行一次狀態檢測，到現在設備安裝、驗收以及更換主要配件時均例行檢測，每三個月進行一次定期檢測，使得工程師和管理者能及時掌握設備的狀態、性能偏移并做出整改，減少了設備停機時間保障了檢查圖像質量。廠家提供了日常的檢測程序配備相應的模體，相對文中進行的質控檢測模體定位簡單，用時較短，自動化程度高，可直接生成檢測報告，值得參考借鑒，可行日常檢測及定期維護保養后的性能測試[10-15]。由于醫院有多臺設備且使用率高，質控檢測多安排在晚上或周末進行，檢測流程急需優化，目前已有專門軟件用于檢測圖像數據測算，檢測時只需初步估算，大大縮短了檢測時間。

總之，MSCT設備的良好運行及參數準確離不開定期的質量控制檢測，通過CT質量控制檢測及日常質量控制和質量管理可及時掌握設備的狀態，確保參數可靠準確，從而保障醫療質量，規避醫療風險[16-17]。