兩種模體在不同掃描模式下CT值的采集校準及影響因素分析

李 克 羅娟娟

（南昌大學第一附屬醫院腫瘤科 江西 南昌 330006）

1 引言

在放療計劃系統（TPS）中，我們首先需要使用CT電子密度模體將CT圖像中的CT值轉換為相對電子密度，然后在相對電子密度的基礎上進行組織不均勻性校正計算，才最終得到放射治療計劃的劑量分布。如果CT模擬機采集的CT值不準確，必然會導致劑量分布計算的誤差[1-3]。為探討兩種模體在同一臺CT模擬機上不同掃描模式下CT值的采集校準及影響因素分析，我們按頭部、胸部和腹部這三種掃描模式分別采集CIRS062模體與Catphan600模體相對應的CT值，并對數據進行比較及影響因素分析，為治療計劃劑量計算的精確提供依據。

2 設備和方法

2.1 設備

（1）CT模擬機：西門子sensation16層螺旋CT，CT床附加碳素纖維平板床面，LAP三維移動式激光定位儀。（2）測量模體：①CIRS062電子密度模體，帶有8對電子密度已知的不同模擬組織圓柱體插件；②Catphan600 CT性能模體，包括8個感光測量目標（空氣、多聚甲基乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸樹脂、聚甲醛樹脂、聚四氟乙烯和小水瓶）來測量CT值的線性。它們密度不同，對X射線的衰減系數也不同，對應的CT值也不同。

2.2 方法

在CT模擬機上選擇頭部、胸部和腹部三種掃描模式分別對CIRS062電子密度模體和Catphan600模體進行掃描，掃描床板為碳素纖維平板床面，掃描電壓為120KV，電流為180mA，掃描方式為3mm每層的螺旋掃描，將掃描好的圖像傳送至Pinnacle 9.8放療計劃系統，分別繪制出相應的CT值密度轉換曲線。

3 結果

3.1 CIRS062電子密度模體的CT值測量結果

采用CIRS062電子密度模體分別在頭部、胸部與腹部CT掃描模式下測量的CT值列在表1中，從表中可看出頭部模式與腹部模式下測量出來的CT值只存在較小的偏差，而與胸部模式下測量出來的CT值存在較大偏差，尤其是高密度組織致密骨測量的CT值差異達到587HU。CIRS062電子密度模體在三種掃描模式下的CT值-電子密度轉換曲線如圖1所示。

表1 CIRS062模體在三種掃描模式下采集的CT值

圖1 CIRS062模體在三種掃描模式下的CT值-電子密度轉換曲線

3.2 Catphan600模體的CT值測量結果

采用Catphan600模體分別在頭部、胸部與腹部CT掃描模式下測量的CT值列在表2中。其測量結果與CIRS062電子密度模體測量的CT值結果相似，三種掃描模式在低密度組織（多聚甲基乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸樹脂）中的CT值基本一致，而在高密度組織（聚甲醛樹脂和聚四氟乙烯）中的CT值存在差異，其中頭部模式與腹部模式下測量出來的CT值只存在較小的偏差，而與胸部模式下測量出來的CT值存在較大偏差，其中聚四氟乙烯的最大相差351HU。Catphan600模體在三種掃描模式下的CT值-電子密度轉換曲線如圖2所示。

圖2 Catphan600模體在三種掃描模式下的CT值-電子密度轉換曲線

4 討論

通過兩種模體在三種掃描模式下的CT值-電子密度轉換曲線比較，本研究表明兩種模體在三種掃描模式下采集的CT值均存在差異。盡管對低原子序數材料（如多聚甲基乙烯、低密度聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸樹脂、脂肪、空氣、肺、肌肉）在不同掃描模式下其CT值變化甚微，但是對高原子序數材料得到的CT值出現了明顯的差異。采用Catphan600模體在三種掃描模式下采集聚四氟乙烯得到的CT值最大差異為351HU，采用CIRS062電子密度模體在三種掃描模式下采集致密骨得到的CT值最大差異為587 HU。有研究表明，CT值-電子密度轉換錯誤有可能導致腫瘤患者照射的劑量計算相差3%以上[4-6]，因此在臨床工作中，根據患者腫瘤所在的位置選擇相對應體位的CT值-電子密度曲線，能夠有效提高TPS劑量計算的準確性[7，8]。

在組織密度范圍內，CT值-電子密度轉換曲線并非線性，其主要原因是由于組織原子序數改變影響了射線衰減。射線從肺至軟組織呈線性衰減，但在軟組織至骨之間則并非線性衰減，并且在該范圍內其衰減受電壓影響較大。本研究中采用的兩種模體（CIRS062電子密度模體和Catphan600模體）的相對電子密度范圍均包含了人體各種組織，但其在相對電子密度1.17～1.93范圍內僅有兩種密度插件，由于射線在該范圍內的組織并不遵循線性衰減，因此這兩種模體在該范圍內所提供的CT值精度存在一定的限制。要想建立更精確的CT值-電子密度轉換曲線，我們還需要包含更多已知密度的模體來進行測量。近年來，已經有單位研究使用雙能CT技術來提高CT值-組織參數轉化的準確性，相關研究取得了一些進展[9，10]。

在放射治療中，保證劑量的精確計算是精確放療的前提條件，而治療計劃系統數據的準確采集又是保證劑量計算精確的一個重要環節，CT值-電子密度轉換曲線正確的建立就顯得尤其重要[11]。而CT值的準確與否直接決定了CT值-電子密度轉換曲線的準確性，因此，在掃描前我們首先要對CT模擬定位機進行自檢，確保CT掃描圖像的質量[7，11]。各放療單位應根據科室設備的工作情況測量相應的CT值-電子密度轉換曲線。