CT的線性度及其檢測方法

張國平

江蘇省腫瘤醫院·江蘇省腫瘤防治研究所·南京醫科大學附屬腫瘤醫院 （江蘇南京 210009）

因為CT影像技術對于醫學圖像觀察人體器官和一些重要組織很重要，關系人們生命安全和醫師的判斷，所以CT設備的驗收檢測相當重要[1-3]。隨著我國經濟的發展，CT機數量飛速增多，由于各個廠家生產能力和風格不同，CT質量也不盡相同。因此，機器安裝后應經過嚴格檢測，在日常使用的過程中也要保持經常性質量檢測和質量保證，才能確保產生的CT圖像信息是真實有效的。

在CT設備的質量檢測中，CT值的線性度是一個重要的檢測參數，需要工程技術人員對其檢測原理、檢測設備、檢測過程和方法、檢測結果分析等多個環節，都能夠熟練掌握并能夠獨立操作。現圍繞CT設備的線性度這一質量參數的檢測，結合具體實例展開討論。

1 CT設備的質量檢測

現在的計算機斷層掃描已經可以比較完整地反映實質性器官、組織的內部結構和病變的重要組成部分，要想保證CT圖像質量，必須對CT設備進行質量控制和日常的質量檢查。這樣可以降低有害射線的劑量，保護醫護人員和患者的人身安全，提高圖片質量及醫師醫學診斷的準確性。而進行質量檢測時，要根據我國的醫用質量檢測規程和質量檢測評定規定，檢測項目和要求見表1。

2 CT值線性度的檢測方法

2.1 CT值線性度

CT的標度由兩個固定的CT值確定，一個是u水=0 HU，另一個是u空氣=-1 000 HU，每個CT設備都是根據這兩個固定的點，利用模體進行檢測的，檢測目的是保證CT值的穩定性，通常均值誤差在±4 HU即可。對于理想的CT機，某個物體的X線的衰減值與其對應的CT值表現為線性關系，被稱作CT值線性度。從CT值線性度可見，CT值與X線衰減系數呈現正比例關系的特性，也反映了實際的CT值和被測物質實際上有的CT值間的差異。而在日常生活中，X線衰減系數和圖像的CT值又不呈現線性關系，因為衰減系數的改變是密度差別引起的，其將會促使CT值線性發生偏移，還有可能是各個物質的原子序數不同導致的，都會引起圖像中的非線性偏移，因此，只是將CT值線性當作質量檢測的重要的參數[4]。

表1 CT質量檢測項目和具體要求

當某物質X線的衰減系數發生變化時，X線的能量會隨之發生變化，而且X線的能量既受管電壓的影響，還受靶物質種類的影響，并且不同種類的CT球管可能采取的靶物質不同，在不一樣的條件下，其表現的衰減系數也不同。而且CT機中的軟件或硬件也會影響CT值的線性，例如，探測器的質量和圖像的重建方法不同都會影響CT值的線性。一些探測器的結構、排布方式等處于優化情況，會改善CT值的線性。

CT值的線性一致性非常重要，但是，一直以來都沒有合適的檢測工具來證明其正確性。一般情況下只用一些不同規則的塑料物品（如聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯等）是遠遠不夠的。它們的X線衰減值依靠光譜、探測器的特征等，所以當不同規格的CT掃描它們時會產生不同的表現。因此，線性一致性只能在一些模體內密度不同的物質中檢測時才能表現[5-7]。

2.2 CT值線性度檢測過程

檢測CT值線性一般采用的是CT專用的檢測模體，模體中的每種物質都表示了物質本身的密度，如高密度的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等，而低密度的物質如空氣、水等。現具體探討CT值線性的檢測材料和檢測方法。

2.2.1 檢測設備

采用CT質控模體Catphan700，其中用于檢測CT線性度的模塊是CTP682，在此模塊內含有4個直徑為1.25 cm的小圓柱體樣品，它們分別是空氣、特氟龍、丙烯酸、聚乙烯，而上述物質在人體的某一部位掃描得到的X線的衰減值，分別為0.00、0.374、0.177、0.251 m2/kg。它們在模體中的具體位置見圖1。

圖1 模體內的各種測量物質

2.2.2 檢測步驟

啟動CT設備，采用CT質控模體為Catphan700模體進行掃描，保證其與掃描層面垂直且位于掃描的視野中心部位，運用標準的頭部掃描條件進行掃描，同時調整窗寬、窗位等，目的是讓CT線性的圖像清晰、清楚，便于觀察。采用不一樣的算法將圖像進行重建，最終將得到Catphan700模體的幾幅清晰的圖像，篩選出150 HU左右像素大小的感興趣的敏感區，在圖像內可以測出這4個不同物質的CT值，并且要測量這4種物質4次，最終得到它們的平均值，且按照下面的方法開始曲線的擬合。

2.2.3 CT值線性圖

我們也可以通過對比度標度體現CT值的線性。已知物質的CT值與對應的X線的線性衰減系數呈現正比例關系，即CT值線性，而CT值變化一個單位時，CT變化值對應的物質X線線性衰減系數改變值稱為對比度標度。CT值和X線性衰減系數是在CT理想條件下，進行標準的掃描而產生的Catphan模體的一層圖像。將以上測得的X線性衰減值作為橫坐標，經ROI測量軟件檢測對應的CT值分別為：空氣的CT值為-1 000 HU，特氟龍的CT值為990 HU，丙烯酸的CT值為-90 HU，聚乙烯的CT值為120 HU；然后將它們的CT值分別作為縱坐標，可以畫一個坐標系，將以上4種物質的CT值和X線性衰減值分別標在坐標系上，可以知曉以上4種物質在坐標系的位置，即可以獲得4個點，采用最小二乘法擬合直線法，即Y=aX+b，將會得到這條斜線的斜率。在CT設備完好無損理想的情況下，CT值和X線線性衰減系數的函數關系應是一條傾斜的直線，所以可以得到CT值線性圖（圖2）。

圖2 CT值線性

2.3 檢測結果分析

被檢測物質的CT值和X線衰減系數呈現正比例關系，并具有線性關系。而CT值非線性將會導致嚴重的后果，如當X線隨著透射的厚度增加，將會出現能譜硬化現象，此時射線硬化的后果是會使圖像在進行重建的過程中產生偽影。當X線穿過人體物質時，能量較低的X線將會被吸收，而能量較高的X線，能量越高，衰減系數越低，在醫學上甚至會導致一些病變組織的漏診。

因此，CT值線性的正常關系即正比例關系，將會是CT影像設備質量控制中比較關鍵的一環，應保證每個月測試1次CT線性參數。由于被測的人體組織的物質成分既包括軟組織，也包括骨骼等硬組織，因此只有測量不同密度的CT值，才能夠得到CT圖像質量的綜合評價。