CT穩定性檢測技術方案與實施的研究

伍 健 耿建華 宋俊峰 王奕斌 于衛軍 趙心明

目前，CT在臨床中被廣泛應用，已成為疾病醫療診治中非常重要的手段，使得CT設備的裝機量一直迅猛增長[1]。CT設備質量控制是保障CT圖像質量與輻射安全的前提，而許多醫療機構對設備質量控制未引起足夠的重視，如果忽視質量控制工作，有可能造成誤診漏診甚至對患者的健康造成損害[2]。因此，CT質量控制工作在保障圖像質量與輻射安全方面具有重要意義。國外已有比較成熟的檢測規范和實踐，國內雖然出臺了相應的檢測規范，驗收檢測和狀態檢測得到了較好執行，但穩定性檢測尚未全面開展。為了及早發現不合格CT設備，保障圖像質量和輻射安全，穩定性檢測的實施很有必要且刻不容緩。目前，國家雖然制定了通用的穩定性檢測規范，但每臺CT設備的設備檔次、使用年限及工作負荷有差異，穩定性檢測的檢測項目及相應周期是否應當適當調整[3]。由于各醫院CT設備的使用情況差別很大，需摸索適合自身的穩定性檢測規范。為此，本研究對CT穩定性檢測技術與實施方案進行研究，探討檢測規范中各檢測項目評價標準及檢測周期的合理性，同時探索適合自身醫院CT設備的穩定性檢測方案。

1 資料與方法

1.1 檢測設備及工具

(1)檢測設備。被檢測設備為醫院在用的5臺CT設備及1臺PET/CT設備，設備型號、檔次、使用年限及工作負荷有所差異，其基本情況見表1。

(2)檢測工具。輻射劑量測量使用DCT10筆形電離室。Barracuda X射線機多功能質量檢測儀。頭部劑量模體，由固體丙烯酸樹脂制成，厚度為15 cm，直徑為16 cm。體部劑量模體，由固體丙烯酸樹脂制成，厚度為15 cm，直徑為32 cm。

(3)模體與模塊。CT性能檢測使用Catphan600模體(美國模體實驗室)，由5個測量模塊組成，包括CTP404模塊(CT值線性及較厚層厚模塊)、CTP591模塊(較薄層厚模塊)、CTP528模塊(高對比分辨力模塊)、CTP515模塊(低對比可探測能力模塊)和CTP486模塊(等效水CT值、均勻性及噪聲模塊)；隨機水模(美國GE公司)進行純水CT值、均勻性及噪聲性能檢測，水模支架、直尺、膠帶曲別針等。

1.2 掃描條件

(1)測量CT設備劑量指數所用掃描條件。①頭部劑量模體：管電壓為120 kV，管電流為200 mA，掃描時間為1.0 s，軸向掃描模式，層厚為5 mm×2，重建矩陣為512×512，視野(field of vision，FOV)為頭部，加權CT劑量指數(computed tomography dose index，CTDIW)＜50 mGy；②體部劑量模體：管電壓為120 kV，管電流為250 mA，掃描時間為1.0 s，軸向掃描模式，層厚為5 mm×2，重建矩陣為512×512，FOV為體部，CTDIW＜30 mGy。

(2)CT設備性能檢測所用掃描條件。管電壓為120 kV，管電流為200 mA，掃描時間分別為1.0 s、0.9 s和0.5 s(調整掃描時間，保證CTDIW＜50 mGy)，軸向掃描模式(僅圖像間一致性為螺旋掃描模式，螺距近似1)，層厚分別為1.25 mm、5 mm和10 mm(根據檢測規范要求設置)，重建矩陣為512×512，FOV為頭部。

1.3 檢測流程

利用檢測的掃描條件與方法，對5臺CT設備和1臺PET/CT設備進行為期10個月的檢測，每月檢測1次，收集測量數據，先以“間隔時間”為自變量，分析各檢測項目隨使用時間的變化規律，隨后討論各檢測項目與設備檔次、使用年限以及工作負荷(掃描人次、曝光劑量、曝光時間)的相關性，從而制定不同CT設備各檢測項目合理的檢測周期及評價標準，最后擬定適合自身醫院CT設備的穩定性檢測方案，同時為完善CT設備穩定性檢測規范提供參考。

1.4 檢測項目及評價標準

(1)檢測項目。在國家標準“X射線計算機斷層攝影裝置質量保證檢測規范”(GB 17589-2011)[4]和“X射線計算機體層攝影裝置質量控制檢測規范”(WS 519-2019)[5]中，有部分檢測項目未做穩定性檢測要求，而本實驗旨在探索穩定性檢測項目及其周期的合理性，因此將驗收檢測要求的檢測項目均進行了測量和分析，以求進行全面的評估。

(2)評價標準。對于檢測項目的評價標準，若檢測規范中有穩定性檢測的評價標準，以此作為評價依據；若檢測規范中無穩定性檢測的評價標準而有狀態檢測的評價標準，以狀態檢測的評價標準作為評價依據；若檢測規范中無穩定性檢測和狀態檢測的評價標準，以驗收檢測的評價標準作為評價依據。此外，兩項規范中某些檢測項目的檢測方法及評價標準有不一致的地方，經過專家咨詢和試驗探討，進行了適當選擇。檢測項目及其評價標準見表2。

表1 被檢測設備基本情況

表2 檢測項目及其評價標準

2 結果

根據檢測方法，得到如下檢測結果，其中診斷床定位精度評價標準±2 mm，實測值均＜1 mm，由于測量數據是通過肉眼觀察獲得，不能做到很精確，所有設備實驗期間的實測值均＜1 mm；掃描架傾斜精度評價標準±2°內，實測值為(-0.06°，0.94°)；掃描架傾斜精度的測量數據變化微乎其微(指所有設備實驗期間總的變化區間)；高對比分辨力(常規算法，5 mm層厚)評價標準J±15%，實測值均為7 LP/cm。

2.1 定位光精度檢測

定位光精度檢測評價標準為±3 mm，5臺CT設備和1臺PET/CT設備的實測值范圍分別為(0，0.5)、(0，1.0)、(0，0.5)、(0，1.0)、(-0.5，0.5)和(0，1.0)，見圖1。

圖1 定位光精度檢測結果

2.2 CTDIW頭模和體模檢測

CTDIW頭模和體模檢測評價標準為J±15%，5臺CT設備和1臺PET/CT設備頭模的實測值范圍分別為(-3.80%，0)(-1.57%，0)、(-3.93%，0)(-1.32%，1.71%)、(-4.07%，0)(-1.59%，1.03%)、(-7.02%，0)、(-3.68%，0)和(-2.11%，0.29%)；5臺CT設備和1臺PET/CT設備體模的實測值范圍分別為(-3.42%，0.08%)(-2.74%，0)、(-3.00%，0.36%)(-3.91%，0)、(-4.69%，0)(-2.80%，0)、(-7.59%，0)、(-3.51%，0)和(0，3.93%)，見圖2。

圖2 CTDIW頭模和體模檢測結果

2.3 CT值水及等效水檢測

CT值水及等效水檢測的評價標準為J±4 HU，5臺CT設備和1臺PET/CT設備水的實測值范圍分別為(-1.33，0.3)(-0.12，0.47)、(-0.2，0.3)(-0.6，0)、(-0.58，0)(0，0.56)、(-0.53，1.74)、(-1.26，0.05)和(0，0.73)；5臺CT設備和1臺PET/CT設備等效水的實測值范圍分別為(-2.24，1.05)(-2.54，0.40)、(-0.3，0.6)(-3.2，0)、(-1.28，0)(-1.60，0.51)、(-2.04，1.75)、(-6.17，0.61)和(-0.77，1.67)，見圖3。

圖3 CT值水及等效水檢測結果

2.4 均勻性水及等效水檢測

均勻性水及等效水檢測評價標準為J±2 HU，5臺CT設備和1臺PET/CT設備水的實測值范圍分別為(-0.45，0.26)(-0.09，0.59)、(-0.5，0)(-0.2，0.1)、(-0.18，1.10)(-0.50，0.65)、(0，1.42)、(0，2.28)和(-0.68，0)；5臺CT設備和1臺PET/CT設備等效水的實測值范圍分別為(-0.32，1.07)(-0.21，0.25)、(-0.9，0)(0，0.7)、(-0.77，0)(0，0.13)、(-0.31，1.11)、(-0.48，0.29)和(-0.72，0.07)，見圖4。

圖4 均勻性水及等效水檢測結果

2.5 噪聲水及等效水檢測

噪聲水及等效水檢測的評價標準為J±10%，5臺CT設備和1臺PET/CT設備水的實測值范圍分別為(0，16.00%)(-3.33%，0)、(-7.89%，0)(0，2.86%)、(-11.54%，0)(0，8.70%)、(0，4.88%)、(-3.85%，0)和(-5.00%，0)；5臺CT設備和1臺PET/CT設備等效水的實測值范圍分別為(0，3.13%)(-18.18%，0)、(-3.85%，3.85%)(-3.85%，0)、(-9.68%，0)(-4.17%，12.50%)、(0，9.09%)、(0，0)和(0，3.23%)見圖5。

圖5 噪聲水及等效水檢測結果

2.6 重建厚度偏差檢測

重建厚度偏差檢測的評價標準為J±2 0%或J±1 mm，5臺CT設備和1臺PET/CT設備10 mm的實測值范圍分別為(0，1.16%)(-1.04%，0.42%)、(-0.21%，1.05%)和(-1.04%，1.14%)，有3臺設備無10 mm的重建層厚；5 mm的實測值范圍分別為(0，4.44%)(-1.45%，0.41%)、(-0.20%，1.18%)(0，1.78%)、(-2.23%，0)(-0.82%，0.20%)、(-6.15%，0)、(0，3.17%)和(-4.25%，0)；1.25 mm的實測值范圍分別為(-14.29%，0)(0，16.67%)、(-14.29%，14.29%)(-12.50%，0)、(-25.00%，0)(0，33.33%)、(0，33.33%)、(0，33.33%)和(-20.63%，58.73%)，見圖6。

圖6 不同層厚的重建層厚偏差檢測結果

2.7 高對比分辨力檢測

高對比分辨力檢測的評價標準為J±15%，5臺CT設備和1臺PET/CT設備的實測值范圍分別為(0，0)(-6.00%，6.00%)、(0，0)(-5.45%，0)、(0，10.00%)(-8.00%，0)、(-18.18%，0)、(-14.55%，0)和(-18.18%，0)，見圖7。

圖7 高對比分辨力檢測結果

2.8 低對比探測能力檢測

低對比探測能力檢測的評價標準為＜3.0 mm，見圖8。

圖8 低對比探測能力檢測結果

2.9 CT值線性檢測

CT值線性檢測的評價標準為±60 HU內，見圖9。

圖9 CT值線性檢測結果

2.10 圖像間一致性檢測

圖像間一致性檢測的評價標準為＜6.0 HU，見圖10。

圖10 圖像間一致性檢測結果

由于更換球管，2室、3室及4室CT設備分別以1月份和6月份的檢測數據作為基線值；5室及6室CT設備以2月份的檢測數據作為基線值；PET/CT的1室設備以5月份的檢測數據作為基線值；部分檢測項目以驗收檢測或狀態檢測評價標準作為參考，未設定基線值。括弧中的實測值范圍，是檢測值與基線值相比較所得，圖中用粗體標出了最大的變化區間，用紅色標出了超標的變化區間。結合原始數據分析得出，超標的原因大多是偶然測量誤差引起，還有一部分是主觀測量失誤、設備維修不及時及主觀判定概念模糊造成。排除這些因素后，在為期10個月的檢測批次里，各CT設備的檢測項目基本都符合穩定性檢測的評價標準。

3 討論

CT影像是輔助現代醫學診斷的重要手段，國外出臺了物理師制度，配備了專業的物理師，專門從事CT設備的質量控制工作，很好的執行了設備檢測規范。因此，國外在設備質量控制方面積累了豐富的實踐經驗和成熟的理論依據[6-8]。隨著CT技術發展及運用的日益廣泛，國外把研究重心轉移到如何兼顧圖像質量和射線劑量上，最大限度的降低射線劑量，以減輕CT檢查對患者的輻射傷害[9-12]。目前國內研究的熱點也集中在如何兼顧圖像質量和射線劑量上，但對CT指標連續多個時間點追蹤檢測方面的研究鮮見報道[13-15]。對于CT設備，應夯實質量控制工作，一味追求射線劑量與圖像質量的兼顧，無異于空中樓閣。本研究對CT指標進行連續10個月的追蹤檢測，對CT穩定性檢測技術方案與實施進行了研究，以填補國內CT設備質量控制的不足。

3.1 實驗結果與實驗預期的偏離

(1)實驗結果。國家檢測規范基本適合醫院CT設備的穩定性檢測。在為期10個月的檢測時間里，各CT設備的檢測項目基本都符合穩定性檢測的評價標準。偶有超標的情況發生，但大多是偶然測量誤差引起，還有一部分是主觀測量失誤、設備維修不及時及主觀判定概念模糊造成。如果經過設備檢測的專業培訓，對原始測試圖像的分析采用客觀分析軟件進行，就能避免人為因素對測量結果的影響。既然各CT設備的穩定性在整個實驗期間都符合評價標準，就無法再從工作負荷、設備檔次及使用年限的角度分析對檢測周期的影響，也沒有必要從不同角度去剖析工作負荷對檢測周期的影響。但是，對于使用年限較長的舊設備，雖然各檢測項目都符合評價標準，但有些檢測項目(CTDIW、重建層厚偏差、高對比分辨力及低對比可探測能力)與基線值的偏差幅度明顯較新設備大。

(2)檢測項目的評價標準值得探討。穩定性檢測指的是為確定診斷設備在給定條件下獲得的數值相對于一個初始狀態的變化是否符合評價標準而定期進行的檢測，因此評價標準都應該包含這個初始狀態對應的基線值。在檢測規范中，診斷床定位精度的評價標準未包含基線值，值得商榷。此外，根據實驗所得的檢測數據發現，某些檢測項目與基線值的偏差較小，遠低于檢測規范中評價標準的偏差幅度，建議適當調整。

(3)實驗結果未達預期的原因。按照推理，設備工作負荷越大，對設備的損耗越大，設備的穩定性越差，應該縮短設備的穩定性檢測周期。檢測周期的設定視“工作負荷”而定，并受設備檔次及使用年限的影響，而不是單純的以“間隔時間”而定。但是，檢測結果并不支持這樣的實驗預期。究其原因，CT設備每日早上開機都會做快速校準，PET/CT設備每周都會做快速校準。即使設備因使用造成性能上的改變，都通過開機校準實現及時調試。如果CT設備都能每日做開機校準，規范的做好設備的維保工作，各檢測項目的穩定性在近一年的時間里均能達到合格。穩定性檢測的意義在于監測平時的維保工作是否到位。

3.2 各檢測項目的檢測周期

結合檢測數據，聯系臨床應用，各檢測項目檢測周期的修改方案如下。

(1)診斷床定位精度檢測結果很穩定，但診斷床機械運動頻繁且容易刮碰；CT值及均勻性很穩定，但對于組織定性和影像診斷很重要，因此按照檢測規范要求每月進行監測是有必要的。

(2)噪聲穩定性較好，但其變化往往先于其他指標且會對部分指標產生影響，應將每半年檢測一次改為每月檢測一次；高對比分辨力穩定性很好，但對于影像清晰度很重要，將每半年檢測一次改為每季度檢測一次。

(3)定位光精度、掃描架傾斜精度、CT值線性穩定性很好，檢測規范均未要求是合理的；低對比可探測能力的檢測受主觀因素影響很大，但對病灶(尤其是低對比病灶)的顯示很重要，建議每季度檢測一次。

(4)重建層厚偏差、CTDIW穩定性較好，檢測規范要求的每年檢測一次與每年一次的狀態檢測重復，建議取消。

3.3 各檢測項目的評價標準

結合檢測數據，通過對本結果分析，各檢測項目評價標準的修改方案如下。

(1)重建層厚偏差及CTDIW建議取消進行穩定性檢測或對評價標準進行修改。對于重建層厚偏差，檢測規范中要求J±20%或J±1 mm，以較大者控制，建議按層厚設置不同的評價標準，否則對于＜2 mm的層厚無評價意義。因此，應s≥8 mm：J±5%，8 mm＞s＞2 mm：J±10%，s≤2 mm：J±50%；對于CTDIW，建議將J±15%改為J±10%。

(2)低對比可探測能力建議進行穩定性檢測，評價標準為J±2.0 mm；診斷床定位精度建議增加基線值，由±2 mm改為J±2 mm。

(3)CT值(水)的評價標準J±4 HU，均勻性的評價標準J±2 HU，噪聲的評價標準J±10%，高對比分辨力的評價標準J±15%，建議保持不變。

3.4 CT機穩定性檢測要求

(1)主觀測量誤差對測量數據準確性影響很大。建議采用客觀分析軟件對原始圖像進行評價，有文獻推薦使用國際標準化CTAutqALiteV3.0Rev5分析軟件進行計算機分析處理[16]；檢測人員需經過專業培訓及一段時間的檢測實踐，方能勝任。

(2)為了避免主觀引起的失誤或偶然測量誤差，應重復測量2～3次。如果第2次測量結果與第1次接近，則將兩次測量結果取平均值；如果第2次測量結果與第1次相差較大，則進行第3次測量，將結果相近的兩次測量結果取平均值。

(3)如果檢測結果符合穩定性檢測的評價標準，但不符合狀態檢測的評價標準，仍需對設備進行維修校準，使設備性能達到使用要求。

CT機穩定性檢測項目與要求見表3。

表3 CT穩定性檢測項目與要求

3.5 研究中的主要不足

(1)PET/CT設備的檢測數據少，開機校準的頻率低，降低了與其他CT設備的可比性，與相似使用年限序號為4的CT設備相比，其工作負荷較低，相應校準頻率也低，但兩者各檢測項目在檢測期間都符合評價標準。如果將PET/CT設備開機校準的頻率提高，將檢測時間延長至10個月，其各檢測項目仍能符合穩定性檢測的評價標準。

(2)實驗研究中有部分主觀測量的誤差甚至失誤，有部分偶然測量誤差，還有部分數據受大氣壓的影響沒有校正，導致部分數據準確度不高。

4 結論

在定期開機校準的前提下，醫院CT設備的穩定性檢測結果都能夠滿足現有檢測規范的要求，沒有達到實驗預期。但結合檢測數據和臨床應用，對CT設備穩定性檢測的檢測項目、檢測周期、評價標準及檢測要求提出了修改參考。