1 目的

X射线计算机体层摄影装置(以下简称CT)是医学影像诊断中应用最普遍的大型医用设备。它为提高医疗水平、保障公众健康发挥着其它设备难以代替的重要作用。通过CT机性能检测和临床影像的的评审来鉴定机器应用质量合格与否, 是贯彻卫生部发布的《大型医用设备配置与应用管理暂行办法》等规定的有力保证。

2 材料与方法 2.1 检测模体

我所现有3套可用于检测的模体, 分别为:①美国Victoreen公司产, 符合美国医学物理学会AAPM 1号报告导则的模体及ATS型低对比度分辨力检测模体; ②美国模体实验室研制的CATPHAN-426型模体; ③北京市放射卫生防护所和中国计量科学研究院联合研制的TM 164A性能头模及TM 160剂量体模。

每次检测时通常使用1~2套模体。对于噪声、空间分辨力及低对比度分辨力, 通常用多种模体测量。新机器验收时, 尽量采用厂家指定的上述模体。

2.2 检测参数

CT机的检测分为状态检测与验收检测。按照卫生部大型医用设备评审委员会制定的《规范》^[1], 共要求检测水的CT值、噪声、均匀性、层厚、空间分辨力、低对比度分辨力、CT值的线性、定位光位置准确性、进床精度及CT剂量指数(CTDI)10个项目。

2.3 检测方法

以上述《规范》为基准同时参考AAPM第39号报告IEC 60601-2-44及各生产厂家的验收检测规范。为了使检测方法更加科学、检测数据更加可靠, 并能对实际应用有一定的指导作用, 我们在检测中采取了以下措施。

(1) 用3种方法^[2]进行空间分辨力对比:(a)条模:将窗宽调至最小, 选择合适窗位(对于TM 164模体约为60 HU), 在保持已分辨条的连续性的情况下, 读取可分辨的最小条宽; (b)孔模:将窗宽调至最小, 然后逐渐降低窗位, 在保持已分辨的孔不粘连的情况下, 最小可分辨孔的孔径即为孔模下所测的空间分辨力的值; (c)绘制MTF曲线:在条模方式下将一方形或圆形ROI位于其中一组条模影像上, 将ROI区的尺寸调节到与条模边缘相切, 或将方形ROI的对角置于一组条模的外侧边线中点。同时应通过测试区的定位和确定大小, 使其不包括靠近模块边缘的边界伪影。此时, 测试区中像素CT值的标准偏差为调制值。用下式^[3]计算MTF值:

(1)

(2)

其中:δ(f)=在频率为f的条形模区内测得的CT值标准偏差(调制值); δ_p=在有机玻璃区测得的CT值标准偏差; δ_w=在水区测得的CT值标准偏差; X_p=有机玻璃CT平均值; X_w=水的CT平均值。

(2) 检测低对比度分辨力  (a)用实测低对比度来评价低密度分辨力; (b)由于TM 164A和Catphan低对比度分辨力测试模块均有不同对比度的区域, 可以通过作图换算出机器指标, 按指定的对比度下的分辨力(见图 1, 2)。将对比度与可分辨孔径之积除以0.6, 可推算出卫生部要求的对比度时的分辨力。同时这样可以进行对比度归一, 便于分析与研究。

(3) CTDI的检测方法已有文献[4]报道, 这里再介绍一下IEC 60601-2-44对该指标新的定义和检测方法。

① 采用100 mm的CT剂量指数(CTDI₁₀₀):也有人称为实用CT剂量指数(PCTDI)^[5]。即沿笔形电离室的中心轴线, 对剂量分布的函数从-50 mm到+50 mm进行积分, 然后除以管球单次扫描产生的断层数N和断层厚度T:

(3)

其中:D(Z)是垂直于断层平面的剂量分布, 这里的剂量为空气吸收剂量; N为管球单次旋转产生的断层数; T为断层厚度。

说明:(a)CTDI是对受检者剂量的粗略估计, 不必十分精确, 由于目前普遍使用的笔形电离室有效体积的长度为100 mm, 使用CTDI₁₀₀比FDA在21 CFR Ch.1 §1020.33中定义的从-7T积分到+7T的CTDI更具有代表性。且CTDI₁₀₀可直接采用测量数据, 不必对剂量分布曲线进行繁琐的修正。(b)剂量应按空气的吸收剂量计算。

② 加权CTDI₁₀₀^[6]  加权CTDI₁₀₀(CTDI_W)定义为:

(4)

(a) 测中心CTDI₁₀₀值:电离室放在模体的轴线位, 该轴线与扫描架中心轴线重复; (b)测体表CTDI₁₀₀值:电离室的中心线置于模体表面下10 mm处, 并与其轴线平行。分别在模体圆周上的0°, 90°, 180°和270°方位进行检测, 然后求其平均值。每一个扫描条件下的中心位置的CTDI₁₀₀的值会随着扫描时间或者标称的层厚变化; (c)如果每次扫描进床与标称层厚不等, CTDI_W应进行相应的修改。

2.4 检测时扫描条件的确定

CT机扫描条件的高低决定着剂量的高低, 这不仅对低对比度分辨力和噪声有影响, 同时也关系着受检者防护。为此, 我们先对医院常用的临床扫描条件进行检测, 如果CTDI₁₀₀ >50 mGy, 则降低mAs, 直至CTDI₁₀₀ ≤50 mGy(IBSS指导水平); 然后用该扫描条件检测其他参数。当医院所用条件较高时, 我们观测在CTDI₁₀₀ ≤50 mGy的条件下扫描, 噪声及低对比度分辨力差异是否有显著性。若无则降低使用条件; 有则采用≤50 mGy的条件进行常规扫描, 对影像质量要求特别高的病例, 可提高扫描条件。同时以≤50 mGy条件下的检测结果判断机器是否合格。对于新机器, 按厂家出厂指标进行验收。

3 结果 3.1 98台CT机各检测参数结果的统计

(表 1)

3.2 主要参数的频数分布图

① 空间分辨力。为消除由模体不一引起的差异, 图 1, 2中数据均为TM 164A模体所测。由图可知, 高分辨算法与标准算法下的空间分辨力高峰分别为0.6~0.7, 0.8~0.9。②CTDI。本文所用CTDI数据均为中心的CTDI₁₀₀。由图 3可见, 分布在40~50 mGy的机器约占36 %, 低于IBSS推荐的CT剂量指导水平(50 mGy)的占82%。③低对比度分辨力。图 4中数据均换算为对比度为0.6%时的低密度分辨力。其高峰在2.0 mm~3.0 mm。

3.3 MIF与可分辨孔径比较

在进行空间分辨力检测时, 我们对用上述三种方法得到的数据进行了分析, 发现由计算所得MTF=10%时的空间分辨力与实测的条模或孔模空间分辨力接近(都为标准算法)。为此进行了t检验, 结果P >0.05, 按α=0.05水准不拒绝H₀, 故不能认为两法测得的空间分辨力结果差异有显著性。

3.4 98台CT机的合格情况

① 98台CT中一手机75台, 二手机23台, 物理检测或影像质量不合格的4台, 另有一台在检测过程中多次停机, 被认为停机率过高, 不适合再在市级医院使用.总不合格率5%, 其中一手机不合格3台, 占一手机的4 %; 二手机不合格2台, 占二手机的9 %。②98台CT机不合格项目统计如表 2。③新机器验收15台, 一次验收不合格项目(按厂家指标)统计如表 3。④检测二手CT机23台, 不合格项目统计结果列于表 4。

4 结论

通过检测, 我们发现在CT检测过程中主要发现以下问题:

(1) 新机器验收中发现检测结果与厂方广告宣传有一定的差别。问题主要是厂方所给指标的检测条件与临床实用条件不同; 同时厂方追求MTF=0 %时空间分辨力亦没有太大实际意义。

(2) 有些CT机厂家推荐的扫描条件过高, 致使受检者剂量比国际辐射防护与辐射源安全基本标准(IBSS)中推荐的指导水平高50 %以上。也有一些单位为了片面追求球管使用寿命, 故意降低扫描条件, 使影像质量降低。

(3) CT机使用状况与医院和厂家的维护、校正及安装调试有关。有些医院自CT机安装后从未进行水和空气的CT值的检测与校正。约有24 %的CT机存在各种伪影, 有的甚至严重影响诊断。检测只能对CT机进行较为全面的评价, 同时敦促医院进行及时的维护, 然而若要CT机保持在良好的状态, 还必须由医院主管部门认真做好CT机的质量控制工作。新购置的CT机必须及时验收检测。保修期满前应请厂家和有关单位进行一次认真的检测和调试。更换球管等大修后最好进行检测。每两年进行一次状态检测, 每周进行一次水和空气的CT值检测和校正, 应列为日常的工作内容。若发现伪影要及时设法消除。

(4) 有些单位对CT机功能不甚了解, CT机功能没有得到全面开发。有的医院只按工程师设置好的程序当“傻瓜机”使用, 使得CT这种高科技医疗设备没有得到充分应用。