随着科学技术的突飞猛进, CT设备不断推陈出新, 其在医学领域日益得到广泛应用与迅速普及, 然而在CT为医学工作者提供便捷、科学、准确的诊断与治疗技术的同时, 与之相伴而生的质量问题(如因CT质量问题导致受检者受到额外的医疗辐射照射、因其影像质量欠佳而导致的误诊、漏诊等)正日益凸显, 并越来越受到业界的关注与重视, 近年来, 国家卫生行政部门逐渐加大了对CT质量控制的监管力度, 因此, 医疗机构对CT质量控制(也称性能检测, 下同)技术服务需求与日俱增, 同时也对技术服务机构的CT性能检测技术工作提出了更高要求。

在日常的实践与交流中, 笔者发现相当数量的CT质量控制工作者对《X射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范》(GB 17589-2011)的理解产生一定的困惑。为了使CT质量控制检测过程更加科学、规范, 笔者结合在CT性能检测工作中总结的一些经验, 以《X射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范》(GB 17589-2011)为技术导则, 采用美国模体实验室制造的Catphan500模体、Fluke的人体组织等效模体、多功能剂量化及笔形电离室为检测工具, 对于部分CT质量控制工作者不易理解的若干CT性能指标的检测程序进行较详细的解读, 以为其提供更加通俗、易懂的检测指南, 从而最终到达保护受检者及提高诊疗水平的目的。

掌握CT基本工作原理及熟悉与性能检测相关的CT操作术语是进行CT性能检测的前提, 故检测者应具备这些最基本的检测素养, 与之相关的术语在此不做详述。限于篇幅原因, 本文只针对可能令一些性能检测者较困惑的几个CT性能指标的检测程序进行较详细的解读。

1 CT剂量指数

该指标的检测工具为经过国家计量机构校准的人体组织等效模体(体模直径为320 mm, 头模为160 mm)。

1.1 模体位置

使头模或体模处于CT扫描野中心, 扫描层面应与模体纵轴线垂直(若不平衡, 可以用水平仪及模体上的螺钮进行调整), 以确保笔形电离室探头的有效探测中心位于扫描层面中心。

1.2 测量并计算

依次将笔形电离室(100 mm长)插入模体中心和距其表层10 mm处的孔中, 分别按照临床常用头部或体部条件进行轴向扫描(切记一定是轴向扫描), 记下轴扫一圈时的扫描层数和层厚(分别设为N, T), 并记录电离室在每一孔测得的剂量(设为D, 此值可用通过多功能剂量仪直接读数), 结合电离室校正因子(记为k), 则每一孔的CTDI₁₀₀为:CTDI₁₀₀=(D×100×k)/(N×T)(当D的单位是mGy时)或CTDI₁₀₀=(D×10×k)/(N×T)(当D的单位是mGy/cm时), 依次算出电离室在每个孔的CTDI₁₀₀, 然后计算周围四孔的CTDI₁₀₀平均值, 记为CTDI₁₀₀, p, 中间孔的CTDI₁₀₀记为CTDI₁₀₀, c, 按GB 17589-2011标准中CTDI_w=1/3×CTDI_{100, c}+2/3×CTDI₁₀₀, p的公式计算出CTDI_w。下面以测量某CT头部CTDI_w为例对此指标的检测方法加以解读。

如某CT轴扫一圈扫描层数和层厚为N=2层, T =5 mm, 头模四个孔和中心孔剂量分别为:上5.53mGy, 下5.59 mGy, 左5.45 mGy, 右5.28 mGy, 中间5.06 mGy, 已知电离室校正因子k为0.98, 则该CT头部CTDI_w=2/3 ×(5.53+5.59+5.45+5.28)× 100×0.98/(4×2×5)+1/3×5.06×100×0.98/(2×5) =53.18 mGy。

体部的CTDIw的测量方法类似于头部测量方法, 只是将检测模体换成体模, 并且每次检测时应换成体部轴扫的条件, 值得注意的是, 对于CT的验收检测, 检测条件应按CT生产厂商提供的《系统用户手册》中的质量控制相关章节的典型CT操作条件进行检测, 并根据该手册提供的CTDI_w参考值来评判通过上述公式计算出的CTDI_w偏离程度, 但对于状态检测则可将CTDI_w与50 mGy进行比较, 也可与该手册里提供的CTDI_w参考值进行评判。

2 高对比分辨力 2.1 模体位置

将高对比分辨力模体(Catphan500是四合一模体, 高对比分辨力在Catphan500模体悬空侧第二层)置于扫描野中心, 并使其轴线垂直于扫描层面。

2.2 扫描方式

按照临床常用头部和体部条件进行轴向扫描, 检测此指标应保证CTDI_w < 50 mGy。

2.3 图像解读

在图像处理器上, 将窗宽调至最小值, 调整窗位使图像细节达到检测者认为最清晰的状态, 其肉眼所能分辨的最小细节对应的线对即为高对比分辨力测量值, 如图 1所示的高对比分辨力为6 lp/cm。

3 重建层厚偏差 3.1 模体位置

将层厚模体轴线与扫描层面垂直, 并置于扫描野中心固定。

3.2 曝光条件及扫描方式

采用头部曝光条件, 设置标称层厚, 进行轴向扫描。

3.3 图像解读

获得影像图片后, 在影像工作站上调整窗宽至最小, 改变窗位, 直到标记物影像恰好完全消失(值得注意的是, 此处的标记物为层厚标记物即影像图片中的上下左右四条直线, 而非该层面中其它标记物), 记下此时窗位值, 设为M。测量标记物附近背景的CT值, 设为CT_background。然后保持窗宽不变, 将窗位调至(M+CT_background)/2处, 用工作站上的测距工具测量其中一条标记物影像长度, 设为L₁, 再利用该模体标记物几何关系计算出重建层厚值L₂, L₂=L₁×tan23°, 按上述方法分别计算出上、下、左、右标记物的重建层厚值, 四者的平均值即为重建层厚。

4 低对比可探测能力 4.1 模体位置

将模体置于扫描野中心, 并使其轴线垂直于扫描层面。

4.2 扫描方式

分别按照临床常用头部条件进行轴向扫描。

4.3 图像解读

在工作站上调整窗宽窗位, 使图像调至肉眼观察最清晰的状态。

4.4 计算

分别记录下此时每组对比度(分别有0. 30%, 0.50%, 1.00%三组对比度图像)图像所能观察到的最小细节直径, 并使用面积测量工具分别在每组对比度图像的最大目标圆(15 mm圆)上画一个约1cm²的圆, 记下此时CT值(设为CT_目标)和噪声值标记[=SD/(CT_水-CT_空气)×100%], 然后分别在该圆周围背景处画同等面积的圆, 记下此时的CT值(设为CT_背景), 则实测对比度=(CT_目标-CT_背景)/(CT_水- CT_空气)×100%, 接着将各组对比度的最小细节直径归一到噪声水平为0.50%的细节直径修正值, 然后将各组修正值分别与其相对应的实测对比度的分子相乘, 最后, 各组修正值与实测对比度的乘积的平均值即为低对比可探测能力。

4.5 噪声水平的修正

可按式(1)计算得到:

(1)

其中, T-标称层厚, 单位为毫米(mm); σ-噪声(%); R-可观察到的最小细节直径, 单位为毫米(mm); k-比例系数, 为常数, 不用考虑其具体数值; D-扫描剂量, 单位为毫戈瑞(mGy)。

下面举例说明低对比可探测能力计算过程, 设某次性能检测数据如表 1所示:

则0.30%, 0.50%, 1.00%三组对比度图像实测对比度分别为:(60.7-58.3)/1000×100%=0.24%, (62.1-58.2)/1000×100%=0.39%, (67.6- 58.6)/1000×100%=0.90%。因k, D, T均为定值, 故由公式T×σ²×R³=k×1/D推导得:σ₂¹×R₁³=σ₂²×R₂³, 其中σ₁为0.50%, 而σ₂及R₂分别取各组对比度的噪声及可视的最小细节直径, 则可以算出每个对比度对应的最小细节直径修正值, 故0.30%, 0.50%, 1.00%三组对比度的最小细节直径修正值分别为: , , R_1.0%=, 最后, 将三者分别与其对应的实测对比度的分子相乘, 其积的平均值即为低对比可探测能力, 即为(2.97×0.24+2.97×0.39+1.67×0.90)/3=1.12。

本文是笔者在《X射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范》(GB 17589-2011)的基础上对其进行消化、吸收, 根据在CT性能检测实践中总结的一些心得与经验, 限于篇幅原因, 本文仅解读了几个常令部分检测者困惑的CT性能指标的检测程序, 希望能对其有所帮助。