CT设备的质量控制分析与应用

张海成

CT设备的质量控制分析与应用

张海成①

目的：对CT设备的质量控制提出具体方案，保障CT机处于正常工作状态、获得最佳图像质量。方法：依据国家标准GB17589-2011“X射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范”，在不同时期对GE Lightspeed VCT进行质量检测，从而获得各时期的检测数据。结果：季度检测中各项指标均能满足质量要求，与规范值相差甚微，经过校准后各项检测指标无明显变化；半年度检测中各项指标均能满足质量要求，与规范值相差不大，经过校准后各项检测指标明显改善。结论：根据质量检测结果结合日常使用与质量控制经验，切合医院实际情况，制订并实施基于各种参数的检测周期和参数的校准周期、保养内容及周期的质量控制方案，可降低设备的故障率，提高CT图像质量。

图像质量；质量检测；校准；质量控制方案；CT设备

［First-author’s address］ People’s Hospital of Beijing Daxing District， Beijing 102600， China.

目前，CT设备的质量控制已引起各级医疗机构设备管理部门的高度重视，但尚无统一的方案。本研究依据CT周期性质量控制数据、保养前后的质量控制数据及维修经验，为保证参数的准确性和机器的稳定性，根据实际需要制定出质量控制参数的检测周期、校准项目和校准周期，优化质量控制方案；注重环境温度和湿度对CT机的影响，将环境温度和湿度控制在一定范围内，降低故障率；定期除尘，防止灰尘阻塞过滤网、影响机器散热，减少造影剂对图像质量的影响。

1　检测设备与方法

1.1CT质量控制检测设备

被检设备为GE Light Speed VCT（美国 GE Light Speed VCT）；检测设备为UNFORS XI多功能X射线分析仪、CT专用电离室、CT剂量头模（φ16 cm）、CT性能体模Catphan500、CT质控水模、水平尺及直尺等，均经北京计量院检定合格，并处于检定有效期内。

1.2检测方法及评价参数

依据国家标准GB17589-2011“X射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范”、卫生部“X射线计算机体层摄影装置检测与评审规范”等用以下检测项目来评价CT设备的质量状况［1-5］。

（1）剂量指数。计算机断层扫描剂量指数（computed tomography dose index，CTDI）100用来测量单层扫描的某点空气吸收剂量，进而计算出扫描剂量和患者的有效剂量。

（2）空间分辨率、密度分辨率及噪声水平。主要检测CT对不同细小组织的分辨能力。

（3）水和空气的CT值、CT值线性、CT值的均匀性检测，主要用来保障CT对不同组织定性的准确性。

（4）层厚偏差、定位光精度及床运动精度，用来保证CT对病灶的定位精度。

1.3部分质量控制参数的检测方法

在质量控制参数检测中，扫描模体时应保证模体位置摆放准确，即水模的上下、左右中心与扫描野的上下、左右中心重合；水模沿Z轴方向水平并与床的中心线平行，如图1所示。

图1　Catphan 500水模摆放位置示图

1.3.1CTDIw的测量

（1）对于剂量测量应选用合适的扫描条件，通常头部平扫常用条件为：扫描管电压120 kV，管电流200 mAs，准直器宽度10 mm。

（2）正确摆放模体后将长杆电离室放置到CT剂量头模相应位置，连接长杆电离室和X射线测试仪，然后设置单次轴位扫描。分别测量头模上中心（C）、3点、6点、9点以及12点位方向的CTDI 100值，记录数值，计算出加权剂量指数CTDIw，可使用公式1和公式2：

1.3.2水的CT值、噪声及均匀性测量

正确摆放Catphan500体模，采用常规头部扫描条件对CTP486中心进行扫描（如图2所示）。

图2　Catphan 500水模内部结构示图

（1）头部扫描条件为：管电压120 kV，管电流200 mAs，扫描层厚10 mm，标准滤波函数。在得到的扫描图像中以图像中心为圆心，测量1 cm2的圆形区域内CT值的平均值和标准差￡，计算出图像噪声N，可采用公式3：

（2）均匀性测量应在中心点的基础上，选取3点、6点、9点及12点方向，距模体边缘1 cm处为参考点，分别记录同样大小的测量区域内CT值的平均值，计算出与中心CT值的最大偏差，该值反应了CT值的均匀性。如果层厚不能选择10 mm（如GE的CT最大层厚为5 mm），需对噪声进行修正，可采用公式4：

1.3.3空间分辨率

正确摆放Catphan500模体，采用常规头部扫描条件对CTP528中心进行扫描。调节图像的窗宽窗位直至能看到清晰的线对图，记录其线对数最大值作为空间分辨率。在空间分辨率测量中，滤波函数的选择和重建视野的大小，对测量均有很大的影响。为了便于以后数据比较，检测条件固定为管电压120 kV，管电流200 mAs，层厚5 mm，重建视野240以及骨重建算法。

1.3.4密度分辨率

正确摆放Catphan500模体，采用常规头部扫描条件对CTP515中心进行扫描，选择模体组成的密度差为0.5%的物体作为测量物，然后进行测量。调节窗宽，使窗宽等于目标与背景物CT值之差加上目标和背景物标准偏差中的较大值的5倍，窗位等于目标与背景CT值的平均值。将面积可辨识度＞80%的最小的圆的直径值记录下来作为密度分辨率。密度分辨率与层厚、扫描剂量及重建算法高度相关。为了便于以后数据比较，检测条件固定为管电压120 kV，管电流200 mAs，层厚5 mm，及标准重建算法。

2　结果

2.1日常质量控制检测及分析

检测结果显示，CT的空间分辨率和密度分辨率符合要求，场的均匀性和噪声都在正常范围内，表明机器的图像质量保持在良好的范围内，但CTDIw指标接近剂量限值，这时设备可以只做相应的除尘保养和灯丝电流校正，避免了以前维修保养的盲目性，节省了人力物力，见表1。

表1　64排CT质量控制检测后的结果

表2　2014年64排CT季度性周期检测结果

2.2周期性质量控制检测及分析

根据日常质量控制检测周期要求及设备的使用情况，对原有的质量控制方案进行优化，即每季度进行质量控制检测一次，并在每半年进行设备保养维修后对设备再进行一次质量控制分析。通过对同一台CT设备的质控数据进行对比，认清质量控制指标的变化规律，季度性周期检测结果见表2。

2014年64排CT在季度性周期检测结果（表2）显示，该台CT各项性能指标较稳定，均符合要求，设备处于比较良好的工作状态，与实际临床工作的感受一致。同时，电子及机械部件的老化反映在质量控制方面就是图像质量的下降，包括CT值的偏差、噪声水平的增加以及密度分辨率的下降［6-7］。

2.3保养前后质量控制结果对比分析

基于周期性质量控制监测的结果及实际使用中出现的问题制定维修保养计划：每3个月对该CT进行一次除尘清洁的保养及一些机械运动和安全设施的检查，进行删除多余患者图像等软件维护工作和水值校准（Phantom Calibration）。每6个月需要进行全部校准（Detail Calibration）、灯丝电流校正，以此来保障CT的图像质量。6个月保养前后质量控制结果见表3。

表3　64排CT6个月保养前后质量控制结果

6个月保养前后的质量控制结果中显示，经过保养后水的CT值、场的均匀性及密度分辨率等显著提高，有利于临床医生从图像中分辨出密度相近的病变组织。由于空间分辨率是在高对比度情况下发现细节的能力，其只与X射线束几何尺寸、探测器单元的大小数目和取样间隔以及X射线管的焦点尺寸等因素相关［8］。因此，相同的测试条件下所得结果相差不大，在此次保养中对其提升并不是很明显。

2.4优化质量控制方案的建立与实施

由于各医院设备使用者的操作习惯和工作负荷的特异性，机器参数的偏差和配件的损坏会有一定的规律性，工程师需要结合维修记录和定期的质量控制结果，个性化制定CT设备的保养时间和项目。同时对图像质量影响较大的参数加强检测，这对保证参数的准确性和机器的稳定性有着重要意义。根据以上数据和实际经验，提出质量控制方案（见表4）以及CT基线值一览表（见表5）。

表4　X射线CT质量控制检测项目及标准

表5　CT基线值一览表

X射线CT质量控制检测项目及标准（表4）中不仅包含了要求的检测项目，也包含了本研究认为应该开展的项目。由于性能体模Catphan500和计量检测仪器非常昂贵，大部分医院不具备这些设备，因此表4中1～14项的检测可以利用厂商质控水模进行检测。而表4中15～23项必须用性能体模Catphan500和计量检测仪器检测。除日常检测以外，对于CT设备经过重大维修、更换关键部件后，还需要对某些性能指标进行检测，合格后才能进行临床使用。具体如下：①更换高压发生器、高压油箱等高压部件后应进行管电压、管电流及CTDIw的测量；②更换床运动马达、控制板及位置电位器应进行床的运动精度检查；③更换探测器部件后应进行快速校准，测量空气CT值、水的CT值、噪声、均匀性、CT值线性、空间分辨力以及低对比度分辨力，发现问题后做相应的校准；④更换X射线管后，应进行全面校准，进行管电压、管电流、CTDIw、空气CT值、水的CT值、噪声、均匀性、CT值线性、空间分辨力以及低对比度分辨力的测量。

在表4中第三项快速校准必须每日做，此项校准具有以下作用：①可以检测扫描野内有无异物，如有无造影剂，有异物则校准结束，提示相应错误。造影剂在扫描野内会引起高密度条状伪影，也会引起块状低密度伪影，均会影响诊断；②发现探测器模块是否有坏道，若每个模块少于10个坏道，机器会屏蔽坏通道而不会影响图像质量，若每个模块多于10个坏道，校准程序停止，提示坏模块及相应的坏通道数，图像质量将受到影响。动态观察坏通道数的变化可以预测更换探测器的时间；③当由于环境温度变化或电路放大倍数漂移导致探测器性能不一致出现较淡环形伪影时（如图3、图4所示），通过此项校准可以消除此种伪影，如果长期不做此项校准，一旦数据偏移过大，此项校准不能纠正伪影，必须做全部校准。

图3　定位片伪影图

图4　螺旋扫描伪影图

在表4中第六项水的CT值检测也必须日检，有时第三项空气值快速校准虽然能正常通过，扫描水模时还会出现CT值不均（如图5所示）。此种情况下一般为探测器参数发生变化，需要做全部校准。球管窗口有气泡时，同样会造成低密度伪影（如图6所示）。

图5　均匀性影像图

图6　气泡伪影图

3　讨论

3.1环境温湿度对CT机的影响

CT机在进行正常扫描时，各部分如计算机系统、高压系统、扫描机架内的电机及控制旋转运行的电子电路、数据采集系统和X射线球管等都会产生大量的热量［9］。机器产生的热量通过风扇排出机架，若热量积累过多，会增加工作风扇的数量和旋转速度来增加散热，一旦听到风扇噪音增大，一定要仔细查找原因，防止引起其他故障。在日常工作中机房环境温度一般在20～22 ℃、环境湿度在30%～75%（相对湿度）。

3.2定期除尘

防止灰尘对CT机元器件的污染，也是不可忽视的问题。过滤网主要分布在机架的进风口、探测器进风口、球管热交换器及控制台进风口。灰尘过多导致过滤网堵塞，尤其是探测器的过滤网堵塞会引起探测器温度过高，导致探测器损坏；球管热交换器的过滤网堵塞会引起球管曝光产生的热量无法散出，减少球管的使用寿命［10］。

3.3检测规范

在检测规范中，CTDI 100要求准直器宽度为10 mm，用100 mm电离杆测量，进而计算出CTDIw、CTDIvol及剂量长度乘积DLP。但64排CT应用时，准直器宽度普遍采用40 mm，128排CT达到80 mm，256达到160 mm。用CTDI 100评价机器的性能已经无实际意义，以CTDI 100计算出的剂量长度乘积、患者的有效剂量明显偏低，故应在规范中重新制定剂量的测量标准和方法。

水的CT值、噪声、均匀性以及密度分辨率均与扫描层厚有关。在检测规范里，这些指标的测量均要求层厚为10 mm。但64排CT有部分厂商最厚层厚只有5 mm，检测机构用5 mm层厚的图像测量密度分辨率，用10 mm层厚的规范数值来判定，往往造成机器检测不合格。有的检测机构将重建得出的相邻两层5 mm图像采用图像加的方法获得“10 mm”图像进行测量，此种检测方法不科学，在以往的文献中已有讨论。由于64排CT都是将0.625 mm厚度的探测器获得的数据传到原始数据硬盘中，根据需要用数学方法重建出不同厚度的图像，但是层厚为0.625 mm的图像能够更好的反映机器本身的图像质量，且所有三维重建都需要0.625 mm层厚的图像，建议以后CT值、噪声、均匀性以及密度分辨率的检测标准中，将扫描层厚从10 mm改为0.625 mm。

4　结语

本研究根据医院GE Lightspeed VCT各阶段的质量检测数据和实际使用中出现的问题，提出适合医院实际情况的质量控制方案，此方案包括各种参数的检测周期和参数的校准周期、保养内容及周期。质量控制方案适合GE公司CT产品，通过实施此方案可以减少CT故障率，及时发现故障隐患，确保正常使用机器，获得最佳图像质量。同时对目前的检测方法提出改进方案，以便能更符合CT临床质量控制要求。

通过对比日常质量控制、周期性质量控制和保养前后质量控制的检测数据、分析影响CT图像质量的主要因素以及质量控制方案的实施，可以有效降低设备的故障率，提高CT图像质量，保障CT设备正常运行。

［1］徐子森，王敏.CT系统的质量控制［J］.中国医疗设备，2013，28（8）：26-28.

［2］中华人民共和国卫生部GB17589-2011X射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范［S］.卫生部，国家标准化管理委员会，2011-12-30.

［3］黄韬，崔骊，李向东，等.CT设备的质量控制检测与结果分析［J］.中国医学装备，2015，12（10）：35-38.

［4］中华人民共和国卫生部.X射线计算机体层摄影装置检测与评审规范［S］.中华人民共和国卫生部，1998.

［5］谢松城，徐伟伟.医疗设备管理与技术规范［M］.杭州：浙江大学出版社，2004.

［6］亓恒涛，秦维昌，刘传亚，等.CT机质量控制检测的探讨［J］.医学影像学杂志，2006，16（9）：978-981.

［7］刘小波，郑晓红，刘宝金.CT图像质量改善浅析［J］.福建医药杂志，1999，21（1）：90.

［8］马继民，刘小波.CT机应用质量控制及计量检测探讨［J］.中国医疗设备，2011，26（2）：5-7.

［9］李怀帅.CT机正常运行时的维护保养体会［J］.中国医疗器械杂志，2006，30（2）：145.

［10］邵军明，徐晓东，孔军.CT成像质量影响因素综述［J］. CT理论与研究，2006，15（3）：61-67.

Quality control analysis and application of CT equipment

ZHANG Hai-cheng// China Medical Equipment，2016，13（10）:24-29.

Objective: We propose a quality control plan which is suitable for the actual situation of our hospital and keep our CT equipment in a normal working condition， so that we can get the best image quality. Methods: According to “GB 17589-2011 Specification for quality assurance testing of X-ray computed tomography apparatus”， we can get quality testing data of GE Lightspeed VCT from different time. Results: The indicators in quarterly testing meet the requirements， and have little difference with ideal value. Meanwhile the testing indicators have no significant change after calibration. The indicators in half year testing meet the requirements， and have large difference with ideal value. Meanwhile the testing indicators have significant change after calibration. Conclusion: According to the test results， combined with the daily use of experience， we carry out the quality control program for the actual situation of our hospital. It reduces the failure rate of the equipment， and improves the picture quality of CT equipment.

Image quality； Quality testing； Calibration； Quality control program； CT equipment

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.10.008

1672-8270（2016）10-0024-06

R812

A

2016-04-27

①北京市大兴区人民医院医学工程部 北京 102600

张海成，男，（1972- ），本科学历，工程师。北京市大兴区人民医院医学工程部，研究方向：医疗影像设备质量控制。