MSCT设备质量控制检测研究

陈坚，陈自谦，李威，付丽媛，钟群，肖慧，许尚文

联勤保障部队第九〇〇医院（原南京军区福州总医院） 医学影像中心，福建 福州 350025

引言

近年来随着探测器、高压发生器、球管等主要零部件技术进步及计算机技术的飞速发展，CT从宽体探测器、低剂量成像，能谱成像阶段，实现了从组织结构成像到功能成像的飞跃，并开展了分子成像的探索，较以前提供了更多的诊断图像及病灶信息。技术进步的同时需要确保我们所获得的图像是准确真实的，参数是准确的，这就离不开定期的质量控制检测[1-3]。CT质量控制检测为我们检测CT性能漂移提供了一种方法和途径，在患者检查全流程以及设备全生命周期的质量控制质量管理中越来越受到重视。目前国内通常使用长杆电离室及剂量体模检测CT加权剂量指数及射线的重复性，用美国模体实验室Catphan 500/600模体对CT的层厚、CT值、定位光精度、噪声、空间分辨率、密度分辨率和均匀性等性能参数进行检测[4]。本文以我院新装一台飞利浦Brilliance iCT Elite安装调试完成后的质量控制检测为例，探索检测方法，记录检测数据，为设备建立质控参考基准。

1 资料与方法

1.1 环境条件

机房温度20℃～22℃，相对湿度40%～60%，电源电压（380±3）V。

1.2 检测设备

Barracuda多功能X射线参数测试仪，76-414 CT直径160 mm体剂量头模，DCT 10 CT长杆电离室，美国模体实验室 Catphan 500性能模体、卷尺、CT自带水模。

1.3 扫描条件

一般要求CTDI：70 mGy以下；管电压：120 kV；管电流：250 mAs；扫描方式断层扫描，旋转时间：1 s；FOV：250 mm；重建算法：Standard；准直：16×0.625；重建矩阵：512×512；层厚10 mm/5 mm，高对比度分辨率时使用Bone算法；重建矩阵：512×512或1024×1024。

1.4 扫描前准备

检查扫描架扫描野及床头托内无杂物及造影剂残留，扫描前如机器较长时间停机应先行球管预热，必要时行空气校正，确保机器与正常检查时状态一致且图像无伪影。

1.5 剂量体模CTDI检测

1.5.1 模体摆位

将剂量体模放置于扫描头托上，调整模体使得检测位分别位于0°、90°、180°、270°位置，并用模体自带的同材质圆柱填充，用设备激光灯定位左右及前后的中心，使得模体处于扫描野中心，前进检查床使模体中心置于扫描野Z轴中心，并将该床位设置为相对0位。

1.5.2 模体扫描

首先将长杆电离室放置与模体中心位置扫描，用机器自带的栅格确认模体处于扫描野中心（图1），根据准直器宽度及扫描层厚调整剂量仪相应设置，调整电离室位置分别扫描并记录模体中心、0°、90°、180°、270°位置CT剂量指数（Computed Tomographic Dose Index，CTDI）值（图2），并重复采集6次长杆电离室位于模体中心位置时CTDI值，检测其重复性。

图1 用机器自带的栅格确认模体处于扫描野中心

图2 0°、90°、180°、270°位置CTDI值

1.5.3 CT加权剂量指数的计算方法

CTDIw=1/3CTDIc+2/3（CTDI0°+ CTDI90°+ CTDI180°+CTDI270°）/4， 其 中 CTDIc为 模 体 中 心 测 量 的 CTDI100，CTDI 0°等分别为模体外围不同角度各点测量的CTDI100的值。将CTDIw与机器提供的参考值对比，偏差应不超过基准值的±5%。

1.6 Catphan500性能体模检测

1.6.1 模体摆位

将检查床头托及床垫去除，将Catphan性能体模盒子置于检查床面，外缘与床板平齐，体模悬空于床板外（图3），调整模体位置及支持螺钉长短，并使用模体自带的水平尺测量，使得体模在X、Z轴方向水平，使得定位灯同时通过体模上方四个定位点，调节检查床高度使得定位灯同时照射到模体左右点位点，前进体模使模体前方第一个定位点（CTP401）位于内定位灯中点，并将该位置设置为检查床前后相对0位（图4）。1.6.2 模体扫描

图3 Catphan性能体模摆位图注：盒子置于检查床面，外缘与床板平齐。

图4 体模的定位示意图

分别扫描90°、180°定位像及0 mm的层面确定模体处于扫描野的中心（图5），观察0 mm CTP401模体层面23°金属斜线是否完全对称，如呈顺时针偏转则进床位，逆时针偏转则后退床位，直至金属斜线呈完全对称（图6）。以金属斜线呈完全对称位置为参照，分别扫描前进30 mm（CTP528），70 mm（CTP515），110 mm（CTP486）位置层面的图像，另用高分辨率算法加扫30 mm（CTP528）层面一次（图7）。

图5 CTP500 180°定位像和90°定位像

图6 CTP401层面模体位置及定位准确

图7 扫描层面定位示意图及扫描得到的断层图像

1.6.3 测量计算方法

1.6.3.1 CTP401层面

（1）定位光精度测量，即为定位光与实际扫描图像的位置偏差，扫描时调整的0 mm层面的距离即为定位光精度。

（2）层厚偏差测量，调整图像窗宽到最小，分观察四条金属斜线消失的窗位取其平均值为临界窗位，测量斜线附件区域CT值设为背景窗位，L测量=（L临界+L背景）/2，将窗宽到最小，窗位调到测量窗位，分别测量四条斜线长度，平均长度即为FWHM半高宽，实测层厚Z=0.42×FWHM。

（3）CT值线性测量分别测量空气、聚丙乙烯、尼龙、聚四氟乙烯四种材质CT值。方法一：将测得CT值与表1中对应材质标准CT值进行比较，其差值计为线性；方法二：测得CT值的总体方差和衰减系数/CT值协方差，按以下公式进行比较，Varp（CTvalue）/Cov(μ，CTvalue），测得比值。

表1 CTP401模块4种CT值及其μ值

1.6.3.2 CTP528层面

高对比度分辨率测量，分别调整标准算法和高分辨率算法图像到最小窗宽，适当放大图像，调整窗位至能够分辨周期性细节的最大线对，记录相应层厚、算法及线对数。

1.6.3.3 CTP515层面

低对比度分辨率测量，选取测量的目标物质，测量其CT值及标准差，在其边上选取同样大小区域测量CT值及标准差，调整窗宽窗位至计算值：窗宽=CT目标-CT背景+5SDmax，窗位=（CT目标+CT背景）/2其中SDmax为目标和背景CT值中的最大SD，确定能分辨的最小圆柱直径，以能看到圆面积的80%为有效，记录密度差及直径大小。

1.6.3.4 CTP486层面

均匀性、噪声测量：分别选取中心及四周共五个点，ROI为200～300 mm2，测量CT值及SD，中心测量点与四周最大的CT值差为均匀性HU，噪声=SD/1000×100%。

1.7 移床精度及水的CT值测量

移床精度测量：将检查床做好标记（如使用定位灯等）前进300～500 mm，用卷尺测量偏差，再回到原始位置，测量来回误差。

水的CT值测量：使用机器自带水模，标准QA条件，测量CT值并记录。

2 结果

由于国内CT检测标准并不统一，受检设备为新安装的设备，所以主要参考《X射线计算机断层扫描装置应用检测与评审标准》及Catphan500操作说明，检测方法如上文所述，选择120 kV、250 mAs、旋转/曝光时间1 s、10 mm层厚，该设备给出的CTDIw参考值为46.1 mGy，CT值线性的测量及计算使用上文中方法二，分别测得空气CT值-988.5 HU、低密度聚乙烯CT值-89.8 HU、丙烯酸CT值125 HU、聚四氟乙烯CT值933.1 HU，代入公式计算，高对比分辨力标准算法选用Standard重建算法，高分辨率算法选用Bone重建算法，检测过程中高对比度分辨率一项高分辨率算法时在10 mm层厚、512×512重建矩阵条件下仅识别到9 Lp/cm，不符合验收标准，调整为5 mm层厚、1024×1024重建矩阵时符合标准。具体检测结果，见表2。

3 讨论

随着国内医疗水平的不断提高，近几年大型医学影像设备从数量到质量都有了大幅提升，同时这些大型医学影像设备的质量控制、质量管理越来越受到医院的重视，许多医院都已配备了计量检测仪器、性能体模，并开展质量控制检测，其中CT质量控制检测是开展最早，目前相对成熟的，但仍存在检测规范及检测标准不统一、检测参数指标落后于CT技术发展等问题。国外早于19世纪90年代就已开展CT质控检测，目前主要有美国放射学院ACR标准，美国医学物理师协会AAPM标准，以及美国电气制造业协会NEMA标准等，并生产了相应的AAPM，Catphan等标准体模；国内标准主要有国家标准GB17589-2011《X射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范》及本文检测所使用的军队标准等，部分省份还制定了相应的检测规范，杨冬等[3]还制作了基于水本底材料的CT性能测试体模。

表2 Brilliance iCT Elite质量控制检测结果

我院也较早地开展了CT质量控制检测，在军队大型医疗设备检测中心指导下，2013年起开展每三个月一次的定期质量控制检测，并将数据上传至远程质控中心。在检测过程中需注意以下几个问题。

（1）剂量模体和性能模体摆位要尽量精确，模体摆放时应仔细观察水平尺刻度是否完全对齐，另外由于头部剂量模体需要放置在CT自带的头托上，部分新型号CT考虑到人体工学托架平面不是水平的，导致剂量体模定位困难且难以固定，此时需要更换托架或使用机器自带的材料辅助固定，避免检测过程中模体移动；部分机器维修后定位灯位置会产生偏差导致定位不准，设备维修后请厂家调整确定定位灯偏差，必要时可使用文中方法扫描定位相确定位置。

（2）检测前务必检测模体、头托及机架内圈保护罩是否有等异物残留，碘对比剂为高衰减系数物质，会造成CT值增高影响线性及低密度分辨率检测结果，如有发现应清除后在行检测。

（3）在剂量检测时，由于物理探测器大小及准直器宽度限制，部分设备层厚无法设置成剂量仪标准的厚度，可选择最接近的层厚测值后按比例换算；部分设备准直器宽度大于可选择的最大层厚，一次扫描会生成两幅图像，此时可选定其中一层进行扫描及测算。

（4）部分国产CT在Catphan性能体模检测时，扫描4个不同层面时需要选用特定的扫描算法及扫描协议，如使用常规算法CT值线性及低对比度分辨率结果不符合检测标准要求，建议厂家改进。

CT质控检测是CT质量控制和质量管理的重要环节，随着质控理念和质控要求的不断提高[5-9]，我们从以前的由计量检测部分每两年来院进行一次状态检测，到现在设备安装、验收以及更换主要配件时均例行检测，每三个月进行一次定期检测，使得工程师和管理者能及时掌握设备的状态、性能偏移并做出整改，减少了设备停机时间保障了检查图像质量。厂家提供了日常的检测程序配备相应的模体，相对文中进行的质控检测模体定位简单，用时较短，自动化程度高，可直接生成检测报告，值得参考借鉴，可行日常检测及定期维护保养后的性能测试[10-15]。由于医院有多台设备且使用率高，质控检测多安排在晚上或周末进行，检测流程急需优化，目前已有专门软件用于检测图像数据测算，检测时只需初步估算，大大缩短了检测时间。

总之，MSCT设备的良好运行及参数准确离不开定期的质量控制检测，通过CT质量控制检测及日常质量控制和质量管理可及时掌握设备的状态，确保参数可靠准确，从而保障医疗质量，规避医疗风险[16-17]。