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    多排螺旋CT檢定中的幾個(gè)關(guān)鍵術(shù)語和概念

    2014-03-14 09:06:06羅雄峰李云龍喻旭東衡陽計(jì)量測試中心益陽市計(jì)量測試檢定所
    上海計(jì)量測試 2014年5期
    關(guān)鍵詞:體層模體標(biāo)稱

    羅雄峰李云龍喻旭東/ . 衡陽計(jì)量測試中心;. 益陽市計(jì)量測試檢定所

    多排螺旋CT檢定中的幾個(gè)關(guān)鍵術(shù)語和概念

    羅雄峰1李云龍1喻旭東2/ 1. 衡陽計(jì)量測試中心;2. 益陽市計(jì)量測試檢定所

    0 引言

    醫(yī)用多排螺旋CT是最常用的醫(yī)學(xué)診斷影像檢查設(shè)備,CT影像是臨床疾病診斷的重要依據(jù)。正確理解CT機(jī)控制面板上的專業(yè)術(shù)語,是計(jì)量檢定人員正確執(zhí)行JJG 1026-2007的重要基礎(chǔ),也有利于CT機(jī)質(zhì)量控制工作的開展,便于醫(yī)護(hù)工作者在確保CT診斷影像質(zhì)量的同時(shí)降低輻射危害。

    然而,不同CT生產(chǎn)廠家對一些概念的定義不同,控制面板上專業(yè)術(shù)語的表達(dá)不一致,容易使計(jì)量工程師及醫(yī)護(hù)工作者困惑,影響了計(jì)量檢定與質(zhì)量控制工作的順利開展。因而,探討多排螺旋CT檢定中的一些關(guān)鍵術(shù)語的含義,并掌握相關(guān)概念之間的關(guān)系,具有重要意義。

    1 CTDI100、CTDIW及CTDIvol

    1.1 CT劑量指數(shù)100(CTDI)100

    CTDI100定義為:對一個(gè)單次軸向掃描產(chǎn)生的沿著體層平面垂直線劑量分布從-50 ~ + 50 mm的積分除以體層切片數(shù)N和標(biāo)稱體層切片厚度T的乘積,即:

    式中:D(z)— 沿著體層平面垂直線z軸的劑量分布(以z= 0為中心),按照空氣吸收劑量測得;

    N— X射線源在單次軸向掃描中產(chǎn)生的體層切片數(shù);

    T— 標(biāo)稱體層切片厚度

    1.2 加權(quán)CT劑量指數(shù)(CTDI)W

    為了反映人體接受的真實(shí)劑量,解決X射線劑量在體內(nèi)分布不均勻的問題,加權(quán)劑量指數(shù)(CTDIW)可用來反映所掃描平面中的平均劑量,其值是電離室在模體中心和邊緣測量值的加權(quán)平均,可表示為

    式中:CTDI100(中心)— 模體中心位置上的測量值;

    CTDI100(外周)— 模體周邊四個(gè)不同位置上(至少以90°為間隔的模體表面下10 mm處)測量值的平均值

    加權(quán)CT劑量指數(shù)CTDIW可以反映多層連續(xù)掃描的平均劑量(僅當(dāng)X射線管每次旋轉(zhuǎn)中診視床移動距離等于準(zhǔn)直器標(biāo)稱限束寬度,即螺距等于1時(shí))。但對于不連續(xù)的多層掃描,CTDIW則不能準(zhǔn)確反映其平均劑量[1]。

    1.3 容積CT劑量指數(shù)(CTDI)vol

    通常一次CT掃描由很多層組成,且實(shí)際中單層掃描所產(chǎn)生的劑量區(qū)域由于X射線的擴(kuò)散性,在z軸方向上層的邊緣產(chǎn)生“尾部區(qū)域”,這就使得多層掃描的劑量并非多個(gè)的簡單相加,在“尾部區(qū)域”會產(chǎn)生劑量的疊加,為此,提出容積劑量指數(shù)的概念,針對螺旋CT的特點(diǎn)引入了其特有的螺距這個(gè)重要參數(shù)。按照IEC 61223-3-5,螺距(CT螺距因子)定義為

    式中:N— 一次旋轉(zhuǎn)掃描產(chǎn)生的體層切片數(shù),它等于某次掃描中所用的數(shù)據(jù)通道的數(shù)目;

    T— 掃描標(biāo)稱本層切片厚度;

    Δd— 為X射線管每旋轉(zhuǎn)一周診視床移動的距離

    對多排(層)螺旋CT掃描,IEC采用容積CT劑量指數(shù)CTDIvol反映整個(gè)掃描容積中的平均劑量,CTDIvol與螺距(或稱螺距因子)的關(guān)系:

    由此可見,容積CT劑量指數(shù)CTDIvol可由加權(quán)CT劑量指數(shù)CTDIW求得,而加權(quán)CT劑量指數(shù)CTDIW則是劑量模體中心位置與周邊四個(gè)不同位置CTDI100測量值的加權(quán)結(jié)果[2]。

    CTDI100反映X-CT標(biāo)準(zhǔn)測量模體中某一點(diǎn)所沉積的X射線劑量;CTDIW描述X-CT所掃描某一斷層平面上的平均劑量狀況;而CTDIvol則是描述多排(層)螺旋CT在整個(gè)掃描容積范圍內(nèi)的平均輻射劑量[3]。

    依據(jù)我國現(xiàn)行計(jì)量檢定規(guī)程要求:頭部CTDIW不大于60 mGy,腹部CTDIW不大于35 mGy,廠家標(biāo)稱的CTDIvol與實(shí)際檢測出的CTDIvol誤差在20%之內(nèi);并且在對CT機(jī)均勻性、噪聲水平及低對比分辨力檢定時(shí)要求CTDI100(中心)不大于40 mGy。雖然表面看對CTDIvol的規(guī)定并不嚴(yán)格,但是有些條件的掃描,CTDIvol在誤差范圍內(nèi),而CTDIW已經(jīng)超過規(guī)定要求了。為降低X輻射劑量,保障患者輻射安全,必須執(zhí)行計(jì)量檢定規(guī)程,對 CT機(jī)作嚴(yán)格的輻射劑量控制[4]。

    2 層厚與螺距

    2.1 準(zhǔn)直寬度、層厚與有效層厚

    準(zhǔn)直寬度是指CT機(jī)球管側(cè)和病人側(cè)所采用準(zhǔn)直器的寬度,在非螺旋和單層螺旋掃描方式時(shí),所采用的準(zhǔn)直器寬度決定了層厚的寬度,即層厚等于準(zhǔn)直器寬度。在多層螺旋CT中,層厚并不是準(zhǔn)直器寬度,如同樣10 mm的準(zhǔn)直寬度,可以由4個(gè)2.5 mm的探測器排接收,那么層厚就是2.5 mm;如果由16個(gè)0.625 mm的探測器排接收,那么層厚就變成了0.625 mm[5]。

    有效層厚指掃描時(shí)實(shí)際所測得的層厚。JJG 1026-2007要求,標(biāo)稱層厚大于2 mm,實(shí)測值與標(biāo)稱值之差的絕對值不大于1 mm;標(biāo)稱層厚在1 ~2 mm的范圍內(nèi),實(shí)測值與標(biāo)稱值之差的絕對值不大于標(biāo)稱值的50%;標(biāo)稱層厚小于1 mm,實(shí)測值與標(biāo)稱值之差的絕對值不大于0.5 mm[4]。由于設(shè)備制造的精確性原因,標(biāo)稱1 mm甚至0.5 mm的層厚設(shè)備制造廠家無法做到如此精確,一般都有一定的誤差,其誤差范圍大約在10% ~ 50%之間。層厚越小,誤差越大。層厚的誤差與掃描所采用的方式和設(shè)備的類型無關(guān)。

    2.2 準(zhǔn)直螺距和層厚螺距

    準(zhǔn)直螺距和層厚螺距是自4層螺旋CT出現(xiàn)后對螺距的一些不同計(jì)算方法。準(zhǔn)直螺距(或稱螺距因子、射線束螺距)的定義是:不管是單層還是多層螺旋CT(與每次旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的層數(shù)無關(guān)),螺距的計(jì)算方法是掃描機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周檢查床移動的距離除以所使用探測器陣列的總寬度(準(zhǔn)直寬度)。一般而言,CT的準(zhǔn)直螺距因子在0.4至2.0之間。

    如16層螺旋CT每排探測器的寬度為0.75 mm,當(dāng)掃描機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周移動距離為12 mm時(shí),16排探測器全部使用,則此時(shí)多層螺旋掃描的準(zhǔn)直螺距為1(16×0.75 mm = 12 mm,12/12=1)。4層螺旋CT時(shí),如掃描機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周移動距離為10 mm,使用兩排5 mm的探測器,此時(shí)準(zhǔn)直螺距同樣為1。

    層厚螺距(或稱容積螺距)的定義是:掃描機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周檢查床移動的距離除以掃描時(shí)所使用一排探測器的寬度。

    如4層螺旋CT使用2排5 mm的探測器,檢查床移動距離10 mm,則層厚螺距為2(10/5 = 2)。又如檢查床移動距離仍為10 mm,使用4排2.5 mm的探測器,則層厚螺距為4(10/2.5 = 4)。層厚螺距的特點(diǎn)是著重體現(xiàn)了掃描時(shí)所使用探測器的排數(shù)。

    2.3 常見CT機(jī)控制面版上的專用術(shù)語

    GE公司8排CT機(jī)(圖1),第1個(gè)參數(shù)是Helical Thickness(螺旋層厚),選擇的是2.5 mm,這個(gè)參數(shù)是NT中的T值,不是NT;第2個(gè)參數(shù)是Scan Mode(掃描模式),選擇的0.875∶1,顯然是螺距因子,8 Row是8排;第3個(gè)參數(shù)Speed(mm/rot),即掃描速度(mm/圈),選中的是17.50。17.50正是管球旋轉(zhuǎn)一周床所移動的距離,即d。

    圖1 GE公司8排CT機(jī)控制面版

    根據(jù)公式:

    式中:Pitch— 螺距因子;

    NT— 準(zhǔn)直寬度

    NT=d/Pitch= 17.50/0.875 = 20,則CollimationNT為20 mm,也即為NT= 8×2.5=20 mm[6]。然而在東芝Activion 16的CT機(jī)掃描參數(shù)菜單(圖2)中的Thickness表示為準(zhǔn)直寬度NT,Helical pitch(HP)為層厚螺距等于床距/層厚,Pitch Factor(PF)為準(zhǔn)直螺距(HP/層數(shù))等于床距/準(zhǔn)直寬度;對于GE 64排CT機(jī),NT值應(yīng)等于CT機(jī)設(shè)置中的Detector Coverage。對于西門子、飛利浦CT機(jī),可以在相對應(yīng)的CT機(jī)參數(shù)設(shè)置中查到準(zhǔn)直器寬度的設(shè)置(NT值),或掃描速度Scan speed (mm/s)和管球旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間Rotation Time,NT值用下面的公式計(jì)算:NT=(Scan speed)·(Rotation Time)/Pitch,(Scan speed)·(Rotation Time) =d[7]。將上述參數(shù)代入式(4)可以求出CTDIvol。

    圖2 東芝Activion 16的CT機(jī)參數(shù)菜單

    2.4 準(zhǔn)直螺距對劑量指數(shù)的影響

    筆者進(jìn)行過下述實(shí)驗(yàn):在相同的kV、mAs條件下,使用不同的準(zhǔn)直螺距進(jìn)行螺旋掃描的劑量測量,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

    表1 不同的準(zhǔn)直螺距進(jìn)行螺旋掃描的劑量測量

    由表1可看出完全符合式(4)的要求。所以準(zhǔn)直螺距才是與CTDIvol息息相關(guān)的參數(shù)[8]。

    3 結(jié)語

    正確理解術(shù)語、參數(shù)的物理意義,了解其相互間的關(guān)系以及影響因素,是保障檢定結(jié)果準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ),也有助于工作人員在保證CT影像質(zhì)量的基礎(chǔ)上尋求合適的方法降低輻射劑量及采取合理的防護(hù)措施。通過對多排螺旋CT檢定中CTDI100、CTDIW、及CTDIvol和層厚與螺距等幾個(gè)關(guān)鍵術(shù)語和概念的詳細(xì)介紹,可為計(jì)量工程師及醫(yī)護(hù)工作者對CT機(jī)的日常質(zhì)量控制提供指導(dǎo)。

    [1] 白玫. 淺談螺旋CT輻射劑量的測量[J]. 醫(yī)療設(shè)備信息,2006(7):33-35.

    [2] 郭洪濤.醫(yī)用輻射源[M].北京:中國計(jì)量出版社,2009.

    [3] 容超凡.電離輻射計(jì)量[M].北京:原子能出版社,2002.

    [4] JJG 1026—2007.醫(yī)用診斷螺旋計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置(CT)X射線輻射源檢定規(guī)程[S].北京:中國計(jì)量出版社,2007.

    [5] 柳澄.多層螺旋CT應(yīng)用中3個(gè)混亂概念的澄清[J].醫(yī)學(xué)影像學(xué),2002,12(06):467-468.

    [6] 張峻.醫(yī)用螺旋CT的計(jì)量檢定方法[J].計(jì)量技術(shù),2012(11):59-63.

    [7] 郭洪濤.檢測螺旋(CT)X輻射源劑量指數(shù)應(yīng)把握的要點(diǎn)[J]. 中國計(jì)量,2010(02):130-131.

    [8] 吳愛琴,鄭文龍,許崇永,等.多層螺旋CT螺距與圖像噪聲和輻射劑量的關(guān)系探討[J],實(shí)用放射學(xué),2011,27(4):614-616.

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