兩種模體在不同掃描模式下CT值的采集校準(zhǔn)及影響因素分析

李 克 羅娟娟

（南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤科 江西 南昌 330006）

1 引言

在放療計(jì)劃系統(tǒng)（TPS）中，我們首先需要使用CT電子密度模體將CT圖像中的CT值轉(zhuǎn)換為相對電子密度，然后在相對電子密度的基礎(chǔ)上進(jìn)行組織不均勻性校正計(jì)算，才最終得到放射治療計(jì)劃的劑量分布。如果CT模擬機(jī)采集的CT值不準(zhǔn)確，必然會(huì)導(dǎo)致劑量分布計(jì)算的誤差[1-3]。為探討兩種模體在同一臺(tái)CT模擬機(jī)上不同掃描模式下CT值的采集校準(zhǔn)及影響因素分析，我們按頭部、胸部和腹部這三種掃描模式分別采集CIRS062模體與Catphan600模體相對應(yīng)的CT值，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較及影響因素分析，為治療計(jì)劃劑量計(jì)算的精確提供依據(jù)。

2 設(shè)備和方法

2.1 設(shè)備

（1）CT模擬機(jī)：西門子sensation16層螺旋CT，CT床附加碳素纖維平板床面，LAP三維移動(dòng)式激光定位儀。（2）測量模體：①CIRS062電子密度模體，帶有8對電子密度已知的不同模擬組織圓柱體插件；②Catphan600 CT性能模體，包括8個(gè)感光測量目標(biāo)（空氣、多聚甲基乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸樹脂、聚甲醛樹脂、聚四氟乙烯和小水瓶）來測量CT值的線性。它們密度不同，對X射線的衰減系數(shù)也不同，對應(yīng)的CT值也不同。

2.2 方法

在CT模擬機(jī)上選擇頭部、胸部和腹部三種掃描模式分別對CIRS062電子密度模體和Catphan600模體進(jìn)行掃描，掃描床板為碳素纖維平板床面，掃描電壓為120KV，電流為180mA，掃描方式為3mm每層的螺旋掃描，將掃描好的圖像傳送至Pinnacle 9.8放療計(jì)劃系統(tǒng)，分別繪制出相應(yīng)的CT值密度轉(zhuǎn)換曲線。

3 結(jié)果

3.1 CIRS062電子密度模體的CT值測量結(jié)果

采用CIRS062電子密度模體分別在頭部、胸部與腹部CT掃描模式下測量的CT值列在表1中，從表中可看出頭部模式與腹部模式下測量出來的CT值只存在較小的偏差，而與胸部模式下測量出來的CT值存在較大偏差，尤其是高密度組織致密骨測量的CT值差異達(dá)到587HU。CIRS062電子密度模體在三種掃描模式下的CT值-電子密度轉(zhuǎn)換曲線如圖1所示。

表1 CIRS062模體在三種掃描模式下采集的CT值

圖1 CIRS062模體在三種掃描模式下的CT值-電子密度轉(zhuǎn)換曲線

3.2 Catphan600模體的CT值測量結(jié)果

采用Catphan600模體分別在頭部、胸部與腹部CT掃描模式下測量的CT值列在表2中。其測量結(jié)果與CIRS062電子密度模體測量的CT值結(jié)果相似，三種掃描模式在低密度組織（多聚甲基乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸樹脂）中的CT值基本一致，而在高密度組織（聚甲醛樹脂和聚四氟乙烯）中的CT值存在差異，其中頭部模式與腹部模式下測量出來的CT值只存在較小的偏差，而與胸部模式下測量出來的CT值存在較大偏差，其中聚四氟乙烯的最大相差351HU。Catphan600模體在三種掃描模式下的CT值-電子密度轉(zhuǎn)換曲線如圖2所示。

圖2 Catphan600模體在三種掃描模式下的CT值-電子密度轉(zhuǎn)換曲線

4 討論

通過兩種模體在三種掃描模式下的CT值-電子密度轉(zhuǎn)換曲線比較，本研究表明兩種模體在三種掃描模式下采集的CT值均存在差異。盡管對低原子序數(shù)材料（如多聚甲基乙烯、低密度聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸樹脂、脂肪、空氣、肺、肌肉）在不同掃描模式下其CT值變化甚微，但是對高原子序數(shù)材料得到的CT值出現(xiàn)了明顯的差異。采用Catphan600模體在三種掃描模式下采集聚四氟乙烯得到的CT值最大差異為351HU，采用CIRS062電子密度模體在三種掃描模式下采集致密骨得到的CT值最大差異為587 HU。有研究表明，CT值-電子密度轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤有可能導(dǎo)致腫瘤患者照射的劑量計(jì)算相差3%以上[4-6]，因此在臨床工作中，根據(jù)患者腫瘤所在的位置選擇相對應(yīng)體位的CT值-電子密度曲線，能夠有效提高TPS劑量計(jì)算的準(zhǔn)確性[7，8]。

在組織密度范圍內(nèi)，CT值-電子密度轉(zhuǎn)換曲線并非線性，其主要原因是由于組織原子序數(shù)改變影響了射線衰減。射線從肺至軟組織呈線性衰減，但在軟組織至骨之間則并非線性衰減，并且在該范圍內(nèi)其衰減受電壓影響較大。本研究中采用的兩種模體（CIRS062電子密度模體和Catphan600模體）的相對電子密度范圍均包含了人體各種組織，但其在相對電子密度1.17～1.93范圍內(nèi)僅有兩種密度插件，由于射線在該范圍內(nèi)的組織并不遵循線性衰減，因此這兩種模體在該范圍內(nèi)所提供的CT值精度存在一定的限制。要想建立更精確的CT值-電子密度轉(zhuǎn)換曲線，我們還需要包含更多已知密度的模體來進(jìn)行測量。近年來，已經(jīng)有單位研究使用雙能CT技術(shù)來提高CT值-組織參數(shù)轉(zhuǎn)化的準(zhǔn)確性，相關(guān)研究取得了一些進(jìn)展[9，10]。

在放射治療中，保證劑量的精確計(jì)算是精確放療的前提條件，而治療計(jì)劃系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集又是保證劑量計(jì)算精確的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，CT值-電子密度轉(zhuǎn)換曲線正確的建立就顯得尤其重要[11]。而CT值的準(zhǔn)確與否直接決定了CT值-電子密度轉(zhuǎn)換曲線的準(zhǔn)確性，因此，在掃描前我們首先要對CT模擬定位機(jī)進(jìn)行自檢，確保CT掃描圖像的質(zhì)量[7，11]。各放療單位應(yīng)根據(jù)科室設(shè)備的工作情況測量相應(yīng)的CT值-電子密度轉(zhuǎn)換曲線。