多品牌CT計(jì)量檢定的探討

金應(yīng)東 滕俊偉

金華市計(jì)量質(zhì)量科學(xué)研究院 浙江 金華 321000

1 引言

自從2018年5月JJG 961-2017《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(以下簡(jiǎn)稱規(guī)程)發(fā)布以來，使用新規(guī)程進(jìn)行CT的計(jì)量檢定已經(jīng)兩年多的時(shí)間。檢測(cè)的品牌機(jī)型包括世界三大品牌GPS(GE、SIEMENS、PHILIPS)及主流國產(chǎn)品牌聯(lián)影和東軟。其中GE和SIEMENS公司均參與了檢定規(guī)程的起草，這就意味著新版規(guī)程的檢定方法對(duì)于他們的機(jī)型更為適用。本文從實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，結(jié)合不同品牌的機(jī)型對(duì)檢測(cè)方法做一些探討。

2 針對(duì)現(xiàn)行CT檢定規(guī)程的兩點(diǎn)思考

CT作為醫(yī)院常規(guī)化的醫(yī)療設(shè)備，承擔(dān)著輔助性診斷的重要作用。由于其特殊的電離輻射成像原理，輻射劑量的多少直接關(guān)系病人的生命健康。所以，合理且嚴(yán)格的計(jì)量檢定是維護(hù)群眾生命安全的一道不可忽視的重要防線。CT檢定的項(xiàng)目包含:劑量指數(shù)、均勻性、噪聲水平、圖像一致性、CT值、層厚、空間分辨力和低對(duì)比度分辨力等。其中針對(duì)劑量指數(shù)的測(cè)量方法和低對(duì)比度分辨力的判別作相關(guān)討論。

2.1 劑量指數(shù)測(cè)量方法的變化 規(guī)程中增加了標(biāo)稱射線寬度大于40mm的測(cè)量方法，特別是當(dāng)標(biāo)稱射線寬度大于60mm時(shí)，如果采用常規(guī)的100mm長(zhǎng)桿電離室測(cè)量需要采用多次步進(jìn)測(cè)量的方法。其中操作的關(guān)鍵點(diǎn)是CTDI的測(cè)量。由于大于40mm測(cè)量方法中需要同時(shí)測(cè)量CTDI100，ref和CTDIfree-in-air，ref，這就意味著兩次測(cè)量的電離室位置應(yīng)該是一致的，沒有偏差或者偏差較小的。但是在實(shí)際的操作中，我們發(fā)現(xiàn)將電離室放置于頭模中和直接置于空氣中的這兩次測(cè)量會(huì)存在較大的誤差。原因在于，手動(dòng)操作的方法缺乏一定的細(xì)致性，并且對(duì)于CT機(jī)移床精度的要求也較高，同時(shí)測(cè)量過程中頭模擺放位置以及電離室在模體中的位置誤差最后都會(huì)集合在一起，這就是造成測(cè)量難度過大的主要原因。

為了盡量減少測(cè)量誤差，可以從以下三個(gè)方面著手:第一，在頭模和空氣中的CTDI測(cè)量時(shí)采用手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)電離室中線的方式，避免采用定位像后移床的方式進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。第二，擺放電離室和模體時(shí)使用水平尺和鋼卷尺等配套設(shè)備保持每次測(cè)量的空間位置盡量一致。第三，采用多次測(cè)量取平均的方式，減少隨機(jī)測(cè)量誤差帶來的影響。

2.2 低對(duì)比度分辨力的判別 目前測(cè)量CT低對(duì)比度分辨力的主流模體為美國模體實(shí)驗(yàn)室的CATPHAN 500，模體的其中一層便是將低對(duì)比插件放置在水等效組織中。在CT掃描該層之后在低對(duì)比插件中和水等效組織的插件中各選一個(gè)測(cè)量區(qū)，按照規(guī)程中的公式計(jì)算出窗寬和窗位，然后調(diào)整圖像的窗寬和窗位與公式結(jié)果一致，最后通過觀察的方法分辨出一組最小的孔徑。

早期的做法是通過調(diào)節(jié)圖像的窗寬和窗位，將分辨力和對(duì)比度調(diào)整為人眼最適合分辨的大小，然后主觀判定最小孔徑來得到圖像的低對(duì)比度分辨力。由于這種做法缺乏有效的復(fù)現(xiàn)性和科學(xué)性，所以通過公式計(jì)算出的窗寬和窗位一方面可以進(jìn)行復(fù)現(xiàn)溯源，另一方面更加嚴(yán)謹(jǐn)合理。

目前市面上大部分CT的合格與否一般會(huì)卡在這個(gè)節(jié)點(diǎn)，這主要由三個(gè)原因引起，第一，前期劑量指數(shù)步驟操作不完善，管電壓和電流時(shí)間積設(shè)置不到位，導(dǎo)致后續(xù)項(xiàng)目沒有得到理想的成像條件，所以在前置步驟CTDI中間測(cè)量過程中，這個(gè)值需要盡可能接近40mGy但是又不能超過它。第二，由于目前大部分CT排數(shù)和成像物理?xiàng)l件受限，導(dǎo)致機(jī)器性能一般，這類CT機(jī)的低對(duì)比度分辨力尤其是在0.3%超層這個(gè)檔位往往會(huì)難以分辨。第三，基于前述兩項(xiàng)原因，加之項(xiàng)目的判別中人為主觀因素較大，人與人之間判定均存在差異，特別是剛好處在合格與否邊界的孔徑需要仔細(xì)斟酌，一般認(rèn)為孔徑只要能分辨即可，即使不圓也無大礙。

3 多品牌CT機(jī)檢測(cè)異同

21世紀(jì)以來，醫(yī)療產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，其中國內(nèi)以邁瑞，聯(lián)影等企業(yè)為代表，在各自的醫(yī)療領(lǐng)域漸漸嶄露頭角。目前國內(nèi)的CT市場(chǎng)的設(shè)備大多以進(jìn)口為主，主要以GE、PHILIPS、SIEMENS為代表。這兩年在國家大力扶持，和企業(yè)艱苦研發(fā)的大背景下，聯(lián)影和東軟的CT慢慢進(jìn)入各大醫(yī)療機(jī)構(gòu)。針對(duì)各大品牌CT機(jī)型，檢測(cè)方法也是不盡相同。

3.1 圖像數(shù)和層厚的設(shè)置與換算 在測(cè)量CT劑量指數(shù)時(shí)，需要在軟件中設(shè)置相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，如管電壓、電流時(shí)間積、層厚、圖像數(shù)、掃描時(shí)間、FOV、濾波參數(shù)等。針對(duì)不同品牌的CT機(jī)型或者是同品牌不同型號(hào)的CT機(jī)型，設(shè)置參數(shù)方法也是大同小異。比如在SIEMENS和GE品牌的CT機(jī)軟件界面，我們能夠選擇10mm的層厚條件以及單幅圖像的掃描序列，但是在PHILIPS的機(jī)型中一般最小成像圖像數(shù)量為2，且由于掃描陣列的物理排布原因，它無法選擇10mm的層厚條件。所以針對(duì)軟件設(shè)置各異的情況，我們需要將劑量計(jì)探測(cè)到的示值加以換算。如層厚最大為8mm時(shí)，換算為10mm條件下的劑量，只需將儀器探測(cè)到的劑量值除以8乘以10即可，其他層厚以此類推。

針對(duì)多幅圖像成像的序列，換算方法也是如此，儀器探測(cè)到的劑量指數(shù)也是單幅圖像的劑量疊加。所以計(jì)算CTDI的劑量指數(shù)只需要簡(jiǎn)單做一下除法即可。一般圖像數(shù)量和層厚均不符合規(guī)程規(guī)定的條件時(shí)，按照換算方法，先計(jì)算單幅圖像劑量，然后針對(duì)10mm層厚進(jìn)行相關(guān)換算即可。

3.2 濾波函數(shù)的選擇 在測(cè)量空間分辨力的過程中，需要測(cè)量常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)條件和高分辨力條件下的空間分辨力。其中常規(guī)條件下的空間分辨力就是標(biāo)準(zhǔn)濾波下的分辨力，一般常規(guī)頭部序列中都是標(biāo)準(zhǔn)條件設(shè)置的參數(shù)。針對(duì)高分辨力條件，不同品牌設(shè)置的方法也有所不同。如GE的CT，在軟件界面選擇bone就是高分模式，常規(guī)為stnd。PHILIPS的一般機(jī)型，一般在軟件界面分辨力選項(xiàng)中選擇HIGH模式就是高分辨模式。SIEMENS的CT機(jī)，在濾波選擇框中選擇U90就是高分模式。針對(duì)國產(chǎn)聯(lián)影的CT機(jī)，在軟件濾波見面選擇SHARP-AA就是高分辨模式。其實(shí)針對(duì)各個(gè)品牌的高分模式選擇都有共同的地方，一般帶sharp(銳利)，bone(骨)，HIGH(高)和U(ultra)等字樣的為高分辨濾波模式。在日常的檢定過程中檢定人員需要學(xué)會(huì)舉一反三，通過日常經(jīng)歷和相關(guān)的摸索總結(jié)一套經(jīng)驗(yàn)，集結(jié)成文，為后續(xù)檢定者提供參考。

3.3 多品牌CT測(cè)量相通點(diǎn) 規(guī)程的制定雖然會(huì)有一定的偏向性，但是總體還是滿足大部分品牌CT機(jī)型的計(jì)量檢定需求。而規(guī)程的修訂也往往是基于科技的發(fā)展與實(shí)際操作的可行性在不斷地調(diào)整，一些過時(shí)的術(shù)語、測(cè)量方法和測(cè)量項(xiàng)目會(huì)漸漸去除；同時(shí)，一些先進(jìn)的、被國際普遍認(rèn)可的內(nèi)容將進(jìn)行填充。

基于成像原理的一致性，即使不同品牌CT間有自己的物理陣列排布方式，自己的后續(xù)成像優(yōu)化算法和獨(dú)有的軟件操作系統(tǒng)，也需要遵循X射線成像的物理規(guī)律；CT值的測(cè)量在不同品牌之間沒有顯著差異，其中值得注意的是，廠家都會(huì)為醫(yī)療機(jī)構(gòu)配備水模用以日常校準(zhǔn)，在檢定的時(shí)候還是需要使用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)中經(jīng)過溯源或者功能性檢查后的水模；均勻性的測(cè)量與圖像偽影密切相關(guān)，一般在檢定過程中，檢測(cè)人員如果能夠明顯發(fā)現(xiàn)圖像存在環(huán)狀偽影，就需要在均勻性檢測(cè)時(shí)更加細(xì)致仔細(xì)。一般而言，存在環(huán)狀偽影雖然沒有在規(guī)程中明確規(guī)定是不合格的依據(jù)，但是環(huán)狀偽影的存在已經(jīng)嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量，且均勻性一般也滿足不了規(guī)程中合格判定的要求。

遇見不同品牌或者小眾品牌的CT機(jī)型，不要畏懼和盲目操作，通過咨詢相關(guān)操作人員或者儀器廠家工程師后再進(jìn)行計(jì)量檢定。特別是有些年代久遠(yuǎn)，操作系統(tǒng)不便，成像困難的機(jī)型一方面需要耐心了解，嚴(yán)格檢測(cè)；一方面也需要事實(shí)就是，根據(jù)實(shí)際檢定結(jié)果公正判定合格與否。

4 結(jié)語

計(jì)量檢定擔(dān)負(fù)著量值傳遞和保障計(jì)量單位統(tǒng)一的重任，特別是高價(jià)值計(jì)量器具的檢定一方面需要扎實(shí)的技術(shù)積累，另一方面需要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心的性格品質(zhì)。輻射類儀器的檢定不僅需要做到檢測(cè)程序的一絲不茍，更需要檢定人員時(shí)刻保證自己的人身安全。2020年10月26號(hào)，國家市場(chǎng)監(jiān)管總局下發(fā)的新強(qiáng)制檢定計(jì)量器具的目錄中，將醫(yī)用診斷X射線設(shè)備又列入了強(qiáng)制檢定的范疇。這意味著國家對(duì)于涉及人民生命安全的計(jì)量器具從沒有放松監(jiān)管，而是對(duì)于法制計(jì)量建設(shè)的又一次完善。CT等輻射計(jì)量領(lǐng)域的檢定人員匱乏，人員質(zhì)量稂莠不齊，希望越來越多的年輕人投入到電離輻射計(jì)量這一領(lǐng)域，為中國薄弱計(jì)量領(lǐng)域的建設(shè)貼磚加瓦。