CT圖像質(zhì)量控制檢測(cè)及影響因素

李娜

（蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程部，安徽 蚌埠 233004）

近年來，由于CT 檢查技術(shù)的不斷提高，CT能夠提供解剖結(jié)構(gòu)明確、分辨率高的圖像，大大提高了疾病的檢出率和診斷的準(zhǔn)確率。CT 檢查已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)檢查的重要手段之一。然而，在CT 使用過程中，由于各種原因?qū)е翪T 圖像性能參數(shù)發(fā)生變化，圖像質(zhì)量下降，誤診和漏診的情況時(shí)有發(fā)生。因此，為了能夠獲得高質(zhì)量可信的CT 圖像，保證臨床最佳的診療效果，CT 圖像質(zhì)量控制環(huán)節(jié)是非常重要和必不可少的［1-3］。本研究對(duì)CT 圖像主要性能參數(shù)進(jìn)行了檢測(cè)和分析，以達(dá)到幫助臨床醫(yī)生對(duì)CT 圖像質(zhì)量控制的效果。

1 CT 圖像的質(zhì)量檢測(cè)

1.1 質(zhì)量檢測(cè)規(guī)范

引用標(biāo)準(zhǔn)：①GB 17589-2011《X 射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置質(zhì)量保證檢測(cè)規(guī)范》［4］；②JJG961-2017《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》［5］。以上規(guī)范適用新購(gòu)置CT 機(jī)的驗(yàn)收檢測(cè)和使用中CT 機(jī)的狀態(tài)和穩(wěn)定性檢測(cè)，不適用于CT 機(jī)生產(chǎn)中的質(zhì)量控制以及與CT 機(jī)配套使用的影像硬拷貝系統(tǒng)。

1.2 檢測(cè)工具及檢測(cè)環(huán)境

檢測(cè)工具使用CT 性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)模體Catphan500，該模體由殼體和CTP401、CTP528、CTP515 和CTP486 四個(gè)檢測(cè)模塊組合而成。其結(jié)構(gòu)見圖1，各模塊功能見表1。檢測(cè)環(huán)境條件：溫度18℃～28℃；相對(duì)濕度＜85%；大氣壓力：86～106 kPa。

表1 Catphan 500 模體各模塊的作用及相對(duì)距離

圖1 Catphan 500 模體結(jié)構(gòu)圖

1.3 檢測(cè)項(xiàng)目及方法

影響CT 圖像質(zhì)量的參數(shù)：層厚、空間分辨力、低對(duì)比度分辨力、均勻性、噪聲、水的CT值、CT 值線性以及CT 劑量指數(shù)等。在這些性能參數(shù)中，層厚、空間分辨力、低對(duì)比度分辨力、均勻性和噪聲是衡量CT 圖像質(zhì)量的重要指標(biāo)。

1.3.1 檢查前準(zhǔn)備 將檢測(cè)模體正確的擺放、對(duì)位。將模體擺放在檢查床前端，去除掃描頭架。然后移動(dòng)檢查床使得模體居于機(jī)架的中心，用定位光來確保模體中心定位正確。模體圓柱軸線必須與CT 的掃描旋轉(zhuǎn)軸一致，掃描平面與模體圓柱軸線垂直。斷層的中心必須與相應(yīng)檢測(cè)模塊的指定位置重合。掃描條件選擇不同層厚的頭部條件。

1.3.2 層厚的檢測(cè) ①將Catphan500 模體擺放于檢查床最前端的中心位置，調(diào)節(jié)水平旋鈕，模體水平后用定位燈定位在CTP401 中部，使其與標(biāo)點(diǎn)重合。②使用被測(cè)CT 廠家說明書中給定的頭部掃描條件（層厚10 mm 或者最大層厚），對(duì)CTP401檢測(cè)模塊進(jìn)行單層軸向斷層掃描。③調(diào)出掃描出的圖像，用ROI 工具測(cè)量斜線鄰域的CT 值L1；調(diào)整窗寬、窗位，圖像上的四條金屬線剛消失時(shí)的CT 值記錄為L(zhǎng)2；窗寬調(diào)到最小，窗位調(diào)節(jié)到L=（L1+L2）/2，測(cè)量四條斜線的長(zhǎng)度并計(jì)算其平均值為X，則測(cè)量所得厚度為Z=X·tan23°。如圖2。

圖2 斜線與層厚關(guān)系圖

1.3.3 空間分辨力的檢測(cè) ①在第一模塊CTP401中心面掃描后，控制掃描床使其進(jìn)30 mm，到達(dá)CTP528 模塊的中心面。②使用被測(cè)CT 廠家說明書中給定的頭部掃描條件（層厚10 mm 或者最大層厚），對(duì)CTP528 檢測(cè)模塊進(jìn)行斷層掃描，掃描所使用的參數(shù)應(yīng)使模塊中心的輻射劑量不高于50 mGy。③調(diào)出掃描出的圖像，為了使能夠清晰的分辨最小的線對(duì)數(shù)，先將CT 的窗寬調(diào)至最小，然后慢慢調(diào)節(jié)窗位直到滿意，記錄此時(shí)的線對(duì)數(shù)。圖像中線對(duì)的空間分辨力為1 LP/cm～21 LP/cm，對(duì)應(yīng)5 mm～0.24 mm。普通CT 機(jī)在常規(guī)算法下為5～7 LP/cm。

1.3.4 低對(duì)比度分辨力的檢測(cè) ①在第二模塊CTP528 中心面掃描后，控制掃描床使其進(jìn)床40 mm，到達(dá)CTP515 模塊的中心面。②使用被測(cè)CT 廠家說明書中給定的頭部掃描條件（層厚10 mm 或者最大層厚），對(duì)CTP515 檢測(cè)模塊進(jìn)行斷層掃描，掃描所使用的參數(shù)應(yīng)使模塊中心的輻射劑量不高于50 mGy。③獲取掃描圖像，觀察低對(duì)比度為的各組圓孔。使用ROI 軟件測(cè)量15 mm 圓孔中的平均CT 值和標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）值；以及圓孔外側(cè)的平均CT 和標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）值。調(diào)整窗寬W 和窗位L 的CT 值分別為，W=CT 目標(biāo)-CT 背景+5SDmax，L=（CT 目標(biāo)-CT 背景）/2。經(jīng)過上述的調(diào)整后，記錄下能夠清晰辨別最小直徑的圓孔，即獲得低對(duì)比度分辨率。該項(xiàng)判定是否合格的臨界值為5 mm，如果大于該值，判定為不合格。

1.3.5 均勻性和噪聲的檢測(cè) ①在第三模塊CTP515 中心面掃描后，控制掃描床使其進(jìn)床40 mm，到達(dá)CTP486 模塊的中心面。②使用被測(cè)CT 廠家說明書中給定的頭部掃描條件（層厚10 mm或者最大層厚），對(duì)CTP486 檢測(cè)模塊進(jìn)行斷層掃描，掃描所使用的參數(shù)應(yīng)使模塊中心的輻射劑量不高于50 mGy。③在獲取的掃描圖像中，使用ROI 軟件測(cè)量圖像中心點(diǎn)的CT 值及標(biāo)準(zhǔn)偏差SD，測(cè)量感興趣區(qū)域的面積大約為1 cm，然后用相同ROI 在所獲得的圖像距邊緣1 cm 處四個(gè)位置測(cè)得CT 值。④均勻性為四處測(cè)得的CT 值與中心CT值的最大偏差值。均勻性應(yīng)不超過4 HU。⑤圖像中心CT 值的標(biāo)準(zhǔn)偏差SD 可表示噪聲水平。噪聲N=SD×0.1%。噪聲水平應(yīng)不超過0.35%。

2 影響CT 圖像性能參數(shù)的主要因素

2.1 CT 使用環(huán)境的影響

影響圖像性能參數(shù)的環(huán)境因素主要是溫度和濕度。由于環(huán)境溫度、濕度的大范圍變化，比如，除了季節(jié)的變化，還有南方每年的梅雨季節(jié)。探測(cè)器、準(zhǔn)直器、濾線器、A/D 轉(zhuǎn)換器以及DSA 系統(tǒng)等電氣元件參數(shù)發(fā)生改變，電路發(fā)生溫度漂移，性能下降，導(dǎo)致圖像的均勻性以及CT 值會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而產(chǎn)生圖像偽影等故障。解決這類問題最有效的方法，保證相關(guān)部件的散熱系統(tǒng)正常工作，還要保證室內(nèi)的空調(diào)設(shè)備工作良好［6］，同時(shí)還要經(jīng)常清潔球管與探測(cè)器之間射線經(jīng)過的地方。另外，醫(yī)技人員要定期做空氣、水模的校準(zhǔn)，以修正空氣和水的CT 值均勻性和線性。

2.2 掃描參數(shù)及重建算法的影響

在圖像掃描過程中，如果選擇不合適的掃描參數(shù)（如kV 值，mA，掃描層厚等）及重建算法都會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降。kV、mA 增高，低對(duì)比度分辨力提高，噪聲降低。掃描層厚增加，空間分辨力降低，低對(duì)比度分辨力提高，噪聲越低。在圖像重建過程中選擇不同的重建算法，獲得的空間分辨力也不同。因此，要想獲得高的空間分辨力和低對(duì)比度分辨力，醫(yī)技人員在掃描圖像時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的掃描參數(shù)和重建算法。

2.3 CT 部件性能的影響

隨著CT 使用年限的增加，部分硬件性能發(fā)生改變，而直接影響圖像性能參數(shù)變化的主要部件有球管和探測(cè)器。隨著球管曝光量的不斷增加，其產(chǎn)生的X 線質(zhì)和量不斷下降。這種情況主要是由于球管燈絲的揮發(fā)造成的。隨著球管真空度的下降，也會(huì)導(dǎo)致球管內(nèi)部打火而產(chǎn)生偽影。探測(cè)器性能的下降或者參數(shù)的漂移都會(huì)導(dǎo)致CT 值變化以及產(chǎn)生圖像偽影。球管屬于貴重部件，為避免老化過快，醫(yī)技人員需要嚴(yán)格按照操作規(guī)程，使用前對(duì)球管進(jìn)行預(yù)熱等，防止球管冷曝光［7］；維修工程師要定期對(duì)球管燈絲電流、電壓進(jìn)行校準(zhǔn)等。除此之外，廠家工程師需要定期對(duì)整個(gè)CT 系統(tǒng)進(jìn)行年檢保養(yǎng)，讓設(shè)備始終處于工作的最佳狀態(tài)［8］，以避免因CT 部件性能下降導(dǎo)致的圖像質(zhì)量問題。

3 結(jié)語

CT 圖像的質(zhì)量控制是影像診斷必不可少的環(huán)節(jié)，也是一個(gè)系統(tǒng)而復(fù)雜的過程。隨著CT 診斷技術(shù)的不斷提高，影響CT 圖像質(zhì)量的因素也越來越復(fù)雜，這就需要臨床醫(yī)生不斷提高診療技術(shù)，積累經(jīng)驗(yàn)，避免了診療出現(xiàn)的漏診和誤診情況的發(fā)生。同時(shí)，醫(yī)學(xué)工程人員要加強(qiáng)CT 設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，配合臨床獲取到高質(zhì)量合格的CT 圖像［9-10］。