不同CT性能模體低對(duì)比分辨力檢測(cè)結(jié)果探討

尤 良

1 目的

根據(jù)1999年6月實(shí)施的中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17589-1998《X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置影像質(zhì)量保證檢測(cè)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)規(guī)定，可通過在特定條件下對(duì)低對(duì)比度性能模體掃描、并對(duì)獲得的影像來評(píng)價(jià)CT裝置的低對(duì)比度物質(zhì)分辨能力。

由于低對(duì)比度分辨力是影響CT圖像質(zhì)量的重要參數(shù)之一，在實(shí)際檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)使用常用的兩種低對(duì)比度分辨力模體在同一臺(tái)CT裝置上以相同掃描條件測(cè)試獲得的低對(duì)比度分辨力有差別。所以通過對(duì)兩種低對(duì)比度分辨力模體的比對(duì)測(cè)試、結(jié)果分析，找出產(chǎn)生低對(duì)比度分辨力差別的原因，避免今后在實(shí)際測(cè)量中出現(xiàn)誤差。

2 方法

2.1 性能體模

常用的CT低對(duì)比度分辨能力檢測(cè)性能模體是美國(guó)體模實(shí)驗(yàn)室或德國(guó)IBA Dosimetry制造的Catphan 500性能測(cè)試模體和美國(guó)原子能協(xié)會(huì)制造的Victoreen76-421性能測(cè)試模體。

2.1.1 Catphan 500低對(duì)比度分辨力測(cè)試模體組件(CTP515)（見圖1）結(jié)構(gòu)

圖1圓形模塊直徑15 cm、厚4 cm，內(nèi)外兩組低密度孔徑(呈放射狀分布)。內(nèi)圈孔陣分為三組，每組對(duì)比度分別為0.3%、0.5%、1.0%，每組四個(gè)孔，直徑分別是3 mm、5 mm、7 mm、9 mm，孔深分別為3 mm、5 mm、7 mm。外圈孔陣分為三組，每組對(duì)比度分別為0.3%、0.5%、1.0%；每組九個(gè)孔，直徑分別是2 mm、3 mm、4 mm、5 mm、6 mm、7 mm、8 mm、9 mm、15 mm，孔深均為40 mm。

圖1 Catphan 500低對(duì)比度模體組件

2.1.2 Victoreen76-421低對(duì)比度分辨力測(cè)試模體組件（見圖2）結(jié)構(gòu)

圖2圓形模塊直徑14.6 cm，厚2.5 cm，圓模上分布11組孔，每組孔由4～5個(gè)相同孔組成，每組孔相鄰孔中心距離分別為2.5 mm、3.0 mm、3.5 mm、4.0 mm、4.5 mm、5.0 mm、5.5 mm、6.0 mm、6.5 mm、7.0 mm、7.5 mm；圓形模塊兩側(cè)由透明有機(jī)玻璃板夾住，孔內(nèi)充滿蒸餾水；在120 kV掃描條件下對(duì)比度為0.3%。

圖2 Victoreen76-421低對(duì)比度模體組件

2.2 檢測(cè)方法

2.2.1 Catphan 500低對(duì)比度分辨力測(cè)試模體組件測(cè)試

(1)用CT機(jī)頭部掃描條件（CTDI100中心劑量指數(shù)≤40 mGy）對(duì)放置在水等效組織中的該組件進(jìn)行10 mm層厚斷層掃描，圓形模塊影像應(yīng)置掃描視野中心位置，并使模體組件軸線與掃描層面垂直，所掃描區(qū)域周圍不應(yīng)有影響射線束的其它物質(zhì)存在。

(2)在掃描后的影像上對(duì)孔內(nèi)水等效組織和孔附近的模體組件分別用約100 mm2感興趣區(qū)域（ROI）測(cè)出孔內(nèi)水的CT值（CTw）、模體組件的CT值（CTm）和兩者最大的標(biāo)準(zhǔn)差(SDmax)(見圖3)。根據(jù)測(cè)得的CTw、CTm、SDmax數(shù)值，按公式WL=(CTw＋CTm)÷2和WW=(CTm－CTw)＋5SDmax計(jì)算得到的窗寬(WW)和窗位(WL)調(diào)節(jié)Catphan 500低對(duì)比度分辨力測(cè)試模體組件影像，記錄外圈三組對(duì)比值孔中與CTm和CTw絕對(duì)差值最接近的一組孔里可分辨的最小孔徑KD值。

圖3 Catphan 500低對(duì)比度測(cè)試影像圖

2.2.2 Victoreen76-421低對(duì)比度分辨力測(cè)試模體組件測(cè)試

⑴用CT機(jī)頭部掃描條件（CTDI100中心劑量指數(shù)≤40 mGy）對(duì)放置在水等效組織中的該組件進(jìn)行10 mm層厚斷層掃描，圓形模塊影像應(yīng)置掃描視野中心位置，并使模體組件軸線與掃描層面垂直，所掃描區(qū)域周圍不應(yīng)有影響射線束的其它物質(zhì)存在。

⑵在掃描后的影像上對(duì)棱形孔內(nèi)水等效組織和棱形孔附近的模體組件分別用約100 m2感興趣區(qū)域(ROI)測(cè)出孔內(nèi)水CT值(CTw)、模體組件的CT值(CTm)和兩者最大的標(biāo)準(zhǔn)差(SDmax)(見圖4)。根據(jù)測(cè)得的CTw、CTm、SDmax數(shù)值，按公式WL=(CTw＋CTm)÷2和WW=(CTm－CTw)＋5SDmax計(jì)算得到的窗寬(WW)和窗位(WL)調(diào)節(jié)Victoreen76-421低對(duì)比度分辨力測(cè)試模體組件影像，記錄該模體組件影像中11組孔里可完全分辨該組5個(gè)孔時(shí)的最小一組孔徑KD值。

圖4 Victoreen76-421低對(duì)比測(cè)試影像圖

2.3 計(jì)算

由于在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17589-1998《X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置影像質(zhì)量保證檢測(cè)規(guī)范》中規(guī)定，在對(duì)比度為0.6%時(shí)使用狀態(tài)下的低對(duì)比度分辨力至少應(yīng)達(dá)到5.6 mm，但每臺(tái)設(shè)備每次測(cè)量的實(shí)際對(duì)比度不一定是0.6%，因此都必須進(jìn)行換算（見表1、見表2、見表3）。

2.3.1 孔位與孔經(jīng)對(duì)應(yīng)關(guān)系

表1 Catphan 500孔位與孔經(jīng)對(duì)應(yīng)關(guān)系

表2 Victoreen76-421孔位與孔經(jīng)對(duì)應(yīng)關(guān)系

2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)要求

表3 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求表

2.3.3 換算公式

標(biāo)準(zhǔn)條件下實(shí)際分辨力=[K D×(C T m－CTw)÷10]÷0.6

式中KD=實(shí)際測(cè)試孔經(jīng)（mm）；CTm=孔外模體CT值；CTw=孔內(nèi)水CT值

3 結(jié)果

3.1 在相同掃描條件下對(duì)8臺(tái)CT裝置分別使用Catphan 500（以下用C表示）和Victoreen76-421（以下用V表示）進(jìn)行低對(duì)比度分辨力模體測(cè)試，其結(jié)果分為用C實(shí)測(cè)的孔徑mm（表中以Cmm表示）和換算到0.6%對(duì)比度下的低對(duì)比度分辨力（表中以CHmm表示）、用V實(shí)測(cè)的孔徑mm（表中以Vmm表示）和換算到0.6%對(duì)比度下的低對(duì)比度分辨力（表中以VHmm表示），以及用CH/VH差值表示在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定約0.6%對(duì)比度下用C和V實(shí)測(cè)換算后的低對(duì)比度分辨力差值(見表4)。

3.2 對(duì)上表中數(shù)據(jù)分析后可提出以下問題

為什么用C模體測(cè)試評(píng)價(jià)低對(duì)比度分辨力可達(dá)到國(guó)家驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，而用V模體測(cè)試評(píng)價(jià)低對(duì)比度分辨力卻不能符合國(guó)家驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)？為什么兩種模體實(shí)測(cè)結(jié)果會(huì)有偏差？為什么V模體的實(shí)測(cè)對(duì)比度超過了1%？

4 結(jié)論

⑴C模體組件觀察低對(duì)比度最小可分辨孔時(shí)的認(rèn)定范圍較V模體組件寬。C模體組件觀察低對(duì)比度最小可分辨孔是以能見到該孔徑的孔影像為準(zhǔn)，無論是一小點(diǎn)或是一個(gè)完整的圓斑，認(rèn)定點(diǎn)是個(gè)范圍，較難統(tǒng)一和規(guī)范；而V模體組件觀察低對(duì)比度最小可分辨孔是以能同時(shí)見到該組全部孔影像為準(zhǔn)，觀察認(rèn)定方式較容易統(tǒng)一和規(guī)范。所以兩種模體實(shí)測(cè)結(jié)果會(huì)有一些偏差，理論上講用V模體組件觀察低對(duì)比度最小可分辨孔的精度要高些。

⑵從V模體組件結(jié)構(gòu)可以看出，最小孔徑為2.5 mm，在實(shí)際測(cè)試中CT裝置可分辨的低對(duì)比度最小孔徑均已達(dá)到模體上最小孔徑極限；換句話說，CT裝置的實(shí)際低對(duì)比度最低分辨力可能是2.0 mm或更小孔經(jīng)的孔，但限于V模體組件上沒有更小孔徑的測(cè)量孔，而且只有一種對(duì)比度孔，從而導(dǎo)致低對(duì)比度分辨力不能滿足實(shí)際驗(yàn)收測(cè)試的需求。而在C模體組件上低對(duì)比度最小孔徑為2.0 mm，滿足了實(shí)際測(cè)量的需求。

⑶從C模體組件結(jié)構(gòu)可以看出，它不僅具有2.0 mm的低對(duì)比度分辨力孔，而且還具有三種對(duì)比度的測(cè)試孔，大大增加了低對(duì)比度分辨能力評(píng)價(jià)范圍。例如當(dāng)在1%對(duì)比度時(shí)可分辨已達(dá)到或接近最小的孔經(jīng)，則可改為在5%對(duì)比度的孔經(jīng)上觀察，甚至可改為在3%的對(duì)比度的孔經(jīng)上觀察，這樣實(shí)際是加大了對(duì)低對(duì)比度測(cè)試的適應(yīng)范圍。

⑷該V模體的實(shí)測(cè)對(duì)比度超過了1%的狀況是否屬特殊性或有其它因素影響還在分析研究中，但可明確認(rèn)為低對(duì)比度分辨力測(cè)試應(yīng)選擇C模體組件Catphan 500為宜。

表4 實(shí)測(cè)和換算到0.6%對(duì)比度下的低對(duì)比度分辨力情況統(tǒng)計(jì)和結(jié)果比較

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB/T17589-1998,X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置(CT)影像質(zhì)量保證檢測(cè)規(guī)范[S].北京：中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部,1998.

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程.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[S].北京:國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,2007.

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