多排螺旋CT檢定中的幾個(gè)關(guān)鍵術(shù)語和概念

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.

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