CT穩(wěn)定性檢測技術方案與實施的研究

伍 健 耿建華 宋俊峰 王奕斌 于衛(wèi)軍 趙心明

目前，CT在臨床中被廣泛應用，已成為疾病醫(yī)療診治中非常重要的手段，使得CT設備的裝機量一直迅猛增長[1]。CT設備質量控制是保障CT圖像質量與輻射安全的前提，而許多醫(yī)療機構對設備質量控制未引起足夠的重視，如果忽視質量控制工作，有可能造成誤診漏診甚至對患者的健康造成損害[2]。因此，CT質量控制工作在保障圖像質量與輻射安全方面具有重要意義。國外已有比較成熟的檢測規(guī)范和實踐，國內雖然出臺了相應的檢測規(guī)范，驗收檢測和狀態(tài)檢測得到了較好執(zhí)行，但穩(wěn)定性檢測尚未全面開展。為了及早發(fā)現(xiàn)不合格CT設備，保障圖像質量和輻射安全，穩(wěn)定性檢測的實施很有必要且刻不容緩。目前，國家雖然制定了通用的穩(wěn)定性檢測規(guī)范，但每臺CT設備的設備檔次、使用年限及工作負荷有差異，穩(wěn)定性檢測的檢測項目及相應周期是否應當適當調整[3]。由于各醫(yī)院CT設備的使用情況差別很大，需摸索適合自身的穩(wěn)定性檢測規(guī)范。為此，本研究對CT穩(wěn)定性檢測技術與實施方案進行研究，探討檢測規(guī)范中各檢測項目評價標準及檢測周期的合理性，同時探索適合自身醫(yī)院CT設備的穩(wěn)定性檢測方案。

1 資料與方法

1.1 檢測設備及工具

(1)檢測設備。被檢測設備為醫(yī)院在用的5臺CT設備及1臺PET/CT設備，設備型號、檔次、使用年限及工作負荷有所差異，其基本情況見表1。

(2)檢測工具。輻射劑量測量使用DCT10筆形電離室。Barracuda X射線機多功能質量檢測儀。頭部劑量模體，由固體丙烯酸樹脂制成，厚度為15 cm，直徑為16 cm。體部劑量模體，由固體丙烯酸樹脂制成，厚度為15 cm，直徑為32 cm。

(3)模體與模塊。CT性能檢測使用Catphan600模體(美國模體實驗室)，由5個測量模塊組成，包括CTP404模塊(CT值線性及較厚層厚模塊)、CTP591模塊(較薄層厚模塊)、CTP528模塊(高對比分辨力模塊)、CTP515模塊(低對比可探測能力模塊)和CTP486模塊(等效水CT值、均勻性及噪聲模塊)；隨機水模(美國GE公司)進行純水CT值、均勻性及噪聲性能檢測，水模支架、直尺、膠帶曲別針等。

1.2 掃描條件

(1)測量CT設備劑量指數(shù)所用掃描條件。①頭部劑量模體：管電壓為120 kV，管電流為200 mA，掃描時間為1.0 s，軸向掃描模式，層厚為5 mm×2，重建矩陣為512×512，視野(field of vision，F(xiàn)OV)為頭部，加權CT劑量指數(shù)(computed tomography dose index，CTDIW)＜50 mGy；②體部劑量模體：管電壓為120 kV，管電流為250 mA，掃描時間為1.0 s，軸向掃描模式，層厚為5 mm×2，重建矩陣為512×512，F(xiàn)OV為體部，CTDIW＜30 mGy。

(2)CT設備性能檢測所用掃描條件。管電壓為120 kV，管電流為200 mA，掃描時間分別為1.0 s、0.9 s和0.5 s(調整掃描時間，保證CTDIW＜50 mGy)，軸向掃描模式(僅圖像間一致性為螺旋掃描模式，螺距近似1)，層厚分別為1.25 mm、5 mm和10 mm(根據(jù)檢測規(guī)范要求設置)，重建矩陣為512×512，F(xiàn)OV為頭部。

1.3 檢測流程

利用檢測的掃描條件與方法，對5臺CT設備和1臺PET/CT設備進行為期10個月的檢測，每月檢測1次，收集測量數(shù)據(jù)，先以“間隔時間”為自變量，分析各檢測項目隨使用時間的變化規(guī)律，隨后討論各檢測項目與設備檔次、使用年限以及工作負荷(掃描人次、曝光劑量、曝光時間)的相關性，從而制定不同CT設備各檢測項目合理的檢測周期及評價標準，最后擬定適合自身醫(yī)院CT設備的穩(wěn)定性檢測方案，同時為完善CT設備穩(wěn)定性檢測規(guī)范提供參考。

1.4 檢測項目及評價標準

(1)檢測項目。在國家標準“X射線計算機斷層攝影裝置質量保證檢測規(guī)范”(GB 17589-2011)[4]和“X射線計算機體層攝影裝置質量控制檢測規(guī)范”(WS 519-2019)[5]中，有部分檢測項目未做穩(wěn)定性檢測要求，而本實驗旨在探索穩(wěn)定性檢測項目及其周期的合理性，因此將驗收檢測要求的檢測項目均進行了測量和分析，以求進行全面的評估。

(2)評價標準。對于檢測項目的評價標準，若檢測規(guī)范中有穩(wěn)定性檢測的評價標準，以此作為評價依據(jù)；若檢測規(guī)范中無穩(wěn)定性檢測的評價標準而有狀態(tài)檢測的評價標準，以狀態(tài)檢測的評價標準作為評價依據(jù)；若檢測規(guī)范中無穩(wěn)定性檢測和狀態(tài)檢測的評價標準，以驗收檢測的評價標準作為評價依據(jù)。此外，兩項規(guī)范中某些檢測項目的檢測方法及評價標準有不一致的地方，經(jīng)過專家咨詢和試驗探討，進行了適當選擇。檢測項目及其評價標準見表2。

表1 被檢測設備基本情況

表2 檢測項目及其評價標準

2 結果

根據(jù)檢測方法，得到如下檢測結果，其中診斷床定位精度評價標準±2 mm，實測值均＜1 mm，由于測量數(shù)據(jù)是通過肉眼觀察獲得，不能做到很精確，所有設備實驗期間的實測值均＜1 mm；掃描架傾斜精度評價標準±2°內，實測值為(-0.06°，0.94°)；掃描架傾斜精度的測量數(shù)據(jù)變化微乎其微(指所有設備實驗期間總的變化區(qū)間)；高對比分辨力(常規(guī)算法，5 mm層厚)評價標準J±15%，實測值均為7 LP/cm。

2.1 定位光精度檢測

定位光精度檢測評價標準為±3 mm，5臺CT設備和1臺PET/CT設備的實測值范圍分別為(0，0.5)、(0，1.0)、(0，0.5)、(0，1.0)、(-0.5，0.5)和(0，1.0)，見圖1。

圖1 定位光精度檢測結果

2.2 CTDIW頭模和體模檢測

CTDIW頭模和體模檢測評價標準為J±15%，5臺CT設備和1臺PET/CT設備頭模的實測值范圍分別為(-3.80%，0)(-1.57%，0)、(-3.93%，0)(-1.32%，1.71%)、(-4.07%，0)(-1.59%，1.03%)、(-7.02%，0)、(-3.68%，0)和(-2.11%，0.29%)；5臺CT設備和1臺PET/CT設備體模的實測值范圍分別為(-3.42%，0.08%)(-2.74%，0)、(-3.00%，0.36%)(-3.91%，0)、(-4.69%，0)(-2.80%，0)、(-7.59%，0)、(-3.51%，0)和(0，3.93%)，見圖2。

圖2 CTDIW頭模和體模檢測結果

2.3 CT值水及等效水檢測

CT值水及等效水檢測的評價標準為J±4 HU，5臺CT設備和1臺PET/CT設備水的實測值范圍分別為(-1.33，0.3)(-0.12，0.47)、(-0.2，0.3)(-0.6，0)、(-0.58，0)(0，0.56)、(-0.53，1.74)、(-1.26，0.05)和(0，0.73)；5臺CT設備和1臺PET/CT設備等效水的實測值范圍分別為(-2.24，1.05)(-2.54，0.40)、(-0.3，0.6)(-3.2，0)、(-1.28，0)(-1.60，0.51)、(-2.04，1.75)、(-6.17，0.61)和(-0.77，1.67)，見圖3。

圖3 CT值水及等效水檢測結果

2.4 均勻性水及等效水檢測

均勻性水及等效水檢測評價標準為J±2 HU，5臺CT設備和1臺PET/CT設備水的實測值范圍分別為(-0.45，0.26)(-0.09，0.59)、(-0.5，0)(-0.2，0.1)、(-0.18，1.10)(-0.50，0.65)、(0，1.42)、(0，2.28)和(-0.68，0)；5臺CT設備和1臺PET/CT設備等效水的實測值范圍分別為(-0.32，1.07)(-0.21，0.25)、(-0.9，0)(0，0.7)、(-0.77，0)(0，0.13)、(-0.31，1.11)、(-0.48，0.29)和(-0.72，0.07)，見圖4。

圖4 均勻性水及等效水檢測結果

2.5 噪聲水及等效水檢測

噪聲水及等效水檢測的評價標準為J±10%，5臺CT設備和1臺PET/CT設備水的實測值范圍分別為(0，16.00%)(-3.33%，0)、(-7.89%，0)(0，2.86%)、(-11.54%，0)(0，8.70%)、(0，4.88%)、(-3.85%，0)和(-5.00%，0)；5臺CT設備和1臺PET/CT設備等效水的實測值范圍分別為(0，3.13%)(-18.18%，0)、(-3.85%，3.85%)(-3.85%，0)、(-9.68%，0)(-4.17%，12.50%)、(0，9.09%)、(0，0)和(0，3.23%)見圖5。

圖5 噪聲水及等效水檢測結果

2.6 重建厚度偏差檢測

重建厚度偏差檢測的評價標準為J±2 0%或J±1 mm，5臺CT設備和1臺PET/CT設備10 mm的實測值范圍分別為(0，1.16%)(-1.04%，0.42%)、(-0.21%，1.05%)和(-1.04%，1.14%)，有3臺設備無10 mm的重建層厚；5 mm的實測值范圍分別為(0，4.44%)(-1.45%，0.41%)、(-0.20%，1.18%)(0，1.78%)、(-2.23%，0)(-0.82%，0.20%)、(-6.15%，0)、(0，3.17%)和(-4.25%，0)；1.25 mm的實測值范圍分別為(-14.29%，0)(0，16.67%)、(-14.29%，14.29%)(-12.50%，0)、(-25.00%，0)(0，33.33%)、(0，33.33%)、(0，33.33%)和(-20.63%，58.73%)，見圖6。

圖6 不同層厚的重建層厚偏差檢測結果

2.7 高對比分辨力檢測

高對比分辨力檢測的評價標準為J±15%，5臺CT設備和1臺PET/CT設備的實測值范圍分別為(0，0)(-6.00%，6.00%)、(0，0)(-5.45%，0)、(0，10.00%)(-8.00%，0)、(-18.18%，0)、(-14.55%，0)和(-18.18%，0)，見圖7。

圖7 高對比分辨力檢測結果

2.8 低對比探測能力檢測

低對比探測能力檢測的評價標準為＜3.0 mm，見圖8。

圖8 低對比探測能力檢測結果

2.9 CT值線性檢測

CT值線性檢測的評價標準為±60 HU內，見圖9。

圖9 CT值線性檢測結果

2.10 圖像間一致性檢測

圖像間一致性檢測的評價標準為＜6.0 HU，見圖10。

圖10 圖像間一致性檢測結果

由于更換球管，2室、3室及4室CT設備分別以1月份和6月份的檢測數(shù)據(jù)作為基線值；5室及6室CT設備以2月份的檢測數(shù)據(jù)作為基線值；PET/CT的1室設備以5月份的檢測數(shù)據(jù)作為基線值；部分檢測項目以驗收檢測或狀態(tài)檢測評價標準作為參考，未設定基線值。括弧中的實測值范圍，是檢測值與基線值相比較所得，圖中用粗體標出了最大的變化區(qū)間，用紅色標出了超標的變化區(qū)間。結合原始數(shù)據(jù)分析得出，超標的原因大多是偶然測量誤差引起，還有一部分是主觀測量失誤、設備維修不及時及主觀判定概念模糊造成。排除這些因素后，在為期10個月的檢測批次里，各CT設備的檢測項目基本都符合穩(wěn)定性檢測的評價標準。

3 討論

CT影像是輔助現(xiàn)代醫(yī)學診斷的重要手段，國外出臺了物理師制度，配備了專業(yè)的物理師，專門從事CT設備的質量控制工作，很好的執(zhí)行了設備檢測規(guī)范。因此，國外在設備質量控制方面積累了豐富的實踐經(jīng)驗和成熟的理論依據(jù)[6-8]。隨著CT技術發(fā)展及運用的日益廣泛，國外把研究重心轉移到如何兼顧圖像質量和射線劑量上，最大限度的降低射線劑量，以減輕CT檢查對患者的輻射傷害[9-12]。目前國內研究的熱點也集中在如何兼顧圖像質量和射線劑量上，但對CT指標連續(xù)多個時間點追蹤檢測方面的研究鮮見報道[13-15]。對于CT設備，應夯實質量控制工作，一味追求射線劑量與圖像質量的兼顧，無異于空中樓閣。本研究對CT指標進行連續(xù)10個月的追蹤檢測，對CT穩(wěn)定性檢測技術方案與實施進行了研究，以填補國內CT設備質量控制的不足。

3.1 實驗結果與實驗預期的偏離

(1)實驗結果。國家檢測規(guī)范基本適合醫(yī)院CT設備的穩(wěn)定性檢測。在為期10個月的檢測時間里，各CT設備的檢測項目基本都符合穩(wěn)定性檢測的評價標準。偶有超標的情況發(fā)生，但大多是偶然測量誤差引起，還有一部分是主觀測量失誤、設備維修不及時及主觀判定概念模糊造成。如果經(jīng)過設備檢測的專業(yè)培訓，對原始測試圖像的分析采用客觀分析軟件進行，就能避免人為因素對測量結果的影響。既然各CT設備的穩(wěn)定性在整個實驗期間都符合評價標準，就無法再從工作負荷、設備檔次及使用年限的角度分析對檢測周期的影響，也沒有必要從不同角度去剖析工作負荷對檢測周期的影響。但是，對于使用年限較長的舊設備，雖然各檢測項目都符合評價標準，但有些檢測項目(CTDIW、重建層厚偏差、高對比分辨力及低對比可探測能力)與基線值的偏差幅度明顯較新設備大。

(2)檢測項目的評價標準值得探討。穩(wěn)定性檢測指的是為確定診斷設備在給定條件下獲得的數(shù)值相對于一個初始狀態(tài)的變化是否符合評價標準而定期進行的檢測，因此評價標準都應該包含這個初始狀態(tài)對應的基線值。在檢測規(guī)范中，診斷床定位精度的評價標準未包含基線值，值得商榷。此外，根據(jù)實驗所得的檢測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，某些檢測項目與基線值的偏差較小，遠低于檢測規(guī)范中評價標準的偏差幅度，建議適當調整。

(3)實驗結果未達預期的原因。按照推理，設備工作負荷越大，對設備的損耗越大，設備的穩(wěn)定性越差，應該縮短設備的穩(wěn)定性檢測周期。檢測周期的設定視“工作負荷”而定，并受設備檔次及使用年限的影響，而不是單純的以“間隔時間”而定。但是，檢測結果并不支持這樣的實驗預期。究其原因，CT設備每日早上開機都會做快速校準，PET/CT設備每周都會做快速校準。即使設備因使用造成性能上的改變，都通過開機校準實現(xiàn)及時調試。如果CT設備都能每日做開機校準，規(guī)范的做好設備的維保工作，各檢測項目的穩(wěn)定性在近一年的時間里均能達到合格。穩(wěn)定性檢測的意義在于監(jiān)測平時的維保工作是否到位。

3.2 各檢測項目的檢測周期

結合檢測數(shù)據(jù)，聯(lián)系臨床應用，各檢測項目檢測周期的修改方案如下。

(1)診斷床定位精度檢測結果很穩(wěn)定，但診斷床機械運動頻繁且容易刮碰；CT值及均勻性很穩(wěn)定，但對于組織定性和影像診斷很重要，因此按照檢測規(guī)范要求每月進行監(jiān)測是有必要的。

(2)噪聲穩(wěn)定性較好，但其變化往往先于其他指標且會對部分指標產(chǎn)生影響，應將每半年檢測一次改為每月檢測一次；高對比分辨力穩(wěn)定性很好，但對于影像清晰度很重要，將每半年檢測一次改為每季度檢測一次。

(3)定位光精度、掃描架傾斜精度、CT值線性穩(wěn)定性很好，檢測規(guī)范均未要求是合理的；低對比可探測能力的檢測受主觀因素影響很大，但對病灶(尤其是低對比病灶)的顯示很重要，建議每季度檢測一次。

(4)重建層厚偏差、CTDIW穩(wěn)定性較好，檢測規(guī)范要求的每年檢測一次與每年一次的狀態(tài)檢測重復，建議取消。

3.3 各檢測項目的評價標準

結合檢測數(shù)據(jù)，通過對本結果分析，各檢測項目評價標準的修改方案如下。

(1)重建層厚偏差及CTDIW建議取消進行穩(wěn)定性檢測或對評價標準進行修改。對于重建層厚偏差，檢測規(guī)范中要求J±20%或J±1 mm，以較大者控制，建議按層厚設置不同的評價標準，否則對于＜2 mm的層厚無評價意義。因此，應s≥8 mm：J±5%，8 mm＞s＞2 mm：J±10%，s≤2 mm：J±50%；對于CTDIW，建議將J±15%改為J±10%。

(2)低對比可探測能力建議進行穩(wěn)定性檢測，評價標準為J±2.0 mm；診斷床定位精度建議增加基線值，由±2 mm改為J±2 mm。

(3)CT值(水)的評價標準J±4 HU，均勻性的評價標準J±2 HU，噪聲的評價標準J±10%，高對比分辨力的評價標準J±15%，建議保持不變。

3.4 CT機穩(wěn)定性檢測要求

(1)主觀測量誤差對測量數(shù)據(jù)準確性影響很大。建議采用客觀分析軟件對原始圖像進行評價，有文獻推薦使用國際標準化CTAutqALiteV3.0Rev5分析軟件進行計算機分析處理[16]；檢測人員需經(jīng)過專業(yè)培訓及一段時間的檢測實踐，方能勝任。

(2)為了避免主觀引起的失誤或偶然測量誤差，應重復測量2～3次。如果第2次測量結果與第1次接近，則將兩次測量結果取平均值；如果第2次測量結果與第1次相差較大，則進行第3次測量，將結果相近的兩次測量結果取平均值。

(3)如果檢測結果符合穩(wěn)定性檢測的評價標準，但不符合狀態(tài)檢測的評價標準，仍需對設備進行維修校準，使設備性能達到使用要求。

CT機穩(wěn)定性檢測項目與要求見表3。

表3 CT穩(wěn)定性檢測項目與要求

3.5 研究中的主要不足

(1)PET/CT設備的檢測數(shù)據(jù)少，開機校準的頻率低，降低了與其他CT設備的可比性，與相似使用年限序號為4的CT設備相比，其工作負荷較低，相應校準頻率也低，但兩者各檢測項目在檢測期間都符合評價標準。如果將PET/CT設備開機校準的頻率提高，將檢測時間延長至10個月，其各檢測項目仍能符合穩(wěn)定性檢測的評價標準。

(2)實驗研究中有部分主觀測量的誤差甚至失誤，有部分偶然測量誤差，還有部分數(shù)據(jù)受大氣壓的影響沒有校正，導致部分數(shù)據(jù)準確度不高。

4 結論

在定期開機校準的前提下，醫(yī)院CT設備的穩(wěn)定性檢測結果都能夠滿足現(xiàn)有檢測規(guī)范的要求，沒有達到實驗預期。但結合檢測數(shù)據(jù)和臨床應用，對CT設備穩(wěn)定性檢測的檢測項目、檢測周期、評價標準及檢測要求提出了修改參考。