多排螺旋CT几何效率影响因素初步研究*

庄静文白 玫

多排螺旋CT几何效率影响因素初步研究*

庄静文①白 玫①

目的：研究多排螺旋CT几何效率与准直宽度及管电压的关系。方法：使用长杆电离室测量不同准值宽度以及管电压下体模内剂量分布曲线并计算其几何效率。结果：多排螺旋CT的几何效率为11%～68%，其中中心位置的几何效率为11%～49%，边缘4个位置的几何效率为16%～68%，加权几何效率为17%～58%。随准直宽度的增加，几何效率明显增高，而管电压对几何效率的影响不明显。结论：多排螺旋CT几何效率受准直宽度影响较大，因此在实际临床操作中应选择适当的准直宽度进行扫描以减小患者的辐射剂量负担。

多排螺旋CT；几何效率；辐射剂量

几何效率(geometric efficiency，GE)是衡量沿Z轴方向X射线辐射利用的一个物理量[1-2]。CT成像中的不均匀半影会降低图像质量，在单排螺旋CT系统中，由于半影区域在一定程度上包含在有效探测器长度中，故GE较高[3]。随着CT技术的不断发展，CT的排数增长迅速[4-7]。对于多排螺旋CT，为保证图像质量需要使沿Z轴的有效探测器单元全部曝光并均匀地接收辐射线[8-9]。因此，多排螺旋CT的射线宽度一般要大于探测器宽度，也导致了部分射线落到有效探测器外而被浪费，降低了GE，增加了患者的辐射剂量[10]。因此，有必要对多排螺旋CT GE的主要影响因素进行研究[11]。

1 多排螺旋CT的GE

GE是单次扫描位于有效探测器宽度内的剂量分布与Z轴方向整个长度的剂量分布积分之比[12]。其表达式为公式1：

式中D(z)是Z轴方向的剂量分布，w是有效探测器阵列长度。

本研究使用直径为16 cm的有机玻璃体模，体模中心和边缘共有5个孔，在体模中心位置测量时w等于扫描设置的准直宽度，而在体模边缘位置进行测量时w应该用公式2进行校正：

式中595 mm是本研究所用Siemens Definition Flash CT焦点到扫描中心的距离，75 mm为边缘测量位置到扫描中心的距离。

加权GE可以通过测量有机玻璃体模5个位置的GE得到，其表达为公式3[13]：

式中GEc和GEp分别为在体模中心与边缘测得的几何效率。

2 实验方法

使用西门子公司Definition Flash CT扫描直径16 cm体模，使用CT-SD16长杆电离室依次测量体模中心位置以及12点钟、3点钟、6点钟及9点钟方向的边缘位置剂量分布曲线(分别简称A、B、C、D、E位置)，根据公式(1)、公式(2)及公式(3)计算得到GE。扫描条件：管电压为160 mAs、球管旋转时间1.0 s、螺距1.0、层厚5.0 mm。设置管电压分别为100 kV、120 kV及140 kV，准直宽度为16 mm×0.3 mm、16 mm×0.6 mm、20 mm×0.6 mm、40 mm×0.6 mm、32 mm×1.2 mm以及128 mm×0.6 mm。

3 实验结果

由实验结果可知，GE整体位于11%～68%之间(见表1、表2、表3)。其中位于体模中心的A位置GE为11%～49%，边缘4个位置的GE为16%～68%，加权GE为17%～58%。同时，实验结果显示，随准直宽度增加，GE有上升趋势，而管电压对GE的影响并不明显(如图1所示)[14]。

表1 100 kV时各准直宽度下的GE

表2 120 kV时各准直宽度下的GE

表3 140 kV时各准直宽度下的GE

图1 100 kV、120 kV及140 kV加权几何效率图

4 讨论

实验结果显示，GE与具有几何特性的准直宽度有较为明显的关系，GE随准直宽度的增加而升高。由此可知，实际准直宽度越宽，CT机在扫描时所产生的超过有效探测器的射线越少(即多余的射线越少)。而影响射线质量的管电压与GE的关系并不明显。

Perisinakis等[14]曾使用西门子公司的Sensation 16CT对螺旋CT的GE进行研究，测量了不同管电压、准直宽度、焦点大小以及总滤过下直径为16 cm体模中的几何效率。研究结果表明，在120 kV管电压、准直宽度1.2 mm～24 mm条件下体模中心位置的GE为9.6%～38.7%，体模边缘位置的GE为18.8%～50.9%，GE随准直宽度增加而升高，该结果与本研究的结果基本一致。此外，在Perisinakis等的研究中，GE还与焦点大小有明显关系，使用小焦点时GE较高[15]。

目前，学者已对准直宽度、焦点大小、管电压以及总过滤对GE的影响进行了研究，而其他因素对于GE是否有影响尚未见文献报道，因此对于GE影响因素还有待于进一步深入研究。

5 结论

从实验结果可以看出，多排螺旋CT的GE受管电压影响不明显，而受准直宽度影响较明显。随着准直宽度的增加，几何效率会显著提高，故准直宽度越大，患者的剂量负担越小。因此，在实际临床操作中，医务人员应尽量选择较大的准直宽度进行扫描以减小患者的剂量负担。

本研究仅针对准直宽度以及管电压两个因素对GE的影响进行了探究，而对于GE其他影响因素的研究有待进一步完善。

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Research on influencing factors of geometric efficiency on MDCT

/
ZHUANG Jing-wen, BAI Mei//
China Medical Equipment,2014,11(11):4-6.

Objective: To investigate the dependence of geometric efficiency (GE) on beam collimation and tube voltage. Methods: The dose profile was measured under the conditions of different collimations and tube voltages and GE was calculated. Results: GE was found to be from 11% to 68%, GE at central position and periphery were found to range from 11% to 49% and 16% to 68% respectively, and weighted GE was found to be from 17% to 58%. GE was increased with beam collimation, while it was less pronounced on tube voltages. Conclusion: The dependence of GE on collimation was significant. Therefore, operators should choose appropriate collimations to reduce the dose burden of patients in CT examinations.

Multi-detector row computed tomography; Geometric efficiency; Radiation dose

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.11.002

1672-8270(2014)11-0004-03

R812

A

庄静文,女,(1990- ),硕士研究生。首都医科大学宣武医院医学工程科，研究方向：生物医学工程。

2014-06-16

国家自然科学基金(81372923)“宽探测器螺旋CT所致辐射剂量评价方法研究”；国家科技支撑计划(2011BAI02B02)“医用光学与放射影像设备计量标准及溯源体系研究”

①首都医科大学宣武医院医学工程科 北京 100053

[First-author’s address]Xuanwu Hospital of Capital Medical University, Beijing 100053, China.