CT设备的质量控制分析与探讨

高华永，晁勇，刘帅，苗路瑞，董灿，帅万钧

中国人民解放军总医院第一附属医院，北京 100048

CT设备的质量控制分析与探讨

高华永，晁勇，刘帅，苗路瑞，董灿，帅万钧

中国人民解放军总医院第一附属医院，北京 100048

0 前言

X射线计算机断层扫描（CT）由于可以准确地反映实质性器官、组织的内部结构及病变的组成成分，已经广泛应用于临床诊断。CT图像质量的优劣是评判临床医疗质量的关键，而对CT机的质量控制则是保证CT图像质量的重要手段。对CT图像质量进行日常的质量检测有以下优点：提高图像质量，保障临床诊断的正确性；在保障图像质量的前提下，降低有害射线的剂量，保护医护人员和患者的身体健康；在入院检测中把关，保护院方的利益；提供CT机运行的相关数据，为工程师维修保养提供参考。

根据我国医用诊断CT检定规程及军队CT质量检测评审规定，质控中CT 机主要的检测项目可以分为4组11项[1]，分别为：

（1）剂量指数（CT Dose Index，简称CTDI）用来计算和控制扫描剂量（即病人所受照射剂量）。

（2）空间分辨率、密度分辨率（低对比度分辨率）、噪声水平三项主要检测CT对不同细小组织的分辨能力。

（3）水和空气的CT 值、CT 值线性、CT场的均匀性主要用来保障CT对不同组织定性的准确性。

（4）层厚偏差、定位光精度、床运动精度用来保证CT对病灶的定位精度。

1 CT质控检测设备及相关标准

1.1 CT质控检测的设备

CT机质量控制检测所需要的设备主要有：Barracuda多功能X 线分析仪、QAbrower软件、长杆电离室、CT剂量头模、CT性能体模Catphan500、水平尺、直尺等。

其中，Barracuda多功能X 线分析仪可以通过连接电脑或掌上电脑测量多种参数，主要用来配合CT剂量头模和长杆电离室测量加权剂量指数CTDIw。CT性能体模Catphan500为美国体模实验室制造的CT性能模体。它分为CTP401、CTP528、CTP515、CTP486四个部分组成。CTP401主要用于测量层厚、CT值线性和对比度标度；CTP528主要用于测量空间分辨率；CTP515主要用于测量低对比度分辨率；CTP486用于测量场的均匀性和噪声。

1.2 CT质控的相关标准

CT质量控制主要依照下面三个标准：① 《医用诊断螺旋计算机断层摄影装置（CT）X 射线辐射源检定规程》(JJG 1026-2007)；② 《医用诊断计算机断层摄影装置（CT）X射线辐射源检定规程》（JJG 961-2001）；③ 总后卫生部（2003.12）X射线计算机断层扫描系统应用质量检测与评审规范。

2 质控参数的检测方法[2,3]

2.1 CTDIw的测量

首先将长杆电离室放置到CT剂量头模相应位置，调节模体水平，连接长杆电离室和X线测试仪，然后设置单层轴位，在CT头部扫描标准条件下对模体进行扫描。分别测量头模上中心(C)、3、6、9、12 点方向的CTDI值，记录数值，并使用以下两组公式计算CTDIw。

2.2 床运动精度

首先在扫描床上做出标记，设置病床进入CT机架的行走距离X为300 mm，然后进床。使用直尺测量实际运动值，利用下面公式计算进床精度δ1-max。退床时采用相同方法计算退床精度δ2-max。

2.3 层厚的测量

把Catphan500体模放置在扫描床上，用水平尺调平，使用定位灯将CTP401定位在扫描区域的中间。在采用常规头部扫描条件对体模进行扫描，并记录扫描条件和层厚。然后在扫描后的图像中测量扫描图像周斜线相邻区域CT值L1及窗宽最小时四条斜线消失时的窗位值L2，令：

然后测量窗位调至L时四条斜线的X和Y的长度，得到四组数据，再利用公式：

计算出实际的层厚，然后更改层厚重复以上步骤两至三次，求平均值并计算误差。

2.4 水的CT值、噪声及场均匀性的测量

同3.3，先摆放体模，再使用定位灯将CTP401定位在扫描区域的中间。采用常规头部扫描条件对体模进行扫描，记下扫描条件和层厚。采集图像，测出中心点、3、6、9、12点方向五个点的CT值和标准偏差，然后重复以上步骤求平均值。其中：

水的CT值为中心点CT值的平均值。

CT的噪声设为N，设上述五个点的标准偏差的最大值命名为£，则有：

N =£× 0.1%

CT的均匀性为中心点CT值与周边四个点CT值的最大差值。

2.5 CT值线性

同3.3扫描体模，记录图像中四个不同圆柱体的CT值。其中各个材料的CT标准值为：

特氟隆：990（类似于骨头）；

丙烯：120；

低密度聚乙烯：- 100；

空气： - 1000；

体模中的水柱作为第五类，其标准值取为0。

根据下面的公式计算对比度标度：

2.6 空间分辨率

同上述方法摆放体模，使用定位灯将CTP528定位至扫描区域的中间，然后扫描体模。调节获取图像的窗宽窗位直至能看到清晰的线对图，然后记录清晰看到的线对数。取能够清晰看到线对的两幅图像，记录其线对数最大值作为空间分辨率。

2.7 密度分辨率

使用定位灯将CTP515定位在扫描区域中间，选择模组中密度差为0.5%的物体作为测量物，然后进行扫描。调节窗宽，其中：

窗宽=[（测量物CT值-背景CT值）+max（测量物标准偏差），背景标准偏差]×5

窗位为测量物和背景CT值的平均值。将面积可辨识度大于80%的圆中，面积最小的圆的直径值记录下来作为密度分辨率。

3 质控数据的对比及分析

3.1 日常质控检测及分析

由于CT的质量控制对临床有着非常重要的意义，因而对CT设备进行质量控制应常态化、日常化和周期化。设备的运行状态通常可以通过质控检测进行检查。

通过质量控制并对结果加以分析，可以发现设备存在的突出问题，为工程师的维修保养提供参考。表1为我院某台CT的质控结果：

表1 某CT在某次质控检测后的结果

由表1可以看出该CT的空间分辨率和密度分辨率符合要求，场的均匀性和噪声都正常范围内，说明机器的图像质量保持在良好的范围内，但CTDI指标接近剂量限值。这时的设备可以只做相应的除尘保养，这样避免了以前维修保养的盲目性，节省了人力物力。

3.2 周期性质控检测对比分析

根据日常质控检测周期性要求及设备的使用情况，我们对原先的质控方案进行优化，即：每季度进行质量控制检测一次，并在每半年进行设备保养维修后对CT设备再进行一次质控分析。通过对同一台设备的周期性监测，可以发现CT设备的不稳定性因素和周期性的规律。我们对同一台CT设备的质控数据进行对比，认清质控指标的意义。从一些数据的分析中发现其中影响图像质量的因素，例如我院某台CT经过我们一年的季度性周期检测，其结果如表2所示：

在CT使用过程中，电子及机械部件的老化影响CT设备的表现，反映在质量控制方面就是图像质量的下降、噪声水平的增加以及密度分辨率的下降。例如在表2中，可以看到CT图像中噪声在增加，同时密度分辨率下降。此外在实际检查中还发现，CT扫描床的运动精度等机械性能指标也出现老化的症状。

3.3 保养前后质控结果的对比分析

工程师基于周期性质控检测的结果，制定的维修保养计划为：每半年对该CT进行一次除尘清洁的保养行动及一些机械运动及安全设施的检查。除了进行删除多余病人图像等软件维护工作，还要进行快速校准（Fast Calibration），以此来保障CT的图像质量。表3为某次保养前后质控结果的对比：

表2 某CT周期性检测结果

表3 某CT保养前后质控结果的对比

从表3中可以看出CT维护保养的重要性。此次保养后场的均匀性、水的CT值、密度分辨率等显著提升，有利于临床医生从图像中分辨出密度相近的病变组织。其中，密度分辨率受噪声的影响很大。它是图像细节和背景相差不大时，将一定大小的细节从背景中分辨出来的能力[4]。在图像的噪声收到抑制之后，密度分辨率就自然提高了。由于空间分辨率是在高对比度情况下体现细节的能力。它往往和X线束几何尺寸、探测器单元的大小数目、取样间隔以及X线管的焦点尺寸等因素有关[5]。因此，相同的测试条件下所得结果相差不大。在本次保养中对其提升并不是很明显。

在年终的预防性维护保养中，我们发现了有一些值已经接近了检测的限值（如表二季度4记录）。因此我们进行了一次预防性维修，除了进行保养以外，还对该设备做了一次细节校准（Detail Calibration）。预防性维修之后，质量控制检测的数据如表4所示：

表4 某CT预防性维修前后质控结果的对比

表4的对比表明CT进行细节校准后，场的均匀性、图像噪声、密度分辨率等值得到明显改善。对比快速校正和细节校正，我们发现细节校正能够降低系统的噪声，保证图像质量。因为细节校准不仅修正了空气校正表的数值和不同模体中的衰减系数，而且还能够降低CT中电子器件因性能漂移而产生的噪声，对图像的改善更加彻底。但是由于细节校准需要CT曝光量大，且耗时比较长，所以建议在年度保养或必要的维修环节中使用。

从质控工作的经验看，CT设备图像质量变差一般从图像噪声变大开始的。随之而来的是密度分辨率的下降、CT值线性的变差，这就印证了密度分辨率和噪声是密切相关的。影响空间分辨力主要因素有两种：（1）CT机本身固有的：检测器孔径宽窄、卷积滤波函数、X射线管焦点尺寸、 机械准直系统等；

（2） 使用不当造成的：X射线剂量过大或过小，矩阵规格、扫描层厚选择不当[6-7]。

通过上面的数据对比及分析，我们可以看出CT图像质量主要影响因素为图像噪声逐渐加大，进而密度分辨率变差，这给临床对密度差别不大的组织之间的诊断带来了困难。同时，随着CT的使用，机架及扫描床等机械机构之间由于长时间使用，不可避免有所磨损，也会影响CT检查的精度。除此之外，工作负荷较重的CT出现故障的几率会比较大。因此，工程师需要根据CT设备独特的工作负荷和质控结果来安排保养时间和项目。

4 总结

本文介绍了CT主要的质控指标及检测方法，并通过对比日常质控、周期性质控和保养前后质控的检测数据，分析了影响CT图像质量的主要因素，并优化了质控方案，降低设备的故障率，保障医疗工作的正常进行。

[1] 徐子森,王敏．CT系统的质量控制[J]．中国医疗设备,2013,(8):26-28．

[2] 亓恒涛,秦维昌,刘传亚,等．CT机质量控制检测的探讨[J]．医学影像学杂志,2006,(9):89-92．

[3] JJG1026—2007．医用诊断螺旋计算机断层摄影装置（CT）X射线辐射源检定规程[S]．

[4] 刘小波,郑晓红,刘宝金．CT 图像质量改善浅析[J]．福建医药杂志,1999,21(1):90．

[5] 徐子琴．医用X射线计算机断层摄影装置(CT)计量检定的技术意义[J]．医疗装备,2005,18(7):15-17．

[6] 夏勋荣．CT模拟机的质量控制方法研究[D]．清华大学,2012．

[7] 张国荣．CT低辐射剂量与图像质量优化项目的质量控制分析[J]．中国科技信息,2010,(3):35-36,51．

Analysis and Discussion of CT Quality Control

GAO Hua-yong, CHAO Yong, LIU Shuai, MIAO Lu-rui, DONG Can, SHUAI Wan-jun

The First Affiliated Hospital of General Hospital of the PLA，Beijing 100048, China

本文阐述了CT设备质量控制的主要指标及检测方法。通过对比日常质控、周期性质控和保养前后质控的检测数据，从中发现影响CT图像质量的因素，从而对CT设备的日常维修保养提供指导。

CT；质量控制；图像质量

This paper introduces the primary indexes and test methods in CT quality control. Through comparing the data of daily quality control and periodic quality control, before and after the maintenance, we found the factors that infuence the image quality of CT, thus, daily maintenance could be guided.

CT; quality control; image quality

R197.39

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.06.003

1674-1633(2014)06-0008-03

2014-03-03

2014-03-28

全军医学科技青年培育项目(13QNP181)；军事医学计量专项(2011-JL3-013)。

本文作者：高华永，技师，主要研究方向为大型医学装备管理、维护和计量检测。

帅万钧，博士，高级工程师。

作者邮箱：gaohuayong@gmail．com