CT圖像質量控制檢測及影響因素

李娜

（蚌埠醫學院第一附屬醫院 醫學工程部，安徽 蚌埠 233004）

近年來，由于CT 檢查技術的不斷提高，CT能夠提供解剖結構明確、分辨率高的圖像，大大提高了疾病的檢出率和診斷的準確率。CT 檢查已經成為現代醫學檢查的重要手段之一。然而，在CT 使用過程中，由于各種原因導致CT 圖像性能參數發生變化，圖像質量下降，誤診和漏診的情況時有發生。因此，為了能夠獲得高質量可信的CT 圖像，保證臨床最佳的診療效果，CT 圖像質量控制環節是非常重要和必不可少的［1-3］。本研究對CT 圖像主要性能參數進行了檢測和分析，以達到幫助臨床醫生對CT 圖像質量控制的效果。

1 CT 圖像的質量檢測

1.1 質量檢測規范

引用標準：①GB 17589-2011《X 射線計算機斷層攝影裝置質量保證檢測規范》［4］；②JJG961-2017《醫用診斷螺旋計算機斷層攝影裝置（CT）X 射線輻射源》［5］。以上規范適用新購置CT 機的驗收檢測和使用中CT 機的狀態和穩定性檢測，不適用于CT 機生產中的質量控制以及與CT 機配套使用的影像硬拷貝系統。

1.2 檢測工具及檢測環境

檢測工具使用CT 性能檢測標準模體Catphan500，該模體由殼體和CTP401、CTP528、CTP515 和CTP486 四個檢測模塊組合而成。其結構見圖1，各模塊功能見表1。檢測環境條件：溫度18℃～28℃；相對濕度＜85%；大氣壓力：86～106 kPa。

表1 Catphan 500 模體各模塊的作用及相對距離

圖1 Catphan 500 模體結構圖

1.3 檢測項目及方法

影響CT 圖像質量的參數：層厚、空間分辨力、低對比度分辨力、均勻性、噪聲、水的CT值、CT 值線性以及CT 劑量指數等。在這些性能參數中，層厚、空間分辨力、低對比度分辨力、均勻性和噪聲是衡量CT 圖像質量的重要指標。

1.3.1 檢查前準備 將檢測模體正確的擺放、對位。將模體擺放在檢查床前端，去除掃描頭架。然后移動檢查床使得模體居于機架的中心，用定位光來確保模體中心定位正確。模體圓柱軸線必須與CT 的掃描旋轉軸一致，掃描平面與模體圓柱軸線垂直。斷層的中心必須與相應檢測模塊的指定位置重合。掃描條件選擇不同層厚的頭部條件。

1.3.2 層厚的檢測 ①將Catphan500 模體擺放于檢查床最前端的中心位置，調節水平旋鈕，模體水平后用定位燈定位在CTP401 中部，使其與標點重合。②使用被測CT 廠家說明書中給定的頭部掃描條件（層厚10 mm 或者最大層厚），對CTP401檢測模塊進行單層軸向斷層掃描。③調出掃描出的圖像，用ROI 工具測量斜線鄰域的CT 值L1；調整窗寬、窗位，圖像上的四條金屬線剛消失時的CT 值記錄為L2；窗寬調到最小，窗位調節到L=（L1+L2）/2，測量四條斜線的長度并計算其平均值為X，則測量所得厚度為Z=X·tan23°。如圖2。

圖2 斜線與層厚關系圖

1.3.3 空間分辨力的檢測 ①在第一模塊CTP401中心面掃描后，控制掃描床使其進30 mm，到達CTP528 模塊的中心面。②使用被測CT 廠家說明書中給定的頭部掃描條件（層厚10 mm 或者最大層厚），對CTP528 檢測模塊進行斷層掃描，掃描所使用的參數應使模塊中心的輻射劑量不高于50 mGy。③調出掃描出的圖像，為了使能夠清晰的分辨最小的線對數，先將CT 的窗寬調至最小，然后慢慢調節窗位直到滿意，記錄此時的線對數。圖像中線對的空間分辨力為1 LP/cm～21 LP/cm，對應5 mm～0.24 mm。普通CT 機在常規算法下為5～7 LP/cm。

1.3.4 低對比度分辨力的檢測 ①在第二模塊CTP528 中心面掃描后，控制掃描床使其進床40 mm，到達CTP515 模塊的中心面。②使用被測CT 廠家說明書中給定的頭部掃描條件（層厚10 mm 或者最大層厚），對CTP515 檢測模塊進行斷層掃描，掃描所使用的參數應使模塊中心的輻射劑量不高于50 mGy。③獲取掃描圖像，觀察低對比度為的各組圓孔。使用ROI 軟件測量15 mm 圓孔中的平均CT 值和標準偏差（SD）值；以及圓孔外側的平均CT 和標準偏差（SD）值。調整窗寬W 和窗位L 的CT 值分別為，W=CT 目標-CT 背景+5SDmax，L=（CT 目標-CT 背景）/2。經過上述的調整后，記錄下能夠清晰辨別最小直徑的圓孔，即獲得低對比度分辨率。該項判定是否合格的臨界值為5 mm，如果大于該值，判定為不合格。

1.3.5 均勻性和噪聲的檢測 ①在第三模塊CTP515 中心面掃描后，控制掃描床使其進床40 mm，到達CTP486 模塊的中心面。②使用被測CT 廠家說明書中給定的頭部掃描條件（層厚10 mm或者最大層厚），對CTP486 檢測模塊進行斷層掃描，掃描所使用的參數應使模塊中心的輻射劑量不高于50 mGy。③在獲取的掃描圖像中，使用ROI 軟件測量圖像中心點的CT 值及標準偏差SD，測量感興趣區域的面積大約為1 cm，然后用相同ROI 在所獲得的圖像距邊緣1 cm 處四個位置測得CT 值。④均勻性為四處測得的CT 值與中心CT值的最大偏差值。均勻性應不超過4 HU。⑤圖像中心CT 值的標準偏差SD 可表示噪聲水平。噪聲N=SD×0.1%。噪聲水平應不超過0.35%。

2 影響CT 圖像性能參數的主要因素

2.1 CT 使用環境的影響

影響圖像性能參數的環境因素主要是溫度和濕度。由于環境溫度、濕度的大范圍變化，比如，除了季節的變化，還有南方每年的梅雨季節。探測器、準直器、濾線器、A/D 轉換器以及DSA 系統等電氣元件參數發生改變，電路發生溫度漂移，性能下降，導致圖像的均勻性以及CT 值會發生改變，進而產生圖像偽影等故障。解決這類問題最有效的方法，保證相關部件的散熱系統正常工作，還要保證室內的空調設備工作良好［6］，同時還要經常清潔球管與探測器之間射線經過的地方。另外，醫技人員要定期做空氣、水模的校準，以修正空氣和水的CT 值均勻性和線性。

2.2 掃描參數及重建算法的影響

在圖像掃描過程中，如果選擇不合適的掃描參數（如kV 值，mA，掃描層厚等）及重建算法都會導致圖像質量的下降。kV、mA 增高，低對比度分辨力提高，噪聲降低。掃描層厚增加，空間分辨力降低，低對比度分辨力提高，噪聲越低。在圖像重建過程中選擇不同的重建算法，獲得的空間分辨力也不同。因此，要想獲得高的空間分辨力和低對比度分辨力，醫技人員在掃描圖像時，需要根據實際情況選擇合理的掃描參數和重建算法。

2.3 CT 部件性能的影響

隨著CT 使用年限的增加，部分硬件性能發生改變，而直接影響圖像性能參數變化的主要部件有球管和探測器。隨著球管曝光量的不斷增加，其產生的X 線質和量不斷下降。這種情況主要是由于球管燈絲的揮發造成的。隨著球管真空度的下降，也會導致球管內部打火而產生偽影。探測器性能的下降或者參數的漂移都會導致CT 值變化以及產生圖像偽影。球管屬于貴重部件，為避免老化過快，醫技人員需要嚴格按照操作規程，使用前對球管進行預熱等，防止球管冷曝光［7］；維修工程師要定期對球管燈絲電流、電壓進行校準等。除此之外，廠家工程師需要定期對整個CT 系統進行年檢保養，讓設備始終處于工作的最佳狀態［8］，以避免因CT 部件性能下降導致的圖像質量問題。

3 結語

CT 圖像的質量控制是影像診斷必不可少的環節，也是一個系統而復雜的過程。隨著CT 診斷技術的不斷提高，影響CT 圖像質量的因素也越來越復雜，這就需要臨床醫生不斷提高診療技術，積累經驗，避免了診療出現的漏診和誤診情況的發生。同時，醫學工程人員要加強CT 設備的維護保養，配合臨床獲取到高質量合格的CT 圖像［9-10］。