CT防护与性能检测.ppt

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1、X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,张文艺中国医学科学院北京协和医学院放射医学研究所Email:Mobile:159-2208-9783Tel:022-8568-5923,检测依据和标准质量保证检测检测报告实例,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,检测依据和标准放射防护GBZ165-2012X射线计算机断层摄影放射防护要求GBZ/T180-2006医用X射线CT机房的辐射屏蔽规范GBZ130-2013医用X射线诊断放射防护要求质量保证GB17589-2011X射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测定义CT剂量

2、指数，CT dose index(CTDI100)沿着标准横断面中心轴线从-50mm到+50mm对剂量剖面曲线的积分，除以标称层厚与单次扫描产生断层数N的乘积：式中：T：标称层厚；N：单次扫描所产生的断层数；D(z)：沿着标准横断面中心轴线的剂量剖面曲线。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测定义加权CT剂量指数，weighted CT dose index(CTDIw)将模体中心点采集的CTDI100与外围各点采集的CTDI100的平均值进行加权求和：式中：CTDI100,c：模体中心点采集的CTDI100；CTDI100,p：模体中心点采集的CTDI100的平均值。

3、,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测定义CT值，CT numberCT影像中每个像素对应体素的X射线衰减平均值(CT值通常用Hounsfield作为单位，简称HU。利用下式将测得的衰减值按照国际统一的Hounsfield标度转换为CT值)：式中：物质：感兴趣区域物质的线性衰减系数；水：水的线性衰减系数。水的CT值：0HU；空气的CT值：-1000HU,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测定义体素，voxel剂量剖面曲线，dose profile半值全宽，full width at half-maximum高对比分辨力，high-contrast

4、 resolution空间分辨力，spatial resolution平均CT值，mean CT number噪声，noise标称层厚，nominal tomography slice thickness感兴趣区域，region of interest(ROI)灵敏度剖面曲线，sensitivity profile,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测定义重建层厚，reconstructed slice thickness螺距，pitch式中：d球管每旋转360诊断床的移动距离；M球管每旋转360所成断层图像的数目；S每幅断层图像的标称厚度。均匀性，uniformity

5、基线值，baseline value低对比可探测能力，low contrast detectability验收检测，acceptance test状态检测，status test稳定性检测，constancy test,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法诊断床定位精度目的：由于诊断床能否准确、可重复的移动至指定位置，对确定图像的相对位置十分重要，因此需要确定诊断床径向运动的准确性和稳定性将最小刻度为1mm，有效长度为500mm的直尺靠近诊断床的移动床面固定，并保证直尺与床面运动方向平行，然后在床面上做一个能够指示直尺刻度的标记指针；保证床面负重70kg左右；分

6、别对诊断床给出“进300mm”和“退300mm”的指令；记录进、退起始点和终止点在直尺上的示值，测出定位误差和归位误差。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法定位光精度目的：检查扫描定位灯与扫描断面的一致性检测模体采用表明具有清晰明确的定位标记，内部嵌有特定形状的物体，该物体的形状、位置应与模体表面定位标记具有严格的空间几何关系；将检测模体放置在射野中心线上固定，模体轴线垂直于扫描横断面，微调模体使其所有表面标记与定位光重合；采用临床常用的头部曝光条件、总成像准直厚度小于3mm的模式进行轴向扫描，获得定位光标记层的图像，比较图像中特定物体的形状和位置关系与标准层

7、面是否一致，如果一致，则说明定位光准确；如果c中两者不一致，则在垂直于扫描层面的轴线上前后微调模体，按照c中的扫描条件，最终获得与标称层面一致的图像，根据模体沿轴线调整的距离，确定定位光偏离的程度。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法扫描架倾角精度采用中心具有明确标记的长方体模体，将模体中心点与断层野中心点重合，并水平固定，根据定位光精度的检测结果，调整模体位置，确定扫描层面，使得扫描层面经过模体中心点；采用临床常用的头部扫描条件进行扫描；模体固定不动，机架倾斜一定角度，按b中条件再次扫描；使用工作站中的测距软件，测量模体横断面影像中上下边沿之间的距离，分别记

8、为L1和L2；,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法扫描架倾角精度利用以下公式计算得到扫描架倾角的实际值，与设定值比较，确定扫描架倾角精度：式中：扫描架倾角大小；L1垂直扫描时模体横断面影像中上下边沿之间的距离；L2机架倾斜角度后模体横断面影像中上下边沿之间的距离。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法重建层厚偏差用于轴向扫描层厚偏差测量的模体采用内嵌有与均质背景成高对比的标记物，标记物具有确定的几何位置，通过其几何位置能够反映成像重建层厚；用于测量螺旋CT机层厚偏差的标记物为薄片或小珠，标记材料的衰减系数不应小于铝，以保证高的信

9、噪比，且Z轴方向的最大厚度或直径应在0.05mm0.1mm之间；将模体轴线与扫描层面垂直，并置于扫描野中心固定；采用头部曝光条件，设定影像的标称重建层厚，进行轴向或螺旋扫描；根据模体说明书中观察条件调整影像窗宽窗位，并记录，获得重建层厚的测量值；,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法重建层厚偏差对于轴向扫描重建层厚偏差的测量，当前常用模体的测量方法有以下两种：方法一调整窗宽至最小，改变窗位，直到标记物影像恰好完全消失，记录此时的CT值，即CTmax，在该窗宽窗位条件下，测量标记物附近背景的CT值，即为CTbackground，则CT值半高为上述两个CT值之和的一

10、半，记为CThm，然后再重新调整窗位至CThm，测量此时标记物的长度，即半值全宽(FWHM)，再利用标记物的固定几何关系，计算得到重建层厚的测量值；此方法常用于设定层厚大于5mm的重建层厚偏差的检测；,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法重建层厚偏差对于轴向扫描重建层厚偏差的测量，当前常用模体的测量方法有以下两种：方法二该方法使用的标记物为具有确定几何关系的微小细节，可以通过计数细节的个数并结合细节间几何关系计算得到重建层厚的测量值；该方法可用于检测设定层厚与细节直径相接近的重建层厚偏差。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法重建

11、层厚偏差螺旋CT机的重建层厚偏差测量方法用螺旋扫描方式扫描标记物，并以1/10标称层厚的间隔重建图像，且Z轴方向图像重建的总宽度至少为3倍的标称层厚；用适当的ROI(如标记物为薄片，则ROI设定为该薄片直径的2倍，若为微米级小珠，则将ROI设定为点。)测量获取的系列螺旋扫描图像中薄片或小珠材料的平均CT值；记录这些平均CT值作以Z轴为横坐标的函数曲线，并确定该函数曲线的FWHM，该FWHM即作为重建层厚的测量值。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法重建层厚偏差螺旋CT机的重建层厚偏差测量方法注1本项中所指的重建层厚是CT机默认的图像重建层厚注2对于比较陈旧的螺

12、旋CT机，很难实现1/10标称层厚重建图像，可以微调起始扫描点，获取多组重建图像，测量这些图像中心的平均CT值并作曲线，确定FWHM,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法重建层厚偏差螺旋CT机的重建层厚偏差测量方法注3对于多排CT机，目前仅限于对多层轴向扫描重建层厚的检测，检测模体中的具有确定几何位置的标记物在Z轴方向应该足够长，如果长度不能满足多层扫描的需要，可以按照探测器阵列的布局划分开来，分别检测，并保证模体中标记物的Z轴中心尽可能的与检测部分阵列在同一扫描层面,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法重建层厚偏差螺旋CT机的重

13、建层厚偏差测量方法注4对使用的具有确定几何位置的高对比标记物模体，应明确可以检测的最小层厚d，该最小层厚可按下式计算得到：式中：T标记物的厚度；标记物与扫描层面所成的角度。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法CT剂量指数采用人体组织等效材料的均值圆柱模体，头模直径为160mm，体模直径为320mm，分别在中心和距表层10mm处有可放置剂量探头的孔，剂量测量仪器的相对误差值应小于5%，并已得到校准；将头模或体模置于扫描野中心，模体圆柱轴线与扫描层面垂直，探头的有效探测中心位于扫描层面的中心位置；分别按照临床常用头部和体部条件进行轴向扫描；记录剂量读数，并根据以下

14、两公式计算得到CTDI100和CTDIw：,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法CT值(水)、噪声和均匀性采用均质水圆柱形模体；使模体圆柱轴线与扫描层面垂直并处于扫描野中心，对圆柱中间层面进行扫描；采用头部扫描条件进行扫描，且每次扫描模体中心位置处的辐射剂量应不大于50mGy；,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法CT值(水)、噪声和均匀性选取图像中心大约500个像素大小(约十分之一模体面积)的ROI，测量该ROI的平均CT值、标准偏差，其中平均CT值作为水CT值得测量值，标准偏差除以对比度标尺作为噪声的测量值n：式中：水水模体R

15、OI中测量的标准偏差；CT水水CT值得测量值；CT空气空气CT值得测量值；CT水-CT空气对比度标尺。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法CT值(水)、噪声和均匀性在图像圆周相当于钟表时针3、6、9、12点的方向，距模体影像边沿约10mm处，选取大约500像素点大小的ROI，分别测量这四个ROI的平均CT值，其中与d中图像中心ROI平均CT值的最大差值作为均匀性的测量值。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法高对比分辨力采用可通过直接观察图像进行评价的模体；或使用通过计算调制传递函数(modulated transfer fun

16、ction,MTF)评价高对比空间分辨力的模体参照GB/T19042.5；用于直接观察图像进行评价的模体应具有周期性细节，这种周期性结构之间的艰巨应与单个周期性细节自身宽度相等，周期性细节的有效衰减系数与均质背景的有效衰减系数差异导致的CT值之差应大于100HU；将模体置于扫描野中心，并使圆柱轴线垂直于扫描层面；扫描条件与c相同；,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法高对比分辨力根据模体说明书调整图像观察条件或达到观察者认为的细节最清晰状态，但窗位不得大于细节CT值和背景CT值之差；计数能分辨的最小周期性细节的尺寸(或记录MTF曲线上10%对应的空间频率值)作为

17、空间分辨力的测量值。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法低对比可探测能力模体采用细节直径大小通常在0.5mm4mm之间，与背景所成对比度在0.3%20%之间；将模体置于扫描野中心，并使圆柱轴线垂直于扫描层面；扫描条件与c相同；根据模体说明书调整图像观察条件或达到观察者认为的细节最清晰状态；记录每种对比度的细节所能观察到的最小直径，并作噪声水平修正，归一到噪声水平为0.50%背景条件下的细节直径，然后与对比度相乘，不同对比度细节的乘积的平均值作为低对比可探测能力的检测值；,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法低对比可探测能力对噪声

18、水平的修正可按下式计算得到：式中：T标称层厚，单位为毫米(mm)；噪声大小，%；R可观察到的最小细节直径，单位为毫米(mm)；k比例系数，为一常数，不用考虑其具体数值；D扫描剂量，单位为毫戈瑞(mGy)。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测检测方法CT值线性采用嵌有4种以上不同CT值模块的模体，且模块CT值之差均应大于100HU；采用模体说明书指定扫描条件或分别是用临床常用头部和体部扫描条件分别扫描；在不同模块中心选取大约100个像素大小的ROI，测量其平均CT值；按照模体说明书中标注的各种衰减模块在相应射线线质条件下的衰减系数，计算得到各种模块在该射线线质条件下的标

19、称CT值；然后计算各CT值模块中，标称CT值与测量值所得该模块的平均CT值之差，差值最大者记为CT值线性的评价参数。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,质量保证检测Catphan 500检测模体,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,Catphan 500模体,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,包括四个检测模块：CTP401层厚、CT值线性与对比度标度CTP528高对比度分辨力CTP515低对比度分辨力CTP486场均匀性和噪声,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,模体放置位置,X射线计算机断层摄

20、影装置放射防护与质量保证检测,模体放置位置的确认(1),X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,模体放置位置的确认(2),X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,模体放置位置的确认(3),X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,模体放置位置的确认(4),X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,模块间相对位置,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,CTP401模块,直径15cm，厚2.5cm内嵌两组23金属斜线(X方向、Y方向)内嵌四个密度不同的小圆柱体用于测量层厚、CT值线性参数,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,CTP401模块,内嵌两

21、组23金属斜线(X方向、Y方向),X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,CTP401模块,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,CTP401模块,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,CTP401模块,材料：特氟隆Teflon(高密度物质，类似骨头，标准CT值：990)丙稀(Acrylic，标准CT值：120)低密度聚乙稀(LDPE，标准CT值：-100)空气(最低密度，标准CT值：-1000),X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,CTP528模块,直径15cm，厚4cm21组高密度线对结构(放射状分布)用于测量空间分辨力，x轴、y轴和z轴的点测试到每

22、厘米21线对,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,CTP528模块,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,CTP528模块,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,CTP515模块,直径15cm，厚4cm内外两组低密度孔径结构(放射状分布)内层孔阵：对比度0.3%,0.5%,1.0%;直径3,5,7,9mm外层孔阵：对比度0.3%,0.5%,1.0%;直径2,3,4,5,6,7,8,9,15mm,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,CTP515模块,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,CTP515模块,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量

23、保证检测,CTP486模块,直径15cm，厚5cm固体均匀材料，“固体水”用于测量场均匀性、噪声等参数,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,CTP486模块,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,Catphan 500模体检测参数,层厚的测量CT值线性的测量高对比度分辨力的测量低对比度分辨力的测量场均匀性的测量噪声的测量水的CT值,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,层厚,测试方法：1、用ROI测量斜线像邻域的CT值L12、窗宽调到最小，调高窗位，直至四条斜线像消失时记录窗位L23、计算窗位：L=(L1+L2)/24、窗宽调到最小，调节窗位到L，量得四条斜线的

24、长度X5、代入下列公式计算。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,层厚,利用CTP401模块内2组23斜线测量。取正切值：则断层厚度Z(层厚)：,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,CT值线性,测量原理：利用CTP401模块内四个小圆柱体内的样本测量。四种样本分别为Acrylic、Air、Teflon和LDPE，它们密度不同，对X射线的衰减系数(值)也不同，对应的CT值也不同。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,CT值线性,检测方法：,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,CT值线性,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,空间分辨力,检

25、测方法：扫描CTP528模块中心层面同时调整窗宽和窗位，分辨最小的一组线对用目测或Profile功能确定所能分辨的最高一级线对。各线对所对应的空间分辨力由低到高分别为1lp/cm到21lp/cm(即5mm0.24mm)。(5/n,n=线对数)性能要求：普通CT机在常规算法下为57lp/cm,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,空间分辨力,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,密度分辨力,检测方法(一)：扫描CTP515模块中心层面，同时调节窗宽和窗位，确定各对比度系列中所能分辨的最小一级孔径。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,密度分辨力,检测方法(二)：用

26、ROI测量背景信号目标和目标邻域的CT值、标准偏差：窗宽=CT目标CT背景+5SDMAX，其中SDMAX为目标和背景CT值中的最大SD窗位=（CT目标+CT背景）/2；调整窗宽窗位到测量所得的窗宽和窗位值，观察图像，确定所能分辨的最小一级低信号目标。性能要求：应能分辨到直径为3或4mm的圆孔。,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,密度分辨力,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,场均匀性,检测方法：常规条件下扫描CTP486模块中心层面。在中心用大于100象素的ROI(面积约为1cm2)测CT值。用相同ROI在所得图像边缘1cm处取四点CT值。边缘对中心CT值的最大偏差为场均匀性。性能要求：中心点CT值与四周CT值偏差不大于4HU,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,场均匀性,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,噪声,检测方法：常规条件下扫描CTP486模块中心层面，测量所得图像中心区域的CT值标准偏差SD，则噪声N=SD0.1%性能要求：噪声水平应不大于0.35%,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,噪声,X射线计算机断层摄影装置放射防护与质量保证检测,水的CT值,衡量CT值的准确性。也可用常规扫描CT所配的水模来测量。水的CT值：0空气的CT值：-1000,