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CT模拟定位机质量保证和质量控制

[日期:2018-01-03]   来源:河北省临床医学工程学会  阅读: 0[收藏本站]
CT模拟定位机质量保证和质量控制
 
河北大学附属医院放射科  韩闽生  李志刚  韩雪
 
前言
随着现代计算机技术和医学影像技术的发展,肿瘤放射治疗已步入精确放疗时代,三维适形放射治疗(3DCRT)和调强放射治疗(IMRT)的广泛开展。而精确放疗的基础是患者三维图像信息的精确获取,目前CT是三维图像信息获取的主要途径,它不仅能提供肿瘤靶区的信息,也能提供肿瘤周围正常组织的信息。同时放疗计划系统通过重建的CT图像提供的电子密度信息计算校准照射剂量,从而达到精确的肿瘤靶区剂量并减少正常组织的受照剂量。但由于受常规CT机架孔径限制而无法使所有的患者在理想的体位上进行模拟定位,因此大孔径CT模拟定位机在放疗领域得到开发应用。
应用CT模拟定位机可以给放射治疗带来更为准确的照射野和照射剂量。要使放射治疗的患者能按计划得到准确的治疗,在CT扫描的各个环节中必须遵守严格的质量保证(QA)和质量控制(QC)措施。
CT值,图像噪音和均匀性,定位激光,定位床和CT扫描层厚等都会影响CT模拟定位机的精确度,所以其质量保证(QA)和质量控制(QC)要求非常严格。
QA、QC的标准应该要兼顾诊断CT、放射治疗的常规X线模拟机、放疗计划系统及治疗设备的要求,其目的是保证模拟定位过程的安全性、精确设计和定位肿瘤靶区和周围正常组织以及提供放疗计划系统剂量计算所需要的准确数据。  
相对于诊断性CT对CT图像质量的要求,用于放射治疗计划设计的CT模拟定位扫描更加注重图像的稳定性及CT-密度值转换的准确性,CT模拟机的质量保证不能单纯借用诊断性CT的标准。 
美国医学物理师协会AAPM 2003年发表的TG66 号报告,推荐了CT模拟机的应用和质量验证QA规范。但是,由于不同厂家生产的CT 模拟机性能参数差异较大,量化这些标准有一定困难。医院放疗科应对自己的CT模拟机进行QA量化检测和校正,并制定自己的应用规范和标准。 
一、国家相关标准
1996 年卫生部下发X 射线计算机体层摄影装置(CT)等大型医用设备配置与应用管理实施细则。
按照管理办法新安装的CT机签收和投入使用前必须经过验收检测,使用中的CT机每年进行一次状态检测。并通过省级大型医用设备应用技术评审委员会评审合格发给合格证。2011年12月卫生部分布X 射线计算机体层摄影装置质量保证检测规范,2012年5月1日实施。
1、国家标准适用检测项目
验收检测:X射线诊断设备安装完毕或重大维修后,为鉴定其影响影像质量的性能指标是否符合约定值而进行的检测。
状态检测:为评价设备状态而进行的检测,通常一年进行一次状态检测。
稳定性检测:为确定X射线诊断设备或在给定条件下形成的影像相对初始状态的变化是否仍符合控制标准而进行的检测。
2、Catphan500/600检测模体
由于CT质量检测指标通用性强,目前在美国、欧洲和国内厂家及国家质检机构,主要是采用Catphan500/600模体对CT进行质量评估。CatPhan500模体的CT质量检测指标涵盖了各项CT设备质量指标,优化其测量范围和性能。CT值的检测指标增加了特氟隆材料,测试的线性区域从120HU拓宽到990HU;空间分辨率配合其分析软件可以测量调制传递函数MTF曲线上的50%、10%和2%处的值等等,体现CT质量性能。
3、自动分析软件
以往测试结果图像的分析多为人工分析, 这样容易带来误差,推荐采用国际标准化CT Auto QA Lite 分析软件进行计算机分析处理。CT Auto QA Lite 分析软件具有良好线性质量的感光度测定分析能力,CT值从-1000 HU到+1000 HU的覆盖范围,以及准确的MTF空间频率特性的分析技术,提供50%、10%、2%点的标准测试值,和标准5点噪音和均匀度的测试数据的正确获取,使得Cathpan 500模体图像原始资料的分析结果更具有客观性。 
二、AAPM TG66检测标准及方法
AAPM(美国医学物理师协会) TG66制定了CT模拟硬件和软件的QA和QC的相关标准,规定了质量保证的项目、频率和允许误差值。在日常工作中,尤其要做好CT值、内外激光灯和CT平板床的QA和QC。如果所测结果误差超出标准,需要找出原因,调整并使之符合相关标准后,方可投入临床使用。CT模拟定位系统较常规X线模拟定位机技术操作上复杂,只有严格按照标准进行操作,并做好CT模拟定位系统的QA和QC,才可以发挥它的优势,从而提高并保证定位的精确度和可靠性。 
 

检查项目
频率
标准
影像质量检查
CT值准确性
每日:水的CT值
偏差<5HU
每月:4-5种物质CT值
 
每年:电子密度模体检测
产品标准
图像噪声
每日
 
影像几何失真度
每日:X轴或Y轴
偏差<1mm
每月:X轴和Y轴
图像均一性
每月:常用电压
偏差<5HU
每年:其它电压设置
 
CT值-密度转换
每季度或每次CT校准后
与首次测量结果一致
对比度分辨率
(低对比度分辨率)
每季度
产品标准
空间分辨率
(高对比度分辨率)
每季度
产品标准
定位激光
CT机架激光与扫描层面一致性
每日
偏差≤2mm
CT架定位激光精度
每月或每次激光调整后
偏差≤2mm
外部定位激光(三个方向)精度
每月或每次激光调整后
偏差≤2mm
测定位激光平面与机架定位
 
 
激光平面的距离精度
 
偏差≤2mm
治疗床
床板与影像平面的水平和垂直
每月或每次激光QA后
提示治疗床有旋转时
偏差≤2mm
治疗床垂直、水平运动校正
每月
偏差≤1mm
治疗床进床精度
每季度
偏差≤1mm

三、GE Discovery CT590 RT 质量保证
建立和保持定期的质量保证(QA) 程序,以在系统使用期限内确保图像质量的稳定。
按照工厂的特定质量保证计划对系统执行恒定性测试。
1、在预先设置的条件下扫描模型。
 把结果与以前或最佳值相对比。
 定期进行重复检测,探测出图像质量值的变化。
 把QA 结果与基本性能值相对照。
 可以保存基线图像,以方便在日常QA 检查时可以进行目测对比,测量值能为监视图像质量提供更客观的方法。
2、影响图像质量的因素:
 X射线管、DAS数据采集系统、探测器和检查床的正确对准
 在规格范围内对KV 和mA 的调节
 当前校准文件
 按系统的建议对射线管进行预热
 每日快速校准
 日常快速校准
 扫描预置时适当的像素尺寸、层厚、重建滤波函数和特殊处理的选择
 患者在扫描采集期间应保持不动
 操作人员依照设备指南来保持每天的图像质量、进行检测规定和更新校准文件。
 检查期间患者遵守操作者的指示。
3、QA 模型
用质量保证模型来评价系统性能,并建立当前质量保证程序。
用此模型可以测量图像质量的六个方面。
 对比度
 高对比度空间分辨率
 低对比度探测能力
 噪声和均匀性
 层面厚度
 激光灯精度
QA 模型包括三个部分,每个部分都对应着一个扫描平面。
 第1 部分: S0mm 扫描位置
 第2 部分: S40mm 扫描位置
 第3 部分: S60mm 扫描位置
模体第1部分分辨率模检测:高对比度分辨率、对比度等级、层厚、定位灯光精度
模体第2部分对比模检测:低对比度探测能力
模体第3部分水模检测:噪声与均匀性
GE 模体无法进行CT值线性测试,可用电子密度模体进行CT值线性测试。
图像几何失真度测试,可用GE模体S60扫描位置进行测试。对扫描模体图像采用网格测量。
四、电子密度模体检测校准
电子密度模体检测校准是CT模拟定位系统至关重要的部分,也是区别诊断CT的重要环节。
CIRS 062M CT电子密度模体:模体由固体水材料制作,带有8对电子密度已知的不同模拟组织圆柱插件(直径2.5cm,离模体中心约6cm),模体中心为固体水插件。定期进行电子密度模体校准,以保证TPS对CT值-电子密度转换的精准。采用各部位扫描条件进行检测。
CT值与相对电子密度关系随扫描条件不同而略有改变,主要受扫描时的管电压kV影响,其中高密度骨组织CT值受影响较大,而对软组织CT值影响较小。采用不均匀组织逐点校正算法,CT值相对电子密度关系对于靶区边界附近高剂量梯度区剂量计算精度影响较大,因而对于外放边界较小。靶区边界剂量梯度很大的精确放疗,尤其是调强放疗剂量计算精度影响较大。对于采集病人数据必须在不同kV扫描条件下准确标定其CT值与相对电子密度关系,并将其作为配置文件存入TPS。设计病人治疗计划时,调用相应的CT值相对电子密度校正文件进行剂量计算。
长期以来CT模拟机的验收和质控检测缺乏足够的规范。由于CT模拟机与诊断性CT的用途不完全一致, 这就决定了不能单纯借用诊断性CT的质控标准来规范CT模拟机和模拟定位的扫描条件。CT模拟定位扫描不仅要求提供高质量的影像, 更加强调影像的准确性。对CT模拟定位影像准确性的要求主要在于两个方面:一是要求CT模拟机要保持长期的稳定性以保证影像资料数据绝对值的精度; 二是能够将采集到的各部分组织的CT值准确地转化为组织的密度或电子密度, 以便TPS进行正确的剂量计算。这就要求必须对CT模拟定位得到的CT-密度值转换的准确性进行检验和校准。
固定CT扫描参数及图像采集方式, CT-密度值转换的误差造成的剂量变化绝大部分可以控制在1%以内,最大不超过2%。因此, CT扫描参数和图像采集方式的设定应当成为CT模拟定位扫描工作规范的重要部分。我院放射治疗科对所有的CT模拟定位扫描均采用一致的CT扫描参数和图像采集方式,并且对CT模拟机每周进行一次质控检验和体模检测, 保证重建影像的CT值的系统波动不超 APPM TG66推荐的标准, 尽可能地减小了CT-密度值的转换误差。
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