多排螺旋CT检定中的几个关键术语和概念

罗雄峰李云龙喻旭东/ . 衡阳计量测试中心；. 益阳市计量测试检定所

多排螺旋CT检定中的几个关键术语和概念

罗雄峰1李云龙1喻旭东2/ 1. 衡阳计量测试中心；2. 益阳市计量测试检定所

0 引言

医用多排螺旋CT是最常用的医学诊断影像检查设备，CT影像是临床疾病诊断的重要依据。正确理解CT机控制面板上的专业术语，是计量检定人员正确执行JJG 1026-2007的重要基础，也有利于CT机质量控制工作的开展，便于医护工作者在确保CT诊断影像质量的同时降低辐射危害。

然而，不同CT生产厂家对一些概念的定义不同，控制面板上专业术语的表达不一致，容易使计量工程师及医护工作者困惑，影响了计量检定与质量控制工作的顺利开展。因而，探讨多排螺旋CT检定中的一些关键术语的含义，并掌握相关概念之间的关系，具有重要意义。

1 CTDI100、CTDIW及CTDIvol

1.1 CT剂量指数100(CTDI)100

CTDI100定义为：对一个单次轴向扫描产生的沿着体层平面垂直线剂量分布从-50 ～ + 50 mm的积分除以体层切片数N和标称体层切片厚度T的乘积，即：

式中：D（z）— 沿着体层平面垂直线z轴的剂量分布（以z= 0为中心），按照空气吸收剂量测得；

N— X射线源在单次轴向扫描中产生的体层切片数；

T— 标称体层切片厚度

1.2 加权CT剂量指数(CTDI)W

为了反映人体接受的真实剂量，解决X射线剂量在体内分布不均匀的问题，加权剂量指数（CTDIW）可用来反映所扫描平面中的平均剂量，其值是电离室在模体中心和边缘测量值的加权平均，可表示为

式中：CTDI100(中心)— 模体中心位置上的测量值；

CTDI100(外周)— 模体周边四个不同位置上(至少以90°为间隔的模体表面下10 mm处)测量值的平均值

加权CT剂量指数CTDIW可以反映多层连续扫描的平均剂量(仅当X射线管每次旋转中诊视床移动距离等于准直器标称限束宽度，即螺距等于1时)。但对于不连续的多层扫描，CTDIW则不能准确反映其平均剂量[1]。

1.3 容积CT剂量指数(CTDI)vol

通常一次CT扫描由很多层组成，且实际中单层扫描所产生的剂量区域由于X射线的扩散性，在z轴方向上层的边缘产生“尾部区域”，这就使得多层扫描的剂量并非多个的简单相加，在“尾部区域”会产生剂量的叠加，为此，提出容积剂量指数的概念，针对螺旋CT的特点引入了其特有的螺距这个重要参数。按照IEC 61223-3-5，螺距（CT螺距因子）定义为

式中：N— 一次旋转扫描产生的体层切片数，它等于某次扫描中所用的数据通道的数目；

T— 扫描标称本层切片厚度；

Δd— 为X射线管每旋转一周诊视床移动的距离

对多排(层)螺旋CT扫描，IEC采用容积CT剂量指数CTDIvol反映整个扫描容积中的平均剂量，CTDIvol与螺距(或称螺距因子)的关系：

由此可见，容积CT剂量指数CTDIvol可由加权CT剂量指数CTDIW求得，而加权CT剂量指数CTDIW则是剂量模体中心位置与周边四个不同位置CTDI100测量值的加权结果[2]。

CTDI100反映X-CT标准测量模体中某一点所沉积的X射线剂量；CTDIW描述X-CT所扫描某一断层平面上的平均剂量状况；而CTDIvol则是描述多排(层)螺旋CT在整个扫描容积范围内的平均辐射剂量[3]。

依据我国现行计量检定规程要求：头部CTDIW不大于60 mGy，腹部CTDIW不大于35 mGy，厂家标称的CTDIvol与实际检测出的CTDIvol误差在20%之内;并且在对CT机均匀性、噪声水平及低对比分辨力检定时要求CTDI100（中心）不大于40 mGy。虽然表面看对CTDIvol的规定并不严格，但是有些条件的扫描，CTDIvol在误差范围内，而CTDIW已经超过规定要求了。为降低X辐射剂量，保障患者辐射安全，必须执行计量检定规程，对 CT机作严格的辐射剂量控制[4]。

2 层厚与螺距

2.1 准直宽度、层厚与有效层厚

准直宽度是指CT机球管侧和病人侧所采用准直器的宽度，在非螺旋和单层螺旋扫描方式时，所采用的准直器宽度决定了层厚的宽度，即层厚等于准直器宽度。在多层螺旋CT中，层厚并不是准直器宽度，如同样10 mm的准直宽度，可以由4个2.5 mm的探测器排接收，那么层厚就是2.5 mm；如果由16个0.625 mm的探测器排接收，那么层厚就变成了0.625 mm[5]。

有效层厚指扫描时实际所测得的层厚。JJG 1026-2007要求，标称层厚大于2 mm，实测值与标称值之差的绝对值不大于1 mm；标称层厚在1 ～2 mm的范围内，实测值与标称值之差的绝对值不大于标称值的50%；标称层厚小于1 mm，实测值与标称值之差的绝对值不大于0.5 mm[4]。由于设备制造的精确性原因，标称1 mm甚至0.5 mm的层厚设备制造厂家无法做到如此精确，一般都有一定的误差，其误差范围大约在10% ～ 50%之间。层厚越小，误差越大。层厚的误差与扫描所采用的方式和设备的类型无关。

2.2 准直螺距和层厚螺距

准直螺距和层厚螺距是自4层螺旋CT出现后对螺距的一些不同计算方法。准直螺距（或称螺距因子、射线束螺距）的定义是：不管是单层还是多层螺旋CT（与每次旋转产生的层数无关），螺距的计算方法是扫描机架旋转一周检查床移动的距离除以所使用探测器阵列的总宽度（准直宽度）。一般而言，CT的准直螺距因子在0.4至2.0之间。

如16层螺旋CT每排探测器的宽度为0.75 mm，当扫描机架旋转一周移动距离为12 mm时，16排探测器全部使用，则此时多层螺旋扫描的准直螺距为1（16×0.75 mm = 12 mm，12/12＝1）。4层螺旋CT时，如扫描机架旋转一周移动距离为10 mm，使用两排5 mm的探测器，此时准直螺距同样为1。

层厚螺距（或称容积螺距）的定义是：扫描机架旋转一周检查床移动的距离除以扫描时所使用一排探测器的宽度。

如4层螺旋CT使用2排5 mm的探测器，检查床移动距离10 mm，则层厚螺距为2（10/5 = 2）。又如检查床移动距离仍为10 mm，使用4排2.5 mm的探测器，则层厚螺距为4（10/2.5 = 4）。层厚螺距的特点是着重体现了扫描时所使用探测器的排数。

2.3 常见CT机控制面版上的专用术语

GE公司8排CT机（图1），第1个参数是Helical Thickness（螺旋层厚），选择的是2.5 mm，这个参数是NT中的T值，不是NT；第2个参数是Scan Mode（扫描模式），选择的0.875∶1，显然是螺距因子，8 Row是8排；第3个参数Speed（mm/rot），即扫描速度（mm/圈），选中的是17.50。17.50正是管球旋转一周床所移动的距离，即d。

图1 GE公司8排CT机控制面版

根据公式：

式中：Pitch— 螺距因子；

NT— 准直宽度

NT=d/Pitch= 17.50/0.875 = 20，则CollimationNT为20 mm，也即为NT= 8×2.5=20 mm[6]。然而在东芝Activion 16的CT机扫描参数菜单（图2）中的Thickness表示为准直宽度NT，Helical pitch（HP）为层厚螺距等于床距/层厚，Pitch Factor（PF）为准直螺距（HP/层数）等于床距/准直宽度；对于GE 64排CT机，NT值应等于CT机设置中的Detector Coverage。对于西门子、飞利浦CT机，可以在相对应的CT机参数设置中查到准直器宽度的设置（NT值），或扫描速度Scan speed （mm/s）和管球旋转一周时间Rotation Time，NT值用下面的公式计算：NT=（Scan speed）·（Rotation Time）/Pitch，（Scan speed）·（Rotation Time） =d[7]。将上述参数代入式（4）可以求出CTDIvol。

图2 东芝Activion 16的CT机参数菜单

2.4 准直螺距对剂量指数的影响

笔者进行过下述实验：在相同的kV、mAs条件下，使用不同的准直螺距进行螺旋扫描的剂量测量，实验数据如表1所示。

表1 不同的准直螺距进行螺旋扫描的剂量测量

由表1可看出完全符合式(4)的要求。所以准直螺距才是与CTDIvol息息相关的参数[8]。

3 结语

正确理解术语、参数的物理意义，了解其相互间的关系以及影响因素，是保障检定结果准确可靠的基础，也有助于工作人员在保证CT影像质量的基础上寻求合适的方法降低辐射剂量及采取合理的防护措施。通过对多排螺旋CT检定中CTDI100、CTDIW、及CTDIvol和层厚与螺距等几个关键术语和概念的详细介绍，可为计量工程师及医护工作者对CT机的日常质量控制提供指导。

[1] 白玫. 浅谈螺旋CT辐射剂量的测量[J]. 医疗设备信息，2006（7）：33-35.

[2] 郭洪涛.医用辐射源[M].北京：中国计量出版社,2009.

[3] 容超凡.电离辐射计量[M].北京:原子能出版社,2002.

[4] JJG 1026—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].北京:中国计量出版社,2007.

[5] 柳澄.多层螺旋CT应用中3个混乱概念的澄清[J].医学影像学，2002，12（06）:467-468.

[6] 张峻.医用螺旋CT的计量检定方法[J].计量技术，2012（11）:59-63.

[7] 郭洪涛.检测螺旋（CT）X辐射源剂量指数应把握的要点[J]. 中国计量，2010（02）：130-131.

[8] 吴爱琴，郑文龙，许崇永，等.多层螺旋CT螺距与图像噪声和辐射剂量的关系探讨[J],实用放射学，2011，27（4）：614-616.