山东省医用CT机质量状况分析

陶豹，闫欣，付园，徐涛

1.山东省立医院 医学工程部计量科，山东 济南 250021；2.山东省医学影像学研究所 CT室，山东 济南 250021；3.胜利油田中心医院 医学工程部，山东 东营 257000；4.山东中测校准质控技术有限公司 计量科，山东 济南 250021

引言

计算机断层摄影（Computed Tomography，CT）装置，是影像重建算法、现代计算机技术与辐射探测技术完美融合的产物。伴随着图像重建理论的不断进步和计算机计算能力的发展，图像重建的速度大幅提升，医用CT检查业已成为医学影像学中最重要的检查方式之一[1]。2000年，联合国原子辐射效应科学委员会报告[2]显示，全球CT总数已接近3.4万台，全世界每年CT检查人数约有9300万人次，其频率达到57人次/千人。我国“九五”期间CT检查频次占放射诊断频次的6.8%[3]，2009年上海市统计显示CT检查的频次占放射诊断的17.7%，CT检查人数是1996年的5.6倍[4]。过去20年，全球范围内CT数量增长了8倍之多，2002年之后的CT市场，保持以每年10%的速度增长趋势发展[5]。截止2010年，我国CT拥有量11242台[6]。山东省经济基础较好，人口数名列全国前茅，伴随医疗卫生的稳步健康发展，医用CT机保有量不断增加，不但市县一级的医疗机构在用医用CT机数量众多，甚至乡镇一级的医院也积极配置，到2016年，山东省全省CT总数已达1500多台。为提高CT机应用质量水平，切实保证CT影像质量符合临床要求，对CT机进行质控检测，分析CT诊断质量水平十分必要。

目前已有的关于CT机质控检测的报道侧重于对一个或多个城市部分CT机使用情况的总结[7-12]，且样本量相对较少，能够反映山东省CT整体分布情况及质控水平的报道尚未见到。本研究针对2016年度山东省17地市二级甲等以上医疗机构在用的697台医用CT进行质量控制，并对检测结果进行质量分析评价。同时，对山东省各地市二级甲等以上医疗机构的CT设备保有量和各品牌市场占有率进行统计评价，为了解山东省医用CT整体使用情况和质量状况提供相关的数据资料。

1 质量控制设备及方法

1.1 测试设备

测试模体为美国模体实验室生产的Catphan 500型CT性能检测模体，其密度与人体器官组织相同，X射线衰减系数与人体近似。辐射剂量测试设备为德国PTW公司生产的UNIDOS Webline 静电计，TW31010型CT电离室及CT剂量头模。不同的CT值是衡量人体内某一局部组织或器官密度大小的一种计量单位，通常称亨氏单位（Houns field Unit，HU）。空气的CT值为-1000 HU，致密骨的CT值为+1000 HU。CT值是CT图像中各组织与X线衰减系数相当的对应值。无论是矩阵图像或矩阵数字都是CT值的代表，而CT值又是从人体组织、器官的μ衰减系数值换算而来的。CT值不是绝对不变的数值，它不仅与人体内在因素如呼吸、血流等有关，而且与X线管电压、CT装置、室内温度等外界因素有关。因此本次测试使用是圆柱形，注满蒸馏水的有机玻璃测量模块。受扫描横断面满足《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》中对CT值测量面积的要求。

1.2 测试方法

按照《JJGl026-2007医用诊断螺旋计算机断层摄影装置(CT)X射线辐射源》检定规程的要求实施测试。检测项目包括：剂量指数、空间分辨力、低密度分辨力、层厚、均匀性、噪声水平和CT值。

剂量指数是基于水等效材料圆柱形剂量模体和100 mm电离室剂量仪测量而来，与管电压、射束准直宽度、蝴蝶结过滤器和毫安秒因素相关[13]。根据测量和计算方法分为：CTDI100、加权剂量指数（CTDIw）、容积剂量指数（CTDIvol）、空气中剂量指数（CTDIfreeair）和FDA剂量指数（CTDIFDA）等。本次采用CTDI100与加权剂量指数CTDIw两种指标进行分析。CTDI100为沿电离室轴线方向，从-50 mm到+50 mm对剂量进行积分（长杆电离室灵敏区域是100 mm），再除以此次扫描生产的断层数N和断层厚度T，即：

D(z)为断层垂直方向上的剂量分布。

加权剂量指数CTDIw即加权后的CTDI100，其计算公式为：

CTDI100(centre)和CTDI100(peripheral)分别为水等效材料圆柱形剂量模体中心和四周测量的吸收剂量平均值[14]。

1.3 检测条件

管电压100 kV，管电流140 mA，扫描时间2 s，层厚大于5 mm。管电压和共同决定X射线的穿透能力（辐射质）和剂量的大小，管电压是决定X射线总体质量的重要因素之一，伴随着管电压的增强X射线的辐射质和剂量大小都增加；管电流毫安·秒值与X射线的剂量大小成正线性相关。根据X射线与物体作用的衰减规律可知，X射线衰减幅度与人体组织密度（元素组成）、扫描位置和受检患者的身型密切相关。一般CT头颈检查的管电压低于体部CT检查，头颈部的断层扫描管电压100 kVp和80 kVp即可满足诊断需求[15]。

2 结果与分析

本次研究共测试697台医用CT机，覆盖山东省17地市二级甲等以上医疗机构。山东省各地市二甲以上医院医用CT分布情况，见图1。各地市医用CT机的保有量主要受经济总量及人口因素的影响，呈现省会城市济南和计划单列市青岛分列一二位，人口大市临沂和潍坊紧随其后的态势。东营、莱芜两个城市人口基数少，临近济南、青岛等计划单列市，且相对收入较高，患者习惯于到外省市寻求医疗服务，所以医用CT的保有量居全省最末。从整体看，山东省各地市的医用CT保有量相对较高，每个二甲以上医院平均保有量约为2.4台，95%以上为多层螺旋CT（Multi-Slice Spiral CT，MSCT），其中双源、256层等高端医用CT占比约两成。

图1 山东省各地市二甲以上医院医用CT分布情况

通过对多年检测信息的统计分析我们发现，目前山东省在用的医用CT机主要包括GE、西门子、飞利浦、东芝、东软、联影等7个品牌。GE公司牢牢占据山东医用CT机市场的主导位置，同时西门子、飞利浦公司也在努力拓展市场份额，而同为国际大品牌的东芝公司慢慢显出颓势，装机量明显下降，有被东软等国产品牌超越的趋势。

本次测试整体情况良好，总体合格率为97.56%。各地市检测情况，见图2。测试结果中主要不合格项为CT值超标，约为不合格项总数的26.5%，其次为噪声超标，约为24.4%。CT值是用于测量组织密度的一个指标，用于定性诊断组织成分，对肿瘤进行辅助诊断，示值的偏差极易造成误诊，将病变组织看成非病变组织，错失对肿瘤早期诊断。医院平时设备工作时间长，经常数日不停机，容易疏忽对机器的日常维护及校准，这是造成上述问题的主要原因。

医用CT机扫描厚度超差也比较常见，占比为19.1%，造成图像扫描厚度偏小，相邻扫描层间缝隙加宽，致使一些小的病灶被漏扫。同时，也会对病灶位置的定位造成偏差。低对比度分辨率是描述图像细节与背景之间对比度较低时，能将特定尺寸的细节从图像背景中分辨出来的能力的参数。该参数是指通过对测试模体的低密度模块进行扫描，通过重建影像，在特定条件下，能看到的最小直径圆的大小。在本次研究中，低对比度分辨率不合格的占比为12.3%。

图2 山东省各地市二甲以上医院医用CT检测情况

空间分辨率的测试结果整体较好，占比约10%。空间分辨率是指在对比度差异大于10%的高对比度条件下，鉴别出不同差异的能力。X射线束的几何尺寸是空间分辨率的决定性因素。空间分辨率可通过选择不同的滤波函数而改变，但提高影像的空间分辨率有一定的极限，比之普通X线胶片只受胶片粒度大小一个限制参数来说，它受到探测器大小、采样间隔以及有时还受到X线管焦点大小等限制。空间分辨力不合格会造成图象模糊失真，有时还出现严重的伪影，看不清病灶形态，耽误治疗时机。

剂量指数CTDI是整个研究中不合格率最低的一项。剂量指数CTDI的数值代表着一次CT扫描对身体所造成的辐射伤害的大小，CTDI的超标将产生不必要的辐射损伤，增加肿瘤等辐照疾病的发病几率。

3 讨论

医疗照射已成为最大人工电离辐射源，其占人类本底照射的比例在不断增加[16]，而医用CT机是对医疗照射剂量贡献最大一个。医用CT的质量控制不单影响精准医疗的进行，更是关乎国民整体辐射安全。

从本研究的测试结果可以看出，山东省受测设备整体质量状况良好，这得益于医疗机构对质量控制的重视，更是得益于各级政府管理部门对质量的关注和监督。随着2017年开始的医疗机构等级评审的进行，各级医疗机构从上到下，对医疗设备质量的理解逐渐深入，多数三级医院都建立了专门的医学工程部门和较为完善的设备管理维修校准质控记录，医疗设备的计量和质控工作日益得到医疗单位的重视，山东省CT机的质量状况不断提升，从而保障了医疗安全，有效规避和减少了医疗事故和医疗纠纷的发生，保护了医疗单位和人民群众的合法权益。

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