CT图像均匀性数据的质量管理

卜羽,高关心

内蒙古自治区人民医院 医学工程处医学工程科,内蒙古 呼和浩特 010010

[摘 要] 目的将统计学方法及统计过程控制,应用于CT图像均匀性数据的质量管理中,以提高CT图像质量,更好地为肿瘤放疗患者提供更加清晰的图像。 方法根据JJG 1026-2007国家计量检定规程中对CT均匀性检测方法及标准,检测我院肿瘤放疗模拟定位CT机的均匀性,并利用统计过程的控制策略处理检测数据并绘制控制图。 结果根据控制图得出,我院肿瘤放疗模拟定位CT机在刚开机预热后至运行到需要散热的过程中符合正态分布曲线,CT图像均匀。在同一kV值下mA值在200 mA左右时CT图像均匀性较为稳定;在同一mA值下,kV值在130 kV时CT图像的均匀性较为稳定。 结论建议我院肿瘤放疗科的CT模拟定位机的操作技师在开机预热后可以空机运行1次;尽可能选择机器运行参数在200 mA、130 kV左右,使CT图像的均匀性保持在一个很好的状态中;保持CT机房合适的环境温度。

[关键词]CT模拟定位机;图像均匀性;肿瘤放疗;统计学方法;X射线辐射源

引言

众所周知肿瘤的三大治疗手段为手术、化疗、放疗,而肿瘤放疗在肿瘤治疗中占有很重要的位置,特别是对于晚期肿瘤患者。在肿瘤放疗的过程中,CT模拟定位机所提供的患者影像资料是放疗医生勾画靶区、放疗物理师制作计划的重要依据,所以CT模拟机的图像质量就显得尤为重要。

国际标准化组织(ISO)9004:1994标准中特别指出:“过程策划应能确保各过程按规定的方法和顺序在受控状态下进行。受控条件包括服务设备、质量计划、计算机软件等”,在ISO9000:2000指出“合格产品不一定是质量好的产品”这一重要概念 [1],而本文将这一重要概念理解为“合格的CT图像不一定是质量好的CT图像”,所以将CT图像的均匀性数据处理并制作出相应数据的控制图,以达到在受控状态下得到好质量的CT图像。

1 对象及方法

1.1 研究对象

收集模体在不同条件下利用的CT图像,检测CT模拟机的均匀性并记录数据。

1.2 研究仪器

飞利浦大孔径放疗专用的模拟定位CT、等效水组织头部模体(直径20 cm)、CT图像软件。

1.3 研究方法

1.3.1 CT图像的收集方法

将装有水或等效组织的的模体(直径为20 cm)置于照射野中心,用最大标称层厚的标准头部扫描条件扫描模体,其周围不应有影像射线束的物质 [2]。在CT模拟机预热后检测第1~2组数据;运行中检测3~8组数据;在CT管球将要过热保护时,检测第9~10组数据。在同一kV值130 kV(由于肿瘤放疗的特殊需要,我院CT模拟定位机在收集患者图像时均选择130 kV),选择不同mA值:80、100、120、140、160、180、200、220、240、260、280、300 mA收集CT图像(我院机器mA值在80~400 mA之间,但300 mA以上基本不用)。在同一mA值200 mA,选择不同的kV值:80、100、120、130、140 kV收集CT图像。

1.3.2 CT值及均匀性检测

在所扫描的图像里选取5个测量区(图1),分别在图像中心和上下左右距图像边缘10 mm处,感兴趣区域的直径约为测量器件图像的直径的10%,测量其CT值及标准偏差 [2]

图1 CT值及均匀性检测区域

2 数据处理

2.1 CT图像均匀性数据处理方法

以中心感兴趣区域的平均CT C值与边缘各感兴趣区域的CT P值之间的最大差别来表示均匀性。用下式表示:U=|CT C-CT P|max(式中U表示均匀性,单位HU) [2]

2.2 绘制相关统计图

根据CT图像均匀性检测数据及统计学方法处理数据并绘制相关统计图

2.2.1 绘制CT运行时间图与图像均匀性关系图

图2所示,1~2组数据为CT模拟机刚预热时检测的数据,3~8组为机器运行中检测的数据,9~10组是CT模拟机快要管球高温时所检测的数据。

图2 标准头部扫描条件下的CT运行时间与图像均匀性关系

2.2.2 绘制CT图像均匀性的X --R控制图

根据统计学公式绘制出CT图像均匀性的X --R控制图,X -为各组CT图像的均匀性,X =为全部数据的平均值,R为每一组数据的极差,即X max-X min,为各组数据极差的平均值。根据CL公式:U CL=D 4,L CL=D 3(其中D 4、D 3可以查表得出);U CL=+A 2,L CL=-A 2(其中A 2可以查表得出)。CT图像均匀性的极差控制图,见图3;均值控制图,见图4。

图3 极差控制图

通过上图可以看出CT图像在刚开机和快要过热保护时的图像均匀性不好。

运用以上方法可以绘制出同一kV值(130 kV)、不同mA值;同一mA值(200 mA)不同kV值CT图像均匀性的控制图。在同一kV值下,mA值在200 mA左右时CT图像均匀性较为稳定,在同一mA值下,kV值在130 kV时CT图像的均匀性较为稳定。

图4 均值控制图

3 结论和建议

3.1 结论

根据CT图像均匀性的统计学控制图可以得出:① 在刚开机和快要过热保护时的图像均匀性不好;② 在同一kV值下,mA值在200 mA左右时CT图像均匀性较为稳定;③ 在同一mA值下,kV值在130 kV时CT图像的均匀性较为稳定。

3.2 建议

(1)建议CT模拟机技师在预热CT机后空机运行1次再收集患者图像资料。

(2)尽可能保持CT机房的温度,使CT管球增加运行时间;预判出现过热保护的时间,可在出现过热保护之前使CT模拟机管球降到合适温度再运行机器。

(3)在采集患者资料时,尽可能选择mA值在200 mA左右运行机器;尽可能选择kV值在130 kV运行机器。

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本文编辑 韩淑英

Quality Control in Uniformity of CT Image Data

BU Yu, GAO Guan-xin
Medical Engineering Section, Department of Medial Engineering, Inner Mongolia People’s Hospital, Huhhot Inner Mongolia 010010, China

Abstract: ObjectiveTo apply statistical method and statistical process control to quality management on uniformity of CT image data, which was aimed at improving the quality of CT images and better providing more clear CT images for patients of tumor radiotherapy (RT). MethodsThe uniformity of simulating location CT device for tumor RT in our hospital was detected, and the adopted detection method was referred to verification method for uniformity of CT images, which was described in Verification Regulation of Medical Diagnostic X-ray Radiation Source for Spiral CT (JJG 1026-2007 of National Metrology Verification Regulation of PRC). Then the data gained from detection above were tested and disposed through the control strategy of statistical process so as to implement a control chart drawing. ResultsThe control chart showed that uniformity of CT image data, which were obtained on the operating machine from the time after warm-up to the time before heat dissipation, accorded with normal distribution curve. Besides, under the fixed tube voltage (same kV value), uniformity of CT images was relatively stable when tube current was about 200 mA. In the other hand, uniformity of CT images was relatively stable if tube voltage was around 130 kV in view of the same tube current. ConclusionThe technician, who operated simulating location CT device for tumor RT in our hospital, was advised firstly to do no-load operation once after the warm-up, secondly to maintain operation parameters of CT device at 200 mA, 130 kV more or less, keeping the CT image uniformity at a good state. In addition, the ambient temperature in CT device room should be set suitable.

Key words:simulating location CT device; image uniformity; tumor radiotherapy; statistical method; X-ray radiation source

[中图分类号]R445.3

[文献标识码]A

doi:10.3969/j.issn.1674-1633.2017.02.012

[文章编号]1674-1633(2017)02-0047-03

收稿日期:2016-08-08

修回日期:2016-11-29

通讯作者:高关心,内蒙古自治区人民医院副院长,高级工程师。

通讯作者邮箱:nmyyggx@163.com