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212-
2003年10月
第2O卷第4期
中国医学物理学杂志occ一2003
V o1.20.NO.4
X射线CT检测设备的溯源
李兴东，万国庆，田中青
(中国计量科学研究院100013)
摘要:cT的检测需要一套科学的高质量的检测设备，而目前国内外各种不同厂家的一些设备给出的值和稳定性都存在
问题.因此对这些检测设备的质量控制，及其可追溯性和公正性的认定已成为迫在眉睫的问题，为此我们提出研究建立
"CT检测设备的检定标准"，其目的就是为了建立与国家基准的溯源关系.本文综合描述了CT检测设备各个不同参数的
测量理论，方法，量值溯源关系，溯源方式及实现方式. 关键词:CT；检测标准；溯源
中图分类号:R730.8文献标识码:A文章编号:1005-202X(2003)04-0212-03
引言:X射线CT目前已成为医院中放射诊断的重要手段.
应用广泛.由于X射线CT的参数对诊断有直接影响，故无论
技术监督部门，医疗管理部门，医院乃至广大患者都十分重视
和关心X射线cT的检测.
CT的检测需要一套科学的高质量的检测设备，这套设备
通常包括：性能检测模体，体环，剂量检测头模体和躯干模体, CT剂量指数剂量计等.我们在日常工作中经常接触到国内外
梁延淼各种不同厂家的设备，其中许多设备给出的值和稳定性都存在
着问题，一些进口的模体自身的产品质量有问题.不能保证正
常的检测工作，或检测当中不时出现问题.比如某厂家的低对
比度模块，其密度不均匀(密度的一致性差)，无法计算对比度,
信号检测器还有模块中打的圆孔是斜的.测量层厚的铝片是弯的，加工粗
糙，这样的模体或设备无法为标准来对CT机进行检定呢.因
此对这些检测设备的质量控制，及其可追溯性和公正性认定已
经成为迫在眉睫的问题.根据这种情况我们提出研究建立"CT
检测设备的检定标准".包括性能检测模体检定标准,CT剂量
指数剂量计检定标准,kVp计检定标准,mAs表检定标准.考虑
到我国的国情和可能的发展，这套标准以能够满足需要为目
的.
因此，建立CT检测设备的检定标准的目的，是建立其与微冻技术
国家基准的溯源关系.
下面分别讨论部分CT检测设备各个不同参数的测量理
论，方法，量值溯源关系，溯源方式及实现方式.
1CT机检测设备
罗口袜1.1性能模体
X射线CT性能模体通常包括下列单元，空间分辨力，低对
比分辨力，层厚,CT值等.由于其自身结构等原因，这些模体一
旦作成.便不能单纯以几何或质量方式直接对它们测量(检
定).
l-1.1空间分辨力测量元件
收稿日期:20o2—o9-21
作者简介：李兴东(1957一)，男,1982年毕业于东北师范大学物理系. 1991年获日本丰桥技术科学大学硕士学位.现任中国计量
科学研究院电离辐射与医学处高级工程师.多年来，一直从
事工业无损检测方法及射线影象学等方面的研究
目前检测空间分辨力的模块和方法主要有以下三种:
1.1.1.1孔模模型法
这种方法的测试模块一般是由塑料或有机玻璃制成，在模
块内含有多组不同厚度塑料片与水(或金属与非金属材料)的相间结构.断层扫描后可得一系列由宽到窄的黑白相间的直线组图象(线对)，空间分辨力就用分辨最小的黑白相间的直线组的本领来描述的，用每厘米可分辨的线对数(Lp/cm)来表示.
这种模块称条模.
1.1.1.2条形模模型法
此测试方法所用的模块一般采用有机玻璃或塑料制成，在
模块材料内有几排大小不同，每组圆孔按彼此间的中心距离等于该组圆孔直径的两倍的方式排列，在每组空的孔径对应空间分辨力的数值，单位是inlll，也有的是在有机玻璃中设置多组
不同边长正方形长条空气间隙，每组相邻的长条空气间隙之间的有机玻璃厚度与正方形边长相等.断层扫描之后得到一系列孔型图象，结果可以用线对来表示，故称这一类模块为孔模. 1.1.1.3调制传递函数法(MⅡ)的截止频率法
调制传递函数(roodulationtransmissionfunction,MTF)通常
由CT生产厂家直接提供测试物和软件计算而得.调制传递函数能够全面反映空间分辨力的信息.
MTF是线扩展函数的傅立叶变换，主要描述X射线透过.
物体时在影象中怎样重现强度的正弦波动.MTF曲线的横轴代表空间频率，一般以Lp/m，的数目表示MTF的截止频率.它
的意义是当X射线透过物体时，影象中真实地描绘强度波动? 所要求的空间间隔.当M,I'F<1时，表示空间分辨力受损；当M,I'F≤0.1时，表示不能显出X射线透射物体时的强度波动.因此，通常称MTF=0.1为截止频率.测试调制传递函数的方法是通过细丝模型的点像函数来计算.细丝的材料必须是具有极高的射线衰减能力的物质(例如：钨丝).具体做法是横扫均匀介
质中细金属丝，测其点扩展函数或高对比度界面上的边缘扩展
函数，经傅立叶变换计算调制传递函数(MTF).前两种模块均通过观察可分辨孔或条的尺寸来定量评价空间分辨力，也是实际检测工作中最常用的方法.
1.1.2低对比分辨力测量元件
低对比分辨力检测方法通常有以下三种:
(1)是在有机玻璃上打孔充溶液或在低密度材料上打孔水
中国医学物理学杂志第2O卷第4期2003年lO月一2l3一浴.其原理是利用了不同材料密度有不同CT值的方法; (2)第二种方法是使用不同密度的聚合物，其原理为两种
材料组成相同，但密度不同;
(3)第三种方法是采用聚合物薄片水浴的方法，其原理为
取石网篮容积效应或称部分体积效应.
1.1.3层厚测量元件
现在模体测量CT扫描层厚的方法通常是对模体中的一
斜置或成螺旋状金属丝(片)进行扫描，利用几何投影原理，金
属丝(片)在扫描影象上的长度(CT值分布曲线的半高宽)乘以金属丝(片)与扫描平面夹角的正切即为层厚.因此扫描螺旋线后，可通过影象弧度推算出层厚.
1.1.4CT值测量元件
通常用扫描不同材料的圆柱体的方法进行CT值刻度线
性的检测.
所谓CT值线性是指CT机扫描检出不同物质(更确切地
说是不同线性吸收系数的介质)的CT值应与这些物质与水的线性吸收系数之差成线性关系.检查这种性能的方法一般采用不同化学组成.不同密度的几种材料置于同一模块上，经扫描成像后测量其CT值与标称值比较，再根据偏离值大小进行评价.一般使用的材料有空气，聚乙烯，聚苯乙烯，有机玻璃(聚丙烯)，聚四氟乙烯，尼龙，水，聚碳酸脂,Delrin等材料.
1.2CT剂量指数检测装置
CT剂量指数检测设备通常包括CT剂量指数剂量计，剂量
检测头模体和躯干模体等.CT剂量指数剂量计包括探测器和读出单元两个部分，探测器应该使用笔形电离室.根据
IEC1223—2—6的要求，检测CT剂量指数(C,IDI)的模体是由直径为16em(用于头部断层摄影)和32em(用于体部断层摄影)
的有机玻璃圆柱体组成，其长度大于测量用电离室的灵敏体积长.模体中设有可以插入辐射探测器(笔形电离室)的孔.这些
孔平行于模体的对称轴，且位于模体的中心和表面下lem.间
隔90..测量时，不用的孔要用相同材料的棒插入其中.
1.3X射线高压和mAs测量装置
CT机的X射线高压(应确切的称为X光管峰值电压或
kVp)的测量，必须使用CT专用的非介入高压测量仪表.其测
量是基于这样一个原理：由于X射线穿透能力正比于X管峰
值电压，在相同灵敏度的探测器前面加不同厚度的吸收片.根
据其读数差值便可推定其高压.一般说来，当高压一定时.mA
与剂量率成正比,mA8与剂量对应.mA与mAs测量采用钳形表法或剂量法.
2CT检测设备的量值溯源关系
从CT检测设备各种关键技术指标归纳起来，其自身应当
溯源到以下的几类计量参数:(1)几何量，包括长度，斜度:(2)
X射线吸收系数;(3)照射量;(4)kVp;(5)mAs.而这些参量应
磨具抛光通过各种各样科学的方法溯源到相应的国家基准或国家标准. 表2给出了X射线CT标准的传递系统，表中的剂量学标准包括照射量，材料的射线吸收系数，半值层，用剂量学方法测定管电压等；几何量标准含长度，斜度等；电学标准含电流等.
3CT检测设备量值溯源的实现方式
3.1CT机性能检测设备的溯源
3.1.1几何量的溯源
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