Характеристики,подлежащие контролю, в протоколе качества работы рентгеновских компьютерных томографов

03.10.2017

Характеристики,подлежащие контролю, в протоколе качества работы рентгеновских компьютерных томографов

Контролю на рентгеновских компьютерных томографах подвергаются следующие группы характеристик:
- система радиационной безопасности;
- электромеханические характеристики сканера;
- качество изображения;
- дозиметрические характеристики.

Контролю на рентгеновских компьютерных томографах подвергаются следующие группы характеристик:

- система радиационной безопасности;

- электромеханические характеристики сканера;

- качество изображения;

- дозиметрические характеристики.

Для наглядности название каждой контролируемой характеристики, ее допустимое отклонение и частота проверки представлены в виде таблицы" Система радиационной безопасности"

На рентгеновских компьютерных томографах проверяются следующие устройства, контролирующие радиационную безопасность:

- информационные табло и сигнальные лампочки;

- громкоговорящая связь;

- дверные блокировки;

- аварийные выключатели излучения.

  Информационные табло и сигнальные лампочки

Информационные табло с надписью «Не входить» располагаются рядом с дверью в процедурное помещение и сигнализируют о включении излучения.

 
Сигнальные лампочки, загорающиеся при включении излучения, располагаются на управляющей консоли томографа.

Контролируемая характеристика	Допустимое отклонение	Частота проверки
Информационные табло	Должны функционировать	Ежедневно в процессе работы
Сигнальные лампочки	Должны функционировать	Ежедневно в процессе работы

  

  Громкоговорящая связь

Между оператором за управляющей консолью и пациентом в процедурном помещении существует двухсторонняя звуковая связь посредством встроенных микрофонов.

Контролируемая характеристика	Допустимое отклонение	Частота проверки
Громкоговорящая связь оператора с пациентом	Должна функционировать	Ежедневно в процессе работы
Громкоговорящая связь пациента с оператором	Должна функционировать	Ежедневно в процессе работы
Дверные блокировки Дверная блокировка устанавливается на входе в процедурное помещение и служит для выключения излучения при открытии двери.
Контролируемая характеристика	Допустимое отклонение	Частота проверки
Дверные блокировки	Должны функционировать	Ежеквартально

  Аварийные выключатели

Аварийные выключатели (красные кнопки, кнопки с надписью «STOP») располагаются на управляющей консоли томографа и по бокам гентри. При нажатии кнопки аварийного выключения прекращаются излучение и все перемещения в системе. При этом деблокируется стол пациента и его можно выдвинуть вручную. Для продолжения работы необходимо провести деблокировку в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

Контролируемая характеристика	Допустимое отклонение	Частота проверки
Аварийные выключатели	Должны функционировать	Ежеквартально

Электромеханические характеристики сканера

На рентгеновских компьютерных томографах проверяются следующие электромеханические характеристики сканера:

- система световой локализации;

- точность движений стола;

- наклон гентри.

Система световой локализации

В компьютерных томографах имеется система наружных и внутренних световых лучей, также называемых лазерами, используемых для укладки пациента и планирования уровня исследования. Внутренний луч находится внутри апертуры гентри и должен строго соответствовать плоскости первого среза. Наружный луч находится на определенном постоянном расстоянии от внутреннего и служит для более удобной укладки пациента. При укладке наружный луч устанавливают на уровне начала сканирования, после чего нажатием специальной кнопки на клавиатуре гентри стол передвигают в положение, при котором выставленный уровень начала сканирования должен точно совпасть с внутренним световым лучом.

При нарушении правильного взаимного расположения внутреннего и наружного световых лучей, равно как и при несоответствии внутреннего луча плоскости первого среза, сканирование пациента будет происходить не точно с того места, которое установлено при укладке пациента. Точное и воспроизводимое положение световых лучей имеет особенно важное значение в случае использования компьютерного томографа для планирования лучевой терапии.

Контролируемая характеристика	Допустимое отклонение	Частота проверки
Взаимное расположение внутреннего и наружного световых	±2 мм	Ежеквартально
лСуочвепйадение внутреннего светового луча и плоскости среза	±2 мм	Ежеквартально

Точность движений стола

Движение стола пациента может осуществляться при нажатии соответствующих кнопок на клавиатуре гентри в процедурном помещении или в автоматическом режиме при задании программы с консоли оператора томографа. Расстояние, проходимое столом, должно совпадать с показаниями электронного табло гентри, а в автоматиче­ском режиме также с заданным оператором перемещением стола.

Неточность сдвига стола может привести к неправильному воспроизведению пространственных взаимоотношений, например, к искажению истинных размеров объектов. В лучевой терапии опасным следствием погрешностей сдвига стола может быть несоответствие спланированных объемов облучения истинным топографо-анатомическим взаимоотношениям опухоли и окружающих структур.

Контролируемая характеристика	Допустимое отклонение	Частота проверки
Соответствие сдвига стола показаниям электронного табло	±1 мм	Ежегодно
гТеончтнроисть автоматического сдвига стола	±1 мм	Ежегодно

Наклон гентри

Наклон гентри, как правило, не используется при планировании лучевой терапии. Поэтому проверка точности наклона гентри имеет наибольшее значение для диагностических сканеров. В сканерах для лучевой терапии большее значение имеет возвращения гентри к строго вертикальному положению после его наклона.

В случае несоответствия показаний электронного табло гентри и реального угла наклона при исследовании, например, головного мозга может произойти нежелательное облучение хрусталиков глаз.

Контролируемая характеристика	Допустимое отклонение	Частота проверки
Наклон гентри	±1°	Ежегодно

  Качество изображения

КТ-изображение является пространственным отображением коэффициентов ослабления рентгеновского излучения тканями, пересчитанных в единицы Хаунсфилда, в поперечном срезе заданной толщины. Точность этого отображения ограничена конструктивными особенностями компонентов КТ-сканера, в основном генератора и детектора рентгеновского излучения. Качество изображения непосредственно влияет на качество диагностики.

В предлучевой подготовке возможность точного нанесения контура опухоли и критических структур также напрямую связаны с качеством изображения. Низкое качество изображения может привести к исключению части опухоли из облучаемого объема или ошибочному включению нормальных тканей в объем облучения.

На рентгеновских компьютерных томографах проверяются следующие параметры качества изображения:

- КТ-число, однородность и шум в однородной среде;

- КТ-числа различных материалов;

- пространственная разрешающая способность;

- контрастная разрешающая способность;

- толщина среза;

- измерение расстояний.

  КТ-число, однородность и шум в однородной среде

В процессе реконструкции КТ-изображений измеренные сканирующей системой коэффициенты ослабления рентгеновского излучения пересчитываются в единицы Хаунсфилда (англ. Hounsfield Units, HU), также называемые КТ-числом. Шкала КТ-чисел (шкала Хаунсфилда) имеет две фиксированные точки: воздух с КТ-числом -1000 HU и вода с КТ-числом 0 HU, относительно которых распределяются плотности всех остальных тканей и сред. Производителями каждого КТ-сканера эти точки устанавливаются с большой точностью с помощью фантомных измерений при всех возможных значениях вольтажа в рентгеновской трубке и фильтрации рентгеновского излучения [8]. Поскольку измерение плотностей тканей и объектов является одним из основных количественных показателей в КТ, необходимо периодически контролировать постоянство и однородность КТ-чисел. Принято контролировать КТ-число воды.

Под однородностью понимается равенство измеренных значений КТ-чисел в различных участках однородного объекта. Причиной неоднородности служит сама природа рентгеновского излучения, которое не является моноэнергетическим. По мере прохождения через объект средняя энергия излучения возрастает, так как мягкое излучение поглощается поверхностно расположенными тканями. Еще одна причина неоднородности - артефакты, т. е. элементы КТ-изображения, не соответствующие внутренней структуре объекта. Причинами артефактов являются ошибки измерений и реконструкции изображений. Наличие на изображении кольцевидных артефактов говорит о неправильной работе отдельных детекторных элементов или алгоритма реконструкции.

Под шумом КТ-изображения понимается изменение плотности в пределах определенного участка (зоны интереса) однородной среды, которое не несет полезной информации. Количественно уровень шума оценивается по стандартному отклонению КТ-чисел в зоне интереса на изображении однородного вещества.

Уровень шума зависит от количества фотонов, достигающих детектора, т. е. дозы облучения: больше доза - меньше шум. Соответственно отклонение уровня шума от первоначальных значений может говорить об изменении параметров работы рентгеновской трубки, детектора, коллиматоров, фильтрации луча, а также параметров реконструкции изображений, и является наиболее чувствительным показателем нару­шений в работе КТ-сканера. Изменение уровня шума, выявленное при периодических проверках, должно послужить поводом к более детальному тестированию системы.

Неоднородность, не обусловленная структурой самого объекта, и шум снижают диагностическую ценность КТ-изображений и могут исказить расчет распределения дозы при планировании лучевой терапии. Особенно негативно повышение уровня шума сказывается на визуализации низкоконтрастных объектов, например, при КТ-исследованиях мягких тканей.

Контролируемая характеристика	Допустимое отклонение	Частота проверки
КТ-число воды	0±4 HU	Ежеквартально
Однородность	±4 HU	Ежеквартально
Шум	В соответствии с технической документацией на аппарат, но не более 15	Ежеквартально

  КТ-числа различных материалов

КТ-система должна правильно воспроизводить плотности тканей в широком диапазоне. При этом рассчитываемое системой реконструкции изображений КТ-число должно изменяться пропорционально изменению коэффициента абсорбции рентгеновского излучения тканями, что называется линейностью. Это означает, что при увеличении коэффициента абсорбции в n раз КТ-число должно увеличиться также в n раз. На практике влияние на КТ-число оказывают ряд дополнительных факторов, таких как напряжение в рентгеновской трубке и фильтрация луча. Изменение спектра рентгеновского излучения может больше сказаться на одном участке шкалы Хаунсфилда, чем на других. Поэтому важно проверить стабильность во времени КТ-чисел объектов, представляющих различные участки шкалы плотностей Хаунсфилда.

Стабильность КТ-чисел имеет важное значение для диагностики, но еще большее - для планирования лучевой терапии. В последнем случае значения КТ-чисел пересчитываются компьютерной системой планирования облучения в электронную плотность тканей, на основании которой происходит расчет распределения поглощенной дозы в теле пациента.

Нестабильность работы томографа (изменение спектра рентгеновского излучения) может привести к погрешностям в планировании лучевой терапии и, как следствие, снизить ее эффективность и увеличить частоту

осКштрнийруемая характеристика	Допустимое отклонение	Частота проверки
КТ-числа различных материалов	±4 HU	Ежегодно

Пространственная разрешающая способность

Пространственная разрешающая способность характеризует возможность раздельной визуализации деталей КТ-изображения, плотность которых отличается более чем на 100 HU.

Поэтому она также называется разрешающей способностью при высокой контрастности, или высококонтрастной разрешающей способностью. Высокая пространственная разрешающая способность важна для визуализации мелких деталей (структуры) объектов, в частности при КТ-исследованиях костей, паренхимы легких, КТ-ангиографии.

Пространственная разрешающая способность выражается в парах линий в см (пл/см) и ограничивается размером минимального элемента изображения - пикселя (англ. picture element, pixel). Различить детали изображения менее размера пикселя при КТ-исследовании невозможно.

Размер пикселя определяют делением величины реконструированного поля обзора (варьирует в широких пределах, обычно от 10 до 65 см) на размер матрицы реконструкции изображений (обычно 512х512). Так, при матрице 512х512 и реконструированном поле обзора 30 см размер пикселя составит 300/512-0,6 мм. Тогда размер пары объектов наименьшего размера (равного размеру пикселя) составит 0,6x2=1,2 мм. В этом случае пространственная разрешающая способность равна 10/1,2-8,3 пл/см. В современных КТ-сканерах пространственная разрешающая способность может достигать 25 пл/см.

Контролируемая характеристика	Допустимое отклонение	Частота проверки
Пространственная разрешающая способность	В соответствии с технической документацией на аппарат и фантом	Ежегодно

Контрастная разрешающая способность

Контрастная разрешающая способность характеризует возможность раздельной визуализации деталей КТ-изображения, плотность которых незначительно отличается от окружающего фона. Поэтому она также называется разрешающей способностью при низкой контрастности, или низкоконтрастной разрешающей способностью. Высокая контрастная разрешающая способность имеет наибольшее значение при КТ-исследованиях мягких тканей. Для искусственного повышения контрастной разрешающей способности используют внутривенное введение контрастных веществ.

Контрастная разрешающая способность в значительной степени определяется уровнем шума и лишь незначительно зависит от энергии рентгеновского излучения. Поскольку шум легко измерить проверка контрастной разрешающей способности рекомендуется только при приемке томографа в эксплуатацию и после его модернизации.

Контролируемая характеристика	Допустимое отклонение	Частота проверки
Контрастная разрешающая способность	В соответствии с технической документацией на аппарат и фантом	При приемке в эксплуатацию и после модернизации

  Толщина среза

Толщина среза определяется согласованной работой коллиматора рентгеновской трубки («коллимация перед пациентом») и коллиматора детекторов («коллимация после пациента»).

Толщина среза определяет разрешающую способность в направлении сканирования. Тонкие срезы характеризуются повышенным уровнем шума, информативность толстых срезов снижается вследствие артефакта усреднения.

Контролируемая характеристика

Допустимое отклонение Частота проверки

Толщина среза

±1 мм, но не более 50%

Ежегодно

  Измерение расстояний

Размеры объектов на КТ-сканах определяют с помощью электронного средства измерения расстояний. Для диагностики и планирования лучевой терапии важно, чтобы реальные геометрические взаимоотношения в сканируемом объекте не нарушались. Геометрические неточности могут привести к искажению планов лучевой терапии -неправильному расчету дозиметрического распределения или облучению не тех областей.

Контролируемая характеристика	Допустимое отклонение	Частота проверки
Измерение расстояний	±1 мм	Ежеквартально

  Дозиметрические характеристики

В рентгеновской компьютерной томографии наибольшее практическое значение имеют две дозиметрические характеристики: компьютерно-томографический индекс дозы и произведение доза-объем.

Компьютерно-томографический индекс дозы (англ. Computed Tomography Dose Index, CTDI) служит мерой поглощенной дозы излучения в одном томографическом срезе за полный оборот рентгеновской трубки. CTDI принято измерять в последовательном режиме сканирования. Произведение доза-объем (англ. Dose Length Product, DLP) характеризует поглощенную дозу с учетом длины зоны сканирования.

Изменение параметров сканирования (мАс, кВ, время ротации, сдвиг стола за полную ротацию рентгеновской трубки, коллимация, приемы модуляции дозы) автоматически приводит к изменению CTDI. По современным требованиям КТ-сканеры должны в реальном времени выдавать на экране монитора значение CTDIw, вычисляемое как 1/3 CTDI в центре фантома и 2/3 CTDI на его периферии. В процессе планирования КТ-исследования оператор видит, как изменяется значение CTDIw при изменении параметров исследования, что позволяет планировать текущее исследование и создавать собственные протоколы с учетом необходимости ограничения дозы облучения пациента. Таким образом, определение CTDIw является эффективным средством оптимизации протоколов исследования с целью снижения облучения пациенВтомве.сте с тем, CTDI и DLP не являются мерой дозы облучения данного конкретного пациента, для чего используется эффективная доза облучения. Так, при исследовании полного и худого пациентов CTDI и DLP будут одинаковы, поскольку зависят только от параметров протокола исследования и не зависят от характеристик самого пациента, в то время как полный пациент получит большую дозу, чем худой.

Дозиметрические характеристики работы КТ-сканера должны оставаться стабильными во времени. Для контроля стабильности работы КТ-сканера определение показателя CTDIw является достаточным.

Контролируемая характеристика	Допустимое отклонение	Частота проверки
CTDIw	±20%	Ежегодно

Теги: характеристика КТ-изображения
234567 Начало активности (дата): 03.10.2017 15:34:00
234567 Кем создан (ID): 645
234567 Ключевые слова:  компьютерная томография, КТ-изображения, уровень шума, однородность, характеристика
12354567899