医用诊断螺旋计算机断层摄影装置 (CT)

放射治疗模拟定位X 射线辐射源检定规程

1 范 围

本规程适用于医用诊断螺旋计算机断层摄影装置 (CT)  放射治疗模拟定位X 射 线 辐射源(以下简称CT 放疗模拟定位辐射源)的首次检定、后续检定和使用中的检查。

2  引用文件

本规程引用下列文件：

JJG  961—2017 医用诊断螺旋计算机断层摄影装置 (CT)X    射线辐射源

JJG    1028—2007    放射治疗模拟定位X 射线辐射源   

GB/T   10149 医 用X 射线设备术语和符号

AAPM       RPT_83  CT  放 射 治 疗 模 拟 定 位 机 和 CT  模 拟 定 位 过 程 的 质 量 保 证(Quality    assurance    for    computed-tomography     simulators    and    the     computed    tomography-simulation      process)

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规程；凡是不注日期的引用文 件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。

3  术语和计量单位

3.1  术 语

JJF 1001、JJF 1035界定的及以下术语和定义适用于本规程。

3.1.1  剂量指数 dose index

3.1.1.1    CT剂量指数100  CT  dose  index  100(CTDI100)

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 mm 到+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。

对于N·T      小于40 mm  的射束宽度：

                              (1)

对于N·T     大于40 mm  的射束宽度(测量过程中除限束器设置外其余所有CT  放疗模拟定位辐射源运行条件均保持相同):

                  (2)

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),这个剂量分布是在聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA,    有机玻璃)模体中测量的，但是按照空气吸收剂量测得的；

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；

(N·T)Re——       选定的N·T      为20 mm 或可以选择的小于20 mm  的 N·T      最大值；

DRe(z)               射束宽度为 (N·T)Ret 的单次轴向扫描中沿垂直于体层平面的直线z 的剂量分布，这个剂量虽然是在聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA,     有 机 玻 璃)模体中测量的，但是作为空气吸收剂量给出的；

CTDIreair,N·T—— 对于某个特定的射束宽度N·T      的 CTDIreair;

CTDIfreeair,Ref—— 对于某个特定的射束宽度 (N·T)Ref     的 CTDIfreair。

注：采用轴向扫描测量。

1  虽然CTDI₁oo源自空气吸收剂量，但实际上，评价用PMMA  剂量体模测得的空气吸收剂量与 用一个电离室从体模中测得的空气比释动能相当接近。

2 这个定义假设剂量分布曲线以z=0   为中心。

3  典型的轴向扫描X 射线源旋转360°。

4  当体层切片有重叠时，例如，在具有“之向飞焦点”功能的CT 机上，积分式中的分母应由 沿z向的有重叠的体层切片的总标称宽度确定。例如，如果重叠比例为50%,那么分母应 替换为0.5×N·T。

5    z 轴典型设定为旋转轴。

6  CTDI00设计的考虑是包含尽可能多的散射线。

3.1.1.2        加 权CT  剂量指数100 CT    weighted     dose     index(CTDIw)

加权CTDI10o(CTDIw)      定义为：

(3)

式中：

CTDI100(中心)——检测物体中心的CTDI1o0 测量值；

CTDI100(周边)——检测物体周边的CTDI1oo测量平均值。

3.1.1.3        容 积CT  剂量指数CT    volume    dose    index(CTDIvol)

轴向扫描方式下，CTDIyol 如下定义：

 (4)

式中：

N——X  射线管在某一单次旋转时产生的体层切片数；

T—— 标称体层切片厚度；

△d——相邻扫描之间患者支架在z 方向运行的距离；

CTDIw—— 加 权CTDI100。

在螺旋扫描方式下：

 (5)

CT 螺距因子定义为：

(6)

3.1.2        CT值  CT    number

用来反映CT 图像上每个像素区域代表的X 射线衰减的平均数值。所测得的某物质

的衰减值用式(7)可转换为该物质的CT 值 ：

 (7)

式中：

μ——线性衰减系数。

水 的CT  值是0 HU,   空 气 的CT  值为—1000 HU。

注：CT 值通常以霍斯菲尔德 (HU)  表示。

3.1.3       定 位  positioning

在放射治疗计划设计中，采用X 射线影像技术确定和标记治疗靶区的过程。

3.1.4         CT模拟定位 CT    simulating    positioning

通 过CT  扫描和图像的三维重建技术获得患者的影像资料，通过影像资料能够在三 维空间显示肿瘤范围及其周围的正常组织，以便于确定后续放射治疗的具体位置。

3.1.5   CT  放 疗 模 拟 定 位 辐 射 源   X-ray radiation sources for CT radiotherapy simulation    positioning    machine

以诊断级CT  机为基础的放射治疗模拟定位机，它由 CT  机、三维(或四维)移动  激光射野模拟定位(灯)系统、计算机模拟定位和放射治疗计划系统软件组成，实现对 病人进行CT  扫描、靶区CT  数据的获取和三维重建、靶区定位、治疗照射剂量模拟、治疗计划设计等过程。

3.2  计量单位

3.2.1  吸收剂量的单位及符号

吸收剂量的单位：戈[瑞];符号： Gy。

3.2.2  分辨力的单位及符号

分辨力的单位：线对每厘米；符号：Lp/cm。

3.2.3  长度单位及符号

长度单位：毫米；符号： mm。

4  概述

CT 放疗模拟定位辐射源以诊断级 CT  机为基础，配置虚拟定位软件及可移动式激 光定位灯系统的放疗专用模拟定位设备。通常由平面扫描床、CT   扫描仪、激光定位系 统以及专用工作站等部分组成。

5  计量性能要求

5.1  剂量指数

CT 放疗模拟定位辐射源扫描测量时，用轴向扫描测量加权剂量指数 (CTDIw),通过容积剂量指数 (CTDIvol)   计算公式得到CT  放疗模拟定位辐射源的剂量指数，即CTDIyol。

剂量指数的准确性用容积剂量指数 (CTDIvol)  表示，即厂家给出的CT  放疗模拟 定位辐射源容积CT 剂量指数 (CTDIvol)  与实际测量值变化范围在20%以内。

5.2 均匀性

剂量指数 (CTDI100(中心))不大于40 mGy 时，均匀性应符合5.2.1和5.2.2要求。 5.2.1     新安装的CT 放疗模拟定位辐射源，模体中心感兴趣区域平均CT 值与周边每 个感兴趣区域平均CT 值之差的绝对值不应超过4 HU;   运行的CT 放疗模拟定位辐射 源，模体中心感兴趣区域平均CT 值与周边每个感兴趣区域平均CT 值之差的绝对值不 应超过5 HU。

5.2.2     新安装的CT 放疗模拟定位辐射源扫描装置，均匀性与随机文件规定的标称值 的偏差应不超过±4 HU;   运行的CT  放疗模拟定位辐射源，均匀性与随机文件规定的 标称值的偏差应不超过±5 HU。

5.3 噪声水平

5.3.1     用直径为20 cm 的圆柱模体，头部条件状况下，剂量指数 (CTDI100(中心))不大于40 mGy 时，扫描层厚为10 cm 或最大层厚，噪声水平应不大于0.35%。

5.3.2     新安装的CT 放疗模拟定位辐射源扫描装置，噪声水平与随机文件规定运行条 件下的标称值的偏差应不超过15%。

5.4     CT值

在头部临床典型条件时，CT  值应符合下列的要求：空气： —1000 HU±30      HU;水：0 HU±4     HU。

5.5 层厚

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。

5.6 空间分辨力

5.6.1     新安装的CT  放疗模拟定位辐射源，应符合下列要求：规定的标准值与 MTF 曲线上50%和10%处的测量值之差不大于0.5 Lp/cm  和10%中较小者。

5.6.2 运行的CT 放疗模拟定位辐射源，应符合下列要求。

5.6.2.1      用直径为20 cm  的圆柱模体，512×512矩阵、视野 (FOV)    不小于20 cm、 头部常规标准条件下，能分辨出至少5.0 Lp/cm,    或 一 组(多于4个)1 . 0 mm  的  圆孔。

5.6.2.2      用直径为20 cm  的圆柱模体，512×512矩阵、视野 (FOV)    不大于20 cm、 头部的高分辨条件下，应能分辨出至少7.5 Lp/cm, 或 一 组(多于4个)0 .6 mm  的 圆孔。

5.7 低对比分辨力

5.7.1     新安装的CT 放疗模拟定位辐射源应符合下列要求。

5.7.1.1  应满足厂家出厂的技术指标。

5.7.1.2      用直径为20 cm 的圆柱模体，在头部条件状况下，头部条件10 mm 或最大层厚下，剂量指数CTDI100,(中心)不超过40 mGy 时，1%对比度应能分辨模体中2 mm 的圆 孔和0.3%对比度应能分辨模体中5 mm 的圆孔。

5.7.2     运行的CT  放疗模拟定位辐射源，应符合下列要求：

用直径为20 cm 的圆柱模体，在头部条件状况下，10 mm 或最大层厚下，剂量指 数CTDI100,(中心)不超过40 mGy 时，1%对比度应能分辨模体中3 mm 的圆孔和0.3%对比度应能分辨模体中6 mm 的圆孔。

注：上述模体见附录C。

5.8 扫描床

5.8.1     扫描床床面与水平面的平行度不超过3.5 mm/m。

5.8.2     扫描床水平移动定位精度：重复测量3次以上，30 cm 的定位精度不超过

±1.0    mm。

5.8.3     扫描床水平重复定位精度：重复测量3次以上，30 cm  的重复定位精度不超过

±1.0    mm。

5.9 激光定位系统

5.9.1       CT机架激光定位指示与实际扫描层面重合性：轴向误差不超过±2.0 mm。

5.9.2     外置激光定位系统指示与实际扫描层面重合性：轴向误差不超过±2.0 mm。

5.9.3     外置顶部激光重复定位精度：重复测量3次以上，50 cm  的重复定位精度不超 过±2.0 mm。

6  通用技术条件

6.1      CT放疗模拟定位辐射源必须有制造厂、型号、编号等清晰的标志。

6.2     CT 放疗模拟定位辐射源的电气、机械及放射防护性能应符合出厂要求。

7 计量器具控制

7.1 检定条件

7.1.1 检定环境条件

a) 温度：(18～28)℃;

b) 相对湿度：30%～85%;

c) 大气压：(80～110)kPa。

7.1.2 检定设备

7.1.2.1  诊断水平剂量计：必须是电离室型或半导体型的剂量计，带有长杆电离室或 切片探测器的积分剂量计必须给出所需的半值层校准因子，其不确定度不超过5% (k=2) 。 积分挡年稳定性不大于2%。

7.1.2.2       CT模体

CT 模体应符合附录C 的要求。

7.1.2.3      激光定位灯检测模体(见图1):3个小柱上方各有一组沿三维X 、Y 、Z  方 向分布的直径1.0 mm 的圆孔，圆孔交汇处放置铅球。

 图 1 激光定位灯检测模体示意图

7.1.2.4        水平仪：分度值≤0.02mm/m,     最大允许误差：(1±0 . 2)分度值，长度约15   cm。

7.1.2.5  钢直尺：(0～100)  cm,分度值≤1.0 mm,  最大允许误差：±0.20 mm。

7.2  检定项目

表 1 检定项目一览表

7.3  检定方法

7.3.1  剂量指数

7.3.1.1  标称射线宽度不大于40 mm

将头部剂量模体分别置于射线照射野中心，将电离室或探测器依次放置模体中通孔 里，其余圆孔插入圆棒，用CT 放疗模拟定位辐射源机头部条件进行扫描，扫描区域不 应有影响线束的物质。

1)用100 mm  长杆电离室进行测量时，需要在轴向扫描条件下进行，通过测量CTDI10o 计算加权 CT 剂量指数 (CTDIw)   和 容 积CT 剂量指数 (CTDIvol)。

                          (8)

比释动能mGy 为显示单位的诊断水平剂量计，其模体中的吸收剂量 (mGy)    用 公

式 ( 9 ) 计 算 ：

Dw=M·Nk·d- ¹                                                                          (9)

式中：

Dw—— 模体的吸收剂量，mGy;

M—— 剂量仪经温度、气压修正的示值，mGy;

Nk——  空气比释动能刻度因子，cm;

d—— 层 厚 (N·T),cm。

2)用切片探测器进行测量时，需要在轴扫描条件下进行，通过测量CTDI10o 计算加 权CT  剂量指数 (CTDIw)    和 容 积CT  剂 量 指 数 (CTDIol) 。  用 公 式 ( 1 0 ) 计 算 其 模 体 中的吸收剂量 (mGy):

Dw=M₁·Nk·d- ¹                                                                       (10)

式中：

M₁—— 剂量仪的示值(不需要温度、气压修正),mGy。

7.3.1.2  标称射线宽度大于40 mm

1)用100 mm  长杆电离室进行测量

在满足 7 . 3 . 1 . 11 )的条件下，应采用20 mm   ( 或 者 小 于 2 0 mm  并 且 最 接 近 20   mm) 的射线宽度作为参考值。如果无法直接选择20 mm  射线宽度，则采用2 mm  厚铅板进行屏蔽达到目的，用公式(11)来计算CTDI100:

(11)

式中：

CTDI100,re——将头部模体置于射线照射野中心，将电离室放置于模体中心圆孔里， 其余圆孔插入圆棒，选择射线宽度为参考值扫描得到的剂量指数；

CTDIfreein-air,N·T——射线宽度为N·T      扫描得到空气中的剂量指数；

CTDIfree-in-air,re——射线宽度为参考值扫描得到空气中的剂量指数。

CTDIfre-in-air计算方法：

当标称射线宽度小于或等于60 mm  时，采用固定支架将电离室放置于射线照射野中心，用常规成人条件扫描所得到空气中的剂量指数如公式(12)所示：

(12)

因为计算CTDIfe-in-air时，最小积分长度应为(N·T)+40       mm,当标称射线宽度大于60 mm  时，则需采用积分长度不小于 (N·T)+40         mm的 电 离 室 或 采 用 长 为100   mm的电离室进行多次步进测量的方式进行测量，如图2所示。

a)300     mm电离室：单次测量，积分长度为300 mm

b)100     mm电离室：2次连续测量，积分长度为200 mm

c)100        mm电离室：3次连续测量，积分长度为300 mm

图 2 不同积分长度的CTDIfre-itrair测量示意图

其剂量指数如公式(13)所示：

(13)

表2 步进测量示意表

2)用切片探测器进行测量

在满足7.3.1.12)的条件下，应采用标称射线宽度大于40 mm  测量参数直接测量 并按照公式(11)计算。

7.3.2  均匀性

7.3.2.1  将装有水或等效组织的、直径为20 cm  的模体置于照射野中心，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。

7.3.2.2  在所扫描的图像里选取5个测量区，分别在图像的中心和上、下、左、右距 离图像边缘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。

以中心感兴趣区域平均值CTc 值与边缘各感兴趣区域的CTp 值之间的最大差别来 表示均匀性、用公式(14)表示：

U=|CTc—CTp        max                                                        (14)

式中：

U———均 匀 性 ，HU。

7.3.3  噪声水平

取中心测量区为模体图像直径的40%,测其CT 值的标准偏差 (SD), 噪 声 水 平 用

公式(15)计算：

                                   (15)

式中：

H—— 噪声水平；

k—    —1000   HU。

可以用实际最大层厚d 进行测量，其结果 H 应 小

注：模体内的均匀物质应是纯水。

7.3.4        CT值

7.3.4.1  按 CT 机定位机头部或腹部条件扫描水等效组织模体和空气。

7.3.4.2  在所扫描图像里的每种物质中选取 一 个约100 mm²  的测量区域，记下 CT 值。

7.3.4.3  选取与标称值接近的测量值为该物质的CT  值。

7.3.5  层厚

7.3.5.1  将层厚的插件放置在水等效组织的主模体中，并把模体置于照射野中心，在 CT 机定位机不同层厚的头部条件下轴向扫描模体。

7.3.5.2  将 CT  机定位机窗宽调至最小，窗位调至测量物CT  值与背景CT  值之和的 一 半，测量多个位置图像的宽度，其平均值为实际层厚。

7.3.6  空间分辨力

7.3.6.1  新安装的CT 放疗模拟定位辐射源

按 7 . 3 . 2 . 1 的条件扫描模体，测量调制传递函数 MTF   曲 线 上 的 5 0 % 和 1 0 % 处 的值。

7.3.6.2  运 行 的CT  放疗模拟定位辐射源

(1)客观评价

用带有传递函数 (MTF)   的模体，用头部的扫描的标准条件下，测量调制传递函 数 MTF  曲线上的50%处的值。

用带有传递函数 (MTF)     的模体，用头部的扫描可以获取最高分辨的高分辨条件 下，测量调制传递函数 MTF  曲线上的50%处的值。

(2)主观评价

按7.3.2.1 的条件扫描模体。将CT 机的窗宽调至最小，调节窗位来分辨出一组最 小的线对数。

7.3.7  低对比分辨力

7.3.7.1  将低对比插件放置在水等效组织的模体中，用CT  机定位机头部条件，在 10  mm或最大层厚时扫描模体，所扫描区域周围不应有影响射线束的物质。

7.3.7.2  在低对比插件中分别在水等效组织和插件各选一个测量区，测量两种物质的 CT 值和标准差 (SD),  根据下面两式调节窗宽和窗位，分辨出一组最小的孔径。

                                (16)

WW=(CTm—CTw)+5SDmax                                                       (17)

式中：

WL—— 图 像 的 窗 位 ，HU;

WW—— 图 像 的 窗 宽 ，HU;

CTw—— 水 的CT  值 ；

CTm—— 低对比物质的CT 值 ；

SDmax—— 两种物质测量区中较大的标准偏差值。

7.3.8  扫描床

7.3.8.1  用水平仪测量扫描床床面与水平面的平行度。在扫描床的头部、中部和尾部 分别选择3个测量点，每个测量点分别沿横(纵)向测量其水平度，将其中最大正偏差 绝对值与最大负偏差绝对值之和为横(纵)向平行度，应满足5 .8 . 1的要求。

7.3.8.2  测量扫描床移动定位精度，扫描床负载至少75 kg, 移动扫描床50 cm,  测 量 扫描床实际移动的距离与设定距离之差，重复操作3次以上。移动定位精度应满足

5.8.2的要求，重复定位精度应满足5.8.3的要求。

7.3.9  激光定位系统

7.3.9.1  将激光定位灯检测模体水平置于检查床上，调整位置，使模体中心定位线和 CT 放疗模拟定位辐射源机架激光定位线完全重合，用不超过2 mm  的层厚扫描出模体 中心的断层影像，3个小圆柱中的铅球应完全成像。

7.3.9.2  将激光定位灯检测模体水平置于检查床上，调整位置，使模体中心定位线和 外置激光定位线完全重合，然后进床平扫获取定位片。在定位片上准确定位，用不超过 2  mm的层厚扫描出模体中心的断层影像，3个小圆柱中的铅球应完全成像。

7.3.9.3  测量外置顶部激光重复定位精度，首先在检查床上标记好激光线移动的起始 位置，横向移动30 cm 后，记下激光线的终点位置，重复测量3次以上，重复定位精度 应满足5.9.3的要求。

7.4  检定结果的处理

按本规程的规定和要求，检定合格的CT 放疗模拟定位辐射源发给检定证书，不合 格的发给检定结果通知书。

7.5  检定周期

CT 放疗模拟定位辐射源的检定周期一般不超过1年。经调试、修理后影响医用辐 射源计量性能时，都应按首次检定项目进行检定。内置和外置激光定位灯及床调整维修 后，激光定位系统应重新进行检定。

附录A

CT 放疗模拟定位辐射源检定记录推荐格式

附录B

CT放疗模拟定位辐射源检定证书(内页)推荐格式

附 录C

检测螺旋 CT 模体的示意图

检测螺旋CT 定位机模体的直径应不小于20 cm,  且均有空间分辨力和低对比分辨

力插件，其结构和尺寸必须符合图C.1 、表 C.1 和图C.2 、表 C.2。

 间距

 图 C.1     空间分辨力结构示意图

表 C.1  空间分辨力插件及对应的线对

图 C.2        低 对 比 分 辨 力 及 插 件 侧 面 的 示 意 图

表 C.2   低 对 比 插 件 各 个 孔 的 示 意 图

附录D

CT 放疗模拟定位辐射源三维指示图

图 D.1    CT放疗模拟定位辐射源三维指示图

1—CT 扫描仪；2—平面扫描床