柳晶波，高 倩，张龙达

64层螺旋CT空间分辨力评价方法解析

柳晶波，高 倩，张龙达

目的：针对目前CT空间分辨力的检验现状，提出更为科学严谨的64层螺旋CT空间分辨力检测要求。方法：对现行行业标准中规定的空间分辨力测试要求进行分析，用试验数据来说明现行标准中存在的不足，同时提出64层螺旋CT空间分辨力的检测要求，并分析影响空间分辨力的因素。结果：64层螺旋CT空间分辨力测试要求能够很好地评价空间分辨力，避免了原有标准测试要求中存在的不足。结论：64层螺旋空间分辨力检测要求的提出，能够更好、更科学地评价其空间分辨力，保证图像质量更好地应用于临床。

64层螺旋CT；空间分辨力；调制传递函数

0 引言

CT机自1972年问世以来，经过多年的发展，已经从普通的CT发展到螺旋CT，并且已经由1层CT发展到640层CT[1]。尽管CT已经发展到640层，但是128层、256层、320层和640层CT仅有个别CT设备生产商在生产，价格比较贵，医院装机量比较少。在医院中装机量比较大的是64层螺旋CT机，国际代表性的CT设备生产商都以64层螺旋CT作为自己的主流产品，同时国产CT也进入了64层CT的行列，因此做好64层螺旋CT的图像性能质量评价非常重要。目前，在CT行业标准中评价CT的图像性能指标主要有图像噪声、CT值均匀性、CT值准确性、CT值线性、空间分辨力、低对比度分辨力、伪影、切片厚度等[2]。本文主要关注64层螺旋CT的空间分辨力的评价指标，提出64层螺旋CT空间分辨力的检测要求和检验方法，同时探讨测试中需要引起关注的问题。

1 空间分辨力

空间分辨力又称高对比度分辨力[3-4]，它是衡量CT图像质量的一个重要参数，是指在高对比度的情况下区分相互靠近的细小物体的能力，也就是可以识别相邻物体的最小极限，通常用每毫米黑白条纹对数量的形式来表示，单位lp/mm或lp/cm。其换算关系为：5÷lp/cm＝可分辨的最小物体直径（mm）。空间分辨力在临床上体现为对小病灶或结构的成像能力，是CT系统图像性能的重要参数，同时也是CT质量检测的关键因素。

影响空间分辨力的因素主要有：（1）X线管的焦点尺寸：焦点小的X线管产生窄的X线和较清晰的图像，但是热容量受到限制；（2）探测器单元的孔径：孔径越窄，孔径转移函数越宽，越有可能提供较高的分辨力；（3）图像重建算法：选用不同的算法也会得到不同的图像，空间分辨力也会不同；（4）图像矩阵：图像矩阵越大，分辨力越高；（5）X线剂量、层厚[5]：层厚越薄，空间分辨力越高，但层厚越薄，噪声就越大，低对比度分辨力就会降低。

2 空间分辨力的常规检验方法

目前，国家CT机行业标准中用来检测CT空间分辨力的方法有以下2种：

（1）分辨线对法。视觉分辨在适当的试验器件图像中可分辨出重复图案中最小的分离元素（如孔、短棒或者线条）的间隔[6]。CT机常用测试模体Catphan500和Catphan600中的CTP528 lp/cm高分辨力模块（如图1所示）来进行分辨力的测试，可分辨一组黑白相间的线对的间距尺寸。不同线对数的线对卡对应不同的空间分辨力，共有21组，即1～21 lp/cm。

分辨线对法需要依靠人眼来识别可以分辨的线对数，优点是简单快速，缺点是存在主观的因素，依赖于观测者和观测环境，可重现性差。

图1 线对/厘米（lp/cm）高分辨力模块

（2）调制传递函数（modulation transferfunction，MTF）的截止频率法，可采用Droege和Morin[7]给出的方法测量。该方法基于测量已知频率的输入方波的输出幅度。因为调制传递函数定义为输出调制和输入调制的比值，周期图案的MTF可测量如下：

式中，M测试物为周期性测试物的调制，由图像中周期性测试物像素的标准偏差计算；N背景为背景的平均噪声（对应于水和短棒测试物的材料）；CT材料和CT水为测量得到的短棒测试物的材料和水的CT值，测量应使用和计算噪声一样的感兴趣区，并应包含至少100像素。

MTF曲线图可通过测量所有可分辨的周期性测试物调制点，并对应周期性测试物的空间分辨力作图得到（如图2所示）。

图2 MTF法的空间分辨力

用MTF法进行空间分辨力测试的优点是能够提供所有空间频率的详细信息，避免了测试过程中人眼观察等主观因素带来的影响，而且包含了更多的信息；需要特别仔细的定位和专门的测试软件，通常利用CT机系统自带的软件自动计算其数值。

3 空间分辨力测试要求中存在的不足

目前CT机检验的行业标准YY 0310—2005中规定，要选择典型头部和体部运行条件对空间分辨力进行评价，在试验方法选择上可以选择分辨线对法和MTF法。

现行标准中对空间分辨力测试要求和方法存在不足，线对分辨法存在人眼观察的主观因素，不同的观察者对线对的观察不同，不能客观地评价空间分辨力；MTF法没有规定具体MTF的百分比。在日常的检验中发现，CT设备的生产商给出的空间分辨力评价的条件是不同的，具体见表1。

表1 不同CT设备的空间分辨力对比结果 lp/mm

由表1可以看出，不同CT设备生产商给出不同条件下的分辨力值，有的生产商为了显示较高的空间分辨力，实际给出的是MTF=0%时的空间分辨力数值，看似空间分辨力的值比较高，但是MTF=0%时的线对数是没有实际意义的。同时设备生产商在进行产品市场宣传时仅仅强调分辨力值，不明确说明其测试的具体条件，容易误导CT设备的采购和使用者。为了避免类似问题，有必要对空间分辨力提出非常明确的测试要求和测试方法。

4 64层螺旋CT的空间分辨力测试要求

（1）对64层螺旋CT的空间分辨力测试时，要求采用MTF的截止频率法进行空间分辨力的评价。

（2）64层螺旋CT的空间分辨力测试要求给出MTF=50%和MTF=10%时的空间分辨力值[2]。

为了避免空间分辨力评价条件的不同，要求64层螺旋CT的空间分辨力参照GB/T 19042.5—2006《医用成像部门的评价及例行试验第3-5部分：X射线计算机体层摄影设备成像性能验收试验》标准的要求，给出采用MTF=50%和MTF=10%时的空间分辨力值，在同一测试要求下有利于比较其空间分辨力的优劣。

（3）64层螺旋CT的空间分辨力测试要求X-Y平面和Z轴方向均进行空间分辨力评价[8-9]。目前的64层螺旋CT通常具有32层及以上的探测器，其Z轴方向的扫描覆盖范围比较宽且图像的性能指标也至关重要。因此，在对64层螺旋CT进行空间分辨力评价时，不仅要进行X-Y平面的空间分辨力评价，同时还要进行Z轴方向的空间分辨力评价，通常Z轴方向的空间分辨力要低于X-Y平面的空间分辨力。

（4）空间分辨力的影响因素比较多，同时不同的CT机的技术参数也有区别，很难达到完全一致的

（▶▶▶▶）（◀◀◀◀）技术参数要求。通常要求空间分辨力的测试应在CT设备生产商给出的典型头部和体部运行条件下进行测试，同时要求头部中心剂量不大于40 mGy，体部中心剂量不大于20 mGy。

5 空间分辨力测试的注意事项

在进行空间分辨力测试时要注意测试条件的选择，按照标准要求选择典型模式进行测试，为了保证测试结果的重现性，要注意记录测试时的CT运行条件，例如体层切片厚度、螺距系数、峰值、X线管电压、X线管电流、加载时间等。

6 结语

空间分辨力作为CT系统性能的重要表征参数，其检验方法也日益受到人们的关注。目前提出的64层螺旋CT的空间分辨力评价要求和评价方法可以很好地评价空间分辨力，体现出图像的性能指标，其存在的不足是采用的MTF评价软件均是CT系统自带的系统软件，软件分析结果的准确性有待进一步验证。随着CT技术的发展，CT系统空间分辨力等性能指标的评价手段将向数字化技术的方向发展。

[1]张敬理.医疗器械监管技术基础[M].北京：中国医药工业出版社，2009：421-424.

[2]YY 0310—2005 X射线计算机体层摄影设备通用技术条件[S].

[3]GB/T 19042.5—2006 医用成像部门的评价及例行试验 第3-5部分：X射线计算机体层摄影设备成像性能验收试验[S].

[4]施裕新，陆普选，张志勇.影像医疗器械临床试验手册[M].北京：人民卫生出版社，2013：100-101.

[5]刘传亚，张建春，吕守臣.多层CT螺距与Z轴空间分辨力的关系探讨[J].医学影像学杂志，2010，20（10）：1 559-1 561.

[6]郭智敏.CT系统空间分辨力测试方法研究进展[J].兵器材料科学与工程，2010（2）：113-117.

[7]Droge R T，Morin R L.A practical method to measure the MTF of CT scanners[J].Med Phys，1982，5（9）：758-760.

[8]GB 9706.18—2006 医用电气设备 第2部分：X射线计算机体层摄影设备安全专用要求[S].

[9]IEC 60601—2-44：2012 Medical electrical equipment-part 2-44：particular requirements for the basic safety and essential performance of X-ray equipment for computed tomography[S].

（收稿：2014-10-22 修回：2015-03-15）

Spatial resolution evaluation of 64-slice helical computed tomography

LIU Jing-bo,GAO Qian，ZHANG Long-da
（Liaoning Medical Device Test Institute，Shenyang 110179,China）

ObjectiveTo put forward spatial resolution detection requirements of 64-slice helical CT based on analyzing the present situation of CT spatial resolution detection.MethodsThe requirements for spatial resolution in the existing industrial standards were analyzed,and some test data were used to prove the deficiency of the standards.Spatial resolution detection requirements were proposed for 64-slice helical CT,and the factors affecting spatial resolution were explored.ResultsThe deficiencies in the original standards were eliminated.ConclusionThe proposed requirements may facilitate the spatial resolution detection of 64-slice CT,and thus can enhance image quality for clinical diagnosis and treatment.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（9）：93-94，100]

64-slice helical CT;spatial resolution;modulation transfer function

R318.6；TH774

A

1003-8868（2015）09-0093-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.09.093

国家科技支撑计划项目（2012BAI22B00）

柳晶波（1975—），女，检验四室主任，高级工程师，主要从事医疗器械产品的安全性评价方面的研究工作，E-mail：ljb1106@126.com。

110179沈阳，辽宁省医疗器械检验检测院（柳晶波，高 倩，张龙达）