两种模体在不同扫描模式下CT值的采集校准及影响因素分析

李 克 罗娟娟

（南昌大学第一附属医院肿瘤科 江西 南昌 330006）

1 引言

在放疗计划系统（TPS）中，我们首先需要使用CT电子密度模体将CT图像中的CT值转换为相对电子密度，然后在相对电子密度的基础上进行组织不均匀性校正计算，才最终得到放射治疗计划的剂量分布。如果CT模拟机采集的CT值不准确，必然会导致剂量分布计算的误差[1-3]。为探讨两种模体在同一台CT模拟机上不同扫描模式下CT值的采集校准及影响因素分析，我们按头部、胸部和腹部这三种扫描模式分别采集CIRS062模体与Catphan600模体相对应的CT值，并对数据进行比较及影响因素分析，为治疗计划剂量计算的精确提供依据。

2 设备和方法

2.1 设备

（1）CT模拟机：西门子sensation16层螺旋CT，CT床附加碳素纤维平板床面，LAP三维移动式激光定位仪。（2）测量模体：①CIRS062电子密度模体，带有8对电子密度已知的不同模拟组织圆柱体插件；②Catphan600 CT性能模体，包括8个感光测量目标（空气、多聚甲基乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸树脂、聚甲醛树脂、聚四氟乙烯和小水瓶）来测量CT值的线性。它们密度不同，对X射线的衰减系数也不同，对应的CT值也不同。

2.2 方法

在CT模拟机上选择头部、胸部和腹部三种扫描模式分别对CIRS062电子密度模体和Catphan600模体进行扫描，扫描床板为碳素纤维平板床面，扫描电压为120KV，电流为180mA，扫描方式为3mm每层的螺旋扫描，将扫描好的图像传送至Pinnacle 9.8放疗计划系统，分别绘制出相应的CT值密度转换曲线。

3 结果

3.1 CIRS062电子密度模体的CT值测量结果

采用CIRS062电子密度模体分别在头部、胸部与腹部CT扫描模式下测量的CT值列在表1中，从表中可看出头部模式与腹部模式下测量出来的CT值只存在较小的偏差，而与胸部模式下测量出来的CT值存在较大偏差，尤其是高密度组织致密骨测量的CT值差异达到587HU。CIRS062电子密度模体在三种扫描模式下的CT值-电子密度转换曲线如图1所示。

表1 CIRS062模体在三种扫描模式下采集的CT值

图1 CIRS062模体在三种扫描模式下的CT值-电子密度转换曲线

3.2 Catphan600模体的CT值测量结果

采用Catphan600模体分别在头部、胸部与腹部CT扫描模式下测量的CT值列在表2中。其测量结果与CIRS062电子密度模体测量的CT值结果相似，三种扫描模式在低密度组织（多聚甲基乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸树脂）中的CT值基本一致，而在高密度组织（聚甲醛树脂和聚四氟乙烯）中的CT值存在差异，其中头部模式与腹部模式下测量出来的CT值只存在较小的偏差，而与胸部模式下测量出来的CT值存在较大偏差，其中聚四氟乙烯的最大相差351HU。Catphan600模体在三种扫描模式下的CT值-电子密度转换曲线如图2所示。

图2 Catphan600模体在三种扫描模式下的CT值-电子密度转换曲线

4 讨论

通过两种模体在三种扫描模式下的CT值-电子密度转换曲线比较，本研究表明两种模体在三种扫描模式下采集的CT值均存在差异。尽管对低原子序数材料（如多聚甲基乙烯、低密度聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸树脂、脂肪、空气、肺、肌肉）在不同扫描模式下其CT值变化甚微，但是对高原子序数材料得到的CT值出现了明显的差异。采用Catphan600模体在三种扫描模式下采集聚四氟乙烯得到的CT值最大差异为351HU，采用CIRS062电子密度模体在三种扫描模式下采集致密骨得到的CT值最大差异为587 HU。有研究表明，CT值-电子密度转换错误有可能导致肿瘤患者照射的剂量计算相差3%以上[4-6]，因此在临床工作中，根据患者肿瘤所在的位置选择相对应体位的CT值-电子密度曲线，能够有效提高TPS剂量计算的准确性[7，8]。

在组织密度范围内，CT值-电子密度转换曲线并非线性，其主要原因是由于组织原子序数改变影响了射线衰减。射线从肺至软组织呈线性衰减，但在软组织至骨之间则并非线性衰减，并且在该范围内其衰减受电压影响较大。本研究中采用的两种模体（CIRS062电子密度模体和Catphan600模体）的相对电子密度范围均包含了人体各种组织，但其在相对电子密度1.17～1.93范围内仅有两种密度插件，由于射线在该范围内的组织并不遵循线性衰减，因此这两种模体在该范围内所提供的CT值精度存在一定的限制。要想建立更精确的CT值-电子密度转换曲线，我们还需要包含更多已知密度的模体来进行测量。近年来，已经有单位研究使用双能CT技术来提高CT值-组织参数转化的准确性，相关研究取得了一些进展[9，10]。

在放射治疗中，保证剂量的精确计算是精确放疗的前提条件，而治疗计划系统数据的准确采集又是保证剂量计算精确的一个重要环节，CT值-电子密度转换曲线正确的建立就显得尤其重要[11]。而CT值的准确与否直接决定了CT值-电子密度转换曲线的准确性，因此，在扫描前我们首先要对CT模拟定位机进行自检，确保CT扫描图像的质量[7，11]。各放疗单位应根据科室设备的工作情况测量相应的CT值-电子密度转换曲线。