我 國 透 視 攝 影 X 光 機 品 質 保 證 訪 查 項 目 及 原 理 蔡 惠 予 博 士 長 庚 大 學 醫 學 影 像 暨 放 射 科 學 系 2016/4/29 我 國 透 視 攝 影 X 光 機 品 質 保 證 訪 查 項 目 及 原 理 透 視 攝 影 X 光 機 的 簡 介 與 原 理 透 視 攝 影 X 光 機 品 質 保 證 的 項 目 我 國 透 視 攝 影 X 光 機 品 質 保 證 的 訪 查 項 目 2 1
透 視 攝 影 設 備 簡 介 與 原 理 3 透 視 攝 影 在 一 段 時 間 內 連 續 擷 取 X 光 影 像 使 用 可 快 速 產 生 時 間 序 列 影 像 的 X 光 偵 檢 器 系 統 應 用 : - position catheters in arteries - visualize contrast agents in the GI tract - invasive therapeutic procedures where real-time image feedback is necessary - make x-ray movies of anatomic motion, such as of the heart or the esophagus. 4 2
透 視 攝 影 設 備 的 種 類 GI/GU fluoroscopy Interventional Remote control Mobile C-arm 5 X 光 透 視 攝 影 設 備 Image Intensifier (II) 1. Vacuum bottle 2. Input layer - X 光 à 電 子 3. Electronic lenses - 聚 焦 電 子 - 加 速 電 子 4. Output phosphor - 電 子 à 可 見 光 Bushberg et al., The Essential Physics of Medical Imaging, 2 nd Ed. 6 3
X 光 管 Tube: vacuum kvp: 20~150 ma (tube current): 1 ma = 1.6x10 16 e s/s Radiography: 100-1000 ma Fluoroscopy: 1-5 ma Exposure time: < 100 ms for radiography 7 濾 片 及 準 直 儀 外 加 濾 片 : To attenuate low-energy x-rays and reduce patient dose Most common: Al and Cu Others: Mo, Rh, Ag etc. 準 直 儀 : - Define the size and shape of the x-ray field - Use lead shutters 8 4
X 光 攝 影 的 散 射 輻 射 Scatter-to-primary ratio (S/P) depends on: Energy Patient thickness FOV Collimation reduces scatter! 9 光 柵 (grid): 阻 擋 散 射 Placed between patient and the image receptor. Septa (grid bars): Pb Openings (interspaces): carbon fiber, Al or paper. Total thickness ~ 3 mm w/ supporting materials (Al or carbon fiber) 10 5
103-104年透視攝影X光機醫療曝露品保訪查結果說明會講義 透視攝影影像接收裝置 Flat Panel Image Intensifier (II) Flat panel detector: 方形影像 較有效利用 顯示器 Flat panel detector 可取代: II + vedio camera + digital spot film + cine camera Flat panel detector 改善 X光偵測之敏感度 因其不需有鋁作之真空視窗 Bushberg et al., The Essential Physics of Medical Imaging, 2nd Ed. 11 Flat panel detector Direct x-ray detection (DDR) Photoconductor (a-se) on top of Thin-Film Transistor (TFT) array X-rays interact with photon sensors directly After exposure, e s are generated and migrated through the Se layer (+) to the TFT layer for readout 12 6
Flat panel detector Indirect x-ray detection (IDR) X-rays interact with an intensifying screen, and secondary photons interact with sensors (a-si TFT or CCD) The screen causes more blurring CsI is more commonly used to improve spatial resolution. 13 Thin Film Transistor (TFT) Readout Gate lines Readout lines 14 7
透 視 攝 影 曝 露 控 制 自 動 亮 度 控 制 (ABC): 使 顯 示 器 中 影 像 亮 度 不 變 連 續 透 視 : 改 變 kvp 及 ma 脈 衝 透 視 : 改 變 kvp ma 或 pulse width 放 大 模 式 ( 縮 小 input FOV) 例 : 12, 9, 7, 5 mode 放 大 可 造 成 較 高 的 曝 露 率 透 視 模 式 : 連 續 透 視 : 顯 示 為 30 frames/s, 曝 露 率 限 制 : < 10 R/min ( 國 內 法 規 ) 高 曝 露 率 透 視 : 需 以 特 殊 方 式 啟 動, 曝 露 率 限 制 : < 20 R/min 脈 衝 透 視 : 可 變 frame rate, 影 像 品 質 較 佳, 使 用 較 低 frame rate ( 如 7.5 frames/s) 時 可 降 低 劑 量, 曝 露 率 限 制 : < 10 R/min ( 國 內 法 規 ) 濾 片 (Pre-patient filtration): 可 降 低 病 人 皮 膚 劑 量 15 自 動 亮 度 控 制 (ABC) 隨 X 光 穿 透 狀 況 ( 如 病 人 體 厚 ) 改 變 X 光 輸 出 16 8
放 大 模 式 Magnification by reducing input FOV - e.g. 12, 9, 7, 5 mode Magnification reduces minification gain - The ABC compensates for the dimmer images by boosting the x-ray exposure rate. 17 Digital Subtraction Angiography (DSA) I mask = N 0 e µ bg t bg I contrast = N 0 e µ t µ bg bg e t vessel vessel I = ln( I ) ln( I ) = µ s mask contrast t vessel vessel 18 9
空 間 解 析 度 (Spatial resolution) The ability to resolve small detail in patient 19 空 間 解 析 度 (Spatial resolution) Image Intensifier: - 4-5 lp/mm w/ normal mode - Up to 7 lp/mm w/ mag mode Video imaging system degrade II s resolution Limiting resolution of digital imaging is matrix size: - Ex. 27 cm FOV w/ 1024 pixel à512 lps/270 mm = 1.9 lp/mm 20 10
對 比 解 析 度 (Contrast resolution) Depends on exposure rate Much worse than radiography 時 間 解 析 度 (Temporal resolution) Depends on frame rate Additional temporal lag can be beneficial for fluoroscopy due to improved SNR. Additional temporal lag is usually bad for digital cine and DSA. 21 我 國 透 視 攝 影 X 光 機 品 質 保 證 訪 查 項 目 及 原 理 透 視 攝 影 X 光 機 的 簡 介 與 原 理 透 視 攝 影 X 光 機 品 質 保 證 的 項 目 我 國 透 視 攝 影 X 光 機 品 質 保 證 的 訪 查 項 目 22 11
Types of QA Tests Mechanical and system checks Generator related Image quality Radiation dose Image Displayer 23 物 理 測 試 項 目 項 目 一 : 系 統 安 全 評 估 項 目 二 : 準 直 儀 評 估 項 目 三 : 管 電 壓 準 確 性 及 再 現 性 項 目 四 : 照 相 模 式 之 曝 露 時 間 準 確 性 及 再 現 性 項 目 五 : 照 相 模 式 之 曝 露 再 現 性 及 線 性 度 項 目 六 : 照 相 模 式 之 自 動 曝 露 控 制 系 統 評 估 項 目 七 : 射 束 品 質 的 評 估 ( 半 值 層 的 測 量 ) 項 目 八 : 入 射 曝 露 ( 率 ) 評 估 項 目 九 : 參 考 點 累 積 空 氣 克 馬 之 確 認 項 目 十 : 空 間 解 析 度 項 目 十 一 : 對 比 度 測 試 項 目 十 二 : 假 影 評 估 項 目 十 三 : 影 像 顯 示 器 之 評 估 項 目 十 四 : 影 像 增 強 管 輸 入 曝 露 率 ( 選 擇 性 測 試 ) 24 12
主 要 參 考 文 獻 21 CFR part 1020 New York City Health Code Article 175 AAPM Report No.70 (2001) AAPM Report No.74 (2002) ACR Barium Enema Quality Control Manual (1998) CRCPD Publication #01-6 (2001) NCRP Report No. 168 (2011) NCRP Report No.172 (2012) 25 kvp 及 劑 量 測 量 設 備 kvp meter Ion chamber and electrometer 26 13
影 像 品 質 測 試 假 體 CDRH fluoroscopic phantom ACR R/F phantom 27 影 像 品 質 測 試 物 影 像 幾 何 扭 曲 測 試 用 銅 網 高 對 比 解 析 度 測 試 物 對 比 度 測 試 物 28 14
衰 減 物 鋁 板 壓 克 力 銅 片 半 值 層 測 試 用 鋁 濾 片 29 訪 查 相 關 的 物 理 測 試 項 目 30 15
項 目 項 目 一 : 系 統 安 全 評 估 1. 整 個 透 視 攝 影 系 統 在 機 械 方 面 是 穩 定 的, 檢 查 床 上 方 的 影 像 偵 檢 系 統 或 X 光 組 件 固 定 良 好 沒 有 鬆 脫 現 象 2. 所 有 可 動 的 部 分 都 能 平 穩 動 作, 沒 有 過 度 摩 擦, 在 整 個 動 作 範 圍 內 沒 有 任 何 阻 礙 3. 所 有 的 卡 榫 及 制 動 裝 置 到 位 後 不 再 移 動 4. 病 患 或 工 作 人 員 不 會 接 觸 到 銳 利 粗 糙 邊 緣, 或 受 到 危 害, 例 如 觸 電 的 危 害 5. 輻 射 曝 露 控 制 腳 踏 板 及 其 它 開 關 工 作 正 常 對 於 透 視 曝 露 之 控 制, 在 放 開 時 隨 即 停 止 輻 射 若 有 增 強 模 式, 啟 動 時 會 持 續 發 出 警 示 聲 響 6. 檢 查 床 影 像 接 收 裝 置 和 X 光 組 件 上 所 有 的 開 關 燈 光 量 尺 功 能 正 常, 控 制 面 板 上 所 有 的 指 示 功 能 存 在 且 正 常 7. 準 直 儀 葉 片 的 動 作 平 順 如 果 機 器 的 SID 可 以 改 變, 確 認 準 直 儀 的 追 蹤 功 能 正 常 8. 所 有 指 示 燈 皆 功 能 正 常, 例 如 輻 射 使 用 中 9. 張 貼 警 告 標 示 於 合 適 位 置 注 意 輻 射 懷 孕 婦 女 10. 張 貼 原 能 會 認 可 文 件, 例 如 設 備 登 記 證 等 11. 曝 露 時 操 作 者 有 適 當 的 輻 射 屏 蔽 保 護, 所 有 相 關 屏 蔽 無 毀 損 且 可 正 常 使 用 12. 鉛 衣 有 定 期 檢 查 13. 透 視 曝 露 累 積 至 5 分 鐘 時, 設 備 會 發 出 警 示 聲 響 該 聲 響 會 連 續 發 出 至 重 設 為 止 合 格 / 不 合 格 14. 若 裝 有 空 間 阻 隔 裝 置 (SID Spacer), 確 認 該 裝 置 未 被 拆 除 31 目 的 : 項 目 二 : 準 直 儀 評 估 確 保 輻 射 照 野 與 影 像 接 收 裝 置 可 見 範 圍 一 致 有 光 照 野 時, 確 保 光 照 野 與 輻 射 照 野 一 致 測 試 所 需 設 備 : 可 以 顯 現 出 輻 射 照 野 的 設 備 : 如 CR IP 及 Gafchromic film 等 鉛 尺 或 可 在 X 光 影 像 中 顯 示 位 置 的 工 具 效 能 判 定 準 則 與 修 正 措 施 : X 光 照 野 的 長 與 寬 皆 不 應 超 過 影 像 接 收 裝 置 可 見 邊 緣 多 於 SID 的 3%, 長 與 寬 所 超 過 的 和 不 應 多 於 SID 的 4% 若 有 光 照 野 時, 光 照 野 與 輻 射 照 野 邊 緣 在 長 或 寬 的 方 向, 兩 側 的 差 異 的 總 和 皆 應 不 超 過 SID 的 2% 32 16
項 目 二 : 準 直 儀 評 估 影 像 接 收 裝 置 可 見 範 圍 輻 射 照 野 範 圍 (CR) 光 照 野 範 圍 ( 尺 ) 33 項 目 八 : 入 射 曝 露 ( 率 ) 評 估 包 含 : 典 型 的 入 射 曝 露 ( 率 ) 最 大 曝 露 率 模 擬 不 同 體 型 之 衰 減 物 : 厚 度 19 公 釐 鋁 片 : 代 表 25 公 斤 的 小 兒 體 型 厚 度 38 公 釐 鋁 片 : 代 表 50 公 斤 的 較 瘦 成 人 體 型 厚 度 38 公 釐 鋁 片 與 0.5 公 釐 銅 片 : 代 表 75 公 斤 的 典 型 成 人 體 型 厚 度 38 公 釐 鋁 片 與 2.0 公 釐 銅 片 : 代 表 100 公 斤 的 較 胖 成 人 體 型 34 17
項 目 八 : 入 射 曝 露 ( 率 ) 評 估 入 射 曝 露 ( 率 ) 測 量 位 置 : 針 對 X 光 管 在 檢 查 床 下 方 的 系 統 : 放 在 檢 查 床 上 方 1 公 分 針 對 X 光 管 在 檢 查 床 上 方 的 系 統 : 放 在 檢 查 床 上 方 30 公 分 針 對 C 型 臂 (C-arm) 的 系 統 : 放 在 距 離 影 像 接 收 裝 置 表 面 30 公 分 處 針 對 側 向 透 視 攝 影 系 統 : 放 在 檢 查 床 上 方, 置 於 離 檢 查 床 中 線 往 X 光 管 方 向 15 公 分 處 35 30 cm 使 用 臨 床 上 常 用 程 序 之 條 件 影 像 接 收 裝 置 將 典 型 入 射 曝 露 率 張 貼 於 操 作 台 旁 以 供 參 考 針 對 典 型 成 人 體 型 與 基 準 值 比 較 (1) 管 電 壓 峰 值 的 變 動 不 可 超 過 5%, 假 體 (2) 管 電 流 的 變 動 不 可 超 過 20%, (3) 入 射 曝 露 ( 率 ) 的 變 動 不 可 超 過 游 離 腔 50% 使 用 CDRH 假 體 以 成 人 腹 部 程 序 測 量, 則 可 參 考 下 表 所 提 供 之 診 斷 參 考 劑 量 水 平 36 18
目 的 : 項 目 八 : 入 射 曝 露 ( 率 ) 評 估 確 保 透 視 攝 影 的 最 大 曝 露 率 不 會 超 過 限 值 判 定 準 則 : 針 對 一 般 劑 量 率 模 式, 最 大 曝 露 率 必 須 小 於 10 R/min 針 對 高 劑 量 率 模 式, 最 大 曝 露 率 必 須 小 於 20 R/min 30-min fluoro @ 10 R /min = 2.6 Gy 30 cm 假 體 / 鉛 衣 游 離 腔 37 項 目 九 : 參 考 點 累 積 空 氣 克 馬 之 確 認 參 考 點 : 可 作 為 某 項 檢 查 X 光 進 入 病 人 皮 膚 表 面 累 積 劑 量 的 指 標 若 系 統 無 顯 示 參 考 點 累 積 空 氣 克 馬 值 則 無 須 測 量 機 器 的 參 考 點 位 置 可 能 為 下 列 之 一 : 符 合 美 國 食 品 藥 物 管 理 局 之 參 考 點 定 義 : 影 像 接 收 裝 置 之 輸 入 端 前 方 30 公 分 處 符 合 國 際 電 工 委 員 會 (IEC) 之 參 考 點 定 義 : 從 旋 轉 中 心 點 (isocenter) 往 X 光 管 方 向 15 公 分 處 廠 商 定 義 之 參 考 點 NCRP report No.168 38 19
依 參 考 點 校 正 方 式 決 定 測 量 點 與 檢 查 床 相 對 位 置 根 據 平 方 反 比 關 係 推 算 參 考 點 處 的 累 積 空 氣 克 馬 值 判 定 準 則 : 參 考 點 處 的 累 積 空 氣 克 馬 值 與 對 應 螢 幕 顯 示 值 相 比 時, 差 異 不 可 超 過 35% 若 依 循 原 製 造 商 之 測 試 流 程, 則 另 應 符 合 原 製 造 商 的 標 準 游 離 腔 與 焦 斑 之 距 離 39 目 的 : 項 目 十 : 空 間 解 析 度 測 量 透 視 X 光 系 統 中 可 辨 識 的 最 佳 空 間 解 析 度, 以 確 保 系 統 能 夠 分 辨 細 微 的 構 造 線 對 測 試 物 ACR R/F phantom 衰 減 物 40 20
判 定 準 則 : 與 基 準 值 相 比 不 應 減 少 超 過 1 個 測 試 物 或 約 0.3 lp/mm 依 據 AAPM 第 70 號 報 告 : FOV 或 放 大 模 式 透 視 攝 影 電 視 系 統 數 位 動 態 攝 影 (digital cine) 23 cm (9 in.) 1.8-2.0 lp/mm 2.2-2.8 lp/mm 15 cm (6 in.) 2.2-2.5 lp/mm 3.1-3.4 lp/mm 11 cm(4.5 in.) 2.8-3.1 lp/mm 4.0-4.6 lp/mm 依 ACR 鋇 劑 灌 腸 攝 影 品 保 手 冊 : 一 般 模 式 / 非 放 大 模 式 FOV 透 視 攝 影 照 相 模 式 最 接 近 23 cm (9 in.) 1.0 lp/mm 或 24 線 條 / 英 吋 15 cm (6 in.) 1.25 lp/mm 或 30 線 條 / 英 吋 30 線 條 / 英 吋 依 美 國 紐 約 州 法 規 在 6 英 吋 模 式 時 須 至 少 可 見 到 2 lp/mm, 若 使 用 的 放 大 模 式 非 6 英 吋 則 依 下 列 公 式 計 算 : 6 inch或 15 cm 2 (lp/mm) = 可 見 最 小 線 對 數 值 (lp/mm) 所 使 用 的 FOV大 小 41 包 含 : 項 目 十 一 : 對 比 度 測 試 對 比 解 析 度 低 對 比 偵 測 度 對 比 解 析 度 依 照 假 體 使 用 指 引 設 置 假 體 及 衰 減 物, 並 以 臨 床 常 用 的 透 視 程 序 或 依 假 體 使 用 指 引 建 議 之 程 序 進 行 測 試 測 試 最 小 可 見 % 對 比 度 UAB phantom ACR R/F phantom 42 21
項 目 十 一 : 對 比 度 測 試 低 對 比 偵 測 度 依 循 紐 約 州 法 的 標 準 進 行 測 試 (New York City Health Code Article 175) 判 定 準 則 : 依 據 CRCPD 的 建 議, 不 同 尺 寸 影 像 接 收 裝 置 的 參 考 值 如 下 : 影 像 接 收 裝 置 尺 寸 透 視 模 式 cine 或 單 張 照 相 模 式 12-14 英 吋 3 公 釐 1 公 釐 9-10 英 吋 3 公 釐 1 公 釐 6-7 英 吋 3 公 釐 1 公 釐 4-5 英 吋 1 公 釐 1 公 釐 Quality Assurance Tips for Fluoroscopic Image Evaluation Low Contrast Performance. CRCPD Committee on Quality Assurance in Diagnostic X-Ray (H-7), 2008. 43 我 國 透 視 攝 影 X 光 機 品 質 保 證 訪 查 項 目 及 原 理 透 視 攝 影 X 光 機 的 簡 介 與 原 理 透 視 攝 影 X 光 機 品 質 保 證 的 項 目 我 國 透 視 攝 影 X 光 機 品 質 保 證 的 訪 查 項 目 44 22
我 國 訪 查 項 目 1. 高 對 比 解 析 度 2. 對 比 度 測 試 3. 輻 射 照 野 與 影 像 接 收 裝 置 一 致 性 3 4 5,6 1,2 4. 五 分 鐘 警 示 功 能 5. 典 型 體 型 病 人 曝 露 率 6. 最 大 曝 露 率 45 歡 迎 提 問 我 國 透 視 攝 影 X 光 機 品 質 保 證 訪 查 項 目 及 原 理 透 視 攝 影 X 光 機 的 簡 介 與 原 理 透 視 攝 影 X 光 機 品 質 保 證 的 項 目 我 國 透 視 攝 影 X 光 機 品 質 保 證 的 訪 查 項 目 46 23