Why increased frequency? 20 年 前, 一 個 標 準 胸 部 CT 需 要 幾 分 鐘, 而 今 天, 類 似 的 掃 描 可 以 在 一 個 單 一 的 閉 氣 時 完 成, 使 得 CT 對 臨 床 而 言 更 有 吸 引 力 CT 技 術 的 進 展, 實 現 了 CT 透 視 和 介 入 性 診 療, 在 某 些 情 況 下, 更 取 代 了 超 音 波 引 導 近 年 來, 用 CT 進 行 健 康 檢 查 也 越 來 越 多 Why increased dose 在 X 光 攝 影, 曝 光 過 度 的 結 果, 在 影 像 上 會 太 黑, 而 在 CT, 則 會 有 更 好 的 影 像 品 質 在 特 定 檢 查 中,CT 掃 描 的 涵 蓋 範 圍 有 越 來 越 多 的 趨 勢 現 代 螺 旋 CT 沒 有 切 片 間 的 間 距, 有 時 更 會 增 加 重 疊 掃 描 的 可 能 性 Repeat CT examinations 對 兒 童 使 用 與 成 人 的 相 同 的 掃 描 參 數 對 骨 盆 腔 ( 高 對 比 區 域 ) 使 用 與 腹 部 ( 低 對 比 區 域 ) 相 同 的 掃 描 參 數 What is the dose from CT? How high? 胸 部 CT 掃 描 的 有 效 劑 量 (effective dose) 約 在 8 msv( 大 約 是 胸 部 X 光 的 400 倍 ), 而 在 某 些 CT 檢 查 中, 例 如 骨 盆 腔, 其 劑 量 約 可 達 20 msv 受 檢 者 在 CT 檢 查 中 接 受 的 輻 射 劑 量, 經 常 會 高 達 ( 甚 至 超 過 ) 增 加 罹 癌 機 率 的 限 值 Effective doses in CT and radiographic examinations CT examination Effective dose (msv) Radiographic examination Effective dose (msv) Head 2 Skull 0.07 Chest 8 Chest PA 0.02 Abdomen 10-20 Abdomen 1.0 Pelvis 10-20 Pelvis 0.7 Ba swallow 1.5 Ba enema 7 Organ doses in CT 乳 房 在 胸 部 CT 的 劑 量 可 高 達 30-50 mgy, 即 使 乳 房 並 非 檢 查 的 目 標 Tissues in the field although they are not the area of interest for the procedure Lens of the eye Breast tissue Eye lens dose in brain CT, thyroid in brain or in thorax CT and gonads in pelvic CT receive high doses 1
Typical doses in mgy during CT in adults (Shrimpton et al. 1991) Examination Eyes Thyroid Breast Uterus Ovaries Testes Head 50 1.9 0.03 * * * Cervical spine 0.62 44 0.09 * * * Thoracic spine 0.04 0.46 28 0.02 0.02 * Chest 0.14 2.3 21 0.06 0.08 * Abdomen * 0.05 0.72 8.0 8.0 0.7 L. spine * 0.01 0.13 2.4 2.7 0.06 Pelvis * * 0.03 26 23 1.7 The symbol * indicates that dose is < 0.005 mgy Does spiral CT give more or less radiation dose? It depends upon the choice of factors scan volume, mas, pitch, slice width Even though it is possible to perform a spiral CT with lower radiation dose than slice-by-slice CT, in practice the patient gets higher dose due to the factors chosen Does multi-slice CT impart more or less radiation dose? An increase by 10-30% may occur with multi-slice detector array Some observations 大 多 數 ( 包 括 許 多 放 射 科 ) 的 醫 生 有 一 種 感 覺, 現 代 CT 掃 描 儀 是 非 常 快 速 的, 並 且 可 以 給 予 病 患 較 小 的 輻 射 劑 量 陪 檢 人 員 的 輻 射 安 全 不 幸 的 是, 時 間 與 輻 射 劑 量 在 這 裡 並 非 是 成 正 比 的 由 於 科 技 的 進 步,X 光 球 管 變 得 更 加 強 大, 可 以 在 極 短 的 時 間 內 給 予 極 大 的 輻 射 劑 量, 以 維 護 足 夠 的 影 像 品 質 鉛 衣 可 阻 擋 99% 以 上 的 輻 射 劑 量 與 距 離 的 平 方 成 反 比 劑 量 與 時 間 成 正 比 2
電 腦 斷 層 的 品 質 保 證 測 試 年 度 測 試 方 式 與 結 果 分 析 陳 建 全 醫 學 物 理 師 UNSCEAR 2000 Reduce CT Dose Protocol Optimization Education to Clinical Staffs Quality Assurance Tests Establish DRL (diagnostic reference level) CT Quality Assurance 陳 建 全 醫 學 物 理 師 醫 事 放 射 師 Resume 學 歷 陽 明 大 學 醫 放 系 學 士 成 功 大 學 醫 工 所 碩 士 專 業 證 書 教 育 部 部 定 講 師 放 射 診 斷 醫 學 物 理 師 證 書 醫 事 放 射 師 證 書 研 究 成 果 SCI 第 一 作 者 1 篇 SCI 共 同 作 者 11 篇 研 究 計 畫 主 持 人 1 件 研 究 計 畫 共 同 主 持 人 6 件 經 歷 台 灣 醫 學 物 理 公 司 總 經 理 長 庚 大 學 兼 任 講 師 林 口 長 庚 紀 念 醫 院 磁 振 造 影 中 心 醫 學 物 理 師 影 像 診 療 部 醫 學 物 理 師 中 華 民 國 醫 學 物 理 學 會 常 務 監 事 桃 園 縣 醫 事 放 射 師 公 會 理 事 總 幹 事 考 試 院 醫 事 放 射 師 檢 覈 考 試 命 題 / 審 題 委 員 國 健 署 乳 篩 計 畫 醫 學 物 理 組 委 員 原 能 會 醫 療 曝 露 品 質 保 證 計 畫 講 師 命 題 及 口 試 委 員 3
International References AAPM39: Specification and Acceptance Testing of Computed Tomography Scanners, AAPM Report 39, 1993. AAPM74: Quality Control in Diagnostic Radiology, AAPM Report 74, 2002. IPEM91: Recommended Standards for the Routine Performance Testing of Diagnostic X-ray Imaging Systems. IPEM Report 91, 2005. ACR: ACR Technical Standard for Diagnostic Medical Physics Performance Monitoring of CT Equipment, ACR website. 測 試 項 目 項 目 名 稱 台 灣 ACR IPEM91 AAPM74 AAPM39 一 系 統 安 全 評 估 (System Safety Evaluation) V V 二 檢 查 床 與 機 頭 之 對 位 (Alignment of Table to gantry ) V V optional 三 切 片 位 置 準 確 性 (Slice Positioning Accuracy) V V V V V a) 切 片 定 位 雷 射 的 準 確 性 (Alignment light accuracy) b) 定 位 投 影 影 像 對 位 切 片 位 置 的 準 確 性 (Slice localization from scanned projection radiograph) c) 檢 查 床 進 出 移 動 的 準 確 性 (Table incrementation accuracy) 四 檢 查 床 / 機 頭 傾 斜 準 確 性 (Table/gantry tile accuracy) optional 五 切 片 厚 度 準 確 性 (Slice thickness accuracy) V V V V V 六 CT 值 準 確 度 與 線 性 度 (CT number accuracy and V V V V linearity) 七 水 假 體 影 像 評 估 影 像 均 勻 度 雜 訊 與 假 影 評 估 V V V daily V (Evaluation of image Uniformity, noise, and artifact) 八 空 間 解 析 度 (Spatial resolution) V V V V V 九 低 對 比 偵 測 度 (Low contrast detectability ) V V V V 十 一 輻 射 寬 度 (Radiation width) V V V V 十 二 影 像 顯 示 器 評 估 (Image display device evaluation) V V V V a) 擷 像 工 作 站 之 相 關 測 試 (image display monitors) b) 印 片 機 測 試 (Hard-copy display units) Dosimetry of the Digital Survey Radiography V 十 劑 量 評 估 (Dosimetry) V V V V V Couch Travel Accuracy (Spiral Scan) V QA Testing for CT Scanners Establishing a QA program Radiographer QA program 非 年 度 QA Physicist QA program Physicist s Testing Acceptance testing Annual/Semi-annual testing 年 度 QA After replacement or repair of a major component Types of QA Tests Mechanical and system checks Image quality Radiation dose Image Displayer 系 統 安 全 評 估 檢 查 床 與 機 頭 之 對 位 組 件 檢 查 項 目 合 格 / 不 合 格 備 註 1. 整 個 電 腦 斷 層 掃 描 儀 在 機 械 方 面 是 穩 定 的 2. 所 有 可 動 的 部 分 平 穩 動 作, 沒 有 任 何 阻 礙 3. 病 患 或 工 作 人 員 不 會 接 觸 到 銳 利 粗 糙 邊 緣, 或 其 它 包 括 電 的 危 害 4. 定 位 雷 射 燈 功 能 正 常 5. 所 有 指 示 燈 功 能 正 常 : 輻 射 使 用 中 等 6. 指 示 病 人 的 對 講 裝 置 功 能 正 常 7. 監 控 病 人 的 攝 影 機 與 顯 示 器 等 功 能 正 常 8. 張 貼 警 告 標 示 於 合 適 位 置 注 意 輻 射 懷 孕 婦 女 9. 張 貼 原 能 會 認 可 文 件 : 設 備 人 員 Off-center : less image quality or higher radiation required 4
檢 查 床 與 機 頭 之 對 位 確 認 檢 查 床 的 長 軸 與 掃 描 儀 旋 轉 面 的 左 右 中 心 對 齊 測 試 步 驟 : 1. 在 檢 查 床 左 右 中 心 附 近 貼 上 膠 帶, 以 尺 決 定 中 心 位 置 並 在 膠 帶 上 作 記 號 2. 將 檢 查 床 貼 膠 帶 處 移 至 機 頭 內 3. 用 捲 尺 在 機 頭 內 橫 向 最 長 距 離 處 決 定 左 右 中 心 位 置, 並 在 檢 查 床 上 作 記 號 4. 測 量 上 述 兩 個 記 號 間 的 距 離 切 片 位 置 準 確 性 ( 一 ) 目 的 : 確 認 1. 定 位 雷 射 / 光 線 的 準 確 性 (1) 內 部 定 位 雷 射 / 光 線 (2) 外 部 定 位 雷 射 / 光 線 2. 使 用 掃 描 放 射 影 像 ( 例 如 :Topo, Scout, Pilot ) 決 定 切 片 位 置 的 準 確 性 3. 檢 查 床 (Table) 進 / 出 方 向 移 動 的 準 確 性 效 能 判 定 準 則 : 機 頭 的 中 心 線 應 在 檢 查 床 中 心 線 的 +/- 5 公 釐 內 (AAPM TG39), 或 符 合 廠 商 規 格 標 準 切 片 定 位 雷 射 的 準 確 性 使 用 掃 描 放 射 影 像 決 定 切 片 位 置 的 準 確 性 ImPACT Information Leaflet No. 1 使 用 ACR CT Phantom 的 第 一 段 第 一 段 第 二 段 第 三 段 第 四 段 5
橫 截 面 側 面 使 用 掃 描 放 射 影 像 決 定 切 片 位 置 的 準 確 性 Lateral projection of ACR Phantom Definitions of slice indicators: 1. Start position of slice 2. Center of slice 3. Total coverage of scan 使 用 掃 描 放 射 影 像 決 定 切 片 位 置 的 準 確 性 使 用 掃 描 放 射 影 像 決 定 切 片 位 置 的 準 確 性 Method 1: Thin slice method 可 見 4 個 鐵 珠 Method 2: Thick slice method 5 5 上 方 :0 下 方 :-1 平 均 :-0.5 條 偏 移 0.25 mm 4.5 5.5 定 位 處 每 條 間 距 0.5 mm 檢 查 床 進 出 切 片 方 向 移 動 的 準 確 性 1. 切 片 定 位 雷 射 的 準 確 性 : 射 束 中 心 與 雷 射 位 置 之 誤 差 應 在 2 公 釐 內, 或 符 合 廠 商 規 格 標 準 2. 定 位 投 影 影 像 對 位 切 片 位 置 的 準 確 性 : 誤 差 應 在 2 公 釐 內, 或 符 合 廠 商 規 格 標 準 3. 檢 查 床 進 出 移 動 的 準 確 性 : 所 有 檢 查 床 移 動 的 誤 差 皆 應 在 2 公 釐 內, 或 符 合 廠 商 規 格 標 準 ImPACT Information Leaflet No. 1 6
檢 查 床 / 機 頭 傾 斜 準 確 性 General Concepts of CT Image Quality Testing S/F or CR cassette 1. 操 作 台 之 設 定 角 度 與 機 頭 上 之 顯 示 角 度 應 一 致 2. 操 作 台 之 設 定 角 度 與 測 量 角 度 之 誤 差 應 在 3 度 以 內, 或 符 合 廠 商 規 格 標 準 ImPACT Information Leaflet No. 1 Spatial resolution Testing w/ high contrast patterns Contrast resolution Testing w/ low contrast objects Noise Testing w/ uniform water image Image artifacts Testing w/ uniform water image Image Quality Phantoms Manufacturers Phantoms Catphan ImPACT Gammex RMI 464 ACR CT Accreditation Phantom For GE Systems For Siemens Systems 切 片 厚 度 準 確 性 N T 測 試 步 驟 (1) 將 假 體 放 置 於 檢 查 床 上 以 常 規 成 人 腹 部 掃 描 模 式 進 行 測 試, 設 定 組 像 範 圍 為 21 公 分 若 常 規 成 人 腹 部 掃 描 是 以 軸 狀 掃 描, 則 直 接 掃 描 切 片 厚 度 測 試 物 的 正 中 央 區 段 (2) 若 常 規 成 人 腹 部 掃 描 是 以 螺 旋 掃 描, 則 將 掃 描 模 式 改 為 軸 狀 掃 描, 其 他 參 數 則 維 持 固 定 不 變 若 掃 描 儀 為 多 切 片 機 型, 但 不 能 使 用 相 同 的 偵 檢 器 組 置 (N T,T 為 一 個 資 料 通 道 在 Z 軸 方 向 上 之 寬 度,N 為 該 模 式 下 的 資 料 通 道 數 目 ) 進 行 軸 狀 掃 描 時, 則 在 維 持 相 同 的 T 設 定 下, 使 用 最 大 的 N 之 偵 檢 器 組 置, 進 行 軸 狀 掃 描 (3) 同 上 述 步 驟, 但 改 變 切 片 厚 度 為 高 解 析 度 肺 部 掃 描 時 使 用 的 厚 度 3 5 及 7 毫 米 ( 若 於 步 驟 (1) 中 已 有 相 同 厚 度, 則 不 需 重 複 掃 描 ) 若 無 法 達 到 前 述 設 定, 則 選 取 最 接 近 的 設 定 值 進 行 測 試 一 般 狀 態 範 例 : Helical Scan, N T = 64 x 0.625, 影 像 厚 度 = 5 mm 改 用 Axial Scan, N T = 8 x 5, 影 像 厚 度 = 5 mm 特 殊 情 況 範 例 : Helical Scan, N T = 4 x 1.0, 影 像 厚 度 = 5 mm 改 用 Axial Scan, N T = 4 x 2.0, 影 像 厚 度 = 5 mm 7
上 方 :11 下 方 :11.5 平 均 :11.25 條 切 面 厚 度 5.625 mm 切 片 厚 度 之 誤 差 應 小 於 1.5 公 釐, 或 符 合 廠 商 規 格 標 準 CT 值 準 確 度 與 線 性 度 N T ~ 4 cm 4 cm Water/Acrylic phantom ACR CT phantom 線 性 迴 歸 分 析 Excel function 1500 1000 y = 5074.7x - 978.73 500 R 2 = 0.9988 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4-500 線 性 迴 歸 分 析 線 性 ( 線 性 迴 歸 分 析 ) -1000-1500 判 定 準 則 : (1) 斜 率 (y):4940 ~ 5460 (2) 線 性 度 (R 2 ):> 0.99 8
材 料 空 氣 聚 乙 烯 水 壓 克 力 骨 頭 測 量 值 -972.71-89.18 4.76 125.47 926.47 Attenuation Coefficient 0 0.1795 0.187 0.221 0.373 線 性 迴 歸 分 析 1500 1000 y = 5084.2x - 977.7 R² = 0.9989 500 0-500 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 線 性 迴 歸 分 析 線 性 ( 線 性 迴 歸 分 析 ) 線 性 回 歸 斜 率 = xxxx.x 線 性 相 關 係 數 = 0.xxxx -1000-1500 水 假 體 影 像 評 估 (1) 水 的 CT 值 準 確 度 (1) 水 的 CT 值 準 確 度 (2) 雜 訊 (3) 影 像 均 勻 度 與 (4) 假 影 Procedures: Scan uniform phantom Place ROIs Noise: Standard Deviation of ROI CT# uniformity - Diff between means of center and outer ROI Large ROI:> 20% total area Small ROI:~ 400 mm 2 Foot Area:6977.5 mm2 Mean:0.52 StdDev:6.99 Area:401.5 mm2 Mean:-1.28 StdDev:7.08 (2) 雜 訊 (3) 影 像 均 勻 度 9
(4) 假 影 WW/WL = -660/0 WW/WL = 350/0 A. streak B. motion C. beam-hardening D/E. ring F. blooming 1. 水 的 CT 值 應 介 於 7 ~ +7 HU, 或 符 合 廠 商 規 格 標 準 2. 雜 訊 值 與 其 基 準 值 之 差 異, 應 不 大 於 20%, 或 符 合 廠 商 規 格 標 準 3. 影 像 均 勻 度 : 邊 緣 的 四 個 ROI 之 平 均 CT 值 與 中 間 ROI 之 平 均 CT 值 間 的 差 異 皆 小 於 5HU, 或 符 合 廠 商 規 格 標 準 4. 影 像 中 不 應 存 在 任 何 明 顯 之 假 影 10
空 間 解 析 度 ACR phantom: 8 Al bar patterns- 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 and 12 lp/cm 1. 以 常 規 成 人 腹 部 掃 描 所 得 之 影 像 應 可 清 楚 分 辨 5 線 對 / 公 分 以 上 ( 含 ); 2. 高 解 析 度 肺 部 掃 描 所 得 之 影 像 應 可 清 楚 分 辨 6 線 對 / 公 分 以 上 ( 含 ) 低 對 比 偵 測 度 Four cylinder groups 0.6% (6 HU) difference from a background material mean CT number of approximately 90 HU Cylinder-to-background contrast is energy-independent. cylinders diameters and spaces: 2, 3, 4, 5, and 6 mm A 25-mm cylinder to verify the cylinder-to-background contrast level 11
1. 所 有 掃 描 模 式 下, 低 對 比 物 與 背 景 之 平 均 值 的 差 異 應 在 低 對 比 物 的 對 比 值 之 10% 以 內 2. 低 對 比 物 之 計 分 與 基 準 值 相 較, 其 減 少 應 不 超 過 1 分 項 目 十 : 劑 量 評 估 15 cm Dosimetry Measurement Tools 32 cm 16 cm CT phantoms Body phantom Head phantom Pencil-type ionization chamber Line integral of dose profile Sensitive length: 100 mm CTDI CT Dose Index Computed Tomography Dose Index 基 於 Reference Man 所 建 立 的 方 法 其 劑 量 數 值 僅 適 用 於 Reference Man 代 表 此 CT 的 輻 射 輸 出 不 能 代 表 該 受 檢 者 所 接 受 到 的 輻 射 曝 露 受 檢 者 的 劑 量 計 算 Monte Carlo Simulation Weighted CTDI : CTDI w CTDI 100, P1 CTDI 100, P3 CTDI 100, P2 CTDI 100, P4 CTDI 100,center CTDI CTDI 100,edge = 100, P1+P2+P3+P4 4 12
CTDI CT Dose Index f C E L CTDI 100 N T - f=8.7 mgy/r C: calibration factor for electrometer (1.0-2.0) E: average measured value L: active length of pencil ion chamber (100 mm or 160 mm) N: actual number of data channels (axial) T: nominal slice width (axial) Example: Multi-slice scanner 120 kvp, 400 ma, 0.8-s scan, 4 2.5 mode Reading: 540 mr Calculation: CTDI 100 8.7 1.0 0.54 100 4 2.5 =47 mgy Dose Calculation CTDI CTDI w 1 2 CTDI c CTDI p 3 3 vol CTDI Pitch DLP=CTDI vol E k DLP w total scan length P 3 P 2 C P 1 P 4 Computed Tomography Dose Index Volume CTDI: CTDI vol CTDI measured for all clinically used detector configurations 4 mm In axial scan : Example: Slice thickness = 4 mm Inter-slice gap = 1 mm 1 mm Pitch = 4 (4 + 1) = 0.8 Output reproducibility and linearity Estimates of Effective Dose for Pediatrics E DLP E DLP (msv mgy -1 cm -1 ) AAPM96 (2008): The Measurement, Reporting, and Management of Radiation Dose in CT 13
relative pixel value from film pixel value from IP 1. 再 現 性 : 再 現 性 的 變 異 係 數 不 可 超 過 0.05 2. 加 權 電 腦 斷 層 劑 量 指 標 與 劑 量 長 度 乘 積 : 目 前 並 未 有 文 獻 提 供 CTDI W 與 劑 量 長 度 乘 積 之 限 值, 但 歐 盟 16262 號 報 告 建 議 設 立 參 考 劑 量 水 平, 以 合 理 抑 低 劑 量 3. 代 表 性 檢 查 的 病 人 劑 量 : 附 表 為 CTDI vol 的 參 考 劑 量 水 平 與 限 值 當 CTDI vol 超 過 參 考 劑 量 水 平 且 低 於 限 值 時, 應 檢 討 檢 查 掃 描 參 數, 討 論 如 何 在 不 影 響 影 像 品 質 下 減 低 劑 量 當 CTDI vol 超 過 限 值 時, 必 須 找 出 劑 量 過 高 的 原 因, 並 應 立 即 採 取 修 正 措 施 變 異 係 數 :x.xxxx CTDIw:xx.x CTDIvol :xx.x 有 效 劑 量 :x.x 項 目 十 一 : 輻 射 寬 度 Using packaged films placed at the isocenter surface during scans at the different collimation thicknesses The mas technique is set to provide a maximum film density of between 1.0 and 2.0 OD Measurement w/ CR IP 600 1500 Film IP 500 1200 400 900 300 Film image 600 300 200 100 0 0 0 50 100 150 200 location (mm) Liu et al., Med Phys, 2005 CR image 項 目 十 二 : 影 像 顯 示 器 評 估 1. 0% 5% 及 95% 100% 之 低 對 比 方 塊 需 清 楚 可 分 辨 2. 0% 至 100% 的 所 有 灰 階 方 塊 皆 應 清 楚 可 分 辨 3. 不 應 有 明 顯 可 見 的 條 紋 假 影 圖 像 扭 曲 與 陰 影 4. 於 四 個 角 落 及 中 間 之 高 對 比 線 對, 不 論 是 平 行 與 垂 直 方 向, 應 皆 能 分 辨 SMPTE TG 18 QC 5. 亮 度 之 標 準 建 議 如 下 : 1. 最 大 亮 度 應 至 少 100 燭 光 / 平 方 公 尺 2. 最 大 亮 度 與 最 小 亮 度 之 比 值 應 至 少 100 6. 若 使 用 美 國 醫 學 物 理 學 會 影 像 資 訊 委 員 會 TG18 測 試 圖 像, 則 參 考 美 國 醫 學 物 理 學 第 3 號 線 上 報 告 之 建 議 標 準 14
GSDF DICOM 3.14 Grayscale Standard Display Function 1000 100 10 Measured Data Standard 1 0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 JND just noticeable difference 0.1 如 何 提 升 電 腦 斷 層 的 醫 療 品 質 提 高 影 像 品 質 或 降 低 輻 射 劑 量 與 醫 師 溝 通 合 作 分 析 了 解 儀 器 特 性 與 功 能 先 以 假 體 進 行 實 驗 反 覆 驗 證 取 得 醫 師 同 意 後, 再 將 新 技 術 應 用 於 臨 床 檢 查 重 覆 驗 證 再 全 面 推 行 DRL diagnostic reference level 請 多 指 教 15