口腔颌面锥形束计算机体层摄影设备专用技术条件.docx
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口腔颌面锥形束计算机体层摄影设备专用技术条件
口腔颌面锥形束计算机体层摄影设备专用技术条件
1 范围
本标准规定了口腔颌面锥形束计算机体层摄影设备(以下简称口腔CBCT)的术语、定义、组成、要求和试验方法。
本标准适用于口腔CBCT的体层摄影部分,该产品供医疗单位用作口腔颌面部体层摄影使用,包括利用影像增强器和平板探测器作为图像采集装置的口腔CBCT。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB7247.1激光产品的安全第1部分:
设备分类、要求
GB9706.1医用电气设备第1部分:
安全通用要求
GB9706.3-2000医用电气设备第2部分:
诊断X射线发生装置的高压发生器安全专用要求
GB9706.11医用电气设备第二部分:
医用诊断X射线源组件和X射线管组件安全专用要求
GB9706.12医用电气设备第一部分:
安全通用要求三并列标准诊断X射线设备辐射防护通用要求
GB9706.14医用电气设备第2部分:
X射线设备附属设备安全专用要求
GB9706.15医用电气设备第1-1部分:
安全通用要求并列标准:
医用电气系统安全要求
GB/T10149医用X射线设备术语和符号
YY/T0291医用X射线设备环境要求及试验方法
YY0505医用电气设备第1-2部分:
安全通用要求并列标准:
电磁兼容要求和试验
YY/T1466口腔X射线数字化体层摄影设备骨密度测定评价方法
DICOM3.0医学数字成像及通信(DigitalImagingandCommunicationsinMedicinePS3)可以从以下网址获得:
//www.dicomstandard.org/standard/> 3 术语和定义 GB/T10149界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 口腔颌面锥形束计算机体层摄影设备(DentalCone-beamComputedTomographyEquipment) 口腔颌面锥形束计算机体层摄影设备是一种通过X射线锥形束计算机体层摄影的扫描方式,以重建三维影像的轴位、冠状位、矢状位以及三维立体影像的方式显示口腔颌面部乃至整个头颅的正常组织和病变组织结构的X射线影像设备。 1注: 此类设备也包括组合了口腔颌面锥形束体层摄影和/或口腔曲面体层X射线摄影(获得口腔的曲面体层影像)和/或头影测量摄影(获得头颅正侧位的二维影像)和/或手腕部X射线摄影(获得手腕部的二维影像)的设备。 3.2 均匀性(Homogeneity) 根据体模体层成像确定的图像均匀性指标。 2注: 计算见公式(3)。 3.3 空间分辨率指数10(SpatialResolutionIndex10,V10%) 调制传递函数取10%数值时的空间频率。 3.4 空间分辨率指数50(SpatialResolutionIndex50,V50%) 调制传递函数取50%数值时的空间频率。 3.5 对比度-噪声指数(ContrasttoNoiseIndex,CNI) 描述设备在对比度和噪声方面性能的指标,根据体模原始数据集确定。 3.6 验收指数(AcceptanceIndex,AI) 描述设备在图像质量和剂量方面性能的指标,根据对比度-噪声指数、剂量和空间分辨率指数50确定。 4 组成 口腔CBCT由X射线管头、影像接收器、患者支撑装置、控制装置、辅助定位装置、机架和工作站组成。 5 要求 5.1 工作条件 环境条件 除非另有规定,口腔CBCT工作环境条件应满足: a)环境温度: 10˚C~35˚C; b)相对湿度: 30%~75%; c)大气压力: 700hPa~1060hPa。 电源条件 除非另有规定,口腔CBCT工作电源条件应满足: a)电源电压值的允许范围为额定值的90%~110%; b)电源频率为50Hz,频率值的允差为±1Hz; c)制造商规定的电源容量及电源电阻。 5.2 电功率 最大输出电功率 应规定对应最大输出电功率的X射线管电压和X射线管电流的相应组合。 标称电功率 应规定在加载时间为0.1s、X射线管电压为100kV、口腔CBCT所能提供的以kW为单位的最大恒定电功率。 此最大恒定电功率输出作为给出的标称电功率,如果这个值不能预选,可用最接近的X射线管电压值和加载时间值,但不得短于0.1s。 标称电功率应与X射线管电压和X射线管电流以及加载时间组合一起给出。 5.3 加载因素及控制 X射线管电压 X射线管电压应满足: d)应规定X射线管电压调节范围和调节方式。 管电压应不低于60kV,调节方式如果采用分档调节,相邻档管电压增量宜不超过5kV; e)管电压的偏差应符合GB9706.3-2000中50.103.1的要求。 X射线管电流 X射线管电流应满足: a)应规定X射线管电流调节范围和调节方式; b)管电流的偏差应符合GB9706.3-2000中50.103.2的要求。 加载时间 如适用,加载时间应满足: a)应规定加载时间范围和方式; b)加载时间的偏差应符合GB9706.3-2000中50.103.3的要求。 电流时间积 如适用,电流时间积应满足: a)应规定电流时间积调节范围和调节方式; b)电流时间积的偏差应符合GB9706.3-2000中50.103.4的要求。 防过载 口腔CBCT应有防过载措施,保证加载因素的选择不会超过X射线管的额定容量。 应符合使用说明书中给出的最大加载因素组合。 5.4 成像性能 空间分辨率 空间分辨率应满足: a)轴位、矢状位和冠状位图像的空间分辨率应不低于1.0LP/mm。 b)应规定轴位图像空间分辨率指数10和50的值,其中空间分辨率指数10不低于1.0LP/mm,空间分辨率指数50不低于0.5LP/mm 低对比度分辨率 低对比度分辨率应满足: a)轴位、矢状位和冠状位图像至少应能分辨出聚甲醛树脂(DELRIN)和低密度乙烯(LDPE)两种材料的直径为2mm的圆柱。 b)应规定验收指数(AI)的值,并且不低于100 。 均匀性 应大于5。 体素大小 应规定体素大小及其误差,且误差值应不超过规定值。 5.5 关于儿童的特殊要求 如果制造商声称适用于儿童,在随机文件中应该给出推荐的儿童曝光条件,成像性能应满足5.4.1a)和5.4.2a)的要求。 5.6 机械装置性能 机械运动范围 如适用,应规定转动角度范围和纵向、横向、垂直方向运动范围及其偏差值。 噪声 口腔CBCT在空载状态下运行时产生的噪声应不大于70dB(A计权网络)(不包括3s以内的非持续和非周期性噪声)。 5.7 骨密度 如果制造商声称具有骨密度测定功能,随机文件应按照YY/T1466中给出骨密度测量的误差。 5.8 软件功能 管理功能 应能对患者和图像信息进行管理,包括: 采集、显示、存储、查找、打印、编辑、三维重建。 测量功能 应包括长度和角度测量,同时随机文件中应描述长度和角度测量的误差,其中长度测量误差应不大于±5%,角度测量误差应不大于±2%。 网络通信功能 随机文件中应提供DICOM3.0标准的符合性声明。 5.9 关于剂量的要求 口腔CBCT应提供DAP(剂量面积乘积)的指示,同时随机文件中应至少提供所有模式在典型加载条件下的DAP或KERMA(影像接收器入射面空气比释动能值),指示值与实际值的偏差应不超过±50%。 5.10 外部联锁装置 口腔CBCT应为独立于它的外部电气装置提供电气连接,该连接能实现阻止设备开始X射线辐射或/和使设备停止X射线辐射功能。 5.11 环境试验 应符合YY/T0291的要求。 初始、中间或最后检测项目至少应包括5.3.1a)和5.3.2a)的要求项目。 5.12 安全 应符合GB9706.1、GB9706.3-2000、GB9706.11、GB9706.12、GB9706.14、GB9706.15和YY0505的要求。 激光安全应符合GB7247.1的要求。 5.13 关于质量保证的要求 随机文件中应规定有关质量保证方面的程序和要求。 应明确所需要的检查项目(至少应有图像性能)、需要明确的限值、检查频次,检查方法和所使用的图像质量保证体模。 5.14 关于随机文件的补充要求 应至少明确如下信息: f)最大输出电功率、标称电功率以及最大加载因素组合; g)加载因素范围及误差,如适用,包括管电压、管电流、加载时间、电流时间积; h)视野范围,如5cm 5cm; i)体素大小; j)剂量信息,如DAP和KERMA。 6 试验方法 6.1 试验条件 口腔CBCT应在下述条件下进行试验: k)除非另有规定,所有的性能试验均应在5.1规定的条件下进行; l)推荐使用本标准附录中的体模; m)除非另有规定,应选择典型的运行条件进行扫描。 6.2 电功率 最大输出电功率 通过检查随机文件,并通过试验加以验证。 按导致最大输出电功率的X射线管电压、管电流并在该条件下可以得到的最长加载时间的组合加载,观察有无异常现象。 标称电功率 在5.2.2规定的条件下,按导致标称电功率的X射线管电压、X射线管电流、加载时间的组合加载,观察有无异常现象。 6.3 加载因素及控制 X射线管电压 按下列方法进行: n)实际操作,验证是否符合5.3.1a)的要求; o)X射线管电压值的偏差按GB9706.3-2000中50.104.1的规定进行。 X射线管电流 按下列方法进行: p)实际操作,验证是否符合5.3.2a)的要求; q)X射线管电流值的偏差按GB9706.3-2000中50.104.2的规定进行。 加载时间 按下列方法进行: r)实际操作,验证是否符合5.3.3a)的要求; s)加载时间值的偏差按GB9706.3-2000中50.104.3的规定进行。 电流时间积 按下列方法进行: t)实际操作,验证是否符合5.3.4a)的要求; u)电流时间积值的偏差按GB9706.3-2000中50.104.4的规定进行。 防过载 调整各参量至使用说明书中规定的最大加载因素组合值,当再调节任一加载因素至相邻增加档时,该加载因素的值不再增加,或该值可以增加,组合中其它加载因素的值自动降低。 6.4 成像性能 空间分辨率 测试方法如下: v)参见附录A中体模,将相应的空间分辨率测试体模置于扫描视野中心;选取制造商声称的典型扫描条件曝光,扫描条件应明确kV,mA(若适用),ms(若适用),mAs(若适用),扫描视野(若适用),扫描模式(若适用),体素大小(若适用)等。 适当调节影像至最佳,观察分辨率是否能满足5.4.1a)规定的要求。 w)参见附录B中体模,选取制造商声称的典型扫描条件曝光,扫描条件应明确kV,mA(若适用),ms(若适用),mAs(若适用),扫描视野(若适用),扫描模式(若适用),体素大小(若适用)等。 通过附录C的所述方法,得到轴面的调制传递函数值(参见附录B中的B.1),选取调制10%和50%处的空间频率作为空间分辨率指数10和50的值,结果应满足5.4.1b)规定的要求。 低对比度分辨率 测试方法如下: x)参见附录A中体模,将相应的低对比度测试体模置于扫描视野中心;选取制造商声称的典型扫描条件曝光,扫描条件应明确kV,mA(若适用),ms(若适用),mAs(若适用),扫描视野(若适用),扫描模式(若适用),体素大小(若适用)等。 适当调节影像至最佳,观察分辨率是否能满足5.4.2a)规定的要求。 y)参见附录B中体模,选取制造商声称的扫描条件曝光。 扫描条件应明确kV,mA(若适用),ms(若适用),mAs(若适用),扫描视野(若适用),扫描模式(若适用),体素大小(若适用)等。 验收指数(AI)按照以下计算过程得出: 1)首先按附录D所述方法确定CNI; 2)按照选定的曝光条件曝光三次(不放置任何体模),测得探测器表面平均剂量Dd; 3)根据具体的扫描方式得到扫描几何数据(参见附录E.2),按下式计算剂量; (1) 式中: D——旋转轴方向的剂量; Dd——平均剂量; a——焦点到旋转中心之间的距离; b——焦点到探测器(剂量测量位置)之间的距离; c——扫描容积的水平直径; d——探测器(剂量测量位置)处辐射场的水平直径。 4)根据先前所得结果利用下列公式确定验收指数AI: (2) 式中: AI——验收指数; CNI——对比度噪声指标; D——旋转轴处的剂量; V50%——空间分辨率指数50的值(可从调制传递特性的计算中获取)。 5)结果应满足5.4.2b)规定的要求。 均匀性 参见附录B中体模的均匀PMMA层面,选择一组加载因素进行扫描,得到此均匀PMMA重建层面。 相应数据集中选出同尺寸的五个区域(每个区域约为成像体模表面的2~3%)。 其中一区域位于体模表面中心,其他区域与中心位置等距分布。 周围的区域与体模图像中间位置的距离至少为其半径的一半。 中心区域(Hc)和其他四个区域Hl(左)、Hr(右)、Ht(上)和Hb(下)均记录像素值的算术平均值。 图1所示为确定均匀性用研究区域位置和边界示例: 图1 确定均匀性用区域位置和边界示例 为计算大标度均匀性,Hc、Hl、Hr、Ht和Hb值与其平均HM的最大差值依照下式(3)根据基本对比|Pmmax-Pmmin| 进行设置(见附录D): (3) 式中: H——均匀性 Pmmax——mmax行像素值的平均值(见附录D); Pmmin——mmin行像素值的平均值(见附录D); Hc——中心区域像素值的算术平均值; Hl——左边区域像素值的算术平均值; Hr——右边区域像素值的算术平均值; Ht——上边区域像素值的算术平均值; Hb——下边区域像素值的算术平均值; HM——Hc、Hl、Hr、Ht和Hb的平均值。 计算的结果应满足5.4.3规定的要求。 体素大小 测试方法如下: zz)参见附录A.1的体模置于扫描视野内,并使体模的轴线与设备旋转的轴线重合,根据制造商声称的体素大小,选取典型的曝光条件进行扫描; aa)一个轴向层面的数据集中选择体模中一个在像素行和列方向长度b至少为5mm的结构; bb)确定与b对应的像素数量p; cc)根据下列公式,计算体素大小的误差。 (4) 式中: Voxel——制造商声称的体素大小; T——误差大小。 dd)误差应满足5.4.4规定的要求。 6.5 关于儿童的特殊要求 使用模拟儿童体模(参见附录A.2),按照随机文件中声称典型的儿童扫描条件曝光,扫描条件应明确kV,mA(若适用),ms(若适用),mAs(若适用),扫描视野(若适用),扫描模式(若适用),体素大小(若适用)等。 适当调节影像至最佳,观察分辨率是否能满足5.4.1a)和5.4.2a)规定的要求。 6.6 机械装置性能 机械运动范围 实际操作,转动角度范围用角度量具测量,角度量具的最小分度值应不大于0.5°,纵向、横向、垂直方向运动范围用长度量具测量。 噪声 在快的扫描状态下,用声级计(“A”级计权网络)在距地面1.5m高处,分别测量离机架外表面前、后、左、右各1m处的运行噪声,取最大值。 6.7 骨密度 通过检查随机文件并且按照YY/T1466加以验证。 6.8 软件功能 管理功能 实际操作观察。 测量功能 测试方法如下: ee)参见附录A.1体模,用适当加载条件进行曝光,使体模的长度和角度测量单元(图A.2)清晰可见。 ff)在曝光后的图像上,选取测量单元中距离D不小于50mm的两个圆孔,其中水平和竖直方向各取5组进行测试,取均值作为长度测量值Dm。 则长度误差: (5) 式中: D---选取的测量单元距离; Dm---用口腔CBCT软件测量出的长度值; Lr---长度误差。 gg)在曝光后的图像上,根据测量单元中的孔洞,选取成90度角的两条直线,重复测量5次,取均值作为角度测量值θm,则角度误差: (6) 式中: θm---用口腔CBCT软件测量出的角度值; θr---角度误差值。 hh)测量结果应满足5.8.2的要求。 网络通信功能 检查随机文件。 6.9 关于剂量的要求 通过检查和实际测量加以验证。 6.10 外部联锁装置 通过检查和实际操作加以验证。 6.11 环境试验 按照YY/T0291规定进行。 6.12 安全 按照GB9706.1、GB9706.3-2000、GB9706.11、GB9706.12、GB9706.14、GB9706.15、YY0505和GB7247.1的规定进行。 6.13 关于质量保证的要求 检查随机文件。 6.14 关于随机文件的补充要求 检查随机文件。 附 录 A (资料性附录) 图像质量常规评估体模 A.1 口腔CBCT3D体模 单位: mm 1.测试模块 2.PMMA主体 3.长度和角度测量单元 图A.1 体模轴向和矢状截面的结构示意图 测试模块 测试模块包括: 空模块、空间分辨率模块(XY)、空间分辨率模块(Z)、低对比度模块(铝)(XY)、低对比度模块(PTFE)(XY)、低对比度模块(DELRIN)(XY)、低对比度模块(LDPE)(XY)、低对比度模块(空气)(XY)。 (1)空模块: PMMA材质。 (2)空间分辨率模块(XY): XY方向测试模块,空间分辨率为: 1.0,1.3,1.55,1.7,2.0,2.5,2.8,3.5,4.0LP/mm。 (3)空间分辨率模块(Z): Z方向测试模块,空间分辨率为: 1.0,1.3,1.55,1.7,2.0,2.5,2.8,3.5,4.0LP/mm。 (4)低对比度模块(铝)(XY): XY方向测试模块,直径为: 1.0,2.0,3.0,4.0,5.0mm。 (5)低对比度模块(PTFE)(XY): XY方向测试模块,直径为: 1.0,2.0,3.0,4.0,5.0mm。 (6)低对比度模块(DELRIN)(XY): XY方向测试模块,直径为: 1.0,2.0,3.0,4.0,5.0mm。 (7)低对比度模块(LDPE)(XY): XY方向测试模块,直径为: 1.0,2.0,3.0,4.0,5.0mm。 (8)低对比度模块(空气)(XY): XY方向测试模块,直径为: 1.0,2.0,3.0,4.0,5.0mm。 注: 本文件中,聚四氟乙烯简称PTFE,聚甲醛树脂简称DELRIN,低密度聚乙烯简称LDPE,聚甲基丙烯酸甲酯简称PMMA。 使用方法 根据所测试的项目,分别放置相应的测试模块到图A.1中PMMA主体的模块孔中。 3注: 测试模块可根据实际需求调整位置,其它未用的区域需用空模块填满。 长度和角度测量单元 单位: mm 图A.2 长度和角度测量单元 A.2 模拟儿童体模 模体结构 模拟儿童体模分为内套和主体两部分,如下图所示,模体材料采用PMMA。 单位: mm 图A.3 模拟儿童体模内套 单位: mm 图A.4 模拟儿童体模主体 使用方法 根据所测试的项目,放置相应的测试模块到模拟儿童体模内套中,再一并置入模拟儿童体模主体的中心孔中进行测试。 附 录 B (资料性附录) 图像质量量化评估体模 B.1 体模结构 体模由PMMA、定位辅助装置、铣槽和附加结构组成。 体模采用圆柱形零件,它们层层复合后放入辐射光束路径中使相关结构成像(参见图B.1)。 图B.1 辐射束路径中的体模构成与顺序 说明: 1.X射线源 2a-2d.体模区域 3.图像接收器/探测器 B.2 均匀性测试结构 图B.1所示三个体模区域为圆柱形零件,厚度分别是60mm±0,25mm(2a区)、20mm±0,25mm(2c区)和50mm±0,25mm(2d区),其全部采用PMMA材质,可选配用于定位的铣槽(参见图B.2) 单位: mm 图B.2 体模均匀部分 说明: 6.PMMA主体 7.用于定位的铣槽(选配) B.3 MTF测试结构 体模其中一个圆柱形零件(图B.1中的2b区)配备附加结构,即一个低塑性聚氯乙烯(PVC)(1.4g/cm³)环带和一个充满空气的铣槽。 体模结构元件如下图(图B.3)所示。 单位: mm 图B.3 体模结构元件、轴向和矢状截面 说明: 1——定位辅助(选配) 2——定位辅助(选配) 3——PMMA主体 4——PVC环带 5——空气 附 录 C (规范性附录) 调制传递特性的简化测定 作为测定调制传递特性的基础,在体模重建数据集的轴向层面上选择一个正方形感兴趣区域。 该感兴趣区域各边必须沿像素行和列延伸。 感兴趣区域可以只显示包含PVC和空气的体模区域。 两种材料之间的过渡带必须以边缘形式平行于感兴趣区域一条边。 边缘的平行显示可通过重新定位体模和重复获取图像进行优化。 平行于边缘的感兴趣区域边长对应体模中5mm长度(公差1个像素)。 垂直于边缘的感兴趣区域边长在每一边上至少对应体模中3mm的长度。 注1: 图D提供了各感兴趣区域的选择示例。 按下列步骤计算调制传递特性: a)数据获取 感兴趣区域中,平行于PVC和空气之间的边缘的图像像素值作算术平均。 平均值连续编号并记录(M1,M2,M3,…,Mn)。 b)差分 按照下列公式(C.1),相邻平均值彼此相减,得出差值D1,D2,D3,…,Dn-1。 (C.1) 式中: Dm——连续行的像素值平均值的差; Mm+1——m+1行的像素值平均值; Mm——m行的像素值平均值。 c)对过渡区的限定 差值D1,D2,D3,…,Dn-1 包含一个绝对值大于其他所有值的差值Dk;从该数值开始确定差值符号相同的对称相邻区域: Dk-l,Dk-l+1,…,Dk,…,Dk+l-1,Dk+l 。 注2: 该限值将边缘图像与足跟效应和噪声所致相对较小差值分离开来。 d)傅里叶变换 数值数量|Dk-l|,|Dk-l+1|,…,|Dk|,…,|Dk+l-1|,|Dk+l| 通过添加零值和离散傅里叶变换达到2的一个幂。 傅里叶系数归一化到最大值,记录所得传递系数-F0,-F1,...,-Fm 的前半部分。 同样,算术对称值数量 通过添加零值和离散傅里叶变换达到2的一个幂,并归一化到最大值。 所得传递系数~F0,~F1,…,~Fm分配给0到奈奎斯特频率vn的空间频率范围。 e)求均值 记录算术平均值 ,并对空间频率 进行划分( ) 。 注3: Fp在0-奈奎斯特频率vn空间频率范围内作为调制传递特性的采样点。 f)图示 值对(Fp;vp) 显示在图中并与直线关联。 x轴以线性比例显示空间频率(vp)的数值,y轴以线性比例例显示传递系数(Fp)的数值。 附 录 D (规范性附录) 对比度噪声指数计算 作为对比度噪声指数特性的基础,在体模重建数据集的轴向层面上选择一个正方形感兴趣区域。 该感兴趣区域各边必须沿像素行和列延伸。 感兴趣区域只能显示含PVC和PMMA的体模区域。 两种材料之间的过渡带必须以边缘形式平行于感兴趣区域一条边。
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