探討VolumeRAD成像技術的結構原理和工作流程*

李 軍 劉偉偉 王廣麗 王忠周 羅 毅

探討VolumeRAD成像技術的結構原理和工作流程*

李 軍①劉偉偉②王廣麗①王忠周①羅 毅①

VolumeRAD成像技術是一種新型的影像技術，該技術在數(shù)字X射線攝影系統(tǒng)上利用高性能的平板探測器、大容量小焦點X射線球管、精準的驅動裝置完成多角度的容積掃描，獲取一系列的影像數(shù)據(jù)，由計算機回顧性的重建出任意層面的數(shù)字X射線斷層圖像的成像技術。據(jù)X射線球管和平板探測器的運動形式，共有4種采集方式，29種協(xié)議，基本涵蓋了人體常規(guī)的攝影位置，為更好地在臨床上使用VolumeRAD成像技術，探討VolumeRAD成像技術的結構原理和工作流程。

VolumeRAD成像技術；平板探測器；結構原理；工作流程

VolumeRAD成像技術是美國GE公司Definium 8000和Discovery XR650型數(shù)字X線攝影(digit radiography, DR)上所具有的新型X射線檢查技術，是計算機后處理與斷層技術相結合的數(shù)字合成X射線斷層成像技術(digital tomosynthesis，DTS)的一種。VolumeRAD成像技術可直接在DR攝影系統(tǒng)來完成，整個重建過程在采集工作站中進行，操作簡單易行[1-2]。與傳統(tǒng)DR圖像相比，VolumeRAD成像技術的圖像是數(shù)字X射線斷層圖像，克服了組織結構的重疊，是常規(guī)X射線檢查的提高和延伸，提高了病變的檢出率，尤其是＜10 mm的結節(jié)性病灶為著，增強了病變檢出的敏感性，可使細微結構的分離，提高了病變的特異性[3-4]。

1 VolumeRAD的結構原理

VolumeRAD成像技術由傳統(tǒng)微焦點(焦點尺寸0.6 mm×0.6 mm)X射線球管、高性能碘化銫平板探測器、采集工作站、高壓發(fā)生裝置、X射線球管驅動裝置、系統(tǒng)計算機等組件來完成圖像的采集，其結構原理如圖1所示。

圖1 VolumeRAD成像技術的結構原理圖

實現(xiàn)VolumeRAD成像技術須具有一定的硬件基礎。首先是對探測器的要求，應具有高的刷新速度、高的量子檢出效率、連續(xù)的采集能力、整板技術和良好的冷卻技術[5]。其次是對機械運動的要求，應具有自動跟蹤、自動定位功能、五軸聯(lián)動功能和全自動功能，只有具備了以上要求，才能夠在較短的時間內完成多幅原始圖像的采集，進而由高性能計算機重建出任意層面的圖像[6]。

2 VolumeRAD成像技術采集方式

VolumeRAD成像技術共有4種采集方式，即胸片架立位，胸片架臥位，胸片架仰臥水平位以及固定床臥位。依據(jù)患者的大小、解剖部位和體位，VolumeRAD成像技術共設有默認29種協(xié)議，基本涵蓋了常用的檢查部位。如胸部PA位、AP位、側位；腹部AP位、IVP位；面骨AP位、側位；鼻竇PA位、側位；頸椎AP位、側位；腰椎AP位、側位；髖關節(jié)AP位；膝關節(jié)正位、側位； 足部正位、斜位；肩關節(jié)AP位；肘關節(jié)正位、側位；腕關節(jié)正位、側位等位置可選。協(xié)議選定之后，原始圖像的數(shù)據(jù)和重建圖像的層厚(或數(shù)目)就已確定，如中等身高的成人胸部PA位，起始層高為20 mm，結束層高為220 mm，層間隔為5 mm，采樣因子為1，采集次數(shù)為60次，掃描角度為30 °，重建層數(shù)為53層。不同的協(xié)議具有不同的采集和重建參數(shù)，如對默認的參數(shù)不滿意，技術人員可根據(jù)感興趣區(qū)選擇起始和結束層高、層間隔采樣因子等參數(shù)來重建圖像。

3 VolumeRAD成像技術的工作流程

從worklist列表中選擇患者(patient)或添加行患者；選擇開始(start)或重新檢查(resume)；由技術選擇列表中選擇VolumeRAD協(xié)議(如胸部PAVolumeRAD)；使用胸片架立位采集方式，自動跟蹤功能根據(jù)協(xié)議選擇球管和探測器的位置；擺正患者體位，根據(jù)其解剖部位選擇照射野(不能＜100 mm×100 mm)；如有必要調整曝光參數(shù)或使用自動曝光模式(AEC)；采集跟蹤圖像(普通DR圖像)并對其分析。如位置和圖像質量不滿意，點擊采集屏(或OTS屏)上Retake scout鍵，根據(jù)需要調整患者位置或攝影參數(shù)，重新采集跟蹤圖像；如位置和圖像質量滿意，按下Reset鍵，球管自動移動到預設位置，按下手閘進行VolumeRAD采集，球管將按照預設的路徑(以胸部為例球管運動路徑如圖2所示)直到曝光結束松開手閘，在整個采集過程中只有球管轉動，F(xiàn)PD保持不動，采集時間＜15 s。這組投影數(shù)據(jù)在圖像采集工作站中回顧性的重建出冠狀面或矢狀面的一系列有順序的圖像[7]，其重建方式采用濾波反投影的計算方法，層厚和層間隔在1～50 mm可選，圖像重建時間大約需要2 min[8]。原始和重建圖像將在采集工作站中顯示。

圖2 VolumeRAD成像技術的球管運動路徑圖

4 結語

VolumeRAD成像技術是計算機與醫(yī)學影像設備的完美結合，實現(xiàn)了在數(shù)字攝影系統(tǒng)上的數(shù)字斷層攝影，操作簡單易行，基本涵蓋了人體的常用檢查部位，為普通X射線檢查增加了新的檢查方式，掌握VolumeRAD成像技術的原理和工作流程有利于優(yōu)質X射線斷層圖像獲得，提高病變的檢出率[8-9]。

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Structural principle and workflow of VolumeRAD

/LI Jun, LIU Wei-wei, WANG Guang-li, et al// China Medical Equipment,2012,9(11):11-12.

Volume RAD is a new type of photography which can be used to conduct multiple volume scan and acquire a set of projection image data by high quality of flat panel detector (FPD),large volume and tiny focus X-ray tube and accurate drive device in the system of digital radiography(DR)and retrospectively reconstruct an arbitrary slice as well as digital tomosynthesis(DTS)by computer. It has four kinds of data acquiring modes and 29 various protocols according to the different moving types of X-ray tube and FPD, which can match the radiographic need for all routing body positions. For the better use of this new technique in the clinic, the structural principle and workflow of VolumeRAD are discussed.

VolumeRAD; Flat panel detector; Structural principle; Workflow

Department of Imaging, the Affiliated Hospital of Shandong University of TCM, Jinan 250014, China.

1672-8270(2012)11-0011-02

TH774

A

2012-06-09

山東省醫(yī)藥衛(wèi)生科技發(fā)展計劃項目(2011HW062) “VolumeRAD成像技術在數(shù)字X線斷層攝影中的圖像質量與輻射劑量的研究”①山東省千佛山醫(yī)院影像科 山東 濟南 250014

②山東中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院影像科 山東 濟南 250011

*通訊作者：liuweiwei1969@hotmail.com

李軍,男,(1969- ),本科學歷，副主任技師。山東省千佛山醫(yī)院影像科副主任，從事醫(yī)學影像設備的管理、維護與維修工作。