X線射野內偏離中心線距離*與極限分辨率變化的關系研究

王洪雨 孫 勇* 張 禎 謝 輝 魯 雯*

X線射野內偏離中心線距離*與極限分辨率變化的關系研究

王洪雨①孫 勇①*張 禎①謝 輝①魯 雯①*

目的：使用星形測試卡分別測試X射線照射野內中心線入射點及其他多點的極限分辨率值，分析其變化規律。方法：以X射線中心線為零點，分別沿X射線管長軸、短軸等間距標記6個位點，將星形測試卡圓心依次置于各位點測試焦點的極限分辨率值，統計其數據并描繪成曲線。結果：①X射線管長軸各位點上的焦點寬的極限分辨率值相等，而焦點長方向上的極限分辨率值有明顯變化；②X射線管短軸各位點上焦點寬和長的極限分辨率值基本相等。結論：在照射野內X射線管長軸方向上位置不同，對焦點長的極限分辨率值有一定影響。

X線管；照射野；極限分辨率；星形測試卡

[First-author’s address] The Radiological Institute of Taishan Medical University, Taian 271000, China.

20世紀90年代后數字化成像技術的應用極大地提高了影像的清晰度、可處理性及網絡化傳輸能力，但X線管焦點的極限分辨率仍然是影響成像性能的主要因素[1-7]。本研究評價在X射線照射野內不同部分之間成像性能的差別，測量極限分辨率值是唯一方法。

在人體的X射線檢查部位中所需的照射野根據部位大小各不相同，軀干檢查的胸腹、脊柱及骨盆等部位需要14 in×17 in的大照射野，在照射野內各部分極限分辨率的變化將影響被檢部位不同部分的成像質量，在以往的文獻中尚未見到其有關內容，本研究對此進行了一些探索。

1 星形測試卡測試原理

綜合測試卡可用于檢測圖像的分辨率、圖像畸變程度、常用灰度等級、亮度和對比度。2o星形測試卡除上述功能外還可用于測量射線源的焦點尺寸(如圖1所示)。

圖1 2o星形測試卡

焦點的極限分辨率計算公式(公式1)[8-10]：

式中，Z為放大的星形測試卡像面上最外模糊區的直徑，θ為星形測試卡的楔條頂角[1-3]。

由(1)式可知，只要測出星形測試卡像的放大率M及星卡像上最外模糊區直徑Z，以及星卡楔角θ的弧度值，即可求出焦點的極限分辨率R。

由于X線管焦點是一個面光源，因此焦點的極限分辨率分別用垂直和平行于X線管縱軸方向的極限分辨率RL和RW表示(公式2、公式3)[8-10]：

(2)式和(3)式中，ZL、ZW分別為垂直和平行X線管縱軸方向上的星形測試卡放大像上的最外模糊區直徑。

2 測試方法和數據處理

2.1 實驗器材

HF-50E高頻X線機(大焦點1.2 mm，小焦點0.6 mm)；2o星形測試卡；富士X射線膠片；無增感屏暗盒；觀片燈；直尺、SRX-101自動洗片機及鉛字碼等。

2.2 實驗方法(1)星卡中心以X射線中心線為零點，在球管的雙軸上標出間距1 cm的6個位點(如圖2所示)。

圖2 射野窗上沿長軸、短軸標記的各位點

(2)將2o星形測試卡用膠帶粘在視野窗中心，使X射線中心線與星卡中心在同一條垂線上。裝膠片的無屏暗盒平放在診視床上，用鉛橡膠均分成二份，每個1/2份中心與星卡中心投影重合，然后調整焦點至膠片的距離，使星卡放大率為2～3倍；分別用1.2 mm，0.6 mm焦點，采用75 kVp， 100 mAs進行曝光，獲得星模測試卡照片。將星卡中心置于12個位點上，其他條件相同，分別拍出包含大小焦點的24幅星卡圖像[11-13]。

2.3 數據處理

(1)使用透明三角尺測出26幅圖像上焦點的相位傳遞在X線管長軸和短軸方向上產生的模糊帶直徑ZL及ZW。

(2)測出各星形測試卡影像放大率M：星卡像過圓心的直徑用D表示，星卡過圓心的直徑是60 mm，根據下式求出各星形測試卡影像的放大率M值(公式4)[14]：

(3)2o星卡的θ值已知，再將M值及Z及Z代入公LW式(2)、公式(3)即求出實際焦點的極限分辨率值。

3 測試結果

X線管的焦點結構為矩形，有長寬兩個方向，因而一個交電的極限分辨率值必須要有長方向和寬方向的兩個分辨率值共同描述才會全面[15-17]。X線管的焦點在球管長軸和短軸方向上不同點的投影值對應的極限分辨率如圖3、圖4所示，通過分析數值可以得出客觀的結論見表1、表2。

圖3 球管長軸方向上不同點對應的焦點長和寬的極限分辨率值變化圖

圖中紅色曲線代表焦點寬的極限分辨率值的變化規律，藍色曲線代表焦點長的極限分辨率值的變化規律，藍色曲線保持穩定，變化極小；而紅色曲線則變化較大。

表1 球管長軸方向上不同點對應的極限分辨率值變化表

表2 球管短軸方向上不同點對應的極限分辨率值變化表

表1列出X線管的焦點在球管長軸方向上不同點的投影值對應的極限分辨率，其數據顯示，不同點上焦點寬的極限分辨率值保持穩定，變化極??；而焦點長的極限分辨率值變化較大。

圖4 球管長軸方向上不同點對應的焦點長和寬極限分辨率值變化圖

圖中紅色曲線代表焦點寬的極限分辨率值的變化規律，藍色曲線代表焦點長的極限分辨率值的變化規律，紅色曲線及藍色的曲線都能保持穩定，變化極小。

表2列出X線管的焦點在球管短軸方向上不同點的投影值對應的極限分辨率，其數據顯示，不同的點上焦點長和寬的極限分辨率值保持穩定，變化極小。

4 結論

(1)選取本實驗室里的北京萬東產HF-50E高頻X線機兩臺，使用研究所述的方法測出照射野內不同位置X線機球管大小焦點對應的極限分辨率值，并做成曲線圖；依照此圖對照射野內不同位置X線機球管大小焦點的極限分辨率變化規律做出初步評價。

(2)照射野內：圖3的曲線及表1的數據表明，在X射線管長軸方向上不同位點對應的焦點寬的極限分辨率值保持穩定；相同方向上焦點長的極限分辨率變化明顯：從陰極到陽極其值由小變大且大小焦點規律相同，暫稱之為陽極特性，表明這種特性對極限分辨率有較大的影響。

(3)照射野內：圖4的曲線及表2的數據表明，在X射線管短軸方向上不同位點對應的焦點寬的極限分辨率值保持穩定；相同方向上焦點長的極限分辨率變化很小。

(4)實際攝影體位檢查中需要清晰顯示的部位盡量靠近陽極，充分利用陽極特性。在射野內X射線管短軸方向上位置的變化對成像質量影響甚微，可以忽略。

本研究所述的方法是通過測量照射野內不同位置成像質量的新思路而建立的一個基于極限分辨率的評價X射線管性能的一個客觀的、可行的路徑。所有測得的焦點在各位點投影像的極限分辨率值均符合國際電工委員會(IEC)標準第336號規定的焦點像精度的允許范圍，證明球管的成像性能良好。

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Research on relationship of different situation in radiographic area and resolution limit’s value

WANG Hong-yu, SUN Yong, ZHANG Zhen, et al

China Medical Equipment,2014,11(7):10-13.

Objective:To test the resolution limit of center-ray point and other points in X-ray radiographic area by using star test pattern, analyze the rule of resolution limit. Methods: To mark six other points respectively along long axis and short axis of the X-ray tube by taking center-ray point as zero. Place star test pattern on every marked point and test resolution limit of X-ray tube focus, finally gain statistic data and made curve of resolution limit. Results: 1.The resolution limits of the focus’ width about all points in X-ray tube’s long axis are almost equal, but those data of the focus’ length about each point in X-ray tube’s long axis are different. 2.The resolution limit of the focus’ width and length about each points in X-ray tube’s short axis are almost equal. Conclusion: In radiographic area, only these resolution limits of the focus’ length about all points in X-ray tube’s long axis are different.

X-ray tube; Radiographic area; Resolution limit; Star test pattern

1672-8270(2014)07-0010-04

R812

A

王洪雨，男，(1990- )，本科在讀。泰山醫學院放射學院，研究方向：醫學影像學。

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.05.004

2014-04-21

山東省自然科學基金(ZR2011HL027)“基于CT圖像的肺結節計算機輔助診斷關鍵技術的基礎研究”

①泰山醫學院放射學院 山東 泰安 271000

*通訊作者：sunyong_67@163.com；aluwen@163.com