直接數字X射線攝影系統的性能檢測結果與評價*①①①①*

王建超 尉可道 徐 輝 岳保榮

直接數字X射線攝影系統的性能檢測結果與評價*①①①①*

王建超 尉可道 徐 輝 岳保榮

目的：為建立直接數字化X射線攝影(DDR)質量控制檢測規范提供科學的評價方法。方法：通過檢索國外文獻和參考生產廠家相關信息，建立一套DDR性能測試和評價標準。結果：共檢測17臺DDR設備，其中國外設備7臺，國內設備10臺。每臺DDR需要檢測13項質量控制(QC)檢測參數。能檢測全部項目的國外設備5臺(占71%)和國內設備6臺(占60%)，3個檢測參數合格率較差，包括殘影合格率為64.7%，響應均勻性合格率為76.5%和距離誤差合格率為76.5%。結論：對所制定的13項檢測參數的測量方法和評價標準恰當，而存在的主要問題是部分生產廠商缺少設備的必要功能，使檢測項目不全，應引起廠商足夠的重視，盡快加以完善。

數字X射線攝影；質量控制；性能檢測；評價方法

王建超,男,(1958- ),大專，副主任技師。中國疾病預防控制中心輻射防護與核安全醫學所輻射防護與核應急中國疾病預防控制中心重點實驗室，從事輻射防護與設備性能檢測工作。

[First-author’s address]National Institute for Radiological Protection, China CDC, Beijing 100088, China.

直接數字化X射線攝影(d i r e c t d i g i t a l radiography，DDR)系統，即數字化X射線攝影(digital radiography，DR)可將X射線光子通過平板探測器直接轉換為數字化圖像，其優勢是影像動態范圍廣、減少患者劑量、分辯率高、圖像清晰、可實時顯示數字圖像，極大地提高工作效率[1-3]。因此，DR是醫學影像技術的發展方向，在醫院已普遍得到認可和使用[4]。

為盡快填補我國對DR系統的性能檢測規范的空白，本研究從國內眾多銷售或使用中的DR品牌中選擇16家公司，其中國外企業7家，分別為西門子、飛利浦、通用電氣、東芝、富士、島津和阿克發；國內企業9家，分別為邁瑞、安科、安健、藍韻、萬東、中興、東軟、新華和伊士通。對17臺設備進行現場調查，并對其進行13個項目性能檢測。其目的是通過對國內使用中的各種DR品牌設備進行性能檢測與評價，對搜集信息進行評價，為建立DDR的質量控制檢測規范提供科學數據。

1 材料與方法

1.1 檢測工具

劑量儀器(經校準)，空間分辨力測試卡為0.6～5 Lp/mm；低對比度細節檢測模體1 cm孔徑(0.35%～16%)；屏片密著檢測板(細金屬網格板)；帶有米制刻度的鉛尺(長30 cm，刻度為1 mm)；銅濾過板厚為1.5 mm，面積為15 cm×15 cm；鉛塊厚2 mm，面積為4 cm×4 cm；鉛板厚為2 mm，面積為15 cm×15 cm。

1.2 檢測項目

對DR的性能指標按照13個項目進行檢測，包括暗噪聲、探測器劑量指示(detector dose indicator，DDI)、信號傳遞特性(STP)、響應均勻性、測距誤差、殘影、偽影、極限空間分辨力、低對比度細節檢測和自動曝光控制(automatic exposure control，AEC)中4個分項為靈敏度、警戒計時器功能、電離室之間一致性和電壓變化一致性等。

1.3 檢測方法

依照國內外已出臺的DR技術要求和IPEM Report 91中所提供的方法與評價，按以上材料和項目進行逐一檢測。設置統一幾何條件，SID=180 cm；照射野完全覆蓋探測器(外出5 cm)，盡可能垂直照射和無濾線柵；根據所需參考探測器空氣比釋動能(如1、5、10、20、30μGy)，分別建立劑量與管電流時間積(mAs)設置關系[5-6]。

(1)測量DDI、STP、響應均勻性和AEC規定線束條件為70 kVp管電壓和1 mm銅附加濾過，HVL近似于7.7 mm鋁，取出濾線柵和移走診視床，線束質近似等效RQA-5線束質；選擇預處理的影像采集所需的數據(像素值或者DDI)[7-8]。

(2)對于極限空間分辨力、測距誤差、殘影和低對比細節檢測選擇處理后影像。

(3)由于對測量殘影方法有多種，本研究采用方法步驟為[9-10]：①關閉遮線器，再用一塊面積15 cm×15 cm，厚2 mm的鉛板完全擋住遮線器出線口，設置最低管電壓和最低管電流進行第一次曝光，獲取一幅空白影像；②打開遮線器取走鉛板，在探測器表面中央部位放置一塊面積4 cm×4 cm，厚4 mm的鉛塊。在70 kVp和探測器入射面約5μGy空氣比釋動能進行第二次曝光；③重復①進行第3次曝光，再獲得一幅空白影像，此次曝光應在第2次曝光后1.5 min內完成。

通過分析軟件在殘影區和非殘影區各取相同的感興區(region of interest，ROI)面積獲取平均像素值，殘影區中平均像素值相對非殘影區中平均像素值的誤差(公式1，如圖1所示)。

圖1 獲取平均像素值示意圖

(4)本試驗測量響應均勻性所采用的是計算像素值的變異系數方法(公式2)：

式中Vi為第i次測量ROI的像素值；5個ROI的平均像素值；CV為變異系數，%。

2 結果

本研究共檢測17臺DR，分別進行13個檢測項目，其結果見表1；可檢測到8個項目≥15臺(如圖2所示)。

表1 17臺DR系統的13個項目檢測結果

圖2 檢測設備臺數統計圖

由于不同設備存在軟硬件配置的差別，因此檢測項目不盡相同，能檢測到全部13個項目，有國外企業5臺(占71%)，國內企業5臺(占50%)；就檢測的合格率而言，STP和偽影均合格；除了暗噪聲、DDI、低對比度細節和靈敏度是建基線值外，其他均有不合格項；殘影合格率最低為64.7%，其次是測距誤差和響應均勻性均為76.5%(如圖3所示)。

圖3 檢測項目合格率統計圖

3 討論

(1)可以完整提供DDI的只有4家(臺)國外企業(占75%)，其余3家國外企業(日本)可能從制造成本考慮，作為用戶的可選件；國內企業只有1家(占10%)。該項指標是顯示影像探測器劑量指數而采用的一種方法，是國際上已普遍采用的方法[6-7]，只有5個廠家提供該項指標這說明還未引起國內重視。根據以上DDI的突出問題，課題組引入了劑量與像素值的關系特點，用像素值替代DDI，使原來檢測4臺提升到15臺；國內企業大部分的設備未在界面上設計調出預處理影像功能，這勢必影響DDI、STP及響應均勻性3個重要參數的檢測結果。

(2)自動曝光控制的設置，國外企業僅有1家作為選配件，其他均配有該功能；國內企業無自動曝光控制的占60%，主要原因是為了追求低成本。但我國對數字化醫用X射線攝影系統有明確要求，應當具有自動曝光控制功能[5]。

(3)殘影不合格率占35.3%，為其他項之首，現行評價標準要求在曝光10 mAs之后，在≤1.5 min內再二次低條件曝光，殘影應在5%內合格，其中有6家在9%～>100%范圍不等，表明被檢測的探測器有較大差異，消除殘影的部件及軟件不完善，再則，調整檢測方法設置為5 uGy劑量為妥，可能避免SID不一致帶來的劑量誤差[11]。

(4)由于部分DR系統軟件設計不完善，使得測距誤差和響應均勻性合格率均為76.4%，應當在出廠前，對工具尺和像素值進行校正。此外，硬件配置不合理，如有些DR平板探測器的結構(14 in×17 in)由4塊7.5 in×8 in所組成，而每塊的接縫以及平板之間的差異也會影響整個影像質量[12]。再則，一旦其中1塊損壞必將導致4塊全部更換[13]。

(5)由于不同設備的差異，在檢測中所設置的條件會有所不同，應當把必要的參數保留好，以便為下次檢測參考[14]。

4 結語

本次檢測普遍未設立質量控制檢測界面，無法直接引出“預處理影像”，有些基本臨床應用軟件不齊全，將為推廣該規范帶來困難，因此應與廠商加強溝通，講明理由，為今后順利實施檢測規范打下堅實的基礎。

[1]余建明.醫學影像技術學[M].北京:科學出版社, 2009:35-40.

[2]王曉慶.醫用X射線機工程師手冊[M].北京:中國醫藥科技出版社,2009:180-200.

[3]李松強,張驊.非晶硒平板探測器點狀脫模分析[J].中國醫學裝備,2013,10(2):21-22.

[4]姜金凱.數字化成像多種應用方案促進現代化醫院提升[J].世界醫療器械,2012,18(2):48-49.

[5]國家藥品監督管理局.YYT 0741-2009數字化醫用X射線攝影系統專用技術條件[S].國家藥品監督管理局,2009-11-15.

[6]國家藥品監督管理局.YYT 0796.1-2010數字X射線成像系統的曝光指數 第1部分:普通X射線攝影的定義和要求[S].國家藥品監督管理局,2010-12-27.

[7]國家質量監督檢驗檢疫總局.JJG 1078-2012醫用數字攝影(CR、DR)系統X射線輻射源[S].國家質量監督檢驗檢疫總局,2012-06-18.

[8]IPEM Report 91.Recommended standards for routine performance testing of diagnostic X-ray imaging systems[R].IPEM,2005.

[9]國家藥品監督管理局.YYT 0590.1-2005醫用電氣設備數字X射線成像裝置特性 第1部分:量子探測效率的測定[S].國家藥品監督管理局,2005-12-07.

[10]國家藥品監督管理局.Feed back comment for china CDC made the proposed DR QA guideline(draft version 6)[S].國家藥品監督管理局,2012-9-14.

[11]李寶良,孫智勇.醫用數字化X射線影像探測器的質量評價探討[J].中國醫療器械信息,2012,18(5):36-39.

[12]余建明,牛延濤.CR、DR成像技術學[M].北京:中國醫藥科技出版社,2009

[13]鄒志孟,都美玲.Canon平板探測器數字化成像技術在急診工作中的應用[J].世界醫療器械,2012, 18(3):46-47.

[14]譚丹華.放射診療設備的質量檢測與安全防護[J].中國醫療器械信息,2013,19(11):34-37.

Measurements of the performance characteristics of direct digital radiography(DDR) system:resolts and assessments

/WANG Jian-chao, WEI Ke-dao, XU Hui, et al// China Medical Equipment,2014,11(12):16-18.

Objective:To establish methods of specification of testing of quality control in direct digital radiography (DDR) system and a sets of scientific assessment standard. Methods: Based on conducted abroad literature search and referenced information from some manufacturers, it is established a sets of DDR performance measurements and assessment standards. Results: It is total 17 units of DDR from different manufacturers, including 7 foreign products and 10 home products . Each of DDR includes 13items of test parameter in which were all ested 5 units from abroad products (71%) and 6 units from home products (60%). There are 3 test paramenters with poorer pass rates, such as image retention is 64.7% pass rates, response uniformity are 76.5% pass rates and scaling errors are 76.5% pass rates. Conclusion: The 13 test paramenter with DDR were make an appropriate for the methods of measurements and the standards of assessment. A primary problem is the lack of one or several test paramenters for some of manufacturers. It was recommended them to improve this situation.

Digital radiography; Quality control; Performance test; Assessment method

1672-8270(2014)12-0016-03

R812

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.12.006

2014-07-18

衛生行業科研專項(201002009)“輻射危害控制與核輻射衛生應急處置關鍵技術研究及其應用”

①中國疾病預防控制中心輻射防護與核安全醫學所 輻射防護與核應急中國疾病預防控制中心重點實驗室 北京 100088

*通信作者：bryue@163.com