全數字化乳腺X射線成像系統自動曝光控制可重復性及探測器均勻性檢測*

陳建新　付麗媛　梁永剛　倪　萍　吳劍威　陳　堅　李　威　劉冰川　陳自謙*

全數字化乳腺X射線成像系統自動曝光控制可重復性及探測器均勻性檢測*

陳建新①付麗媛①梁永剛①倪萍②*吳劍威②陳堅①李威②劉冰川①陳自謙①*

目的：研究數字乳腺X射線攝影（DR）自動曝光控制（AEC）可重復性及探測器均勻性檢測方法。方法：使用M12乳腺X射線機性能測試模體，對AEC重復性及探測器均勻性進行檢測。參考標準：最大相對誤差＜10%，異變系數＜5%，結果：①AEC可重復性檢測最大相對誤差為0.45%，異變系數為0.41%，自動曝光控制重復性檢測符合標準要求；②探測器均勻性測量的最大相對誤差為2.83%，參考標準最大相對誤差＜7%，探測器均勻性檢測通過。結論：該檢測方法可有效對全數字化乳腺X射線成像系統的AEC可重復性及探測器均勻性進行檢測，通過檢測可快速掌握系統穩定性和可靠性，保證設備始終處于良好的工作狀態。

全數字化乳腺X射線成像系統；自動曝光控制可重復性檢測；探測器均勻性；M12模體

［First-author’s address］ Medical Image Center of Fuzhou General Hospital of PLA， Fuzhou 350025， China.

乳腺癌是婦女最常見的惡性腫瘤之一，嚴重威脅著廣大婦女的健康和生命安全。全數字化乳腺X射線成像系統作為一種無創便捷的檢查方法，已成為乳腺癌篩查的主要檢查手段［1］。一幅高質量的乳腺影像對于提高影像診斷準確性、保證檢出率有重要的意義。開展全數字化乳腺X射線成像（Digital radiography， DR）系統定期質量控制檢測工作，是保證乳腺攝影圖像質量的根本［2］。本研究參考國內外多品牌全數字化乳腺X射線成像系統的質量控制檢測標準，在保證機器性能和圖像質量的前提下，選擇自動曝光控制（automatic exposure control，AEC）重復性及探測器均勻性作為快速質量控制需要測量的參數進行研究，以保證全數字化乳腺X射線成像系統的穩定性、有效性及探測器的狀態［3-5］。

1　資料與方法

1.1設備及檢測器材

受檢設備為Siemens MAMMOMAT Novation DR乳腺成像系統（德國西門子公司），啟用日期為2009年10月。該設備搭載的探測器為非晶硒平板探測器，24 cm×30 cm，球管為鉬和（或）鎢X射線球管。檢測設備為M12乳腺X射線機性能測試模體（瑞典奧利科公司），如圖1所示。

圖1　M12乳腺X射線機模體圖

1.2檢測方法

（1）環境條件。室內溫度為20～22 ℃，濕度為50%～60%，電源電壓為（380±10）V。

（2）創建一個新的患者記錄，選擇AEC，管電壓為28 kV，默認的陽極濾過組合，如圖2所示。

圖2　放置模體位置示意圖

（3）將20 mm厚的模體放置于乳房支撐臺上，注意定位于正中位置，開始曝光，記錄管電壓kV、管電流mAs；更換40 mm和60 mm厚度的模體重復上述操作。每周檢測一次，連續檢測5周。所拍攝的模體圖像如圖3、圖4和圖5所示。

圖3　20 mm厚模體影像圖

1.3測試計算

1.3.1AEC重復性測算

圖4　40 mm厚模體影像圖

圖5　60 mm厚模體影像圖

根據所拍攝圖像上感興趣區域（region of interest，ROI）的平均像素值判斷。打開模體圖像，根據質量控制指南在拍攝的模體圖像上選取大于模體面積70%的區域作為ROI（如圖6所示）。

圖6　AEC重復性測算ROI選取影像圖

記錄模體厚度和ROI的平均像素值，重復上述步驟得到20 mm、40 mm和60 mm模體的平均像素值，計算得到3個ROI的總平均像素值xav為公式1：

試中xN為ROI的平均像素值。

計算出標準差σx為公式2：

計算出異變系數Cvar，x為公式3：

最后計算出相對誤差Δxrel，n為公式4：

1.3.2探測器均勻性測算

探測器均勻性的測算選用20 mm厚模體的圖像。打開20 mm厚模體的圖像，在其上選擇4個4 mm2的ROI（如圖7所示）。

圖7　探測器均勻性測算ROI選取影像圖

表1　一次AEC重復性測量數據

記錄下平均像素值，根據公式（1）計算出總平均像素值，根據公式（4）計算出相對誤差。

2　結果

2.1AEC重復性測量結果

一次AEC重復性測量條件及結果見表1，5次測量結果見表2。

表2　5次AEC重復性測量結果

表2中最大相對誤差為0.45%，異變系數為0.41%。參考標準：最大相對誤差＜10%，異變系數＜5%，因此AEC重復性檢測通過。

2.2探測器均勻性測量結果

一次探測器均勻性測量結果見表3，5次測量結果見表4。

表3　一次探測器均勻性測量數據

表4　5次探測器均勻性測量數據匯總

表4中最大相對誤差為2.83%，參考標準最大相對誤差＜7%，因此探測器均勻性檢測通過。

3　討論

乳腺X射線攝影檢查是目前診斷乳腺疾病的首選和最簡便、最可靠的無創性檢測手段，痛苦相對較小，簡便易行，且分辨率高，重復性好，存儲的圖像可供前后對比，不受年齡和體形的限制，目前已作為常規的檢查。但這種成像方法的效用依賴于高分辨、高對比度以及最低劑量的乳腺攝影圖像，要想獲得高質量的影像質量，就必須要進行系統的質量控制［6］。

全數字化乳腺X射線攝影系統應該在系統安裝或每一次發生改動后進行計量，并把其獲得的數據作為基線值供以后的質量控制參考，其內容主要包括壓迫力檢測、胸壁側準直、壓迫板準直、準直器評估、管電壓的測量和重復性、偽影檢測、AEC檢測（包括安全性、重復性和跟蹤測試）、探測器均勻性、空間分辨率、模體圖像質量以及平均腺體劑量等［7-9］。從不同廠商和國內外的質量控制標準來看，全數字化乳腺X射線成像系統質量控制參數有很多，本研究用于進行短周期全數字化乳腺X射線成像系統質量控制的檢測，因此挑選AEC重復性作為評估系統穩定性和有效性的參數。

AEC重復性是在X射線發生裝置中，通過1個或數個加載因素自動控制，以便在預選位置上獲得理想照射量的操作方法。AEC的重復性用于評估其功能的穩定性和有效性。自動曝光控制重復性的測算是根據所拍攝圖像上ROI的平均像素值來判斷得出，計算其最大相對誤差與變異系數，若結果符合標準要求，則無需進行校正；若檢測結果不通過，則需要進一步校正。探測器均勻性是指其整個表面上的探測器響應的均勻性，其在整個圖像范圍內靈敏度應是恒定不變的。為此，期望探測器自身的一致性保持均勻和穩定。在所拍攝的模體影像上，計算每一個感興趣區內的平均像素值和標準差，平均像素值應該在總體平均值的10%范圍內。

全數字化乳腺X射線攝影系統的設備性能隨著時間推移也有所下降，從測試結果可以看出，AEC穩定性的最大相對誤差和異變系數雖然在正常值以下，但均在緩慢上升，探測器均勻性的最大相對誤差也在波動上升。影響全數字化乳腺X射線攝影系統設備性能的因素包括噪聲、散射線、濾線柵和劑量等［10-15］。

4　結語

實驗過程表明，噪聲最有可能對設備性能產生影響，而噪聲包括X射線噪聲、視頻系統噪聲、量子化噪聲、散射線引起的噪聲、存儲器或磁盤存取時出現的存儲噪聲等。因此在進行乳腺攝影時，要盡量降低噪聲對影像質量的影響。

［1］封任冬，汪華，丁瑩瑩，等.乳腺癌篩查模式的探討［J］.臨床放射學雜志，2016，35（1）：36-40.

［2］燕樹林.乳腺X線攝影與質量控制［M］.北京：人民軍醫出版社，2008.

［3］陳強，倪萍，蔡華.全數字化乳腺X線設備檢測方法［J］.醫療衛生裝備，2015，36（5）：92-94.

［4］衛生部.GBZ186-2007.乳腺X射線攝影影像質量控制檢測規范［S］.衛生部，2007-10-01.

［5］Ivanovic S，Bosmans H，Mijovic S.Getting started with protocol for quality assurance of digital mammography in the clinical center of montenegro［J］.Radiat Prot Dosimetry，2015，165（1-4）：363-368.

［6］胡昕，盧廣文.數字乳腺X線機的質量保證［J］.中南大學學報（醫學版），2010，35（4）：390-394.

［7］李坤成，馮樹理.X線乳腺攝影質量控制與評價［J］.中國醫療器械信息，2007，13（6）：29-34.

［8］白玫.乳腺攝影劑量測量與誤差分析［J］.醫療衛生裝備，2010，31（10）：132-133，137.

［9］黃勇，王丹丹，何靜，等.乳腺X線攝影射線劑量對乳腺X線片質量的影響［J］.臨床放射學雜志，2012，31（2）：188-191.

［10］宋偉興.數字化乳腺X線攝影對圖像質量的影響因素［J］.放射學實踐，2013，28（10）：1010-1013.

［11］沈小紅，田嵐.全數字乳腺X線攝影質量控制［J］.醫療衛生裝備，2013，34（10）：105-106，112.

［12］付麗媛，倪萍，梁永剛，等.全視野數字化乳腺X射線攝影質量控制與管理前后影像質量評價［J］.中國醫學裝備，2015，12（7）：22-24.

［13］崔寶軍，陳步東，胡志海，等.全數字乳腺X線攝影規范化操作探討［J］.臨床和實驗醫學雜志，2011，10（9）：684-686.

［14］張洪營，張連連，柳杰，等.全數字乳腺X線攝影內外斜位投照角度對圖像質量的影響［J］.中國醫學影像技術，2016，32（6）：957-960.

［15］汪登斌.重視乳腺多模態影像學技術的應用研究［J］.放射學實踐，2015，30（11）：1070-1071.

Test AEC repeatability and detector uniformity of full field digital mammography system

HEN Jian-xin， FU Li-yuan， LIANG Yong-gang， et al// China Medical Equipment，2016，13（10）:15-18.

Objective: To investigate the skill of test the AEC repeatability and detector uniformity of full field digital mammography system. Methods: AEC reproducibility and detector uniformity of full field digital mammography system were measured using M12 breast X-ray performance test phantom.

tandard: the maximum relative error was lower than 10% and variation coefficient lower than 5%. Results: ①The maximum relative error and coefficient of variation were 0.45% and 0.41% and AEC met requirements of the standard. ②The maximum relative error of detector uniformity was 2.83% meeting requirements of the standard. Reference standard: the maximum relative error was lower than 7%. Conclusion: The stability and effectiveness of the full field digital mammography system were reflected by testing the AEC reproducibility and detector uniformity， to ensure the system was in good working condition.

Full field digital mammography system； Automatic exposure control repeatability； Detector uniformity；M12 phantom

1672-8270（2016）10-0015-04

R812

A

2016-06-21

國家重點研發計劃數字診療裝備研發重點專項（2016YFC0103100）“數字診療裝備質控仿生動態體模及其臨床應用軟件符合性

評價研究”；軍事醫學計量科研專項（2011-JL2-014）“功能磁共振成像專用體模及質量控制檢測方法的研究”

①解放軍福州總醫院醫學影像中心 福建 福州 350025

②解放軍福州總醫院醫學工程科 福建省醫學裝備管理質量控制中心 福建 福州 350025

nping6@sohu.com；chenziqianfz@sina.com

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.10.005

陳建新，男，（1960- ），本科學歷，副主任技師。解放軍福州總醫院醫學影像中心，從事醫學影像技術學、質量控制和質量管理方面的研究。