胸部X射線攝影參數對差異性病灶篩查的影響研究

醫學影像設備的發展日新月異，有效地提升了影像檢查技術在疾病診治過程中的重要性，結合臨床應用實際情況，如何權衡曝光量與疾病診斷的準確性，是放射科技術人員關注的課題。本研究通過選擇不同的攝影參數，以胸部X射線檢查為例，設計差異性病灶的檢測目標，研究胸部X射線攝影參數對病灶篩查的影響程度，確定低劑量攝影的最優化參數，為臨床檢查工作提供重要的參考[1-2]。

1 材料與方法

1.1 儀器設備

選用的數字X射線攝影設備為東芝MRAD-D50S RADREX DR，配置平板探測器的像素為160 μm，分辨率可達3.0 LP/mm。基于研究內容的可重復性和對比性，攝影對象為X射線胸部模體PH-2B，由X射線的吸收率與人體相近的特殊合成樹脂實體材料制成，內部設置的病灶尺寸規格見表1。圖像數據采用美智醫療PACS6.0進行數據分析及后處理。

表1 標準化病灶的尺寸規格(mm)

1.2 檢查方法

將X射線體模放置于檢查床上，采用胸部前后位攝影體位，攝影距離SID=120 cm，攝影條件選擇管電壓75 kV和 90 kV兩種，分別手動選擇0.5～20 mAs，依次為0.5、1.0、1.5、2.5、3.5、4.5、6、8、10、12、15、18和20 mAs[3-4]。

為了減少病灶在不同體表深度和劑量漂移影響結果的準確性，病灶設置為距前胸體表的深度分別為8 cm、10 cm和12 cm，選擇信噪比最小的圖像作為一定攝影條件下研究的影像數據結果。

1.3 病灶篩查評估方法

醫學成像系統的成像質量取決于成像系統對人體組織細微結構的分辨能力，對比度和噪聲是定量表達成像質量差別的兩大主要指標[5-7]。信噪比(signal noise ratio，SNR)定義為感興趣區域信號強度(光學密度平均值)與噪聲強度(標準差)之比，離散值(CV)表示不同體表深度情況下標準化病灶信噪比的差異系數，定義為是標準偏差與平均值之比。本研究以病灶密度值不同分為D1組、D2組及D3組3組，通過5位具有3年以上臨床經驗的放射科醫師對圖像進行評價，將不同條件下能分辨病灶的最小尺寸進行記錄取平均值，并據此計算圖像質量因子(image quality figure，IQF)。IQF定義為模體上能分辨的最小尺寸和密度乘積的總和，其計算為公式1:

式中Li和Di分別為第i種密度值病灶可分辨的最小尺寸平均值和密度值，IQF數值越低，表明圖像質量越好。

1.4 數據分析方法

應用SPSS 19.0統計學分析軟件，對實驗數據應用兩步聚類方法進行分析處理，用Silhouette測度衡量聚類質量(＞0.5表明聚類效果良好)，用于分析不同攝影條件下圖像質量曲線的轉折點，確定最優化的攝影條件[8-9]。

2 結果

2.1 影像數據結果

按照課題設計進行影像數據采集，共采集78幅圖像。

2.2 數據分析結果

由5位觀察者通過高分辨醫用顯示器對體模病灶影像進行觀察，計算可分辨病灶最小尺寸的平均值，所得不同攝影條件下離散值CV和圖像IQF值見表2；變化趨勢如圖1所示。

圖1 不同管電壓條件下IQF值隨mAs值變化曲線圖

結果顯示，不同管電壓攝影條件下，改變曝光量mAs值，IQF值的變化成正相關，曝光量增加的情況下可以提高離散值，圖像質量的一致性好。圖1顯示，不同管電壓對圖像質量因子影響也比較明顯，管電壓越高，IQF值越大。

2.3 數據統計結果

根據數據分析結果，應用SPSS 19.0軟件分析不同管電壓攝影時的最佳曝光量，即滿足圖像質量的前提下最小曝光量，統計結果見表3。

表2 不同攝影條件下圖像質量分析數據結果

表3 不同管電壓攝影時最佳曝光量統計結果

通過兩步聚類方法的統計分析，管電壓固定為75 kV，曝光量設置為4.5 mAs時獲取的IQF=6.094，Silhouette=0.7＞0.5 Silhuette測度衡量聚類質量(＞0.5表明聚類效果良好)，顯著優于曝光量＜4.5 mAs獲取的圖像，而與曝光量＞4.5 mAs獲取的圖像質量差異不顯著。而當管電壓固定為90 kV時，最佳曝光條件為3.5 mAs，統計分析結果Silhouette=0.8＞0.5。因此，對設定的病灶檢測時確定的最佳曝光條件依次為4.5 mAs，75 kV；3.5 mAs，90 kV[10-11]。攝影結果如圖2所示。

圖2 不同曝光條件攝影圖像

3 結論

胸部X射線攝影是各醫院放射科的重要檢查項目之一，攝影條件與攝影質量的對應關系不僅關系到患者輻射劑量，也直接影響臨床診治效果。本研究以差異性病灶的分辨能力為檢測指標，研究不同攝影條件對圖像質量的影響，對放射科開展相關檢查工作時優化攝影參數、減少患者輻射劑量以及提高圖像質量具有重要意義。

本研究結果顯示，隨著攝影條件的調整，圖像質量發生了明顯的改變，當管電壓kV值固定并不斷增加曝光量mAs值時，圖像噪聲降低，評價指標IQF值逐漸降低，病灶檢出率逐漸提高；當曝光量mAs值固定并不斷增加管電壓kV值時，圖像對比度提高，評價指標IQF值降低，同樣可以提高病灶檢出率。通過SPSS 19.0軟件統計結果顯示，本研究使用的標準化病灶最佳曝光條件為4.5 mAs，75 kV；3.5 mAs，90 kV。

本研究課題采用標準化X射線體模作為影像采集對象，通過差異化病灶分辨能力對圖像質量進行綜合評價符合臨床工作實際[12-13]。同時，整個研究過程不涉及患者輻射劑量等醫學倫理問題，可重復檢測，保障研究的科學性和推廣價值[14-15]。但受到醫學影像設備的差異性影響，不同攝影條件下獲取的影像結果略有不同，因此技術人員應結合臨床實際進行實證研究，確保檢查結果的準確性。