數字 X線成像攝影偽影分析

曾劍兵 鄧八妹 莫金潮 吳冬 王俊國 鄭銳標 張敏

數字 X線成像攝影偽影分析

曾劍兵 鄧八妹 莫金潮 吳冬 王俊國 鄭銳標 張敏

目的 探討數字X線成像(digital radiology,DR)攝影中的偽影形成原因及解決方法。方法 搜集我院日常工作中使用數字 X線攝影時產生偽影的圖像共 150幅,分析其原因并提出解決方法。結果 150副偽影圖像中因準直器故障所致的有 20幅(占 13.3%)、中心線偏移所致的有 38幅(占25.3%),X線劑量過高或過低所致的有47幅(占31.3%),軟件錯誤所致的有24幅(占16%),未做校正所致的有 21幅(占 14%)。通過采取適當對策后,所有偽影全部消除。結論 正確的了解偽影產生的原因和解決辦法,對提影像圖像的質量及影像醫師的診斷符合率具有十分重要的作用。

數字X線成像;DR偽影;原因

數字 X線成像設備于上世紀 90年代中期發明并應用于臨床,目前放射科應用 DR設備進行檢查已經成為主流。它給我們帶來方便的同時也給我們帶來了諸多不便,主要是其在成像過程中會出現偽影,從而影響圖像質量。引起偽影的原因很多且難以分辨,如攝影條件、IP板、讀取裝置、圖像處理、體外異物等任何一個環節發生錯誤,都將導致偽影的產生[1]。因此,本文回顧性分析我科 150幅圖像的偽影表現特點,并探討其形成原因和解決方法。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集我科 2009年 1月至 2010年 6月間使用 DR攝影設備時產生偽影且資料完整的圖像共 150幅。

1.2 設備 采用Kodak公司生產的DR 7500、DR 3000、CR 850及Kodak PACS。

1.3 方法 將偽影按產生的原因進行分類,并與影像診斷醫師及工程師共同探討其表現特點及解決方法。

2 結果

從 150幅偽影圖像中分析,由于準直器故障產生的有 20幅,占 13.3%,主要有兩種表現形成,其一為在水平方向上出現了密度均勻的條狀影,邊界清晰(圖 1),其二為小尺寸圖像密度是正常的,大尺寸圖像密度相對偏低,兩者分界較清晰(圖 2)。由于中心線偏移產生的有 38幅,占 25.3%,表現為在圖像的左側邊緣產生了自上而下的白色條狀影,內側緣模糊(圖 3)。由于曝光劑量過低或者過高產生的有 47幅,占31.3%,曝光條件過低則表現為圖像偏白,X線量子斑點增加,圖像顆粒增粗(圖 4);曝光條件過高則表現為圖像偏黑,肢體全貌不能正確顯示,造成缺失感(圖 5)。由于軟件錯誤原因產生的有 24幅,占 16%,偽影表現為圖像中出現縱向顯示的稍高密度條狀影,邊界清晰(圖 6);偽影隨機出現,設備工作正常,與被照體因素和曝光劑量無關。由于未做校正原因產生的有 21幅,占 16%,偽影表現為圖像的中央處出現條狀白色十字條紋,邊界較模糊(圖 7)。通過采取適當對策后,所有偽影全部消除。

圖 1 手動模式下準直器故障產生的偽影:在水平方向上出現了條狀密度均勻的條狀影(箭頭),邊界清晰圖 2 自動模式下準直器故障產生的偽影:小尺寸圖像密度是正常的,大尺寸圖像密度相對偏低,兩者分界較清晰(箭頭)圖 3 中心線偏移產生的偽影:圖像的左側產生了自上而下的白色條狀影(箭頭),內側緣模糊圖 4 曝光劑量偏低產生的偽影:圖像偏白,X線量子斑點增加,圖像顆粒增粗圖 5 曝光劑量偏高產生的偽影:圖像偏黑,肢體全貌不能正確顯示,具有缺失感圖 6 軟件錯誤產生的偽影:縱向顯示的稍高密度條狀影(箭頭),邊界清晰圖 6 未做校正產生的偽影:圖像的中央處出現條狀白色十字條紋(箭頭),邊界較模糊

3 討論

3.1 DR準直器故障產生的偽影 DR設備的準直器使用模式有手動和自動兩種。手動模式下使用準直器時,因使用時間過長或者旋轉時過于粗暴等可以使準直器牽引線松動,甚至斷裂,而產生偽影。其產生與投照部位、曝光劑量無關。自動模式下使用準直器時,通常情況下準直器的范圍與探測器成像范圍同步,如果準直器與探測器未達成同步狀態,致使準直器尺寸范圍外區域的信號也被探測板采集出現了比準直器范圍尺寸更大的圖像,所以小尺寸圖像密度是正常的,大尺寸圖像密度相對偏低,兩者分界較清晰。解決方法手動使用準直器時要柔和,不要過于粗暴。準直器使用時間長了應檢查牽引線并給予機油潤滑。自動使用時要選定準直器尺寸,中途更換尺寸時要等待其變換到位后才曝光。

3.2 DR中心線偏移引起的偽影 懸吊球管的DR使用自動跟蹤系統使球管和探測板的中心位置保持一致。球管的自動跟蹤功能只能在縱向移動上,而發生在橫向移動球管是不能跟蹤,當球管無法識別探測板時就會發出提示并禁止球管曝光。但是在長期的使用中由于機械原因或者外力等種種原因,使球管的中心和探測板的中心發生了偏移[2]。兩個中心沒有重合在一起致使偽影出現。解決方法:檢查發現球管的中心落在了探測板中心的右側,出現了右偏的現象,而機器狀態正常,經過做機械運動校正后,圖像正常;所以要定期做好設備硬件的維護和保養,以保證日常工作正常進行。

3.3 DR攝影條件過低或者過高導致的偽影 數字X線照片成像對曝光量的寬容度明顯較常規屏-片攝影高[3]。合適的曝光量仍是獲得優質數字X線圖像的前提,過低或過高的曝光量均難以獲得優質數字X線圖像。曝光條件過低則圖像偏白,X線量子斑點增加,圖像顆粒增粗;曝光條件過高則圖像偏黑,肢體全貌不能正確顯示,造成缺失感[4]。解決方法首先要在根據機器的情況設置DR的各個部位的曝光參考條件并設置在機器內部,其次是合理使用AEC的功能。即便是曝光參考條件設置好了,AEC的功能沒有使用好也不能獲得優質圖像。AEC的使用可以達到自動控制曝光量,但使用不當會造成曝光量出現較大偏差,有些部位以不使用 AEC為佳。以曝光指數作為參考值(一般在 1800～2200之間)設置曝光條件。投照部位能否覆蓋AEC的倒“品”字形探測區做為是否使用AEC的參考。除了胸部和腹部選用AEC外,其他部位不建議使用。不選用 AEC時,根據胖、中、瘦體型設置三個不同的曝光參考條件,技師根據實際情況選用。

3.4 DR軟件原因引起的偽影 在工作中由于軟件原因引起的偽影較少,主要原因可能為電腦病毒。軟件不是裝上就一勞永逸的,軟件需要維護、升級。當時被開發出來的好軟件隨著時間的推移,電腦安全漏洞的被發現,網絡病毒的影響,在操作中也會出現問題。解決方法對電腦系統的維護,包括安全漏洞補丁的安裝和查毒、殺毒;甚至整個網絡進行查毒殺毒,對DR操作系統軟件及時進行打補丁或者升級。

3.5 DR系統未做校正引起的偽影 由于DR設備是以固體探測器元件陣列為圖像獲取部件,X線源的頻率和強度,接受器內電子線路的不一致性及其正常的變化等,都會引起平板探測器上不同像素在同樣 X線劑量輻射的情況下輸出不同的信號,而獲得的原始圖像也不能符合臨床診斷要求。因此這些不可避免的壞點、漂移、非均勻性等固體探測器元件陣列的固有缺陷,廠家都會加以恰當的修正來獲取更加優質的數字圖像[5]。技師未及時做校準,從而影響了圖像的質量。解決方法定時根據設備的要求做暗度校準、X線校準和偏移量校準。

總之,DR設備給我們帶來優質X線圖像的同時,也帶來了偽影。DR偽影出現的原因很多,其表現特點也各式各樣。對特定的幾種DR偽影分析后,發現偽影可來自DR成像中的任何一個環節。為了避免DR偽影的產生,我們需要對DR設備進行維護保養,加大對DR設備成像原理的學習,規范技師的操作規程。這樣才能盡量避免偽影的產生,即使產生了偽影,能提出正確的解決方法,對提高影像醫師的診斷符合率及影像圖像的質量具有十分重要的作用。

[1] 沈毅強.計算機X線攝影質量控制.中國中西醫結合影像學雜志,2005,3(3):231.

[2] 龔海艇,唐震,張曉瑩,等.DR相關設備偽影分析及解決方法.中國醫學裝備,2007,4(1):29-32.

[3] 祁吉,高野正雄.計算機X線攝影.人民衛生出版社,1997:3.

[4] 袁立友.數字化影像相關成像鏈的質量控制探討.醫學影像學雜志,2008,18(3):304-306.

[5] 石明國.醫學影像設備學.高等教育出版社,2008:6.

Analysis of thedigital radiology im ages'artifacts

ZENG Jian-bing,DENGBa-mei,MOJin-chao,etal.Departmentof Radiology,Shenzhen Shajing Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University,Shenzhen Guangdong518104,China

Objective To discuss the causesand solutions ofartifacts in the digital radiology(DR)images.Methods 150 imageswhich had artifacts were collected when we used DR in the daily work ofourhospital.The causesand solutionsofartifactswereanalyzed.Results In the150 images,20(13.3%)were caused by collimator failure,38(25.3%)were caused by center lineoffset,47(31.3%)were caused by X-ray dosage higher or lower,24(16%)were caused by software error,21(14%)were caused by nomaking correction.All of the artifactswere disappeared after taking countermeasures.Conclusion Understanding the causes and solutions of image artifacts correctly were very important to improve image quality and diagnostic accuracy for radiologists.

Digital radiology;DR artifacts;Causation

深圳市寶安區科技局科技計劃項目資助(項目編號:2009446)

518104廣州醫學院附屬深圳沙井醫院放射科