DR成像質(zhì)量及影響因素的檢測(cè)分析

劉宇辰，劉師竺，于喜坤，焦龍，張健，劉景鑫

1. 吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院 放射線(xiàn)科，吉林 長(zhǎng)春 130033；2. 吉林省醫(yī)學(xué)影像工程技術(shù)研究中心，吉林 長(zhǎng)春 130033；3. 長(zhǎng)春市計(jì)量檢定測(cè)試技術(shù)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130012

引言

DR（Digital Radiograhy）成像技術(shù)即數(shù)字化X線(xiàn)攝影技術(shù)，是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域中新型的數(shù)字化成像技術(shù)[1]。近年來(lái)，隨著DR成像技術(shù)的不斷發(fā)展，DR已經(jīng)成為各級(jí)醫(yī)院使用非常頻繁、不可或缺的重要檢查設(shè)備之一[2]。DR成像以全新的數(shù)字化成像技術(shù)取代了傳統(tǒng)的X線(xiàn)片設(shè)備，具有提升圖像對(duì)比度與分辨率，促進(jìn)影像動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展的優(yōu)勢(shì)[3-5]，其強(qiáng)大的數(shù)字化后處理功能有助于工作人員快速采集數(shù)字圖像，極大地提升醫(yī)療工作者的工作效率，降低疾病誤診率，進(jìn)而提高醫(yī)療水平[6-8]。另一方面，DR成像技術(shù)的輻射劑量較低，在檢測(cè)時(shí)可降低或者避免對(duì)人體形成輻射傷害[9]。

目前，DR已經(jīng)在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用[10-11]，隨著醫(yī)療技術(shù)的飛速發(fā)展，DR設(shè)備的運(yùn)用范圍越來(lái)越大[12-13]，DR設(shè)備的性能是保證良好圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)[14-15]，直接影響到影像診斷的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響臨床診斷及治療[16-18]。在各級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)間實(shí)現(xiàn)DR影像互認(rèn)可以提高DR設(shè)備有效利用率，減少患者重復(fù)檢查率，充分合理利用醫(yī)療資源，減輕患者就醫(yī)負(fù)擔(dān)，滿(mǎn)足人民的健康服務(wù)需求，更好地為城鄉(xiāng)居民提供安全、有效、方便、價(jià)廉的醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)。目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)統(tǒng)一的DR質(zhì)量控制互認(rèn)檢測(cè)與應(yīng)用規(guī)范及涉及低劑量DR的相關(guān)規(guī)范[19-21]，我們?cè)凇笆濉眹?guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃《數(shù)字診療裝備研發(fā)》重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)的支持下，參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)，對(duì)DR設(shè)備的性能進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

我們選取醫(yī)療機(jī)構(gòu)正常使用且比較常見(jiàn)的DR設(shè)備，國(guó)產(chǎn)品牌主要包括：東軟、明峰、深圳安科、萬(wàn)東、普愛(ài)、邁瑞和中科美侖七家品牌。國(guó)外品牌主要包括：GE、SIEMENS、PHILIPS、東芝（佳能）和日立、島津和IDC七家品牌的主要型號(hào)。我們?cè)趪?guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的支持下，歷時(shí)2年時(shí)間，在五個(gè)省份的106家醫(yī)院對(duì)232臺(tái)DR進(jìn)行418次試驗(yàn)。

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)ｓw

CR/DR檢測(cè)板 型號(hào)：DIGI-13；廠(chǎng)家：RTI。為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，項(xiàng)目期間定期溯源至國(guó)家基準(zhǔn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

（1）調(diào)整影像探測(cè)器輸入面與射線(xiàn)束垂直，將DR檢測(cè)板放置在照射野的中心位置，盡量靠近影像探測(cè)器輸入面。設(shè)置SID為100 cm，選取管電壓80 kV，分別選取40、32、25、20、16、12.5、10、8、6.3 和 5 mAs進(jìn)行曝光。

（2）調(diào)整影像探測(cè)器輸入面與射線(xiàn)束垂直，將DR檢測(cè)板放置在照射野的中心位置，盡量靠近影像探測(cè)器輸入面。設(shè)置SID為100 cm，選取毫安秒為20 mAs，分別選取80、75、70、65、60、55和50 kV進(jìn)行曝光。

1.3 測(cè)量方法

（1）空間分辨力：調(diào)節(jié)窗寬與窗位使顯示影像最佳，在顯示器上直接讀取可分辨的線(xiàn)對(duì)值。

（2）低對(duì)比度分辨力：調(diào)節(jié)窗寬與窗位使顯示影像最佳，可分辨的最小低對(duì)比度圓孔對(duì)應(yīng)的百分比即為低對(duì)比度分辨力。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

依據(jù)DR國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG 1078-2012《醫(yī)用數(shù)字?jǐn)z影（CR、DR）系統(tǒng)X射線(xiàn)輻射源》[22]的要求，空間分辨力不小于20 Lp/cm，低對(duì)比度分辨力不大于2.2%，作為DR影像質(zhì)量控制的客觀(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果

在實(shí)際的曝光時(shí)中應(yīng)該選擇適當(dāng)?shù)钠毓鈩┝浚划?dāng)曝光劑量太低時(shí)，探測(cè)器接收的光子較少，圖像噪聲過(guò)大，導(dǎo)致無(wú)法分辨物體與背景以及細(xì)微的密度差別，圖像質(zhì)量較差；曝光劑量越大，分辨物體與背景以及細(xì)微的密度差別的能力越強(qiáng)，圖像質(zhì)量越好；當(dāng)達(dá)到一定曝光劑量時(shí)，已經(jīng)達(dá)到了空間分辨率和低對(duì)比度分辨力的極限，空間分辨率和低對(duì)比度分辨力不會(huì)持續(xù)增大；若曝光劑量過(guò)大，超出一定范圍，則會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降[23]。我們對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了大量統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)選取其中具有代表性的數(shù)值，空間分辨率和低對(duì)比分辨力隨曝光劑量的變化情況，見(jiàn)表1。

使用DIGI-13CR/DR檢測(cè)板分別在（50 kV，20 mAs）、（80 kV，20 mAs）、（80 kV，16 mAs）條件下曝光的影像測(cè)試結(jié)果，見(jiàn)圖1。

表1 空間分辨率和低對(duì)比分辨力隨曝光劑量的變化情況

圖1 不同條件下曝光的影像

3 討論

我們考慮了DR設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家、設(shè)備型號(hào)范圍極廣，根據(jù)使用情況不同，機(jī)器的工作狀態(tài)也不盡相同；為使研究結(jié)論適用于大多數(shù)DR，我們選取了應(yīng)用臨床使用年限不同的多種廠(chǎng)家型號(hào)DR。與DR成像密切相關(guān)的指標(biāo)主要有兩個(gè)：空間分辨力、低對(duì)比度分辨力。空間分辨率決定了對(duì)組織細(xì)微結(jié)構(gòu)的分辨能力；低對(duì)比度分辨力決定了對(duì)不同組織密度差異的分辨能力。且DR設(shè)備受到環(huán)境溫度、平板探測(cè)器壞點(diǎn)等因素影響時(shí)，DR影像的空間分辨力、低對(duì)比度分辨力均受到影響，導(dǎo)致影像質(zhì)量變差，不能有效區(qū)分病灶與正常組織，易出現(xiàn)誤診，從而影響臨床診斷。因此，我們使用DR檢測(cè)板進(jìn)行長(zhǎng)期、周密的實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)后，對(duì)空間分辨力、低對(duì)比度分辨力這兩項(xiàng)重要性能指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確采集和分析，并多次驗(yàn)證，具有相對(duì)廣泛的適用性。

DR設(shè)備的劑量主要與管電壓和管電流有關(guān)。管電流決定X線(xiàn)管發(fā)出的X線(xiàn)數(shù)量，X線(xiàn)量決定了該次檢查可能照射在探測(cè)器上的射線(xiàn)量上限，從而決定了圖像的密度；管電壓決定X射線(xiàn)的穿透能力，穿透能力強(qiáng)弱決定最終照射在探測(cè)器上的射線(xiàn)量多少，從而決定圖像的對(duì)比度差異。

管電壓和管電流過(guò)高時(shí)，X射線(xiàn)穿透人體的數(shù)量過(guò)多，圖像噪聲增高；管電壓和管電流過(guò)低時(shí)，X射線(xiàn)穿透人體的數(shù)量過(guò)少，像素?cái)?shù)過(guò)少，無(wú)法清晰顯示圖像細(xì)節(jié)。由此可見(jiàn)，存在管電流和管電壓的最適數(shù)值，當(dāng)實(shí)際應(yīng)用的管電流和管電壓趨近這一數(shù)值時(shí)，圖像質(zhì)量向較好方向發(fā)展。因此，管電流和管電壓對(duì)圖像的低對(duì)比度分辨力和空間分辨力至關(guān)重要。

原衛(wèi)生部辦公廳首次于2006年2月24日頒發(fā)了《關(guān)于醫(yī)療機(jī)構(gòu)間醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)、醫(yī)學(xué)影像檢查互認(rèn)有關(guān)問(wèn)題的通知》(衛(wèi)辦醫(yī)發(fā)〔2006〕32號(hào)）號(hào)文件，文件中對(duì)醫(yī)學(xué)影像檢查互認(rèn)提出了相關(guān)要求，但受限于各家醫(yī)院影像科的水平差異很大，檢查的標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備、檢查人員水平不一，醫(yī)學(xué)影像檢查結(jié)果互認(rèn)遲遲不能實(shí)際落實(shí)。我們通過(guò)對(duì)空間分辨力和低對(duì)比度分辨力在DR成像中的重要性的研究，確認(rèn)了空間分辨力和低對(duì)比度分辨力是影響DR成像質(zhì)量的主要性能參數(shù)，保持空間分辨力和低對(duì)比度分辨力正常，可以保證DR成像質(zhì)量良好，為醫(yī)療機(jī)構(gòu)間醫(yī)學(xué)影像檢查結(jié)果互認(rèn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

為適應(yīng)DR技術(shù)發(fā)展，本文針對(duì)影響圖像成像質(zhì)量的性能參數(shù)進(jìn)行了研究并提出了方案，我們分析了管電壓和毫安秒與DR成像中的空間分辨力和低對(duì)比度分辨力之間的關(guān)系，提出了“影像空間分辨力和低對(duì)比度分辨力基本能夠評(píng)價(jià)成像質(zhì)量”這一猜想，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了這個(gè)猜想。保證空間分辨力和低對(duì)比分辨力符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，也就是為DR成像的良好質(zhì)量提供了保證。這兩個(gè)性能參數(shù)的檢測(cè)簡(jiǎn)單易行，完全可以由醫(yī)療機(jī)構(gòu)自行完成。所以，我們推薦在醫(yī)療機(jī)構(gòu)的自行檢測(cè)中增加這兩項(xiàng)內(nèi)容，為得到合格的圖像打下良好基礎(chǔ)。

當(dāng)然，空間分辨力和低對(duì)比度分辨力只是影響DR成像質(zhì)量的主要因素，其他因素如其他DR設(shè)備性能參數(shù)、技術(shù)人員操作技術(shù)、圖像后處理、DICOM數(shù)據(jù)的傳送等對(duì)成像質(zhì)量的影響，還需要我們進(jìn)一步的研究。