新型可移動GOS熒光屏探測器與傳統trixell平板探測器對兒童骨肌成像質量差異的研究

王智斌 李躍華 汪 璇

兒童時期是骨骼疾病，如常見的骨折、骨關節損傷的多發年齡段，更是骨腫瘤的好發年齡段。對兒童骨及骨關節病變的診斷和治療一直是臨床關注的重點。作為診斷骨及骨關節疾病的最重要影像學手段，數字X線攝影（digital radiography，DR）以其操作簡單、價格低廉、顯像清晰，成為首選的影像學工具。因此，針對兒童X線成像技術和設備的探討一直是研究的重點領域［1］

由于兒童身材較小，骨及骨關節體積較小，在平面圖像中所占的面積比例往往更小，需要更高的X射線量或更理想的探測器，而前者會對人體造成更大的輻射損傷。因此，對于同一DR機器，為適應兒童骨、關節顯像，需要解析度更高的平板探測器配合才能獲得更佳的顯示效果，輔助更精準的影像診斷［2］。成人的X線成像設備通常是相對固定位置的，調節范圍也較狹窄，這對于配合性相對較差的兒童，對于一些部位的部分角度拍攝并不理想，需要應用更為靈活的可移動平板探測器進行配合。因此，綜合成像效果更佳、移動性更強的平板探測器是目前的影像發展趨勢［3］。基于此，本研究選擇了新型的可移動平板探測器，針對兒童骨及骨關節成像質量進行了研究，探索其對診斷的幫助。

方 法

1.臨床資料

選擇2018年7月至2020年1月在上海市第六人民醫院拍攝骨、骨關節X線片的患兒，年齡范圍限制在1～14歲。所拍攝的骨、骨關節包括肱骨、尺橈骨、手、股骨、脛腓骨、足、肘關節、腕關節、膝關節、踝關節。所有患兒家屬均簽署知情同意書。

2.研究方法

2.1 平板探測器及其附屬機器參數

實驗組平板探測器選用上海奕瑞光電子科技股份有限公司出廠的Mars1012V可移動數字醫用X射線平板探測器，配合X射線機（Philips Digital diagnost）使用。Mars1012V外形尺寸為285 mm×340 mm×15 mm，有效面積為250 mm×300 mm，像素尺寸為125 μm，空間分辨率為4 Lp/mm。平板探測器的總重量約2 kg，可選擇電源或者電池供電，其輸入電壓電流分別為24 V DC 1.2 A和7.6 V DC 2 A。設備連接計算機為Thinkpad（Windows 10系統，64 Bit），圖像處理軟件采用iRayDR（版本號IRayDR 1.0201.5969.2.0.0）。對照組選用X射線機（Philips Digital diagnost）自帶的trixell平板探測器。

2.2 圖像獲取及分組

實驗組患兒使用Mars1012V可移動平板探測器配合X射線機（Philips Digital diagnost）進行DR攝片，一次性攝取的圖像將通過無線網絡連接至接收端電腦，并通過院內有線網絡發送至PACS系統。對照組患兒則直接使用X射線機（Philips Digital diagnost）進行DR攝片，攝取的圖像由有線網絡傳至接收端電腦，并上傳至PACS系統。

根據我們所收集到的患兒的病種，我們將實驗組分為外傷無骨折、骨折未手術、骨折內外固定中、石膏外固定、骨折內固定取出術后、關節置換術后、截肢術后、骨腫瘤8類分別進行評估。針對不同病變的診斷要點，我們選取了不同的圖像質量評價重點。對于外傷無骨折患兒，評價了骨皮質、骨松質、骺板、肌肉間隙、關節囊的顯示清晰度；對于骨折未手術的患兒，重點評價骨折線、皮質中斷、皮下軟組織、關節囊顯示清晰度；對于骨折內外固定中的患兒，重點評價骨折線、皮質中斷、皮下軟組織、內固定與正常骨質交界表現；對于使用石膏外固定的患兒，評價其骨折線、皮質中斷、整體解剖結構、關節囊及皮下軟組織顯示的清晰度；對于內固定取出后的患兒，評價其愈合骨折線、斷端皮質光整度、肌肉萎縮情況的顯示清晰度；對于關節置換術后的患兒，評價其假體、假體與正常骨質交界髓腔密度的顯示；對于截肢術后的患兒，評價斷端皮質、斷端髓腔結構的顯示；最后，對于骨腫瘤的患兒，重點評價其腫瘤邊界、內部密度、骨膜反應、軟組織情況的顯示清晰度。

所有獲取的圖像經由2名高年資醫師單獨確診，并對所有圖像的質量進行評分，其評分依據《上海市放射診斷質量控制標準》（2019年1月版），具體標準如下。1分：隱約可見，解剖結構可見，但細節不能良好顯示；2分：可見，解剖結構細節能夠顯示，但細節不能清晰辨認；3分：清晰可見，就解剖結構細節能夠清晰辨認，細節清晰。2名醫師的診斷結果不一致的將由第3名高年資醫師判斷，圖像質量的評分結果取平均值進行匯總分析。

3.統計學分析

獲取的評分數據分析采用Studentt檢驗，以P<0.05作為具有統計學差異。

結 果

納入的病例總數為218例，其中男性143例，女性75例，患兒的平均年齡為10.36歲。使用Mars1012V平板探測器獲取的圖像有101例，使用對照組平板探測器獲取的圖像有117例，未見廢片。患兒不同部位的檢查數量如表1所示，不同診斷的患兒檢查情況如表2所示。

表1 患兒不同部位的檢查情況

表2 不同診斷的患兒檢查情況

2組患兒的成像評估情況如表3所示。在外傷無骨折兒童的成像中，骨皮質、骨松質、骺板和肌肉間隙的顯示并沒有顯著的差異，而關節囊的顯示中，Mars1012V具有更高的圖像質量評分（P=0.023）。在患兒新鮮骨折的顯示中，骨皮質中斷（P=0.035）、皮下軟組織（P=0.012）和關節囊（P=0.011）的顯示也具有統計學差異。

表3 患兒骨及骨關節相關指標的評估與比較

在骨折內固定術后的患兒中，并沒有看到2組間差異有統計學意義，但在使用石膏外固定的患兒中，骨折線（P=0.001）、骨皮質中斷（P=0.005）的顯示有顯著的提升，而皮下軟組織（P=0.042）的顯示也有一定的提升。

在骨折內固定取出術后的患兒中，肌肉萎縮情況的表現更為清晰（P=0.022），而在關節置換術和截肢術后的顯示中，并沒有顯著的差異。此外，對骨腫瘤的顯示也沒有顯著的差異。

圖1和圖2分別為骨折外固定后患兒和外傷無骨折兒童的代表性的圖像，其中圖2為作為顯示腫脹關節囊金標準的磁共振和DR的對照圖。

圖1 石膏外固定患兒的腕關節X線平片

圖2 外傷無骨折患兒肘關節X線側位片及磁共振T2W矢狀位圖像

討 論

在我們對圖像的分析過程中可以發現，新型平板對骨骼周圍的肌肉、皮下軟組織、關節囊的顯示更具優勢，在對骨皮質、骨松質的顯示中與常規平板探測器沒有明顯差異。在此基礎上，對于厚度更大、帶有大量遮擋的石膏外固定狀態，其顯示效果明顯更優，在更為復雜的條件下表現更佳，也更加說明其在顯像上的優勢。在骨折的判斷中，X線的表現細節至關重要，兒童由于骨骼纖細，輕微的骨折更容易遺漏，這恰恰對DR平片的表現細節有更高的要求［4-5］。

在骨折內固定、關節置換術等帶有植入物的患兒骨骼顯示中并沒有顯著差異，這可能是由于原有的平板探測器性能已能清晰顯示植入物或假體的交界，因此難有更顯著的提升，也有可能是這類患兒的數量較少，差異未顯示統計學意義。而在骨腫瘤的評價上，雖然并沒有顯著差異，但由于X線通常僅作為初步檢查手段，并不能做到對較小腫瘤組織的清晰顯示，更精準的判斷需要依賴CT、MRI及穿刺活檢才能獲得。

當下常見的非晶硅層平板探測器工作原理是通過球管發射X線，穿過被拍攝部位后進入平板探測器，透過碳纖維板激發閃爍屏發出綠色可見光，這些可見光被TFT傳感器捕獲并完成電荷積分，即通過AFE通道的AD數據采集和轉換，完成X線-可見光-電荷-數字量的轉換，然后通過芯片進行圖像拼接并獲得完整圖像效果［6］。其中，進行光線轉化的熒光材料至關重要，目前常用的主要有碘化銫（CsI）、硫氧化釓（Gd2O2S，GOS），為提升拍攝質量，更靈敏的GOS熒光屏是未來廣泛應用的首選，也是當前平板探測器國產化的重點［7］，我們選擇的上海奕瑞光電子科技研制的Mars1012V就是國產GOS平板的先驅［8］。

平板探測器的可移動性對圖像的獲取具有明顯幫助。這不僅有助于縮短或增加成像距離，更可以幫助拍攝難以配合實現標準體位的患者，這在兒童中也更為多見，取得更標準的正側位相片對后續的影像診斷具有更大的幫助［9］。同時，平板探測器的移動性也賦予其更大的應用范圍，包括床旁甚至在急救中［10］，也可以有效減少射線暴露，降低輻射劑量。有研究者［11］使用可移動平板對膝關節進行攝影，可以發現相比改變體位的普通拍攝更有利于膝關節外傷患者的檢查。在一些面向嬰幼兒的攝片研究中，針對嬰兒設計的AeroDRP?31無線平板探測器體積更小，搭配其移動特性，可置于嬰兒的恒溫箱中，極大地優化了嬰幼兒成像效果［12］。類似的，有學者在新生兒床邊攝影中應用無線平板探測器使圖像質量有了顯著提高，獲得更高的甲級片成片率，同時減小了輻射劑量［13］。

本研究仍存在一些不足：首先，部分分組的統計數據量不夠大，這會影響組間差異比較的準確性，其原因可能與兒童群體的截肢率、骨腫瘤的發病率較低有關。其次，未引入更多的平板探測器進行比較，這與我們的現有的機器條件有關，此外也有多位學者進行了相關平板的分類比較研究，并深入研究了探測器的相關機械參數［14］。最后，X射線機及其他附屬設備均可能對成片產生影響，我們只能盡量控制這些變量，研究平板探測器本身對成片的影響，聚焦于可移動平板探測器對兒童骨及骨關節成像方面的提升。

總之，本研究通過對2種平板探測器對于兒童骨及骨關節成像的圖像質量進行比較研究，明確了新興平板探測器對于患兒的肌肉、軟組織、關節囊顯示有更好的效果，對于石膏外固定患兒的骨折顯示具有更大的優勢。本研究既是對其成像效果的實踐檢驗，也是對國產平板探測器技術水平的肯定，為將來廣泛提升國內兒童DR攝片質量提供了思路和方向。