應用表面入射劑量值選擇最佳曝光參數

吳忠凱，李任遠

（1.中國醫科大學附屬第一醫院放射科，沈陽 110001；2.沈陽建筑大學信息與控制工程學院，沈陽 110168）

近年來，隨著合理使用低劑量X線檢查原則（即：使用最小可能的輻射劑量；產生最佳可能的圖像質量；進行具有診斷意義的成像）和“單鈕制”X線機的普及，在新近生產的各種X線機和CT機上，X線曝光參數不僅設有kV，mA選擇和曝光時間（簡稱“三要素”）控制和指示單位，同時增設了人體表面X線入射劑量值（以下簡稱入射值）指示［1］。它不僅提供了防護意義上的參照，更重要的還是曝光參數選擇的參照。

筆者在調節kV和mA數值時以入射值指示單位選擇最佳投照條件參數。以密度低、對比度差、Computed Radiography（CR）投照時最佳曝光參數不易準確選擇的幼兒（1～3歲）鼻咽部為實驗選項，實驗收到良好效果，現報告如下：

1 材料與方法

1.1 實驗器械

采用GE-Revolution XQ/I型X線機。CR系統為KODAK GP800，IP板像素為100 μm標準分辨率20 cm×25 cm。影像質量檢測采用高對比分辨率線對測試卡和低對比分辨率21級鋁梯。射線劑量測量儀為X線空氣比釋動能劑量儀。X線攝影用實驗體為3歲男嬰尸體頭部。

1.2 實驗方法

將頭部取側位并附帶測試工具直接放于IP（imaging plate）上，X線照射野為15 cm×20 cm，管球至IP板的投照距離為90 cm，濾線器（-）。

1.3 實驗步驟

首先根據經驗值確定kV，mA選擇和曝光時間3者大致范圍。實驗從固定100 mA選擇開始，分別取值45、50、55和60 kV，每一選定的kV值依次進行30、40和50 ms的曝光，并依次記錄下每次曝光的入射值［2］。

1.4 評估方法

將IP板影像數據傳至同一影像工作站，由5名具有兒科X線診斷經驗的醫師采用盲法對影像進行評估，具體分為：（1）物理指標評估：根據影像質量檢測工具所顯示的高、低對比分辨率數據進行評估。（2）影像視覺評估：根據X線影像上鼻咽部氣道；鼻甲；咽后壁；頸椎以及頭皮軟組織的黑化度；對比度以及清晰度進行質量評分，評為極差、可、良、優和極優 5 個等級［3］。

2 結果

在表1基礎上，曝光參數在兼顧高對比和低對比分辯率同時，利用CR照像具有較大曝光寬容度的特點，在影像質量允許的范圍內，以最低曝光參數為標準，經綜合評估后確定，以220～230 μGy入射值；100 mA 選擇，54～55 kV，30 ms為最佳幼兒鼻咽側位影像的曝光參數。并加以臨床驗證，見圖1A和1B。通過圖1A與1B的比較，證實降低條件后的影像可滿足診斷需要。

表1 100 m A選擇時，不同曝光參數對入射劑量值和影像質量的影響Tab.1 Ef f ect s ofdi f f erentexposure param et ers on ent rance surf ace doses and i m age qual i t y att he l evelof100 m A Voltage（kV）45 50 55 60 30 ms 40 ms 50 ms 30 ms 40 ms 50 ms 30 ms 40 ms 50 ms 30 ms 40 ms 50 ms Value of incident light（μGy） 141 188 235 188 250 312 235 313 391 283 378 473 High resolution（lp/cm） 2.5 2.75 3.25 3.75 3.75 3.5 3.2 2.75 2.5 2.0 2.0 1.6 Low resolution（the number of viewable gray scale） 6 8 8 10 11 12 14 15 17 19 21 21 Results of evaluation Poor Poor Permissive Average Good Good Excellent Excellent Good Good Average Permissive Item

3 討論

X線影像質量的優劣是設備與曝光參數共同作用的結果，它直接關系到診斷的準確性，在設備性能無法改變的條件下，優化曝光參數更顯重要。用入射值選擇曝光參數的方法較單純三要素法具有以下優越性：（1）由于曝光劑量采用比三要素指示更為精細的μGy為單位，實現了微調，使取值精度提高，誤差減小。以本實驗為例，以入射值選擇的曝光條件，誤差范圍在±（3%～4%）；而采用三要素法曝光后實際測得入射值劑量，其誤差范圍在±（10%～15%）［4］。（2）節省曝光條件，有利于影像質量的提高和射線的防護：由粗調變為細調，隨劑量單位的縮小，X線的實際使用劑量降低。在本實驗中三要素法的曝光參數為100 mA選擇60～62 kV；30 ms，經射線劑量儀實際測得的入射值劑量在283～295 μGy之間。而采用入射值法則為220～230 μGy之間，僅為三要素法的80%（該數值是使用我院X線機的20例2種不同曝光方法的統計結果）。由于曝光劑量精確度的提高，不僅提高了影像質量，同時還降低了患者的射線輻射劑量，減輕了管球負荷，延長了設備使用壽命［5］。（3）計量統一，有利曝光參數的優化：三要素法所選取的曝光參數（kV，mA）數值僅限于同廠家、同規格X線機之間通用，在不同廠家、不同規格的X線機上則無法通用。其原因除受X線發生器和X線管球等設備差異因素的影響外，設備誤差率不一致，以及三要素法所選取的曝光參數單位制遠大于入射值劑量單位制也是重要原因。因此，相同數值的曝光參數在不同X線機上使用時，實際測得的入射值不等，其影像質量亦有明顯差異。而選用入射值劑量單位制，無論X線機廠家、規格之間有何不同，但在X線劑量等值時曝光效用完全相同的特性，為X線曝光參數的標準化提供了可循規律和統一的計量單位。在患者需復查對比照像時，操作者可根據以往照片記錄的入射值劑量和其他投照數據，使X線照像獲得相同的投照條件和一致的影像效果，提高了X線照像的可重復性和準確度。

［1］Offiah AC，Grehan J，Hall CM，et al.Optimal exposure parameters for digital radio graphy of the infant skull：a pilot study［J］.Clin Radiol，2005，60（11）：1195-1204.

［2］McCollough CH，Bruesewitz MR，Vrtiska TJ，et al.Image quality and dose comparison among screen-film，computed，and CT scanned projection radiography：applications to CT urography［J］.Radiology，2001，221（2）：395-403.

［3］Schnell EA，Samei E，Dobbins JT.Plate-specific gain map correction for the improvement of detective quantum efficiency in computed radiography［J］.Med Phys，2012，39（3）：1495-1504.

［4］Moore CS，Avery G，Balcam S，et al.Use of a digitally reconstructed radiograph-based computer simulation for the optimisation of chest radiographic techniques for computed radiography imaging systems［J］.Br J Radiol，2012，17.［Epub ahead of print］

［5］Gibson DJ，Davidson RA.Exposure creep in computed radiography：a longitudinal study［J］.Acad Radiol，2012，19（4）：458-462.