DR平板探測器成像質量與探測器校準

趙明信，夏慧琳

內蒙古自治區人民醫院 醫學工程處，內蒙古 呼和浩特 010017

1 平板探測器主要性能指標

在數字化攝片（Digital Radiography, DR）中，X線能量轉換成電信號是通過平板探測器來實現的，所以平板探測器的特性會對DR影像質量產生比較大的影響。平板探測器成像質量的性能指標主要有兩個：量子探測效率（Detective Quantum Efficiency, DQE）和空間分辨率。DQE決定了平板探測器對不同組織密度差異的分辨能力；空間分辨率決定了對組織細微結構的分辨能力。考察DQE和空間分辨率可以評估平板探測器的成像能力。DR平板探測器可以分為兩種：非晶硒平板探測器和非晶硅平板探測器。非晶硒平板探測器的空間分辨率高，主要用于乳腺檢查；非晶硅平板探測器DQE高，常用于乳腺以外其他部位檢查。

2 平板探測器成像質量影響因素

DR平板探測器的DQE和空間分辨率主要決定于平板探測器材料、結構、工藝，這說明一個平板探測器自生產出來就有著一定的DQE和空間分辨率。但在日常使用中DR平板探測器受到環境溫度、平板探測器壞點等因素影響，所得到DR影像會出現偽影，或者影像的分辨率、空間分辨率、對比度、均一性變差或降低，導致影像質量變差，不能把病灶和正常組織有效區分開來，容易使醫生對患者病情的診斷造成誤導。

3 平板探測器的校準

以Trixell公司生產的非晶硅平板探測器為例，探討平板探測器的校準。平板探測器校準由關鍵操作員執行，關鍵操作員一般是指醫學工程部門的工程師或受到相關培訓的設備操作員。在執行平板探測器校準（Detector Calibration）之前，要求DR設備連續開機（平板探測器工作）4 h以上。平板探測器校準包括偏置刷新、暗度校準和X線校準。

3.1 偏置刷新（Offset Refresh）

偏置刷新校準每天進行1次，大約需要5 min。偏置刷新校準用一系列Offset images（偏置圖像，探測器未曝光時的本底圖像）來清除由于環境變化或高劑量曝光后圖像殘留造成的偽影。偏置刷新校準也更新壞點圖。

3.2 暗度校準（Dark Calibration）

暗度校準每月進行1次，大約需要25 min，在這個過程中沒有X線產生。暗度校準是通過校準獲取一系列Offset image，把這些圖像平均后計算得到一個參考圖像。暗度校準主要作用是執行平板探測器本底校準，保證了探測器的均一性。如果平板探測器第一次被安裝并且沒有被校準，一定要在X線校準之前進行暗度校準。

3.3 X線校準（X-ray Calibration）

X線校準每月進行1次，大約需要30 min，在這個過程中要進行15次X線曝光。X線校準包括增益校準（Gain Calibration）和壞點圖（Defect Map）更新。增益校準是在特定劑量下交替獲得偏置和X線圖像，在這個過程中實現對探測器電路增益校準。壞點圖就是在維修模式下，探測器板空曝圖像，這種圖要比正常的DICOM圖要豐富，包括一些肉眼看不到的壞點，壞點圖更新是一個獲取偏置和X線圖像計算壞點圖過程。X線校準，進行15次X線曝光，共用到 6個不同的劑量（為平板探測器吸收劑量）。曝光劑量和曝光次數關系，見表1。

表1 曝光劑量和曝光次數關系

從表1可知，使用5 mGy劑量共進行10次曝光，用它來進行增益校準；其他5個劑量分別進行1次曝光，用它來識別平板探測器的壞點。

在X線校準結束時，程序自動計算出探測器壞點的評價值（ECV）。ECV的值一般在27000左右，越低越好。當ECV的值＜240000，探測器校準通過；當ECV的值＞240000，探測器校準失敗。若多次校準都失敗，這說明探測器壞點太多，需更換新的探測器。同時對檢測出的壞點通過算法補償，使之不會對影像造成影響。從上可知X線校準主要作用是保證平板探測器所得影像的分辨率、空間分辨率、對比度等。

4 平板探測器校準中的注意事項

有時因為室內溫度波動超過5℃，設備會要求立即執行平板探測器校準，所以要保證盡量室內溫度的恒定；在X線校準過程中，要保證在準直器和探測器之間沒有遮擋的物體，同時保證準直器視野已開到最大（43 cm×43 cm）。如果沒有達到上述要求將會導致校準失敗，這時有劑量太低（Dose too low）的提示信息，需按要求重新進行X線校準。

5 小結

通過對DR平板探測器定期校準，可以消除因為DR平板探測器的因素對影像質量的影響，清除由于環境變化或高劑量曝光后圖像殘留造成的偽影，保證了探測器的均一性，保證平板探測器所得影像的分辨率、空間分辨率、對比度等。

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