影響DR圖像質量的關鍵因素分析

李金霞，續大為

（1.西安醫學院 陜西 西安 710000；2.陜西省腫瘤醫院 陜西 西安 710000）

數字化X線攝影（DR）在我國已應用普及多年，其具有圖像質量好、X線劑量低、價格便宜、成像速度快、分辨率高、動態范圍大、強大的后處理系統等優點，但是要獲得優質的圖像并非隨意的操作就可行，那么影響DR成像質量的關鍵因素有哪些，如何充分發揮DR的性能，為臨床提供層次豐富的高質量圖像，就成為不斷探索研究的內容。

1 數字化X線攝影系統的結構

DR系統主要由圖像接收器、數據采集器、圖像處理器、存儲器、顯示器及系統控制器構成，其構成也可分為軟件系統和硬件系統，結構如圖1所示。

圖1 DR結構方框圖Fig.1 The DR structure block diagram

軟件系統主要包括：圖像處理、數據采集和系統管理。圖像處理部分主要是完成圖像后處理，如對圖像進行增強、邊緣優化、黑白翻轉等；系統管理軟件主要是完成DR的參數選擇控制和圖像的采集。

硬件系統主要包括：X線機的電源裝置、X線管裝置、控制裝置、高壓發生裝置、探測器及接口電路等。X線管和探測器作為X射線的產生和接收部件是系統最關鍵的部件，其性能好壞會直接影響圖像質量[1]。

2 影響DR圖像質量的關鍵因素

2.1 X線管對圖像質量的影響

X線管是X線機組成的核心部件之一，X線管產生X線。其結構由陰極、陽極和玻璃殼三部分組成。每一個組成部分均會對X線的質量產生一定的影響，從而影響圖像質量[2]。陽極部分對圖像質量的影響是由于在X線產生的過程中的二次電子經玻璃殼反射并經陽極吸引再次轟擊靶面時，會產生散射X線，散射線方向是雜亂無章的而使圖像質量下降；陰極部分則是由于燈絲發射電子并經聚焦曹聚焦，直接決定了焦點的大小，而有效焦點的大小決定了圖像的空間分辨率從而影響影像的清晰度；玻璃殼正常情況下其真空度應保持在10-6mmHg以下，若經過一段時間使用管內真空度下降，則陰極電子在飛向陽極的過程中會與管內物質碰撞產生能量損失，從而影響X線的質量，影響到圖像質量，嚴重的時候會得到白片[3]。

2.2 探測器對圖像質量的影響

探測器是X線機組成的另一核心部件，將不可見的X線轉化為電信號。目前應用較多的是平板探測器，平板探測器主要有兩種，一種是直接數字化X線成像的非晶硒平板探測器。另一種是間接數字化X線成像的非晶硅平板探測器。探測器的結構及工作原理決定了圖像質量，同時將X線轉化為電信號的效率決定了X線劑量的高低。

2.2.1 非晶硒平板探測器

非晶硒（a-Se）為直接式平板探測器，直接將X線轉換為電信號。主要由集電矩陣、硒層、電介層、頂層電極和保護層等構成。

當有X線入射到探測器時，非晶硒被電離成電子-空穴對，電子-空穴對在頂層電極與集電矩陣間電場力的作用下定向移動形成電流，電流被存儲在電容器里，在控制信號的作用下，電流被輸出至放大器，并經過模數轉換轉變為數字信號，送入計算機進行處理。在將X線轉化為電信號的整個過程中，沒有光的轉換過程就不會出現光的散射。TFT（薄膜晶體管）的尺寸決定了最小像素尺寸的大小，從而決定了圖像空間分辨率的高低。在14”×17”的范圍內像素矩陣為2 560×3 072，每個像素大小為 139 μm×139 μm[4]。

圖2 硒型FPD原理圖Fig.2 The principle diagram of the type of selenium flat-panel detector

2.2.2 非晶硅平板探測器

非晶硅平板探測器為間接數字化X線成像，是X線間接轉換為電信號。其結構由光電二極管和閃爍晶體組成。

X線到達探測器時先照射到探測器表面的閃爍晶體，閃爍晶體將透過人體后的X線轉換為可見光，可見光又由閃爍體下的光電二極管陣轉換為電信號，電信號的強度與入射X線強度成正比，在控制電路的作用下，掃描讀出各個像素的存儲電荷，經A/D轉換后輸出數字信號，傳送給計算機進行圖像處理從而形成X線數字影像。

由于在轉換的過程中有光信號的產生，就存在光的散射，所以光電二極管的大小和散射光的控制技術共同決定圖像的空間分辨率[5]，在 14”×17”的范圍內像素矩陣為 2 517×3 120，每個像素的大小為 143μm×143μm。

將兩種平板探測器所得到的像素尺寸進行比較，非晶硅平板探測器像素尺寸要比非晶硒大些，所以，非晶硅平板探測器的圖像空間分辨率要比非晶硒平板探測器低。

2.3 攝影參數對圖像質量的影響

攝影過程中，參數的合理選擇和正確應用是提高圖像質量的一項重要技術。目前應用最多的仍為三鈕制調節方式，即調節KV、mA、s 3個參數。DR攝影X線曝光寬容度大，即曝光參數的調節范圍可適當放寬，但是我們要在保證圖像質量的前提下，盡量降低X線曝光劑量，如果使曝光參數過大或過小，均會影響到圖像的對比度和清晰度，所以，合適的X線曝光劑量是優質圖像的保證[6]。

1）mAs

mAs將決定X線的量，影響圖像的密度（黑化度）。mAs過小時，圖像的密度過低，得不到信息豐富清晰的圖像；mAs過大時，由于焦點的膨脹性，會使焦點變大圖像質量下降，并且mAs越大，在X線量增加的同時噪聲量也相應增加，影響圖像質量，而且會增加患者的輻射劑量。所以，選擇針對不同患者不同部位要選擇合適的mAs。

2）KV

KV決定X線的質，從而決定著穿透能力，影響圖像的對比度[7]。攝影過程中應根據不同部位[8]選擇合適的KV，KV過低時無法清晰顯示圖像細節[9]，對比度達不到要求；KV過高時則會增加噪聲影響圖像質量。

3 結 論

影響DR圖像質量的主要因素是X線管、平板探測器和合適的曝光條件，維護好X線管和平板探測器[10]及根據曝光部位合理的選擇曝光條件可得到優質的圖像。

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