移動DR后處理參數對床旁胸片影像質量的影響

郭 哲，吳文娟，于寶海，張祖卓，袁玉玲，孟 輝，吳慧釗(河北醫科大學第三醫院放射科，河北 石家莊 050051)

移動DR后處理參數對床旁胸片影像質量的影響

郭 哲，吳文娟，于寶海，張祖卓，袁玉玲，孟 輝，吳慧釗*
(河北醫科大學第三醫院放射科，河北 石家莊 050051)

目的 探討移動數字化X攝影(DR)不同后處理參數對床旁胸片影像質量的影響。方法 對150幅床旁胸片圖像進行多頻拉普拉斯變換(MLT)、圖像處理(IP)等后處理參數調整，分析總結后處理參數的優化方案。測量肺部相關區域光學密度值，以配對樣本t檢驗比較出廠設置默認參數與后處理參數優化肺部相關區域光學密度值的差異和圖像質量評分的差異。結果 亮度、對比度以及動態范圍中的低密度參數對床旁胸片圖像質量影響較大。調整并優化后處理參數后，胸部第2肋間區域密度值為1.68±0.04，肺門密度值為0.77±0.46，肺周邊部密度(近胸壁1 cm處與單肋骨重疊處)值為0.62±0.06，心影密度值為0.44±0.04，膈下密度值為0.37±0.04，兩肺野外帶紋理清晰顯示，脊柱和心影后區肺紋理可見，符合診斷學要求。第2肋間、肺門、肺周邊部、心影部、膈下部均為調整前密度值小于調整后密度值，差異有統計學意義，且調整后的密度值均較調整前接近參考密度值；優化后處理參數后所得影像質量評分為(3.53±0.14)分，高于優化前(3.02±0.23)分，差異有統計學意義。結論 適合的后處理參數值是保證移動DR床旁胸片肺部各區域合理密度值的關鍵，優化后處理參數可提高移動DR床旁胸片的影像質量。

胸部疾病；光學密度;圖像質量;放射攝影術

移動數字化X攝影(digital radiography，DR)由于成像速度快、圖像質量好、量子檢測效率高[1-2]以及強大的后處理功能在床旁胸部檢查中發揮了重要作用。影響床旁DR胸片圖像質量的主要因素是后處理參數[3]，評價床旁DR胸片質量包括視覺主觀評價和物理學客觀評價[4]。本研究通過對后處理參數調整前、后的圖像質量進行主、客觀評價，以探討不同后處理參數值的選擇和匹配對床旁胸片各解剖區域光學密度值以及圖像質量的影響，旨在尋求提高移動DR床旁胸片影像質量的適宜后處理參數值。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2016年2月—10月在我院接受床旁DR檢查的成人患者150例，其中男80例，年齡25～75歲，平均(67.2±7.1)歲，胸部體厚20～26 cm，女70例，年齡28～76歲，平均(38.3±2.2)歲，胸部體厚22～28 cm。

1.2儀器與方法 采用賽德柯移動數字化X線攝影系統(佳能操作及后處理軟件)，Canon CXDI-55G硫氧化釓平板探測器，成像范圍14×17英寸，像素尺寸160 μm，經河北省計量監督檢測院檢測合格。錦源JY-2230放射醫學影像工作站(軟件V1.0)；佳能固定聚焦式濾線柵，柵焦距110 cm、柵比12∶1、柵密度 40 L/cm；膠片為Carestream DVB+醫用紅外激光膠片，使用銳珂Dry View 6850激光洗相機打印。

150例患者均為非常規攝影[5]，采取高千伏胸部攝影技術。患者取仰臥前后正位或半臥位投照，中心線對準第6胸椎垂直入射；根據趙永霞等[6]推薦的攝影條件，以不同患者的胸部體厚為依據選擇適宜的管電壓、管電流值。本組男、女患者攝影條件分別為 100 kV、3 mAs和110 kV、 3 mAs；攝影距離為 110 cm，采集圖像后進行后處理參數調整；使用鉛衣、鉛眼鏡、鉛圍脖分別對患者盆腔區(性腺)、眼睛、甲狀腺區進行防護。

1.3圖像質量主觀評分標準 胸部圖像質量評分內容參考《中華人民共和國衛生行業標準》WS/T389-2012：①肺野部血管影(肺紋理)自肺門向肺野外帶能連續追蹤；并且清晰可見直徑2 mm的血管影像；②清晰可見氣管和鄰近的支氣管、橫膈和雙側肋膈角、心臟和主動脈邊緣；可見橫膈以上完整胸廓結構；可見心影后肺野及脊柱；③影像密度和對比度良好，無運動偽影及柵切割偽影。根據影像質量控制的影像顯示標準評分[7]：1分，結構影像顯示不清；2分，結構影像隱約可見；3分，結構影像可見；4分，結構影像清晰可見。

1.4 肺部光學密度測量 采用美國X-rite 341c光學密度計，依據《中華人民共和國衛生行業標準》 WS/T 389-2012對胸片肺野第2前肋間最高密度、肺門密度(背景均勻無骨骼重疊處)、肺周邊部密度(近胸壁 1 cm處與單肋骨重疊處) 、心影部密度(左心影內肺紋理處)、膈下部密度(肝肺重疊部)進行測定。

1.5后處理參數的調整 主要對多頻拉普拉斯變換(multi-frequency laplacian transform， MLT)、圖像處理(image processing， IP)參數和動態范圍的調節。①分度曲線(LUT)：包括自動調整和REX調整，曲線形狀有“胸部”和“胸部#2”兩種。②亮度和對比度：亮度范圍1～29，調節圖像整體明暗亮度，其數值越大，圖像越暗。對比度范圍1～29，調節圖像整體對比度，其數值越大，圖像對比度越強。③增強處理包括：邊緣增強，范圍1～10；邊緣頻率，范圍1～10；對比度增加，范圍1～10。可強調曝光圖像的邊緣細節與局部對比度而提高清晰度。④噪音濾過：范圍0～10，可以使圖像的噪點減少，尤其是曝光條件不足的圖像。⑤動態范圍：主要調節圖像中過亮或過暗的區域，包括高密度和低密度。高、低密度范圍1～19，高密度數值減小，圖像中過暗區域變亮；低密度數值增大，圖像中過亮區域變暗。

最優化的后處理參數： IP參數(LUT選擇自動調整，曲線形狀為“胸部#2”)，亮度18、對比度9，MLT(s)頻率中增強處理(邊緣增強為3、邊緣頻率為3、對比度增加為7)，噪音濾過效果為0～3，動態范圍(最高密度為9，最低密度為7)，調整高級處理中的Gamma值為1.0～1.7。

1.6統計學分析 采用SPSS 17.0統計分析軟件。以配對樣本t檢驗比較出廠設置默認參數與后處理參數優化肺部相關區域光學密度值及影像質量主觀評分的差異；將參數調整前后的密度值分別與參考密度值相減，對其差取絕對值以配對樣本t檢驗比較出廠設置默認參數與后處理參數優化組肺部相關區域光學密度值與參考密度值的差距。P<0.05差異有統計學意義。

2 結果

對150幅胸部圖像進行亮度、對比度與低密度主要后處理參數的調整，并對胸部相關區域進行光學密度測定:①隨著亮度數值增加，胸部圖像變暗，密度相應增加；對比度數值增加，組織間對比增高，圖像層次減少，反之亦然。設置亮度為17～19、對比度為7～9、低密度為7～8時，胸部第2肋間區域密度值為 1.68±0.04，肺門密度值為0.77±0.46，肺周邊部 (近胸壁 1 cm處與單肋骨重疊處)密度值為0.62±0.06，心影部密度值為0.44±0.04，膈下密度值為0.37±0.04，兩肺野外帶紋理清晰顯示，脊柱和心影后區肺紋理可見，符合胸部圖像質量要求(圖1A)。②當亮度為20～23、對比度為10～13、低密度為9～11時，胸部第2肋間區域密度值為1.8±0.02，肺門密度值為 0.85±0.24，肺周邊部密度(近胸壁1 cm處與單肋骨重疊處)值為0.73±0.02，心影部密度值為0.55±0.03，膈下密度值為0.5±0.02，兩肺野偏黑，肺野外帶紋理消失，脊柱和心影后區肺紋理不可見(圖1B)。③當亮度為14～16、對比度為5～6，低密度為5～6，胸部第2肋間區域密度值為1.37±0.02，肺門密度值為 0.50±0.18，肺周邊部密度(近胸壁1 cm處與單肋骨重疊處)值為0.40±0.03，心影部密度值為0.25±0.02，膈下部密度值為0.2±0.01，兩肺野偏白，肺野外帶紋理顯示不清，脊柱和心影后區肺紋理不可見(圖1C)。

表1 出廠設置默認與優化后后處理參數對肺部各區域光學密度值的比較(±s)

表1 出廠設置默認與優化后后處理參數對肺部各區域光學密度值的比較(±s)

組別第2肋間肺門肺周邊部心影部膈下部調整前密度值1．48±0．220．60±0．160．47±0．160．32±0．100．27±0．08調整后密度值1．68±0．040．77±0．460．62±0．060．44±0．040．37±0．04t值-2．74-3．44-2．61-4．97-2．74P值0．020．010．030．010．01

表2 后處理參數調整前、后肺部各區域密度值與參考值差的絕對值比較(±s)

表2 后處理參數調整前、后肺部各區域密度值與參考值差的絕對值比較(±s)

組別第2肋間肺門肺周邊部心影部膈下部調整前密度值與參考密度值的差的絕對值0．22±0．010．15±0．030．18±0．140．08±0．020．08±0．03調整后密度值與參考密度值的差的絕對值0．02±0．000．02±0．010．03±0．010．04±0．010．02±0．00t值3．745．324．532．173．28P值0．01<0．0010．010．030．02

圖1 患者女，53歲，床旁DR胸部前后位圖像 A.調整亮度為18、對比度為8、低密度為8，圖像質量符合胸片要求，肺部各區域密度值均在參考值范圍; B.調整亮度為23、對比度為12、低密度為11，兩肺野“發黑”，肺部各區域密度值均大于參考值; C.調整亮度為14、對比度為5，低密度為5，兩肺野“發白”，透亮度低，肺部各區域密度值均小于參考值

胸部第2肋間、肺門、肺周邊部、心影部、膈下部后處理參數調整前密度值小于調整后密度值，差異有統計學意義(表1)；圖像后處理參數調整后的密度值均較調整前接近參考密度值(表2)；后處理參數調節前、后對影像質量影響的主觀評價：后處理參數優化所得影像質量評分為(3.53±0.14)分，高于出廠設置默認參數評分[(3.02±0.23)分，t=47.53，P<0.05)]。

3 討論

移動DR集成X線攝影、影像信息采集、數據處理、影像顯示等技術，具有可移動、即時顯示、圖像遠程傳輸等優點，特別適用于病房、急診室、手術室等的急診和/或行動不便患者。相對于CR和傳統屏—片系統，移動DR數字化成像鏈簡化、緊湊，高效，質量穩定可靠，設備故障率低，一臺設備即可獨立執行X線檢查任務，目前在各級醫院已迅速普及。胸部床旁攝影是移動DR工作的重要內容，床旁胸片檢查的患者多病情較重、活動受限且不能配合檢查，攝影體位多采用非常規胸部仰臥或半臥前后位，加之靶片距較常規攝影短，不能達到180 cm，造成心影對肺組織遮擋較常規攝影后前位多。若干因素均對移動DR床旁胸片的成像質量產生不利影響，故需使用適宜的DR成像技術來獲得高質量的床旁胸片。

由于肋骨、心臟、縱隔與肺組織的密度相差較大，其中1/3的肺組織被這些高原子序數、高密度器官和組織遮蓋，如果使用常規千伏攝影(90 kV以下)，X線衰減與物質的原子序數、密度、厚度相關，縱隔、心臟、膈肌和肋骨等與肺組織重疊處的信息被遮擋而不能清晰顯示。本研究應用胸部高千伏攝影技術，利用康普頓散射效應使組織間對比度降低，透過高原子序數、高密度器官和組織能顯示被遮擋的肺組織，組織層次豐富，影像信息量大大地增加。胸部高千伏技術的曝光量(mAs)也遠小于常規胸部X線攝影，可大幅降低臥床患者所接受的輻射劑量[8-9]，較短的曝光時間有利于床旁躁動患者的急診檢查。本研究使用的攝影條件參考了趙永霞等[6]的胸部DR高千伏攝影研究結果，因為隨著管電壓的增加體表入射劑量降低，但信噪比也隨之下降，DR胸部高千伏攝影應根據患者不同體厚選擇不同的管電壓[6,8]，而不是一個固定值。本組患者胸部體厚為20～24 cm時，攝影條件為100 kV、 3 mAs；胸部體厚為25～28 cm時，攝影條件為110 kV、3 mAs，使輻射劑量與圖像質量達到最佳平衡。

本研究發現，DR后處理參數值的選擇和匹配影響床旁胸片肺部各區域密度值和圖像質量[10]。本研究移動DR配備佳能平板探測器及操作系統，其中有多項后處理參數可供調整，IP參數中的亮度、對比度與圖像的灰度表現相關，對肺部的光學密度影響最大，其亮度控制圖像的明暗程度，數值增大圖像逐漸變黑、密度相應增大，反之變小；LUT是像素灰度值的映射表，其將實際采樣到的像素灰度值經過一定的變換如閾值、反轉、對比度調整、線性變換等，變成另一個與之對應的灰度值，這樣可起到突出圖像的有用信息、增強圖像對比度的作用，常規選擇自動調整，曲線形狀為“胸部#2”；增強參數(邊緣增強、邊緣頻率、對比度增加)主要是對肺部細節及局部對比度的調整，為保證胸部圖像細節的真實顯示，這些參數值不能調整過高，一般取值0～3；動態范圍中的低密度參數與心影、縱隔和橫膈重疊的肺紋理顯示及整體圖像質量密切相關，如果低密度值過高圖像變灰、對比度降低，即使亮度、對比度值合適，肺部光學密度值及圖像質量均不符合診斷要求。

本研究低密度和高密度參數值分別設置為7和 9，當亮度值為20～23、對比度值為10～13時，兩肺野整體偏黑，肺紋理顯示不淸，肺部各區域密度值超過正常值范圍。當亮度值<16、對比度值<7時，兩肺野整體偏白，肺部各區域密度值變小。當把亮度值調整為17～19、對比度值為7～9，其他后處理參數值為優化后的參數值，兩肺紋理顯示清晰，能追蹤到肺野外帶，與縱隔、心尖區及橫膈重疊區的肺紋理顯示良好，肺部各區域的光學密度值在參考值范圍內，符合胸片圖像質量要求。本研究對患者進行床旁胸片攝影時，注意做好患者及工作人員的輻射防護，操作技師和同病室其他人員應遠離管球陰極側和后方區域[11]，并嚴格控制照射野，減少輻射危害。實際工作中，建議根據胸部體厚設定管電壓、管電流等攝影條件，把優化后的后處理參數值相應地保存到多個器官程序中供其選擇，以保證圖像質量和肺部各區域光學密度值。

綜上所述，后處理參數值是決定移動DR床旁胸片圖像質量和肺部各區域光學密度值的重要因素，合適的低密度參數值是圖像質量的基礎，亮度、對比度參數是影響肺部各區域光學密度值的主要因素。通過優化后處理參數可獲得移動DR床旁胸片肺部各區域的合理密度值，提高移動DR床旁胸片的影像質量。

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Effects of different processing parameters of mobile DR on image quality of bedside chest radiography

GUOZhe,WUWenjuan,YUBaohai,ZHANGZuzhuo,YUANYuling,MENGHui,WUHuizhao*
(DepartmentofRadiology,ThirdHospitalofHebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050051,China)

Objective To explore the effects of different processing parameters of mobile digital radiography (DR) on image quality of bedside chest radiography. Methods Post processing parameter on 150 cases bedside DR chest image like multi-frequency laplasse transform (MLT), image processing (IP) were modified, and the optimization scheme of post-processing parameters were analyzed and summarized. The paired samplettest was used to compare the difference of the imaging quality score and optical density between the default parameter group and the post-processing parameter optimization group through measure the optical density of lung related area. Results Brightness, contrast and the low density in dynamic range were the main factors affecting the quality of bedside chest radiography. After modifying and optimizing the post-processing parameters, the density value of the second intercostal area was 1.68±0.04, the density value of the hilum was 0.77±0.46, the density value of pulmonary peripheral (near chest wall 1 cm and overlap with a single rib) was 0.62±0.06, the density value of cardiac shadow was 0.44±0.04, the density value of subphrenic was 0.37±0.04, the lung markings was clearly showed in the lateral field of lung and was visible in the spine and heart shadow area which meet the diagnostic requirement. The density value of those parts before modify were lower than the modify value which was more closer to the reference density value, and the difference had statistically significant. The image quality score of the post-processing parameter optimization group was 3.53±0.14, which was higher than 3.02±0.23 of the default parameter group, and the difference had statistically significant. Conclusion The appropriate post-processing parameters is the key to guarantee the reasonable density of lung areas image quality and the optimization post-processing parameter can improve the image quality of bedside chest radiography by the mobile DR.

Thoracic disease； Optical density; Image quality; Radiography

河北省衛計委醫學科學研究重點課題(ZD20140164)。

郭哲(1978—)，男，河北新樂人，學士，主管技師。研究方向：醫學影像技術。E-mail： 1733854098@qq.com

吳慧釗，河北醫科大學第三醫院放射科，050051。E-mail： wuhuizhao2004@sina.com

2017-01-26

2017-05-19

10.13929/j.1003-3289.201701137

R814.41; R561

A

1003-3289(2017)07-1085-05