DR成像質量及影響因素的檢測分析

劉宇辰，劉師竺，于喜坤，焦龍，張健，劉景鑫

1. 吉林大學中日聯誼醫院 放射線科，吉林 長春 130033；2. 吉林省醫學影像工程技術研究中心，吉林 長春 130033；3. 長春市計量檢定測試技術研究院，吉林 長春 130012

引言

DR（Digital Radiograhy）成像技術即數字化X線攝影技術，是現代醫學診斷領域中新型的數字化成像技術[1]。近年來，隨著DR成像技術的不斷發展，DR已經成為各級醫院使用非常頻繁、不可或缺的重要檢查設備之一[2]。DR成像以全新的數字化成像技術取代了傳統的X線片設備，具有提升圖像對比度與分辨率，促進影像動態范圍擴展的優勢[3-5]，其強大的數字化后處理功能有助于工作人員快速采集數字圖像，極大地提升醫療工作者的工作效率，降低疾病誤診率，進而提高醫療水平[6-8]。另一方面，DR成像技術的輻射劑量較低，在檢測時可降低或者避免對人體形成輻射傷害[9]。

目前，DR已經在臨床上得到了廣泛的應用[10-11]，隨著醫療技術的飛速發展，DR設備的運用范圍越來越大[12-13]，DR設備的性能是保證良好圖像質量的基礎[14-15]，直接影響到影像診斷的準確性，進而影響臨床診斷及治療[16-18]。在各級醫療機構間實現DR影像互認可以提高DR設備有效利用率，減少患者重復檢查率，充分合理利用醫療資源，減輕患者就醫負擔，滿足人民的健康服務需求，更好地為城鄉居民提供安全、有效、方便、價廉的醫療衛生服務。目前國內尚無統一的DR質量控制互認檢測與應用規范及涉及低劑量DR的相關規范[19-21]，我們在“十三五”國家重點研發計劃《數字診療裝備研發》重點專項的支持下，參考國內外相關標準及文獻，對DR設備的性能進行了研究。

1 材料與方法

我們選取醫療機構正常使用且比較常見的DR設備，國產品牌主要包括：東軟、明峰、深圳安科、萬東、普愛、邁瑞和中科美侖七家品牌。國外品牌主要包括：GE、SIEMENS、PHILIPS、東芝（佳能）和日立、島津和IDC七家品牌的主要型號。我們在國家重點研發計劃項目的支持下，歷時2年時間，在五個省份的106家醫院對232臺DR進行418次試驗。

1.1 實驗模體

CR/DR檢測板 型號：DIGI-13；廠家：RTI。為保證數據準確可靠，項目期間定期溯源至國家基準。

1.2 實驗方法

（1）調整影像探測器輸入面與射線束垂直，將DR檢測板放置在照射野的中心位置，盡量靠近影像探測器輸入面。設置SID為100 cm，選取管電壓80 kV，分別選取40、32、25、20、16、12.5、10、8、6.3 和 5 mAs進行曝光。

（2）調整影像探測器輸入面與射線束垂直，將DR檢測板放置在照射野的中心位置，盡量靠近影像探測器輸入面。設置SID為100 cm，選取毫安秒為20 mAs，分別選取80、75、70、65、60、55和50 kV進行曝光。

1.3 測量方法

（1）空間分辨力：調節窗寬與窗位使顯示影像最佳，在顯示器上直接讀取可分辨的線對值。

（2）低對比度分辨力：調節窗寬與窗位使顯示影像最佳，可分辨的最小低對比度圓孔對應的百分比即為低對比度分辨力。

1.4 標準規定

依據DR國家計量檢定規程JJG 1078-2012《醫用數字攝影（CR、DR）系統X射線輻射源》[22]的要求，空間分辨力不小于20 Lp/cm，低對比度分辨力不大于2.2%，作為DR影像質量控制的客觀標準。

2 結果

在實際的曝光時中應該選擇適當的曝光劑量；當曝光劑量太低時，探測器接收的光子較少，圖像噪聲過大，導致無法分辨物體與背景以及細微的密度差別，圖像質量較差；曝光劑量越大，分辨物體與背景以及細微的密度差別的能力越強，圖像質量越好；當達到一定曝光劑量時，已經達到了空間分辨率和低對比度分辨力的極限，空間分辨率和低對比度分辨力不會持續增大；若曝光劑量過大，超出一定范圍，則會導致圖像質量下降[23]。我們對測量數據進行了大量統計分析，根據實驗選取其中具有代表性的數值，空間分辨率和低對比分辨力隨曝光劑量的變化情況，見表1。

使用DIGI-13CR/DR檢測板分別在（50 kV，20 mAs）、（80 kV，20 mAs）、（80 kV，16 mAs）條件下曝光的影像測試結果，見圖1。

表1 空間分辨率和低對比分辨力隨曝光劑量的變化情況

圖1 不同條件下曝光的影像

3 討論

我們考慮了DR設備生產廠家、設備型號范圍極廣，根據使用情況不同，機器的工作狀態也不盡相同；為使研究結論適用于大多數DR，我們選取了應用臨床使用年限不同的多種廠家型號DR。與DR成像密切相關的指標主要有兩個：空間分辨力、低對比度分辨力。空間分辨率決定了對組織細微結構的分辨能力；低對比度分辨力決定了對不同組織密度差異的分辨能力。且DR設備受到環境溫度、平板探測器壞點等因素影響時，DR影像的空間分辨力、低對比度分辨力均受到影響，導致影像質量變差，不能有效區分病灶與正常組織，易出現誤診，從而影響臨床診斷。因此，我們使用DR檢測板進行長期、周密的實驗；實驗后，對空間分辨力、低對比度分辨力這兩項重要性能指標的數據進行精確采集和分析，并多次驗證，具有相對廣泛的適用性。

DR設備的劑量主要與管電壓和管電流有關。管電流決定X線管發出的X線數量，X線量決定了該次檢查可能照射在探測器上的射線量上限，從而決定了圖像的密度；管電壓決定X射線的穿透能力，穿透能力強弱決定最終照射在探測器上的射線量多少，從而決定圖像的對比度差異。

管電壓和管電流過高時，X射線穿透人體的數量過多，圖像噪聲增高；管電壓和管電流過低時，X射線穿透人體的數量過少，像素數過少，無法清晰顯示圖像細節。由此可見，存在管電流和管電壓的最適數值，當實際應用的管電流和管電壓趨近這一數值時，圖像質量向較好方向發展。因此，管電流和管電壓對圖像的低對比度分辨力和空間分辨力至關重要。

原衛生部辦公廳首次于2006年2月24日頒發了《關于醫療機構間醫學檢驗、醫學影像檢查互認有關問題的通知》(衛辦醫發〔2006〕32號）號文件，文件中對醫學影像檢查互認提出了相關要求，但受限于各家醫院影像科的水平差異很大，檢查的標準、設備、檢查人員水平不一，醫學影像檢查結果互認遲遲不能實際落實。我們通過對空間分辨力和低對比度分辨力在DR成像中的重要性的研究，確認了空間分辨力和低對比度分辨力是影響DR成像質量的主要性能參數，保持空間分辨力和低對比度分辨力正常，可以保證DR成像質量良好，為醫療機構間醫學影像檢查結果互認打下了堅實的基礎。

4 結論

為適應DR技術發展，本文針對影響圖像成像質量的性能參數進行了研究并提出了方案，我們分析了管電壓和毫安秒與DR成像中的空間分辨力和低對比度分辨力之間的關系，提出了“影像空間分辨力和低對比度分辨力基本能夠評價成像質量”這一猜想，實驗結果也證明了這個猜想。保證空間分辨力和低對比分辨力符合相關標準，也就是為DR成像的良好質量提供了保證。這兩個性能參數的檢測簡單易行，完全可以由醫療機構自行完成。所以，我們推薦在醫療機構的自行檢測中增加這兩項內容，為得到合格的圖像打下良好基礎。

當然，空間分辨力和低對比度分辨力只是影響DR成像質量的主要因素，其他因素如其他DR設備性能參數、技術人員操作技術、圖像后處理、DICOM數據的傳送等對成像質量的影響，還需要我們進一步的研究。