利用PACS 解決X 線球管焦點實驗資源緊張問題*

孔 宇，宋 劍，李圣軍

（山東醫學高等專科學校，山東 濟南 250002）

X 線球管焦點特性是X 射線成像系統成像質量的關鍵因素。在醫學影像成像原理教學過程中這一部分的實驗是教學重點。過去很長的一段時間里，X 線球管焦點實驗首先是曝光膠片，隨后沖洗膠片后，最后利用直尺測量進行計算相關參數。近年來，隨著數字X 攝影（DR）的普及，可先使用DR 進行拍攝，隨后用膠片打印機打印圖像，最后利用直尺測量并計算相關參數，參見圖1。盡管膠片打印機取代了沖洗膠片，提高了實驗效率。但是膠片只有一張，無法實現學生同時工作，實驗的效率仍然不高。為了進一步提高實驗效率，我們利用PACS 系統對實驗提效。

圖1 通過觀片燈對打印的膠片進行觀察

1 X 線球管焦點分辨力測量原理

圖2 星形測試卡的測試原理

DW、DL分別為星形測試卡照片上平行X 射線管長軸方向和垂直于X 射線管長軸方向上的模糊區直徑。用星形測試卡測試時，在星形測試卡的X 像面上出現第一個模糊帶所對應折算到焦點面上的極限分辨力計算公式為：

公式（1）中θ 是星形測試卡楔條寬度對應的圓心角，RF是星形測試卡像對應到焦點上的極限分辨力，Rp是星形測試卡像第一個模糊帶的極限分辨，Dp是星形測試卡圖像的直徑，如果我們星形測試卡的圓心角是θ=2°=0.0349rad 時，那么

使用星形測試卡進行測量的特點在于線對數是連續變化的，由于星形測試卡這一特點在有一定放大率的條件下，星形測試卡照片上就會因焦點的大小及線量分布等原因形成明顯的伴影從而產生一個或幾個模糊帶和偽影，如圖3。通過測出離圓心最遠的模糊帶在X 線管短軸方向的DW和長軸方向的DL，利用公式（3）、公式（4）即可求出焦點像面上兩個方向的極限分辨力RFW，RFL。

圖3 星形測試卡圖像模糊地帶示意圖

2 醫學圖像存儲和通信系統（PACS）

PACS（Picture Archive and Communication System）的主要功能是進行醫學圖像存檔、檢索、傳送、顯示、處理和拷貝或打印。PACS 系統在各大醫院中的普及不但保證了醫院工作的順利進行而且對我們的教學也提出了要求。許多學者已經在PACS 系統與教學工作相結合方面做了許多研究[3-7]，通過PACS 的結構原理的講解不但提高了學生對PACS 系統重要性的理解也同時提高了學生使用PACS 的能力，確保人才培養能滿足用人單位的要求。為了保證學生更好地掌握醫學圖像在醫院是如何傳遞和使用的，我校也建成了較為完整的PACS 教學系統來幫助學生更好地理解PACS 的原理和用途。圖4 給出了我校PACS 教學系統結構拓撲圖。

在圖4 中可以看出，我們學校的PACS 教學系統擁有48 個圖像實驗工位，同時我校的DR 實驗室的設備也接入了PACS 系統。為了完全模擬PACS 系統在醫院的布置方式，我們將PACS 服務器放置在遠端學校中心機房。通過PACS 教學系統能夠幫助學生們很好地理解PACS 的整體架構、運行方式以及醫學影像圖像處理常用的工作模塊，從而幫助學生更好地適應將來的工作。我們同時也意識到，同樣是進行長度測量，PACS 系統中測量精度要遠遠好于直尺在X 膠片上的測量，因為PACS 系統可以對圖像進行放大，可以更好地定位需要測量的位置。通過利用PACS 系統中ROI 分析工具中的測量功能進行圖像中物體尺寸的測量，不但可以得到準確的測量數據，還能夠實現多名同學同時進行測量以提高實驗效率。

圖4 PACS 教學系統結構拓撲圖

3 利用DR 和PACS 系統進行焦點分辨力檢測實驗的過程

在采用傳統的方法進行焦點分辨力實驗過程中，學生們需要等待膠片打印機打印出拍攝的星形測試卡膠片。隨后輪流使用星形測試卡膠片用觀片燈來進行觀察，并在星形測試卡上面測量離圓心最遠的模糊帶在X 線管長軸方向的DL和短軸方向的DW并進行計算。這樣不但需要打印多張星形測試卡膠片，而且還需要輪流使用有限的觀片燈，實驗效率大大地被降低而且實驗的成本也提高了。

目前我們充分利用PACS 系統的48 個工位，48 名同學可以同時調取星形測試卡的PACS 影像，并利用PACS系統中ROI 分析工具的測量功能對模糊帶進行準確測量并進行計算，實驗效率得到了提高。

為了保證教學工作的順利開展，我們還對《醫學影像成像原理》教學內容的授課順序進行了調整，將PACS 系統教學內容由學期末提前到學期初進行講授，這樣不但能夠提高X 線球管焦點相關實驗的效率同時還能加深學生對PACS 的理解，一舉兩得。

利用DR 和PACS 進行X 線球管焦點分辨力檢測的實驗步驟：

（1）調整X 線球管，安置星形測試卡，使X 線球管窗口中心與星形測試卡中心一致，并使星形測試卡到球管窗口距離大于25cm。

（2）調整焦點到DR 平板探測器距離，使得星形測試卡影像的兩個方向上的最外層模糊區尺寸DW和DL大于并接近整個星形測試卡影像直徑的三分之一，見圖5。

圖5 DR 系統拍攝的實際圖像

（3）用DR 進行拍攝，并將星形測試卡影像通過校園網絡傳遞到PACS 服務器。

（4）學生在PACS 機房的終端計算機上利用PACS系統獲取星形測試卡影像，利用PACS 系統的測量功能測量星形測試卡影像上的DW和DL，見圖6。

圖6 在PACS 系統中利用系統功能測量星形測試卡影像的DW 和DL

（5）根據公式（3）、公式（4）計算出X 線球管長焦點面長方向和寬方向的極限分辨力。

4 結束語

在醫學影像相關專業中醫學影像成像原理是一門重要的專業基礎課程，在該門課程授課過程中由于實驗設備數量的限制，影響了實驗的進度。我們通過PACS 系統來輔助進行有關X 線球管焦點的相關實驗，實現了實驗效率的大幅提高，同時通過對授課內容的調整還加深了學生對PACS 系統的理解，并且通過提前利用PACS 系統進行實驗，提高了學生對PACS 系統的操作能力，從而提高了教學效率和教學質量。