DR摄片管电压与影像质量和辐射剂量的相关性研究

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数字化 X线摄影 (digital radiography.DR)具 有动态 范围大 、线性好 、影像 层次丰富 、信息量大 、采集速度快和 可立即网络传输或远程会诊等优点lI。但其临床应用特点 ，特别是曝光剂量的优化，仍然是值得关注的问题。本文通过模体实验，研究 了数字 X线摄影设 备管电压与影像质量 和辐射剂量 的相关 性 ，为临床更好地应 用摄 片管 电压满 足临床诊 断 、降低辐射 剂量提 供理论依 据 ，推 动辐射 防护最 优化原 则 (as low asreasonably achievable，ALARA[ I)在临床 中的应用。

1 材料与方法1.1 设备与检测仪器(1)数字化 x线机 Philips双板 DR。有效探测器区域 ：17 inxl7 in；像 素矩阵 ：3 121x3 121：像素尺 寸 ：143 I，zm；动态作者简介：赵洪渡(1982-)，男，硕士研究生，技师，主要从事磁共振成像技术和医学影像质量控制方 面的研究 作 .E-mail：hongbo-2###163.toni通讯作者 ：刘 士远 ，E-mail：cjr.1iushiyuan###vip.163.coin采集宽度：14 bit；焦点大小：0.6 inn(泄)/1.2 him(大焦)；总滤过：3 mmA1；滤线栅栅比：10：1。

(3)对比度-细节体模 ：荷兰 ARTINIS公 司生产 ，型号CDRAD 2.0，用于检测数字 X线机的影像质量。

(4)剂量面积仪：瑞典奥利克公司生产，型号Doseguard 100，用于剂量与面积之积 (DAP)13]的测试 。

1.2 实验方法12.1 X线机 的质量控制检测应用巴拉库达系统对 X线机进行检测 ，主要指标包括 ：管电压指示偏离 、曝光时间指示偏离 、输 出量 重复性 、输 出量线性、有用线束半值层、有用线束垂直度偏离、光野与照射野偏离。所有指标均满足国家标准要求后 ，再开展进 -步调查研究 。

12.2 对比度-细节体模 (contrast detail phantom，CDRAD2.0)这是美国核协会推荐使用检测数字 x线摄影系统成像质量的标准测量体模[41，用 以计算影像质量因子(image quality· 医疗卫生装备 ·2013年 5月第 34卷第 5期 Chinese Medical Equipment Journal·Vo1.34·No.5·May·2013质控与 安全 l Quality Control&Safety ·1 09·figure，IQF) 。计算公式为：IQF C ×Dm式 中 ：G 和 D 分 别为第 i列体 模影像 可分辨 的最小洞孔 直径及最小洞孔深度。为便于数据分析，通常以IQF 表示，其计算方式为 ：IQF-IQF 数值越高，则说明在模体影像上同-直径下可探测的深度越浅；在同-深度下可探测的孔径直径越小，影像质量越 好。

1.2.3 管电压对影像质量的影响将剂量面积仪 固定在 X线机 出束 口处 ，CDRAD2.0体模置于 15 em有机玻璃之间，放置检查床上，并置于照射野中央 .调节焦 台距 为 100 cm，照射 野面积为 3O emx30 cm，分别以60～130 kV进行 自动曝光 ，每增加 10 kV曝光 1次，记录曝光参数和剂量数据。

1.2.4 影像质量分析方法(1)为了消除观察者个人视觉等因素对图像质量评判的影响，本研究采用体模自带的分析软件可 自动获得图像的IQF 。

(2)像素值：图像由像素构成 ，图像明暗信息经过量化保存为像素值存储于计算机内。像素值越高，图像越黑；反之，则越 白。本研究利用厂家 自带的 Dieom看 图软件在图像 均匀 区测量兴趣区的像素平均值来反映图像的黑化度 。为了减小误差.兴趣区的大小在图像中的位置尽量-致 ，并进行 4次采样后腮值。

(3)噪声值：噪声是衡量 DR图像质量的-个重要的特征参数。广义上说，影像上任何妨碍观察者解释的点都可以叫做噪声，它在图像中出现的几率是不等的，所以，噪声本质上是统计学概念而不是能检测的。体模均匀部分图像的像素值理想状态应该是-致的 .但由于噪声 的存在而 出现不均匀的情况 ，本研究利用厂 家 自带的 Dicom看 图软件在图像均匀 区测量兴趣区的均方差来代表噪声值 。

1.3 统计学 处理所有数据 录入 Excel表格 ，并用 SPSS 13.0软件进行曝光参数、剂量学指标和影像质量指标间的相关性分析。

2 结果2.1 管电压与影像质量因子反数和辐射剂 量间的关 系在 自动曝光条件下 ，随着管电压数的增加，X线机出束口处的剂量与面积之积随着管电压的升高呈逐渐降低趋势 ，见表 1。该数据说 明，在能够满足临床诊断要求 的情况下 ，适表 1 管电压与影像质量因子反数和辐射剂量间关系当提高管电压能有效降低患者所受的辐射剂量。IQF， 有随管电压升高而降低的趋势，在 7O kV和90 kV时IQF 相对最好 ，在 110 kV时 IQ Fi 最差 。

2.2 管电压与图像像素值和噪声间的关系从 60 kV到 80 kV，图像的像素值明显降低 .像素值下降13%.视觉亮度明显升高；而从 80 kV到 130 kV，图像的像素值在很小范围内波动，变化率仅在2%左右，视觉亮度无明显变化。

随着管电压数的增加，图像噪声呈逐渐增高趋势。与60 kV时相比，90 kV的噪声值上升了 9.6%，而在 120 kV时，噪声值上升了 16.9%，视觉感觉图像颗粒度增加明显，如图 1所示。

管电压，kV图1 管电压与图像像素值和噪声关系图2.3 管 电压与影像质量和辐射剂量间的相 关性分析管 电压 和剂 量与面积 之积 、像 素值之 间呈 明显 负相关(P<0.05)，说明随着管电压升高，患者所受辐射剂量和图像的像素值明显降低。管电压与噪声值呈正相关，说明随着管电压升高.图像的噪声也增加。管电压与影像质量因子反数(IQF )呈正相关，但这种相关性没有统计学意义，见表 2。

表2 管电压与影像质量和辐射剂量间的相关性统计方法 誓 芝3 讨论影像质 量因子反数是 图像 质量的综合表现圳。实验说 明图像质量存在随管电压的增加而降低的趋势，但这种相关性还没有统计学意义。低管 电压 、高管 电流 ，辐射剂量高的图像 ，其图像质量不-定高。本实验的影像质量因子反数就是在70 kV和 90 kV时的图像表现较好，从而也说明合适的曝光条件是获得高质量图像的关键.这与屏片摄影时获得高质量影像 的方法-致 。

自动曝光控制 (automatic exposure control。AEC)利用电离室探测穿过被 检者到达胶 片的射线量 ，当射线量达到设定值时。自动切断 X线曝光系统，从而可以使不同患者、不同体位 所拍 摄的 X线照片具有相 同的感光量 。但在实际运用 中 ，不同管电压条件下，图像表现并不完全-致。从60 kV到 80 kV图像的像素值降低迅速，降幅达 13%，80 kV到 130 kV的像素值变化仅在 2%左右。说明80 kV以下的图像密度较高，对比度高，拍摄胸片时适合诊断肋骨疾病 ；80 kV以上图像 ，图像的对比度相对低，肋骨和心影后的肺纹理和肺野的肺纹理- 医疗卫生装备 ·2013年 5月第 34卷第 5期 Chinese Medical Equipment Journal·Vo1.34·No.5·May·2013Quality Control&Safety l质控与安全能同时显示，适合诊断肺部疾玻图像 噪声 与管 电压有 明显的相关性 .图像 噪声 随管电压的升高而升高 。辐射剂量随着管电压 的升高而降低 .当管电压达到-定水平后(120 kV)，再升高对降低受检者剂量的作用影响也不明显，相反增加了图像的噪声，不利于临床诊断。在保证图像质量的前提下，适当提高管电压，可以减少患者的辐射剂量。综合本实验的影像质量因子反数、像素值、图像噪声值和辐射剂量研究结果，笔者认为 90 kv自动曝光为该厚度体模拍摄 时的最优化管电压摄片条件。

对于数字化 X线摄影设备 ，不能片面追求 图像质量而 忽视受检者剂量I，适当调节曝光参数可有效降低数字化 x线摄影受检者剂量。在临床实践中，应根据摄影目的、患者个人情况等选择合适的曝光参数 ，在能满足临床需要 的前提 下 。

旧能 降低受 检者 剂量lu。这 也 是 ALARA原则 在数 字化 X线摄影中的实 际应用[