医用数字X线摄影系统（精选7篇）

第一次开机时报警SDC_000, 再开机报警SDC_053。

2 处理过程

2.1 首先打开高压发生器外壳, 检查6F3-3A保险丝, 正常。

再用万用表测量F3、F4之间电压时, 不慎将F3与固定板件的螺丝短路, 导致高压发生器的三个主保险烧坏, 另外检查发现机电控制箱EMI Filter LP (A9502-01) 板件烧坏, 其他地方未见明显烧坏痕迹。

2.2 分部检查有关线路

(1) 检查整流板的整流桥是否击穿 (正常) ;

(2) 检查电阻6R1是否正常 (正常) ;

(3) 拆下检查充放电监测板背面有无烧坏痕迹 (正常) ;

(4) 目视IPM板有无烧坏痕迹 (正常) ;

(5) 拆下检查接口板 (INTERFACE CONTROL) 背面有无烧坏痕迹 (正常) ;

(6) 目视延迟关机板 (DELAYED SWITCH—OFF) 有无烧坏痕迹 (正常) ;

(7) 目视旋转阳极控制板 (CONTROL DRAC PCB) 有无烧坏痕迹 (正常) ;

(8) 目视旋转阳极接口板 (INTERFASE DRAC) 有无烧坏痕迹:正面只是短路的螺丝处呈焦黑状, 螺丝有缺损, 板上的保险 (正常) ;

(9) 拆下机电控制箱中IPC外屏蔽罩查看主板 (正常) ;

(10) 给IPC单独供电启动 (正常) 。

2.3 处理出现的相关问题

(1) 确认检查的各个板件;

(2) 确认三个主保险烧坏, 更换;

(3) 拆下旋转阳极接口板 (INTERFASE DRAC) , 看到板背面有明显打火痕迹, 呈焦黑状, 因擦拭后无法判断其是否正常, 故更换;

(4) 拆下旋转阳极接口板 (INTERFASE DRAC) 后面的小板查看, 背面也呈焦黑状, 擦拭后未见异常, 装回;

(5) 给高压发生器上电, 可以正常开机, 启动TechService.exe监测, 在启动过程结束后出现错误53;

(6) 测量旋转阳极控制板 (CONTROL DRAC PCB) 的TP18 (4V to 724VDC) 处电压, 只有0.7V, 测量逆变模块DC+与DC-间电压595VDC, 测量旋转阳极接口板 (INTERFASE DRAC) 上保险丝F3与F4间电压596VDC, 然后更换了旋转阳极控制板 (CONTROL DRAC PCB) ;

(7) 再开机正常, 错误53报警消失, 曝光正常;

(8) 经数次曝光后, 再检查高压发生器, 发现右侧的IPM板上 (靠近交流接触器侧) 继电器特别热, 随后更换该IPM板;

(9) 再开机曝光正常;

(10) 将机电控制箱EMI Filter LP (A9502-01) 板两侧线路对应短接, 开机电控制箱, 做U臂各个机械运动, 均正常;

(11) 打开DROC拍片, 正常;

(12) 机器可正常使用, 只待更换EMI Filter LP (A9502-01) 板。

3 故障解除

关于X线能量最优化,Ragozzino等人提出在剂量恒定条件下,能量为20 ke V左右的射线能带来最佳的图像质量[3,4,5,6]。如果能量较低,就会增加辐射剂量;如果能量较高,就会降低图像的对比度,从而影响图像质量[7]。因此,X线能量谱是决定图像质量和剂量的一个重要因素,而其主要取决于靶、滤过材料和管电压[8]。目前许多研究普遍采用放射医师目测的方法来评判图像质量,既耗费人力,又会引入人为误差。本研究根据对比度噪声比(Contrast to Noise Ratio,CNR)[9]和平均腺体剂量(Mean Glandular Dose,MGD)两个指标来优化数字乳腺X线摄影系统的成像参数,旨在保证图像质量的基础上尽可能降低辐射剂量。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 测试乳腺机

本研究采用的乳腺X线摄影系统是由Hologic公司开发的Selenia直接数字化全景乳腺机,其探测器采用非晶硒技术,有效面积为232.96 mm×286.72 mm,像素尺寸可达70 μm,最大空间分辨率为7.14 lp/mm。该系统还采用高通透性蜂窝状滤线栅,具备钼、钳和钼、铑两种滤过。SID为660 mm,焦点大小选择0.3 mm。

1.1.2 测试模体

采用Hologic公司提供的4 cm厚的PMMA乳腺模体。

1.1.3 其他

采用0.1 mm厚,10 mm×10 mm大小,纯度> 99.9%的铝箔作为钙化模体。

1.2 剂量计算

根据Dance等[10]提出的方法计算MGD,计算公式如下:

其中,ESAK表示表面入射空气比释动能,单位Gy ;g表示在50% 腺体含量和钼/ 钼(Mo/Mo)组合下,ESAK与MGD的耦合因子;c表示不同腺体含量下的影响因子;s表示不同靶/ 滤过组合下的影响因子。需要注意的是,影响g和c的厚度系数不是指PMMA的厚度,而是相对应乳腺的厚度,其取值如表1 所示。

1.3 图像分析

1.3.1 对比度噪声比

因为0.1 mm厚度的铝箔相当于最低能见度的微钙化[11],所以经常被用来测量CNR[12,13]。将一片铝箔放置在4 cm厚的PMMA上,在不同的靶/ 滤过组合、管电压和管电流时间乘积下进行曝光成像。

利用Image J软件平台[14]和qa-distri插件[15],对获得的图像进行处理分析。分别计算铝箔区域内和背景区域内(中心对称分布,大小为10 mm×10 mm,距胸壁60 mm)的像素均值和标准差。采用欧洲乳腺癌筛查和诊断质控指南[12]中定义的公式计算CNR,表达式如下:

1.3.2 品质因素

最佳射线质量是能够在保证目标CNR的前提下,使得平均腺体剂量最少。针对数字乳腺X线摄影系统,品质因素(Figure of Merits,FOM)是最优化研究的常用参数[16],但其在不同文献中的定义有所区别。为了消除因模体瑕疵、探测器的非均匀性和足跟效应带来的相关噪声,本研究采用Williams等[8]提出的定义。根据所得的CNR和MGD计算FOM,其计算公式如下:

2 结果与讨论

2.1 CNR

CNR是评价图像质量的标准,自动曝光控制(AEC)模式下图像的CNR为1.87521。以该值作为参考值,当CNR > 1.87521 时,比较不同成像参数(管电压>25 k V,TCTP>40 m As)对CNR和MGD的影响,以寻找最佳成像参数,在保证图像质量的基础上尽可能降低辐射剂量[17]。

在不同的管电压和靶/ 滤过组合下,CNR随管电流时间乘积(Tube Current Time Product,TCTP)的变化规律图,见图1。除管电压为25 k V和27 k V以外,在相同的管电压和TCTP下,钼/ 钼组合比钼/ 铑组合产生的图像的CNR高,且随TCTP增加,二者的差值越大。在相同的TCTP和靶/滤过组合下,CNR随管电压的增加而增加。在相同的管电压和靶/ 滤过组合下,CNR随TCTP的增加而增加。

2.2 MGD

在不同的管电压和靶/ 滤过组合下,MGD随TCTP的变化规律图,见图2。在相同的管电压和TPCP下,钼/ 钼组合比钼/ 铑组合产生的图像的MGD高,且随TCTP增加,二者的差值增大。在相同的TCTP和靶/ 滤过组合下,MGD随管电压的增加而增大。在相同的管电压和靶/ 滤过组合下,MGD随TCTP的增加而增大。

2.3 CNR和MGD

管电压分别为25、27、29、31、33 k V,TCTP分别为45、50、55、60、65、70、75、80、85 m As, 不同靶/ 滤过组合下,CNR与MGD的对应关系图,见图3。由图3 可知,在图像质量同等的情况下,钼/ 铑组合比钼/ 钼组合产生的MGD少。

2.4 FOM

在不同管电压和靶/ 滤过组合下,FOM随TCTP的变化规律图,见图4。在相同的管电压和TCTP(29 k V,50 m As时除外)条件下,钼/ 铑组合比钼/ 钼组合的FOM更高。

在不同管电压和靶/ 滤过组合下,FOM随TCTP的变化规律图,见图5。

钼/ 钼组合时,最佳成像参数是:管电流=29 k V,TCTP=50 m As。钼/ 铑组合时,最佳成像参数是:管电流=27 k V,TCTP=55 m As。当管电压为27 k V,TCTP为55 m As,钼/ 铑组合时,FOM最大。

3 结论

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一。乳腺癌的发病率逐年增高,引起了社会的广泛关注。2009年5月北京市卫生局公布,乳腺癌高居北京女性恶性肿瘤发病之首,发病率的平均年增长率达到8.49%。乳腺X线摄影是诊断乳腺癌的最重要检查措施,近半个世纪的临床实践证明,乳腺X线摄影能够有效发现较早期乳腺癌,西方国家上从世纪80年代开始用乳腺X线摄影对乳腺癌进行大面积筛查。

从2 0 0 0年起,采用平板X线探测器的全野数字化乳腺X线摄影系统(FFDM:Full Field Digital Mammography Systems)开始进入临床,经过近十年的发展,其迅速取代了传统的乳腺屏片摄影系统,基本实现了乳腺X线摄影的数字化。

数字乳腺X射线摄影系统的主要用于乳腺癌的筛查和诊断,而筛查应用的人群是所有可能患乳腺癌的人,他们大多数没有被怀疑已经患病。因此数字乳腺X射线摄影系统与单纯用于诊断的放射设备相比,在市场准入方面需要更多的检查[3]。

目前我国模拟乳腺X线摄影系统已有国家标准及行业标准,标准制定比较完善。而数字化乳腺X线摄影系统相关行业标准正在起草中。大部分制造商只采用模拟乳腺机标准套用于数字乳腺X射线摄影系统。但数字机与模拟机结构原理上存在差异,仅用模拟机的评价标准评价数字机是无法满足数字机的安全有效性要求的。因此,有必要建立统一的数字乳腺机入市的评价标准。本文旨在对数字化乳腺X线摄影系统注册产品标准及行业标准制定时应侧重考虑的问题进行探讨,以期在未来的标准制定中,不但能从设备结构特点本身考量和选择需要规范的技术指标,同时也能从临床使用风险的角度,增加相应技术条款的要求。

1 数字化乳腺X线摄影系统的种类

数字化乳腺X线成像技术主要有两种:CR,DR

CR中使用的图像接收器是IP板。图像采集是通过IP板中光激励发光物质将X线的能量以潜影的方式贮存下来。影像信息的读取是通过读取装置用激光束扫描带有潜影的IP,光激励发光物质被激励,释放其贮存的能量,发出的荧光被集成器收集送到光电倍增管,由光电倍增管将其放大并转换成电信号,经模/数转换器转换成数字信号。数字信息被送入计算机和影像信息处理及显示。

DR是通过探测器将X线影像信息转化为数字影像信息并同步传输到采集工作站上,最后利用工作站的医用专业软件进行图像的后处理。

DR依据构成材料和工作原理不同主要包括采用面阵电荷耦合装置(CCD)探测器的DR系统,采用平板探测器(FPD)如(非晶硒、非晶硅+碘化铯或非晶硅+氧化钆平板探测器)的DR系统。

数字化乳腺X线摄影系统CR和DR的产品结构及成像原理的不同,决定了在评价其成像质量时,要有不同的考虑。本文仅讨论DR产品。

2 数字化乳腺X线摄影系统注册产品标准现状

注册产品标准是指由制造商制定,应能保证产品安全有效,并在产品申请注册时,经设区的市级以上药品监督管理部门依据国家标准和行业标准相关要求复核的产品标准。注册产品标准编写应符合国家标准、行业标准及相关技术规范和制造商的技术规范。

2.1 数字乳腺X摄影系统国家标准及行业标准的架构

我国现有数字乳腺X射线机标准主要包括安全性标准、性能标准、验收试验标准及稳定性标准等。其中国家强制性安全性标准主要指GB 9706系列标准。性能标准主要包括:YY/T0106-2008《医用诊断X射线机通用技术条件》,YY/T0706-2008《乳腺X射线机专用技术条件》。验收标准包括GB/T 19042.2-2005/IEC61223-3-2:1996《医用成像部门的评价及例行试验第3-2部分:乳腺摄影X射线设备成像性能验收试验》。稳定性试验标准包括GBT17006.9-2003《医用成像部门的评价及例行试验第2-10部分稳定性试验乳腺X射线摄影设备》。

2.2 数字乳腺X摄影系统国家标准及行业标准的发展方向

目前归口标准化技术委员会正在着手开展数字乳腺相关国际标准的转化工作,目前已经转化且即将实施的标准主要有:

YY/T 0794-2010《X射线摄影用影像板成像装置专用技术条件》

YY/T 0590.2-2010/IEC 62220-1-2{Ed.1.0}《医用电气设备数字X射线成像装置特性第1-2部分:量子探测效率的测定乳腺X射线摄影用探测器》

医用显示器的评价方法标准

2.3 数字乳腺X摄影系统注册产品标准编写存在误区

目前数字乳腺摄影系统制造商对注册产品标准的编写存在两个误区。一、应该采用的标准不采用,由于数字系统与模拟系统的X射线部分相同(例如,X射线管,发生器,支撑件,滤线栅,限束器等),只有图像获取系统有变化,因此对射线发生部分的标准条款的执行情况也应与模拟系统相同。二、不该采用标准的采用了,数字影像评价影像质量的相关要求,主要对空间分辨率,低对比度分辨率,影像均匀性,有效成像区域,残影,伪影6个条款。其实该标准范围中已经明确写明本标准不适用于乳腺X射线设备的DR系统,因此在采用该标准评价数字乳腺摄影系统时只能是参考引用,数字乳腺摄影质量的评价项目及评价方法还有待进一步探讨,本文试图通过对影响数字乳腺摄影质量的因素进行分析,并讨论应当在注册产品标准中考虑评价的主要指标,也希望能在促进推动数字乳腺摄影系统行业标准的制定方面提供参考。

3 数字乳腺X线摄影系统的结构特点决定标准技术要求

与模拟乳腺X线摄影系统相比,数字乳腺X线摄影系统的结构特点主要表现在增加了成像链部分。数字乳腺摄影的成像链可分成三个独立的部分。

(1)图像采集包括X-射线生成、图像接收器(用于某些系统)及图像接收器校正。

(2)图像处理包括图像处理软件。

(3)图像显示包括显示器、图像显示软件、打印机、观片灯箱[1]。

3.1 探测器物理结构及数字技术的应用,对影像质量评价提出新要求

在数字乳腺X线摄影系统中,多数探测器被制造成一组离散探测器单元。每一个探测器单元均有一个有效面积,被一个对入射辐射不敏感的面积所围绕。数字影像以矩阵的形式存贮,矩阵中每个单元均代表乳腺具体位置对应的透射X线。探测器单元的有效面积及探测器单元之间的距离均会对空间分辨力及影像质量产生影响。而检查出现故障的探测元件的位置与数量对于影像质量来说也非常重要。如果一个算法不能处理某些缺陷探测元件的重构,就会出现伪影。因而标准中应当对乳腺DR图像接收器性能进行评价。

3.2 图像处理功能的增加,对软件性能评估提出新要求

数字图像是数字像素值矩阵,可被计算机根据诊断的需要选择和处理。同时数字乳腺摄影可以作为一个平台扩展更多的高级临床应用功能,以及进行图像数据的存储与传输。

尽管图像处理性能更多的依赖临床评估,制造商必须概括地规定将采用何种图像处理技术。

3.3 屏幕显示诊断(软阅读)的趋势,对显示系统质量评价提出新要求

数字技术的使用,使屏幕显示诊断(软阅读)成为医学影像学诊断的主流。作为诊断医生直接判读影像的依据——显示器,其显示质量对整个医学数字影像系统的有效性和准确性有着最直接和重要的影响。相对普通显示器,医用显示器具有更高的最大亮度,更高的分辨率,支持更高比特的灰阶显示。高分辨率显示器使图像细节具有更高的显示能力,高对比度在对组织密度差异性小的观察会有很大帮助。同时,不同普通显示器对同一幅医疗影像图片所显示的效果可能差异很大,无法达到医疗诊断影像所要求的一致性要求。因此有必要选择适当的评估方法,对医用显示器的影像显示质量进行有效的评估。

4 制定注册产品标准及行业标准时建议重点关注的内容

4.1 对AEC自动曝光控制功能进行评价

在屏-片摄影系统中,AEC的控制原则很简单,目的是保持胶片感光密度的一致性。而在乳腺DR系统中AEC的功能主要有两个,一是保持成像质量的稳定性,特别对于体检类的检查,由于要对比数年间的影像,成像质量的稳定性尤为重要。二是在成像质量和辐射剂量间保持最佳的平衡,以尽量低的辐射剂量维持必须的成像质量,或者是在可接受的辐射剂量范围内争取获得最佳的影像质量。

国外有人用对比度噪声比CNR(Contrast-to-noise ratio),用来评价AEC的性能[2]。在我国还没有人进行尝试,其值得我们研究。

同时对于照射剂量必须完全手动设置,建议不要使用。在欧盟对于未集成AEC的设备制造商,被要求在2006年1月前必须执行AEC控制功能[1]。该项要求值得我们借鉴。

4.2 对乳腺DR图像接收器性能进行评价

在评价接收器对系统的影响时,应当考虑指标有响应函数,噪声评估,胸腔臂侧内的无感区,影像接收器均匀性,探测器元件故障,未纠正缺陷探测元件。

这些因素都会对影像的整体质量产生影响。噪声也称图像斑点,噪声降低了诊断医生识别钙化等细微结构的能力,降低了诊断的正确率,在医学影像中应尽量降低噪声对影像质量的影像。

对胸腔臂侧内的无感区进行限定,目的是将尽可能多的乳腺组织投影到影像中,从临床上讲,没有足够的组织覆盖范围,就可能无法显示乳腺癌的病灶。

对探测器元件故障制造商应说明可以接收的缺陷类型和数量,该指标的极限值目前依赖于制造商提供,今后对该极限值的确定有待进一步研究并进行限定。

4.3 对乳腺DR影像质量进行评价

在综合评价系统影像质量时应考虑:低对比度可见性,量子探测效率DQE,调制传递函数MTF和噪声功率谱NPS,曝光时间,几何畸变和伪影评估,残影/彻底擦除,入射面空气比释动能,动态范围,重复曝光试验,感光反应。美国及欧盟主要评价的指标基本类似,差异指标主要体现在欧盟则对曝光时间提出要求,美国对动态范围,重复曝光试验,感光反应,DQE提出要求[5]。美国全野数字化乳腺X线摄影系统二类特殊控制指南文件中DQE,MTF,NPS测试被要求提供量值[5],而在欧洲质量控制协议书(第四版)中对调制传递函数MTF和噪声功率谱NPS则作为图像质量控制的可选项目,对DQE并未要求。我国是否将对DQE,调制传递函数MTF和噪声功率谱NPS作为影像质量评价强制性指标尚需各方进一步探讨。

4.4 对显示系统质量进行评价

我国对诊断工作站显示器的要求还是空白,技术审评中只是要求制造商公布对显示器的最低要求,如亮度范围,分辨率等,但并未要求进行相关的检测。目前国外已有先进经验供我们借鉴。如欧盟对显示器考量的项目分为七种,包括几何畸变(CRT显示),对比可见度,分辨率,显示伪影,亮度范围,灰度显示功能,亮度均匀性。同时欧盟对各项目考量的极限值和频率都给出了相应指导。

全野数字乳腺摄影设备(FFDM)应配置经过Dicom GSDF函数校准的双5MP单色LCD竖屏显示器作为医生诊断工作站的显示装置。如果系统的配置低于这个标准,被认为无法保证数字乳腺影像的正确表达和诊断。目前我国对该项要求并没有做强制性规定。希望在后续行业标准制定时,能够对医用诊断工作站的各项要求的极限值进一步界定。

4.5 对增加潜在临床使用风险的因素进行评价

在视野方面,数字乳腺摄影面临的问题是制造商应确定一个最佳的探测器尺寸。小尺寸探测器不能适应大乳房检查的需要。尺寸为18 cm*24 cm的数字探测器约20%的妇女不适用[4]。如果乳房太大,不能够在探测器上经过一次曝光获得图像,则需要进行多次曝光,以保证能够覆盖全部乳腺组织。这势必增加乳腺挤压,并重复接收辐射曝光,增加了病人的额外辐射风险。因此,使用大探测器用于数字乳腺摄影是一个设计上的重要问题。在制定注册产品标准及行业标准时应给予关注。

另一个值得注意的问题是,数字乳腺机筛查具有诱发乳腺癌的风险。制定注册产品标准及行业标准时应关注对患者辐射剂量的定量估计。一次曝光检查可接受平均腺体剂量的美国推荐值已由许多国家级学术团体和国家、州管理机关公布。平均乳腺组分、压迫厚度4.5 cm乳房一次曝光的平均腺体剂量(Dg)应不超过3 m Gy[4]。我国GBZ186-2007乳腺X射线摄影质量控制检测规范标准的推荐值为小于2 m Gy[6]。

5 结论

以上几点看法,是作者参考了国外同类产品的入市的技术要求,和质量控制方面的经验,并结合我国数字乳腺X射线摄影系统注册工作中现有问题,进行思考,分析,整理后提出的。期望制造商在编制注册产品标准时,充分考虑这些问题,使注册产品标准与国际标准保持一致性,使数字乳腺X射线摄影系统注册产品标准的制定进一步规范化。同时建议国家相关部门尽快制定数字乳腺X射线摄影系统行业标准,以便引导制造商合理编写注册产品标准,建立起统一的数字乳腺摄影系统入市的评价标准。

摘要：通过对数字化乳腺X线摄影系统注册产品标准及行业标准制定时应侧重考虑的问题进行探讨,提出在未来的标准制定中,不但要从设备结构特点本身来考量和选择需要规范的技术指标,同时也要从临床使用风险的角度,来增加相应技术要求。

关键词：注册产品标准,数字乳腺X线摄影系统

参考文献

[1]European guidelines for quality assurance in breast cancer screening diagnosis[M].fourth edition.2006

[2]IEC61223-3-2:2007,Evaluation an routine testing in medical imaging departments-Part3-2:Acdeptance tests-Imaging performance of mammographic X-ray equipment.[S]

[3]Premarket Applications for Digital Mammography Systems;Final Guidance for Industry and FDA.FDA,2001

[4]燕树林,乳腺X线摄影与质量控制[M].北京:人民军医出版社2008

[5]Class II special controls guidance document:full-field digital mammography system.FDA,2010

1 资料

我院于2010年6月-2011年6月对100例患者进行胸部X线摄片, 并且进行图像处理。其中男性患者60例, 女性患者40例, 年龄在20~60岁之间。对患者进行DR摄影图像处理后和普通图像质量对比。

2 图像处理方法

2.1 图像校正

DR图像校正有动态误差校正和静态误差校正两类。本文中选择动态误差校正作为图像处理的手段之一。

(1) 静态误差是一种与X线光场剂量和分布无关的误差。该误差中的瑕疵像元噪声因其中有些点会随着入射X线发生变化所以是相对比较特殊, 对它的校正一般情况下选用领域选择性平均法, 在传感器阵列的边缘, 各个像元拥有8个临近像元, 在实际拍摄时的人体部位都是在平板中间。

(2) 动态误差校正。在采集校准参考图的时候, 为了降低或是剔除随机噪声的影响, 多数情况下会使用多幅图互相叠加之后取平均的算法。因为所有射线条件下所得的图像都会包含暗场图像所代表的偏差误差成分, 因此任意两幅图相减之后就是它们所对应射线剂量的差值在各个像元的实际响应。

2.2 图像拼接

图像配准和图像融合是图像拼接处理过程中两个环节。

1) 图像配准

一幅图经过相应的几何变换从而投影到另一幅图中的环节就是图像配准, 这将会使等待配准的两幅图的相关点在空间上达到一致性。图像配准主要有以下几种方法:

(1) 基于区域的图像配准。该方法进行配准运算时直接采用图像的像素值, 计算相对简单, 且便于实现, 但计算量庞大, 并且对图像噪声的适应能力不强。

(2) 基于不同域的图像配准。该配准是利用傅里叶变化将图像从时域转变成频域, 进行图像配准时利用该图像的傅里叶谱。

(3) 基于特点的图像配准。该方法可以较好的消除图像畸变和噪声所带来的不利影响。

2) 图像融合

为了消除两幅图在融合时由于亮度差异所形成的拼接缝, 将已经配准好的两幅图合并成为一幅图, 从而使得两幅图原来的重叠区域亮度逐渐向各自的内部变化。融合方法主要有:

(1) 直接平均法。对配准后的两幅图中的重叠区所对应的像素点的灰度值直接进行叠加之后算出平均, 这相当于对图像进行了一次低通滤波, 然而在最后的拼接图中会有相对清晰的拼接缝的存在。

(2) 中值滤波法。对配准图像中相互重叠的地方进行中值滤波, 可以在相应条件下克服由直接平均法产生的图像细节不清晰的现象, 而在拼接的图像中依然有明显拼接缝存在的可能性。

(3) 加权平均法。该算法类似于直接平均法, 但是重叠区的像素值是先加权然后再叠加平均。在每幅图中, 像素在距离图像中心较近的会获得较高的权值, 然而距离远的权值较低, 通过此方法可以使图像内容实现平滑过渡, 使图像中的拼接痕迹较好的得以消除。

(4) 加权中值滤波法。该滤波方法是先对重叠区域加权, 之后对中值进行滤波处理, 也会消除拼接痕迹, 但是会在一定程度上让目标物变得不够清晰。

文中数字化图像中的图像融合处理选用加权平均法进行。

2.3 图像增强

在医院的DR摄影过程中, 每次拍摄的曝光区域随检查部位的不同而变化, X线图像经过图像校正后图像质量已经很好, 但由于DR图像动态范围相当大, 还有很多有用的信息在可视范围内没有很好的显示出来, 这就需要进行图像增强处理。图像增强一般有三种方法。

(1) 非线性变换曲线图像增强

DR图像在经过剪裁之后, 已经剔除了一大部分还没有曝光的冗余像素, 得到的图像是病人还未检查的部位。为了能够更加清晰的观察图像细节, 需要进一步处理图像中的物体部分。该方法为了得到想要观察的区域利用图像的方差信息和积分投影。该方法只是对某些区域进行初步的整体变换, 然而会对一些重要的区域造成忽略, 特别是一些图像细节。

(2) 自适应钝化蒙片法增强

该方法利用对图像进行高通滤波, 得以使原图像中高频分量所占的比重提高, 能够对图像的边缘和细节进行较好的增强。该方法逐个增强图像的所有像素, 即便如此在所得的增强图像中也可能会存在失真现象。

(3) 可伸缩性图像自动增强

该项技术是采用一种图像增强方法得到图像上叠加显示出了图像细节的图像, 并且给予叠加后图像一定的乘积因子, 以便控制图像的整体效果。为了得到细节增强图像, 选择一种从原图像中采样后进行高通滤波, 再利用差值方法将处理后图像转化成原图像大小的尺寸。

本文中的图像增强选用可伸缩性图像自动增强方法进行。

3 结果

本文经过上述图像处理方法对数字化图像进行处理后, 与普通图像的对比见表1。

表中评定质量级别分为一、二、三级, 由表中可见, 100例经过处理的数字化图像的影像质量相比普通图像的质量要好很多。

4 结论

本文通过对DR图像处理方法的探讨, 加上临床实例的图像对比, 充分体现了图像处理的优势, 对病变的分辨能力得以提高, 而且能够更准确的突出影像细微的差别, 在临床研究上有着重要的价值。

参考文献

[1]赵文前, 孙玉芝, 薛剑锋等.直接数字化X线摄影在胸部的应用[J].中国医学影像学杂志, 2003, 11 (1) :45-49.

[2]谌家喜.直接数字化X线摄影系统图像处理方法研究[D].安徽:中国科学技术大学电气工程与自动化学院, 2008.

伴随我国社会经济进程的不断加快,长期粉尘接触性工作逐渐增多[1],导致矽尘接触后形成的肺尘患者数不断增多。该疾病患者主要特征为肺组织弥漫性纤维化[2],其临床诊断须通过工作场地调查、粉尘接触情况与合理胸片检查来综合评估,在其他相似肺部疾病有效排除后方可获得确诊[3]。直接数字化X线摄影(digital radiography,DR)技术早在21世纪初便被认为是临床鉴定的最佳方式,随着临床影像学技术逐渐进步,当前针对该类疾病多采用DR与高仟伏X线等检查措施,而越来越多的研究对DR检查的高效率与高质量均表认可[4]。本实验选取94例矽尘接触人员作为对象,分别开展上述2项检查,旨在通过检出效果评估出最佳的诊断方式,现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

实验选取2012年8月至2014年8月本疾控所接收的94例矽尘接触人员作为研究样本,同期选取无吸烟史且工作性质无粉尘接触的5例男性健康成人,将其X线检查结果认定为对照胸片。本组受检人员中男91例(96.8%)、女3例(3.2%),年龄20～67岁,平均(41.2±13.7)岁,工龄3～31 a,平均(12.4±5.6)a。所有受检人员均知情同意,并于同日以相同检测医师开展2种胸片摄像。

1.2 方法

1.2.1 设备与摄影方法

选用岛津X线机进行高仟伏摄像,条件设置为130kV、200mA、3～10 mAs,采用手动曝光,180 cm焦片距,影像大小设置356 mm×356 mm。摄影过程中保证获得胸片符合1级与2级的疾病检查标准,如摄影效果不佳须重新展开检查。选择西门子数字化X线摄影系统,检测条件参照高仟伏胸片标准,设置为125 kV、0.8～1.2 mAs,采用自动曝光,180 cm焦片距,影像大小设置为356 mm×432 mm。2项检查中设置相同大小的影像,在摄影过程中依照常规肺部胸片的基本要求制定窗宽与窗位。

1.2.2 读片方法

经X线摄影所获得的胸片均交由具备尘肺病诊断资质的2名医师读片,读片过程中均严格依据既定要求与规范。2项检查读片时间间隔7 d,2名医师均各自独立进行胸片阅读,并相应将阅读结果认真记录。DR表现为0级与1级密集度者,用健康成人的影像进行对照。综合2份读片结果,观察判定不同的胸片再行讨论与分析,最终判定合理的诊断结果,并相应记录评判差异的具体表现与原因。如首次检查胸片为差片或废片,须再行相应检查以获得准确诊断结果。

1.3 观察指标

观察受检者2种胸片中影像质量表现,记录2项X线摄影技术中实际小阴影密集度表现,评判2项检查的诊断检出率以及同期患者的小阴影分布情况,并用统计学进行处理分析。

1.4 统计学处理

实验选择SPSS 17.0软件,其检查结果采用一致性分析或卡方检验,P<0.05为有统计学意义。

2 结果

2.1 摄影质量比较

DR胸片中优片69例(73.4%),良片25例(26.6%),无差片与废片,其影响质量与高仟伏胸片比较有统计学差异(P<0.05),见表1。

2.2 小阴影密集度比较

本组中4例存在大阴影表现,另90例均存在小阴影表现,具体小阴影密集度表现情况见表2。其中,73例(81.1%)的不同摄影小阴影密集度表现一致,1 1例(12.2%)DR胸片的小阴影密集度高于高仟伏胸片,6例(6.7%)DR胸片的小阴影密集度低于高仟伏胸片,通过统计分析可见整体水平比较一致性较好(Kappa=0.83),但0级与1级比较可见2种胸片的一致性为中等水平(Kappa=0.72)。

2.3 检出率比较

2种X线摄影检出率比较并未见统计学差异(见表3)。不同摄影表现情况如图1、2所示。

2.4 同期患者2种X线摄影的小阴影范围比较

经2种X线摄影均确诊为Ⅰ期16例、Ⅱ期24例。在Ⅰ期尘肺中2种X线摄影的小阴影范围基本相当者共9例(56.3%),另7例(43.7%)的小阴影范围均为DR胸片>高仟伏胸片;Ⅱ期尘肺中2种X线摄影的小阴影范围基本相当者22例(91.6%),而小阴影范围DR>高仟伏者1例(4.2%),高仟伏>DR者1例(4.2%)。

3 讨论

3.1 2种X线摄影技术在尘肺病中的应用现状

国外已对尘肺病患者开展了DR胸片的相关研究[5],在Franzblau[6]的研究报道中,通过DR胸片与其他X线摄影技术的比较,对该种诊断技术提出了高度认可。以往我国临床诊断尘肺病多采用高仟伏方式,该种X线摄影具有曝光时间短、图像表现清晰及局部照射量低等优势[7]。但该种检查方式的密度分辨效果较为局限,也存在图像重叠、细微结构表现欠缺等缺点[8],并且在暗室操作过程中容易受到较大影响,导致胸片中经常存在污斑、灰雾、漏光等状况,进而越来越多的医师将目光逐渐转向DR检查中[9]。该种X线摄影的成像介质主要为探测器[10],通过将模拟信息转为数字矩阵,再由数模表现为具体影像。在摄像速度、图像层次表现以及后期处理中均具有较多优势,在窗位、窗宽的设置中保证良好的解剖组织表现,从而显著提升图像质量,减少差片与废片数量[11]。同时,该项技术采用数字化转换模式,以胶片记录受检者肺部具体表现,充分缓解了医院的空间与人力等资源,也为图像传输与查找建立了便捷渠道[12],特殊病例还可辅助远程会诊的合理开展。

3.2 临床诊断效果分析

在尘肺病的X线诊断中,国内外学者多认为DR胸片对疾病的实际诊断效果更为满意,蔡志春等[13]表示DR摄影技术对尘肺病的检出与分期均有显著优势,Fukuhisa等[14]认为DR胸片在小阴影表现中的优势最为明显。本研究中共90例存在小阴影表现,其中73例(81.1%)的不同胸片小阴影密集度相同,另17例(18.9%)在不同检查方法中的小阴影密集度表现存在差异。采用高仟伏X线摄影中,小阴影密集度表现为0级者共41例,其中7例DR摄影的密集度表现为1级。7例中:4例受检者的高仟伏胸片质量为优片,但受肺野光密度影像导致胸片整体偏白,无法准确辨认小阴影情况;3例受检者的高仟伏胸片质量较差,难以判定小阴影状况。高仟伏X线摄影中小阴影密集度表现1级者共23例,其中4例DR胸片表现为0级,2例DR胸片表现为2级。6例中:3例DR胸片仅存在肺纹理表象,但在高仟伏胸片中存在p形小阴影,主要为高仟伏摄影成像质量限制所致;1例DR摄影为右上肺区疑似小阴影,而高仟伏摄影则存在p形小阴影,多为高仟伏摄影中光密度低下而图像偏白而致;另2例DR摄影评级较高者在其影像表现中上肺区存在清晰q/r形影,而高仟伏表现模糊,其q形影明显较少。

2种X线摄影在小阴影密集度为2级或3级中的表现差异较为轻微,共4例密集度判定存在差异。其中,2例高仟伏胸片表现为2级,呈现上肺区与右中肺区存在r/q小阴影,并为2/2级密集度;但DR胸片表现为3级,呈现相同肺区r/q小阴影且为3/2级密集度。笔者分析2种X线技术表现差异主要因2例均同期伴随肺气肿,提高了X线透明度,DR摄影利用自身窗宽与窗位操作后能够表现较清晰,而高仟伏影像表现偏黑,使得表像不清。另2例阴影密集度中高仟伏胸片表现为3级,呈现两上肺区的r/r形阴影,且为3/2级密集度;但DR胸片表现为2级,呈现两上肺区的q/r形阴影,且为2/3与2/1级密集度。其差异形成原因多为患者尘肺病变严重,DR摄影边缘清晰能够准确判定阴影形态,而高仟伏摄影边缘不清,存在阴影重叠情况,使得诊断结果偏差。

2种X线摄影对尘肺病的检出情况基本相当,组间比较并无显著差异;但DR摄影的优片率为73.4%,良片率为26.6%,其图像质量显著优于高仟伏胸片,进一步说明DR摄影的良好表像作用。虽DR胸片的影像表现更佳,但在当前的尘肺筛查中并不能完全代替高仟伏胸片,只可作为传统检查方式的有效补充以保证疾病检出率的提高[15],待数字影像技术的再深化或可替代高仟伏摄影,为病患提供最佳的临床诊断依据。

4 结论

1 材料与方法

1.1 设备

荷兰飞利浦公司的Digital Dianost System (悬吊球管胸片板VR/S) 系统, 上海金仕达卫宁影像归档和通信系统 (PACS) 系统。

1.2 方法

2名主治医师及1名主管技师从我院本月PACS存储的DR图像中随机抽出连号的1 000张进行图像质量评比, 按甲、乙、废片三个等级进行评比, 并相应地从DR电脑主机中找出这1 000幅原始图像, 并分析其后处理率 (经过后处理的图像与总图像之比) 及重拍率 (经过重拍的图像与总图像之比) 。探讨影响DR影像质量的各成像环节的相关因素, 回顾性分析各成像环节造成辐射剂量过剩的具体原因。

2 结果

通过对1 000张图像进行评比, 评出甲级片756张, 甲级片率为75.6%;评出乙级244张, 乙级片率为24.4%;无废片。587张进行过后处理, 后处理率58.7%。17张进行过重拍, 重拍率为1.7%。

3 讨论

数字化成像图像质量存在明显的优越性, 其不但具有丰富的层次、更高的分辨率和清晰度, 更不存在模拟图像时因屏片污染或老化产生的伪影, 而曝光剂量也明显下降。但其较高的甲级片率和零废片率似乎因其强大的后处理功能而略显不实, 各种原因产生的重拍率也在PACS中不能体现。笔者引进后处理率和重拍率两个概念, 认为更能反映原始图像的优良率, 而原始图像的优良率更能反映辐射剂量的控制。因为我们有充分的理由相信, 是否由于一些不必要的后处理和较易实现的重拍, 而导致辐射剂量过剩呢?各成像环节均存在影响图像质量及辐射剂量的因素, 如何控制这些因素, 进一步提高影像质量及降低辐射剂量, 笔者通过对成像环节各因素的认真分析, 归纳出影响DR图像质量和导致辐射剂量过剩的几个主要因素。

3.1 摄影条件 (即曝光量) 的制订。

正确的曝光量既是获得高质量的影像的保证, 也是减少患者辐射剂量的关键。普通X射线摄影是X射线在医学检查中最常见的方法, 尽管单个患者所接受的剂量较低, 但因应用频率高导致对集体有效剂量贡献特别大, 如在西方一些国家报道, 仅胸部摄影导致的集体有效剂量就可达15%~20%[1]。为了更好地控制被检者的剂量, 许多国际组织都曾经推荐了不同人群常用检查体位的剂量参考水平 (dose reference level, DRL) , 但这些数据都是基于以往增感屏-胶片系统的经验, 数字化摄影后的情况已大为不同, 最为明显的是经最优化后DR检查时受检者所受剂量可以大大低于增感屏-胶片系统。但由于DR具有较大的动态调节范围, 较高的曝光宽容度以及强大的图像后处理功能, 而使技师在选择摄影条件时, 却有了更大的随意性。在实际工作中我们总能发现对于同一差别甚微的体位, 不同技师选择的曝光条件 (k V与MAS) 各不相同, 有时甚至差别很大。基于此, 只有建立数字化摄影的剂量参考水平 (DRL) , 规范技师在摄影中对摄影条件的选择, 遵循“合理使用低剂量 (as low a reasonably achievable, ALARA) ”原则, 即以最低剂量来获取满足临床需要的诊断性影像的原则, 逐渐从提供“尽可能的图像质量”向“良好的图像质量”的转变[2], 才能做到辐射剂量的合理使用。

3.2 照射野的控制。

在58.7%的后处理率中, 82.6% (485/587) 都因照射野过大而进行了图像的裁剪, 反过来说, 大部分体位的摄影都采用了过大的照射野。而较大的照射野, 必然增加了较大的曝光剂量而相应地降低了成像质量, 使患者的辐射剂量增加。由于机器中照射野都是预先设置, 这就要求预先根据各种体位合理设置, 使用时根据具体情况手动调节, 尽量选择最小的个体化照射野, 其由于降低曝光条件, 必然减少了辐射剂量, 而图像质量却能提高。

3.3 自动曝光控制系统 (AEC) 的正确使用。

AEC是指控制X线曝光结束的设备, 它的引入是为了精确地控制X线的曝光时间。在使用AEC时, 要灵活根据患者不同体位正确选择探测采样野, 使感兴趣区位于探测野中心位置, 才能正确曝光, 即技师摆位应更加准确, 中心线也应更加精准。在实践中发现由于中心的偏移, 导致AEC检测到错误的信息而提前或延迟终止曝光, 而出现曝光不足或过量, 从而产生重拍片, 相应地增加了患者接受的辐射剂量, 在17例重拍片中10例为此类原因引起。故在实际工作中应根据不同患者不同体位合理使用AEC, 对于小儿及成人远端骨、关节、小部位及不易准确选择AEC采样野时, 改为个体化曝光。

3.4 呼吸屏气训练。

由于患者数量的增加, 在实际工作中对患者进行肺部或腹部摄影时多数技师常省去了呼吸屏气训练这一步骤, 而肺部的吸气像和呼气像曝光量明显减低, 图像质量却能明显提高。

3.5

数字化机器强大的后处理功能是一把双刃剑, 正确合理地使用可使图像质量锦上添花, 但由于图像删除快捷, 重拍简便, 便为责任心不强者提供了方便之门, 从而也导致了辐射剂量的重复增加和影像质量的下降。在17例重拍片中5例为此类原因引起。

3.6

另外, 机器使用的熟练程度以及定期对机器的保养、校正、及时发现小故障, 也是得到优良的图像质量而减少辐射剂量的保证。在17例重拍片中2例为此类原因引起。

综上所述, 只要放射技师加强责任心, 严格规范操作, 熟练掌握设备性能, 做好设备保养维修, 在工作中选择适当的技术参数, 重视质量控制与保证工作, 严格遵守辐射与防护三原则, 在获得优良影像质量的同时, 才能更好地保护辐射受照个体和公众, 数字化影像的优势得以充分发挥, 辐射剂量过剩的问题即能得到最好的解决。

参考文献

[1]王春霞.儿科胸部DR摄影中儿童辐射剂量水平与评价[J].中国辐射卫生, 2013, 22 (2) :250-252.

绿——绿色、环保

DigiEye380采用超高频逆变高压发生器, 可持续输出平稳、优质的高电压, 有效减少电压波动对球管的冲击, 保证高穿透力的X线输出。高精度的时间控制能力, 确保每次曝光时间不会多出1毫秒, 降低患者的辐射剂量;专利的LEVELS图像算法, 集细节增强、组织均衡、动态降噪于一体, 配合经反复临床验证的APR预设参数, 保证图像质量的同时, 最大限度降低辐射危害, 实现真正的绿色摄影。

迈瑞公司自主研发的自动限束器, 打破了采用卤素灯的传统方式, 首创LED节能照射灯, 光线柔和, 照射寿命长达1万小时, 终身免维护, 解决了以往卤素灯产热量大, 耗能大, 寿命短的缺点, 使限束器更节能, 更环保。

精——精配置、精设计

众所周知, DR设备中价值最高的核心部件如果选用国产的, 将会使整套设备的成本大大降低, 使厂商获得更高利润。但迈瑞坚持将设备的兼容性和稳定性放在首要位置, 不惜成本地选用已经通过市场验证的成熟产品。DigiEye380在核心部件配置方面仍然延续了迈瑞一贯坚持走的精品路线, 选用原装进口的平板探测器和球管。

市面上很多厂商的机架多采用外购方式获得, 机架供应商出于成本的考虑又不可能为各种型号的平板单独开模, 而采用兼容各型号平板尺寸的方式来设计平板外壳, 最后导致平板外壳比实际平板尺寸大出许多, 这也是大多数患者拍摄胸部后前位片时下巴无法搁在平板上缘凹槽内的根本原因。DigiEye380采用紧凑式平板外壳, 使得平板外壳边缘离有效视野的距离更近, 增加患者接受检查时的舒适感;独特的‘L’臂探测器支撑使患者能够无阻碍环抱探测器, 摆位更舒适准确, 规避投照死角。精心的设计, 充分体现出迈瑞研发团队对DigiEye380产品细节的精益求精。

灵——灵巧、灵动

很多设备由于体积大且自重较重, 所以安装的时候, 对空间以及承重要求很苛刻, 有时还需要靠墙面来固定, 加上安装设备的房间布局不尽相同, 造成投照技师的工作空间狭窄, 操作极为不便。DigiEye380结构精巧, 对空间要求低;可适应不同房间结构灵活安装, 使球管操控面板始终面对操作者;立柱采用动力平衡设计, 轻巧而不乏稳重, 无需倚墙, 布局自由。

机头、探测器、无线遥控多种操控模式, 使投照技师在机房的每一个角落都能对机器进行操作;球管探测器同步跟随, 简化操作流程;探测器设有红外感应解锁装置, ‘零’键解锁, 动静自如, 将DigiEye380的灵动、高效演绎得淋漓尽致。