王建超 尉可道 徐 輝 岳保榮

直接數(shù)字X射線攝影系統(tǒng)的性能檢測(cè)結(jié)果與評(píng)價(jià)*①①①①*

王建超 尉可道 徐 輝 岳保榮

目的：為建立直接數(shù)字化X射線攝影(DDR)質(zhì)量控制檢測(cè)規(guī)范提供科學(xué)的評(píng)價(jià)方法。方法：通過(guò)檢索國(guó)外文獻(xiàn)和參考生產(chǎn)廠家相關(guān)信息，建立一套DDR性能測(cè)試和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果：共檢測(cè)17臺(tái)DDR設(shè)備，其中國(guó)外設(shè)備7臺(tái)，國(guó)內(nèi)設(shè)備10臺(tái)。每臺(tái)DDR需要檢測(cè)13項(xiàng)質(zhì)量控制(QC)檢測(cè)參數(shù)。能檢測(cè)全部項(xiàng)目的國(guó)外設(shè)備5臺(tái)(占71%)和國(guó)內(nèi)設(shè)備6臺(tái)(占60%)，3個(gè)檢測(cè)參數(shù)合格率較差，包括殘影合格率為64.7%，響應(yīng)均勻性合格率為76.5%和距離誤差合格率為76.5%。結(jié)論：對(duì)所制定的13項(xiàng)檢測(cè)參數(shù)的測(cè)量方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)恰當(dāng)，而存在的主要問(wèn)題是部分生產(chǎn)廠商缺少設(shè)備的必要功能，使檢測(cè)項(xiàng)目不全，應(yīng)引起廠商足夠的重視，盡快加以完善。

數(shù)字X射線攝影；質(zhì)量控制；性能檢測(cè)；評(píng)價(jià)方法

王建超,男,(1958- ),大專，副主任技師。中國(guó)疾病預(yù)防控制中心輻射防護(hù)與核安全醫(yī)學(xué)所輻射防護(hù)與核應(yīng)急中國(guó)疾病預(yù)防控制中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，從事輻射防護(hù)與設(shè)備性能檢測(cè)工作。

[First-author’s address]National Institute for Radiological Protection, China CDC, Beijing 100088, China.

直接數(shù)字化X射線攝影(d i r e c t d i g i t a l radiography，DDR)系統(tǒng)，即數(shù)字化X射線攝影(digital radiography，DR)可將X射線光子通過(guò)平板探測(cè)器直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字化圖像，其優(yōu)勢(shì)是影像動(dòng)態(tài)范圍廣、減少患者劑量、分辯率高、圖像清晰、可實(shí)時(shí)顯示數(shù)字圖像，極大地提高工作效率[1-3]。因此，DR是醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展方向，在醫(yī)院已普遍得到認(rèn)可和使用[4]。

為盡快填補(bǔ)我國(guó)對(duì)DR系統(tǒng)的性能檢測(cè)規(guī)范的空白，本研究從國(guó)內(nèi)眾多銷售或使用中的DR品牌中選擇16家公司，其中國(guó)外企業(yè)7家，分別為西門子、飛利浦、通用電氣、東芝、富士、島津和阿克發(fā)；國(guó)內(nèi)企業(yè)9家，分別為邁瑞、安科、安健、藍(lán)韻、萬(wàn)東、中興、東軟、新華和伊士通。對(duì)17臺(tái)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，并對(duì)其進(jìn)行13個(gè)項(xiàng)目性能檢測(cè)。其目的是通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)使用中的各種DR品牌設(shè)備進(jìn)行性能檢測(cè)與評(píng)價(jià)，對(duì)搜集信息進(jìn)行評(píng)價(jià)，為建立DDR的質(zhì)量控制檢測(cè)規(guī)范提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 檢測(cè)工具

劑量?jī)x器(經(jīng)校準(zhǔn))，空間分辨力測(cè)試卡為0.6～5 Lp/mm；低對(duì)比度細(xì)節(jié)檢測(cè)模體1 cm孔徑(0.35%～16%)；屏片密著檢測(cè)板(細(xì)金屬網(wǎng)格板)；帶有米制刻度的鉛尺(長(zhǎng)30 cm，刻度為1 mm)；銅濾過(guò)板厚為1.5 mm，面積為15 cm×15 cm；鉛塊厚2 mm，面積為4 cm×4 cm；鉛板厚為2 mm，面積為15 cm×15 cm。

1.2 檢測(cè)項(xiàng)目

對(duì)DR的性能指標(biāo)按照13個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)，包括暗噪聲、探測(cè)器劑量指示(detector dose indicator，DDI)、信號(hào)傳遞特性(STP)、響應(yīng)均勻性、測(cè)距誤差、殘影、偽影、極限空間分辨力、低對(duì)比度細(xì)節(jié)檢測(cè)和自動(dòng)曝光控制(automatic exposure control，AEC)中4個(gè)分項(xiàng)為靈敏度、警戒計(jì)時(shí)器功能、電離室之間一致性和電壓變化一致性等。

1.3 檢測(cè)方法

依照國(guó)內(nèi)外已出臺(tái)的DR技術(shù)要求和IPEM Report 91中所提供的方法與評(píng)價(jià)，按以上材料和項(xiàng)目進(jìn)行逐一檢測(cè)。設(shè)置統(tǒng)一幾何條件，SID=180 cm；照射野完全覆蓋探測(cè)器(外出5 cm)，盡可能垂直照射和無(wú)濾線柵；根據(jù)所需參考探測(cè)器空氣比釋動(dòng)能(如1、5、10、20、30μGy)，分別建立劑量與管電流時(shí)間積(mAs)設(shè)置關(guān)系[5-6]。

(1)測(cè)量DDI、STP、響應(yīng)均勻性和AEC規(guī)定線束條件為70 kVp管電壓和1 mm銅附加濾過(guò)，HVL近似于7.7 mm鋁，取出濾線柵和移走診視床，線束質(zhì)近似等效RQA-5線束質(zhì)；選擇預(yù)處理的影像采集所需的數(shù)據(jù)(像素值或者DDI)[7-8]。

(2)對(duì)于極限空間分辨力、測(cè)距誤差、殘影和低對(duì)比細(xì)節(jié)檢測(cè)選擇處理后影像。

(3)由于對(duì)測(cè)量殘影方法有多種，本研究采用方法步驟為[9-10]：①關(guān)閉遮線器，再用一塊面積15 cm×15 cm，厚2 mm的鉛板完全擋住遮線器出線口，設(shè)置最低管電壓和最低管電流進(jìn)行第一次曝光，獲取一幅空白影像；②打開(kāi)遮線器取走鉛板，在探測(cè)器表面中央部位放置一塊面積4 cm×4 cm，厚4 mm的鉛塊。在70 kVp和探測(cè)器入射面約5μGy空氣比釋動(dòng)能進(jìn)行第二次曝光；③重復(fù)①進(jìn)行第3次曝光，再獲得一幅空白影像，此次曝光應(yīng)在第2次曝光后1.5 min內(nèi)完成。

通過(guò)分析軟件在殘影區(qū)和非殘影區(qū)各取相同的感興區(qū)(region of interest，ROI)面積獲取平均像素值，殘影區(qū)中平均像素值相對(duì)非殘影區(qū)中平均像素值的誤差(公式1，如圖1所示)。

圖1 獲取平均像素值示意圖

(4)本試驗(yàn)測(cè)量響應(yīng)均勻性所采用的是計(jì)算像素值的變異系數(shù)方法(公式2)：

式中Vi為第i次測(cè)量ROI的像素值；5個(gè)ROI的平均像素值；CV為變異系數(shù)，%。

2 結(jié)果

本研究共檢測(cè)17臺(tái)DR，分別進(jìn)行13個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目，其結(jié)果見(jiàn)表1；可檢測(cè)到8個(gè)項(xiàng)目≥15臺(tái)(如圖2所示)。

表1 17臺(tái)DR系統(tǒng)的13個(gè)項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果

圖2 檢測(cè)設(shè)備臺(tái)數(shù)統(tǒng)計(jì)圖

由于不同設(shè)備存在軟硬件配置的差別，因此檢測(cè)項(xiàng)目不盡相同，能檢測(cè)到全部13個(gè)項(xiàng)目，有國(guó)外企業(yè)5臺(tái)(占71%)，國(guó)內(nèi)企業(yè)5臺(tái)(占50%)；就檢測(cè)的合格率而言，STP和偽影均合格；除了暗噪聲、DDI、低對(duì)比度細(xì)節(jié)和靈敏度是建基線值外，其他均有不合格項(xiàng)；殘影合格率最低為64.7%，其次是測(cè)距誤差和響應(yīng)均勻性均為76.5%(如圖3所示)。

圖3 檢測(cè)項(xiàng)目合格率統(tǒng)計(jì)圖

3 討論

(1)可以完整提供DDI的只有4家(臺(tái))國(guó)外企業(yè)(占75%)，其余3家國(guó)外企業(yè)(日本)可能從制造成本考慮，作為用戶的可選件；國(guó)內(nèi)企業(yè)只有1家(占10%)。該項(xiàng)指標(biāo)是顯示影像探測(cè)器劑量指數(shù)而采用的一種方法，是國(guó)際上已普遍采用的方法[6-7]，只有5個(gè)廠家提供該項(xiàng)指標(biāo)這說(shuō)明還未引起國(guó)內(nèi)重視。根據(jù)以上DDI的突出問(wèn)題，課題組引入了劑量與像素值的關(guān)系特點(diǎn)，用像素值替代DDI，使原來(lái)檢測(cè)4臺(tái)提升到15臺(tái)；國(guó)內(nèi)企業(yè)大部分的設(shè)備未在界面上設(shè)計(jì)調(diào)出預(yù)處理影像功能，這勢(shì)必影響DDI、STP及響應(yīng)均勻性3個(gè)重要參數(shù)的檢測(cè)結(jié)果。

(2)自動(dòng)曝光控制的設(shè)置，國(guó)外企業(yè)僅有1家作為選配件，其他均配有該功能；國(guó)內(nèi)企業(yè)無(wú)自動(dòng)曝光控制的占60%，主要原因是為了追求低成本。但我國(guó)對(duì)數(shù)字化醫(yī)用X射線攝影系統(tǒng)有明確要求，應(yīng)當(dāng)具有自動(dòng)曝光控制功能[5]。

(3)殘影不合格率占35.3%，為其他項(xiàng)之首，現(xiàn)行評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求在曝光10 mAs之后，在≤1.5 min內(nèi)再二次低條件曝光，殘影應(yīng)在5%內(nèi)合格，其中有6家在9%～>100%范圍不等，表明被檢測(cè)的探測(cè)器有較大差異，消除殘影的部件及軟件不完善，再則，調(diào)整檢測(cè)方法設(shè)置為5 uGy劑量為妥，可能避免SID不一致帶來(lái)的劑量誤差[11]。

(4)由于部分DR系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)不完善，使得測(cè)距誤差和響應(yīng)均勻性合格率均為76.4%，應(yīng)當(dāng)在出廠前，對(duì)工具尺和像素值進(jìn)行校正。此外，硬件配置不合理，如有些DR平板探測(cè)器的結(jié)構(gòu)(14 in×17 in)由4塊7.5 in×8 in所組成，而每塊的接縫以及平板之間的差異也會(huì)影響整個(gè)影像質(zhì)量[12]。再則，一旦其中1塊損壞必將導(dǎo)致4塊全部更換[13]。

(5)由于不同設(shè)備的差異，在檢測(cè)中所設(shè)置的條件會(huì)有所不同，應(yīng)當(dāng)把必要的參數(shù)保留好，以便為下次檢測(cè)參考[14]。

4 結(jié)語(yǔ)

本次檢測(cè)普遍未設(shè)立質(zhì)量控制檢測(cè)界面，無(wú)法直接引出“預(yù)處理影像”，有些基本臨床應(yīng)用軟件不齊全，將為推廣該規(guī)范帶來(lái)困難，因此應(yīng)與廠商加強(qiáng)溝通，講明理由，為今后順利實(shí)施檢測(cè)規(guī)范打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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Measurements of the performance characteristics of direct digital radiography(DDR) system:resolts and assessments

/WANG Jian-chao, WEI Ke-dao, XU Hui, et al// China Medical Equipment,2014,11(12):16-18.

Objective:To establish methods of specification of testing of quality control in direct digital radiography (DDR) system and a sets of scientific assessment standard. Methods: Based on conducted abroad literature search and referenced information from some manufacturers, it is established a sets of DDR performance measurements and assessment standards. Results: It is total 17 units of DDR from different manufacturers, including 7 foreign products and 10 home products . Each of DDR includes 13items of test parameter in which were all ested 5 units from abroad products (71%) and 6 units from home products (60%). There are 3 test paramenters with poorer pass rates, such as image retention is 64.7% pass rates, response uniformity are 76.5% pass rates and scaling errors are 76.5% pass rates. Conclusion: The 13 test paramenter with DDR were make an appropriate for the methods of measurements and the standards of assessment. A primary problem is the lack of one or several test paramenters for some of manufacturers. It was recommended them to improve this situation.

Digital radiography; Quality control; Performance test; Assessment method

1672-8270(2014)12-0016-03

R812

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.12.006

2014-07-18

衛(wèi)生行業(yè)科研專項(xiàng)(201002009)“輻射危害控制與核輻射衛(wèi)生應(yīng)急處置關(guān)鍵技術(shù)研究及其應(yīng)用”

①中國(guó)疾病預(yù)防控制中心輻射防護(hù)與核安全醫(yī)學(xué)所 輻射防護(hù)與核應(yīng)急中國(guó)疾病預(yù)防控制中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100088

*通信作者：bryue@163.com