滕芳彤 高銘澤 李蓮娣 郭玲 于廣浩＊

1 牡丹江醫(yī)學院醫(yī)學影像學院影像設備學教研室 （黑龍江 牡丹江 157011）

2 牡丹江醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院 （黑龍江 牡丹江 157009）

內(nèi)容提要： 目的：旨在通過探究X射線管焦點（F）到影像板間的最佳距離，分析其于計算機X射線攝影（CR）成像效果間的關系情況。方法：根據(jù)幾何原理和目前X射線管焦點的放大率，計算得出焦點到影像板間的最小距離；并根據(jù)設備參數(shù)、投照部位及被照體厚度等參數(shù)采用不同的攝影距離，分析此種方式下圖像質(zhì)量情況。結(jié)果：依據(jù)此方法進行投照的CR圖像質(zhì)量明顯上升，X射線曝光量明顯降低，尤其以四肢檢查的曝光量降低最為顯著，同時減小了X射線設備的輸出功率。結(jié)論：選擇合適的焦點到影像板間距離提高了圖像質(zhì)量，減少了患者所受輻射劑量，同時延長了設備的壽命，降低了成本。

自倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以來，這一突破性發(fā)現(xiàn)就應用醫(yī)療行業(yè)中。由于其具有無創(chuàng)性、高穿透性，迅速獲得臨床醫(yī)生的青睞，成為臨床檢查中不可或缺的一種手段。普通X射線成像，其攝影是直接模擬成像，以膠片為介質(zhì)對圖像信息進行采集、顯示、存儲和傳送。因此它對攝影技術條件要求嚴格，并且曝光寬容度小，照片上影像的灰度固定不可調(diào)節(jié)，而且圖像不可能十分清晰地顯示各種密度不同的組織與結(jié)構(gòu)，密度分辨力低，在照片的利用與管理上也有諸多不便。因此，將普通X射線成像改變?yōu)閿?shù)字X射線成像十分必要。隨著計算機技術在醫(yī)學影像中的廣泛應用，這一設想得到了實現(xiàn)，計算機X射線攝影（Computed Radio-graphy，CR）逐漸取代了傳統(tǒng)的攝影方式[1]。影像板的出現(xiàn)使模擬影像可直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像，并可重復使用，使得X射線攝影上升到了一個新高度。在CR攝影中，有許多重要的參數(shù)，包括設備性能、管電壓、管電流、X射線管焦點尺寸、影像板性能、攝影距離及被照體厚度等，這些參數(shù)均可影響最終CR圖像的成像質(zhì)量，進而影響圖像診斷的準確率[2,3]。然而在以上眾多參數(shù)中，唯一人為可控的就是攝影距離[4,5]。因此，本研究根據(jù)攝影距離的變化導致圖像成像質(zhì)量變化的核心來展開研究，探究不同被照體的最佳攝影距離。

1.資料與方法

1.1 臨床資料

2022年1 月～6月進行本研究，選擇45例CR檢查患者進行研究，手部5例、腕關節(jié)5例、肘關節(jié)5例、肩關節(jié)5例、胸、椎體5例、體部5例、膝關節(jié)5例、踝關節(jié)5例、足部5例，男26例，女19例，年齡16～65歲，平均（21.34±5.64）歲?；颊呔橥夂炇鹜鈺^察檢查過程中焦點、焦片距等資料，選擇最佳參數(shù)。選擇2名診斷醫(yī)生對相應影像資料評價，記錄最優(yōu)影像資料時所對應的焦片距。

1.2 方法

設備選用日本柯尼卡公司生產(chǎn)的190型CR設備，滬食藥監(jiān)械（準）字2011第2310117號，YZB/滬4963-31-2010，焦點參數(shù)為0.6/1.2。參數(shù)運算：將焦點（Focus，F(xiàn)）-影像板距離記為D，將被照體厚度設為d，焦點尺寸記為F，半影記為H。通過成像原理，焦點常數(shù)為（1+H/F），依公式計算得出D=（1+H/F）d。根據(jù)人眼模糊閾值H=0.2mm，即可得出對應的焦點常數(shù)，從而計算得出最小的投照距離，若距離低于最小投照距離，則影像模糊失真。

具體焦點、焦點常數(shù)及焦點-影像板距離如表1所示。

2.結(jié)果

2.1 小焦點、無濾線器的焦點-影像板距離

小焦點、無濾線器條件下，可用直接測量被照體厚度的方法計算焦點-影像板距離。例如膝關節(jié)正位片，假設被照體厚度為13cm，則D=4d=4×13=52（cm）；腕關節(jié)側(cè)位片，假設被照體厚度為9cm，則D=4d=4×9=36（cm），以此類推。需要注意的是國際防護委員會規(guī)定的最小焦皮距為30cm；在實際工作中，若不便于測量被照體厚度，則可將四肢小部位攝影距離進行統(tǒng)一，即取40cm。

2.2 大焦點、有濾線器的焦點-影像板距離

相對于無濾線器的情況，使用濾線器則需在求取焦點-影像板距離中考慮檢查床至濾線器托盤間的距離，因此在d值計算中應考慮此距離。以腰椎側(cè)位為例，測量棘突至檢查床距離13cm，檢查床至濾線器托盤間的距離4cm，則可計算d=13+4=17（cm），D=7d=7×17=119（cm）。在實際工作中，若不便于測量被照體厚度，則可將軀干部位攝影距離進行統(tǒng)一，即取120cm。

2.3 各部位焦點-影像板距離

根據(jù)以上計算，聯(lián)合實際工作應用，列出以下常見部位攝影時最佳焦點-影像板距離，具體如表2所示。

表2 .常見部位攝影時最佳焦點-影像板距離(cm)

3.討論

醫(yī)用X射線成像在醫(yī)學影像領域應用歷史悠久，X射線成像設備原理較為特殊，在實際工作中，X射線質(zhì)量直接影響到成像效果，同時攝影距離對成像質(zhì)量也有較大的影響[6]。X射線的成像質(zhì)量與其控制方式和X射線電源具有重要關系，系統(tǒng)控制X射線產(chǎn)生所需要的管電壓（千伏級）和燈絲加熱電壓（伏級），兩者共同決定產(chǎn)生的X射線質(zhì)量。在醫(yī)用X射線管中，管內(nèi)具有高真空特性，避免燈絲產(chǎn)生的高速電子在轟擊陽極靶面過程中產(chǎn)生損失，以及導致產(chǎn)生散射線等，同時，醫(yī)用X射線管陽極靶面會產(chǎn)生大量的熱量，在工作中如冷卻不及時，陽極過熱會排出氣體，降低球管的真空度，嚴重時可把靶面融化以至龜裂脫落，使整個球管喪失工作能力，因此對球管需要及時進行冷卻處理[7]。目前X射線管常用的冷卻有風冷、水冷、油冷幾種方式。陽極靶面是斜面，能有效控制產(chǎn)生的X射線傳播方向，在X射線管工作過程中，燈絲發(fā)射的電子經(jīng)聚焦加速后撞擊在陽極靶面的面積稱為實際焦點；X射線管實際焦點在垂直與X射線管軸線方向上的投影面積稱為有效焦點。因為靶表面與X射線輸出方向夾角（靶傾角）的存在，常常會出現(xiàn)越靠近陽極端一側(cè)輻射強度下降的越多，靶傾角越小，下降的程度越大，稱為靶陽極端效應，又稱足跟效應。因此在X射線投照過程中，要注意肢體拍攝部位厚度的問題，但是同時攝影距離對成像效果也具有重要影響，由于距離的增加，勢必會增加X射線的衰減，進而影響到X射線的質(zhì)，影響X射線的穿透力，影響成像效果[8]。

CR設備是以影像板代替X射線膠片作為介質(zhì)進行數(shù)字化X射線攝影。其與傳統(tǒng)X射線照片相比，不同之處在于其影像記錄與顯示不是在同一媒介上完成的。影像板上的影像信息要經(jīng)過讀取、圖像處理和顯示等步驟，才能顯示出數(shù)字圖像。CR成像過程主要由信息采集、信息轉(zhuǎn)化、信息處理、信息的存檔與輸出四部分構(gòu)成。詳細過程即X射線透過人體后，直接投入影像板形成潛影[9]。隨后通過激光閱讀儀、光電倍增管和A/D轉(zhuǎn)換器將存儲在影像板上的X射線模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，輸入計算機進行處理，最后可得到清晰的數(shù)字圖像[10]。同時CR具有多種后處理技術和功能，如諧調(diào)處理、時間減影、局部放大、對比度轉(zhuǎn)換、影像邊緣增強、測量（大小、面積、密度）等，大大滿足了臨床醫(yī)生對X射線圖像的各種個性化需求。CR是一種較為成熟的數(shù)字化X射線攝影技術，與傳統(tǒng)暗合的屏-膠系統(tǒng)相比，CR攝影的X射線曝光量比常規(guī)X射線攝影有一定程度的降低，同時CR設備利用影像板，成像清晰可供反復使用，并且可將影像信息上傳網(wǎng)絡進行數(shù)字化存儲，方便臨床醫(yī)生對過往影像檢查結(jié)果的及時調(diào)閱與案例隨訪。CR的核心是將模擬影像轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像，不僅攻破了數(shù)字化影像的難題，更將醫(yī)務人員帶出了暗室的工作環(huán)境，徹底改善了醫(yī)務人員的工作環(huán)境。同時，CR攝影也使得X射線片更加清晰、明亮，大大提高了影像的質(zhì)量，以便于臨床醫(yī)生對病變作出更精準的判斷[11]。

醫(yī)學成像的X射線是利用高速運動的電子撞擊陽極靶面時，由于電子突然受阻減速而產(chǎn)生。X射線管事產(chǎn)生X射線的關鍵部件，它包括陽極、陰極和玻璃罩。在陰極和陽極之間的電子加速電壓稱為管電壓，從陰極燈絲發(fā)射的電子被管電壓加速后撞擊到陽極靶面上，這種加速后的電子束流稱為管電流。根據(jù)醫(yī)學X射線成像原理，X射線強度是由光子數(shù)目和光子能量兩個因素決定，X射線管管電流與曝光時間的乘積決定了曝光時X射線光子的數(shù)目，也就是常說的X射線的量，管電壓在實際工作中，主要表征醫(yī)用X射線在工作時穿透物質(zhì)的本領，對應X射線的穿透力，也就是常說的X射線的質(zhì)，其與光子的能量有關，是由管電壓和濾過物質(zhì)的厚度決定的。在平時臨床工作中，管電壓越高，產(chǎn)生的X射線質(zhì)越“硬”，也就是具有較強的穿透物質(zhì)本領。但是在臨床工作中，管電壓與X射線投照輻射之間具有一定的相關性，因此目前提倡的低劑量掃描時，往往要采用降低管電壓的方式。診斷電離輻射，有研究表明，將檢測儀置于攝影床平面后檢測輻射場的分布劑量，在其他掃描條件固定時，低管電壓具有較低的輻射場[12]。在日常工作中，行胸部攝影時，在滿足臨床醫(yī)學影像檢查質(zhì)量的前提下，高管電壓具有較高的X射線貫穿能力，也具有較高的穿透能力，同時能夠有效降低人體的皮膚輻射劑量。因此，攝影距離能夠影響到X射線的輻射，同時也影響到成像效果。目前，業(yè)內(nèi)普遍認為距離X射線管的距離越遠，X射線的輻射劑量就會越低，并且通過實際測量可以看出，X射線管前方的輻射劑量高于X射線管后方的輻射劑量，陰極側(cè)的輻射劑量要高于陽極側(cè)的輻射劑量。認為增加焦-片距能夠有效降低輻射劑量，并且能夠有效提高醫(yī)學影像成像質(zhì)量，在臨床工作中，已經(jīng)在膝關節(jié)、胸部攝影、腰椎攝影等領域得到了有效驗證[13]。

高質(zhì)量的影像圖像也受到很多因素的影響，包括設備性能、X射線管焦點尺寸、管電壓、管電流、影像板性能、攝影距離及被照體厚度等[14]。以上影響CR成像質(zhì)量的因素中，唯有攝影距離是可受操作人員控制的，選擇合適的焦點-影像板距離則是影響成像質(zhì)量的關鍵因素。本研究通過選擇合適的焦點到影像板間距離提高了圖像質(zhì)量，減少了曝光量，降低了患者所受輻射劑量，同時延長了設備的壽命，降低了成本。