数字X射线摄影的质量保证与质量控制

董海斌

数字X射线摄影系统由影像探测器、控制器、X射线机、工作站外加激光像机等组成，质量控制的内容也贯穿于整个成像链的全过程。X射线机的摄影参数、控制台上原始图像的确定、工作站图像的后处理与调整、激光像机的密度、对比度和特性曲线的调节、胶片特性与药液显影效力等都制约着图像质量[1]。因此，DR系统图像的质量保证(quality assurance，QA)和质量控制(quality control，QC)的范围，应是整个成像链每一环节都实行具体的控制措施，也应包括相应的管理制度和操作规范。另外机器的安装验收、每年的性能测试和计量标准检测都是质量控制范围。

1 材料与方法

1.1 仪器

使用仪器为①美国HOLOGKC公司的直接数字摄影系统，CPI高频X射线机。非晶硒平板探测器，像素为139 um，北京东健DJ-PACS图像处理工作站；②岛津Sonialvision Safire Ⅱ大平板多功能数字透视摄影系统，非晶硒平板探测器17×17英寸；③佳能板床边DR14×17英寸，柯达7500DR及干式和湿式激光相机；④瑞典奥利科CR、DR-26检测摸体和RMP系列质量控制检测装置，自制X射线摄影比例尺、100阶铝梯、低对比测试卡等质量控制检测装置。

1.2 方法

在设备安装维护及每年定期检测时，对如下指标进行评价和校准：①空间分辨率；②密度分辨率；③动态范围；④均匀性；⑤可见光野与X射线野和空间距离准确性。对使用人员制定操作规范，使摄影体位和曝光参数标准化。

2 结果

通过全方位质量控制，使图像质量明显提高，照片优质率由70%提高到90%以上。标准的X射线曝光参数是取得优质图像的先决条件，适宜的X射线曝光剂量由于虑线器的栅比、半径等不同，各机器剂量与屏胶系统存在一定差别，一般不超过10%～20%，X射线束准直度和滤线器偏斜测试调整保证了图像不失真，而且图像密度均匀X射线量也可减少。噪声测试随着曝光量的增加而减少，而图像清晰度信息量提高[2]。密度分辨率能达到7级,低对比度被测试机器都能显示0.5 mm的小孔，两台能显示0.3 mm的小孔。100阶铝梯测试大部分机器在工作站上分段调节全部显示，个别机器只能显示86～95阶。空间分辨率测试硒板和硅板都能达到3.6 LP/mm，光野偏差均＜2%。成像板工作环境温度的标准和定期校准，保证了图像质量的稳定性。工作站参数的调整应结合相机打印参数或洗片机药液的情况对应调节。激光相机与胶片做出相应的调整，确保打印出的照片质量稳定[3]。

3 讨论

目前数字化摄影机品种较多，图像处理方法和图像质量也不完全一样，当然主流为非晶硒和非晶硅FPD。数字摄影DR在临床中已经应用10多年，早期的机器曝光后7 s在显示器上显示图像,15 s后才能进行下一次曝光[4]。功能只是一般摄影和能量减影，2002年后出现适用于心血管的数字减影小平板探测器，时间分辨率提高到30 f/s[5]。2004年前后出现大平板DR，可脉冲透视、摄影、融合体层、多幅图像拼接、能量减影等，2009年出现能无线传送图像信息的DR[6]。非晶硒80 um像素专用于乳腺摄影的探测器，用于床边摄影的移动DR扩大了数字摄影应用领域。数字摄影图像质量的优劣与机器的性能和设备参数的稳定性有关，但是与操作者的业务水平和对机器性能特点的掌握也有很大关系。要保证一幅优质的照片整个成像链每一环节都应做到最佳，其中某一环节处理不好，最后图像质量的好坏就以最差环节为基准，其他环节做的再好其作用不大。

定期对设备进行检测和校准、保持设备运行所需的温度和湿度，保证了图像质量的稳定性。工作站室内光线亮度和显示器亮度要适中且相对稳定，以适合操作者对图像观察和调节，使打印出的照片质量最佳。工作站的窗宽窗位，激光相机密度和对比度及药液的显影效力应进行动态调节，使图像质量保持稳定[7]。

3.1 与研制人员的相关因素

分辨率(空间、密度、时间)、像素有效尺寸、MTF、DQE、信噪比、噪声、探测器灵敏度、探测器的温度特性、灰阶。

3.2 与计算机人员的相关因素

操作系统、采集和存储图像、工作站后处理；窗宽窗位，组织均衡，边缘增强，G曲线，黑白反转，位置旋转，放大缩小，图像降躁，各种测量，文字标记，减影与CAD等[8]。

3.3 与使用人员的相关因素

设备的校准与调试、摄影参数、滤过板与光栅、滤线器与焦板距、环境(温度、湿度、电磁)、匹配、软阅读、硬拷贝。

3.3.1 摄影位置与曝光参数

首先把摄影位置摆放标准，X射线曝光参数调节适当。DR成像板与屏胶组合系统成像投照条件有所不同，kV增加时，DR图像整体对比度无明显变化，而屏胶系统对比度会下降。kV降低时，DR图像能造成颗粒度增加，而屏胶系统能使对比度增加。ma/s增加能使DR影像得到好的层次，屏胶系统能增大密度。ma/s减少时，DR系统得到的影像粗糙有躁声，而屏胶系统影像显示密度不足。DR图像灰阶范围大，窗宽窗位可任意调节，分辨率高，图像层次丰富，细节显示清晰。当然图像质量与操作技术、工作站及像机等设备的特性因素都有很大关系。准确的X射线曝光量是正常发挥图像后处理功能的基础和保证，虽然数字摄影系统曝光宽容度明显大于普通平片，但是如果曝光剂量过小，会使后处理技术的调节范围缩小，图像甚至可能出现噪声及对比度下降[9]。

3.3.2 设备安装后的检测与校准

(1)用RMP801型装置进行X射线束准直度测试校准，使X射线束照射野中心线垂直于成像板中心。

(2)滤线器偏斜测试：用RMP901装置测试，这项工作应结合线束准直度测试一同进行。

(3)高对比度分辨率测试：用RMP601型测试卡、曝光后图像经工作站进行处理时不放大也不缩小打印胶片。

(4)低对比度分辨率测试：用RMP701型测试装置(最小孔径为1 mm)和自制测试板进行测试(最小孔径为0.3 mm)。

(5)铝梯测试；用自制100阶铝梯进行曝光量和图像信息观察范围的测试。

(6)噪声测试：用2 cm厚铝板，分2组摄影条件曝光后经工作站处理打印胶片，根据照片直接用视觉分辨噪声大小。

3.3.3 探测器(成像板)

探测器是直接数字摄影系统的核心部件，生产工艺复杂价格昂贵，应定期对探测器进行校准，不同的机器校准间隔时间也不一样，一般每周进行一次校准。对工作环境要求严格，温度过高或过低都会影响成像质量，成像板的工作温度要求≤25 ℃，相对湿度在15%～75%之间为宜[10]。

3.3.4 工作站的质量控制

工作站是图像进行后期处理和存档的设备，应有专人操作处理。它可以提高影像的对比度，减少噪声锐化边缘，调节合适的窗宽窗位使图像显示最佳后进行编辑打印胶片。原始图像的位置、大小在工作站上可以剪切调整，使打印出的照片位置、大小合适，取景美观。胶片和冲洗套药如果是高反差的窗宽就应加大，反之窗宽就应调小。操作技师要了解诊断方面的知识，使调节图像的参数更加有利于诊断。显示器的亮度、对比度以及室内亮度都应调节适当并要相对稳定[11]。

3.3.5 激光像机的质量控制

激光像机是得到一幅优质照片的关键设备，有氦氖和红外激光之分，有干式和湿式激光像机之分。可以手动或自动调节打印密度、对比度、特性曲线等参数，并应定期进行参数校准和机器的清洁，以使打印出的照片获得最佳效果[12]。

3.3.6 胶片与冲洗

激光胶片为单面涂布乳剂型胶片，有兰色调基底和透明无色片基,激光胶片有干式和湿式之分。目前多数医院使用干式激光像机直接出片，无需洗片机，而湿式片对冲洗套药有一定要求，所以胶片与药液应匹配，而且药液效力随着冲洗胶片数量的增加而逐步衰减，如果不做出相应的调整，打印出的照片密度和对比度及清晰度都会降低，因此工作站、激光像机和药液等应合理匹配调整，方能打印出符合诊断的优质照片。

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