不同DR成像系统成像性能比较研究

毕正宏 王鸣鹏 李 克 殷士蒙 孙荣耀 宋 恬 吴勘华 徐 杰

随着X线平板探测器数字X线摄影技术（digital radiography，DR）越来越多地应用于临床，常规X线摄影已跨入数字化时代。为更好地服务于临床，本研究将平板探测器相同的两个成像系统成像性能作了初步的比较研究。

方 法

1. 成像设备

本研究采用的DR系统分别为DX 500（上海医疗器械厂）（以下称A系统）和Digital Diagnosis（Philips, 荷兰）（以下称B系统）。

2.分辨率测试仪器

EZ CR-DIN（Fluke,美国）高分辨率测试体模。

3. 病例资料

201 0年5月组织志愿者45名，根据医院伦理委员会要求，所有志愿者均签署了知情同意书。45名志愿者中男性41名，女性4名，年龄范围23～57岁，平均38岁。

4. 研究方法

4.1 分辨率测试：使用高分辨率测试体模，A、B系统分别以60kV、70kV、80kV以及每档kV分别用10m As、20m As、25 mAs三组毫安秒曝光，结果取两系统均能良好显示分辨率且曝光参数相同的图像，用裸眼比较。

4.2 分辨率体模评判标准：以肉眼能分辨的最小线对数为准。

4.3 胸部X线摄影方法：取常规胸片正位，同一自愿者同一时间A、B系统各拍摄一次，曝光条件相同，管电压100kV, 管电流8m As,摄影距离180cm，焦点尺寸1.2mm2，滤线栅（＋）。

4.4 胸片评价方法：将未作后处理的、DICOM格式的图像传输到同一个影像工作站，由高年资影像诊断医师和技师5名，采用双盲法进行阅读评价。

4.5 胸片评判标准：考虑到诊断细节和图像物理因素两大方面：a.肺野外1/3肺纹；b.心影后肺纹理；c.横隔重叠处肺纹理；d.气管旁线及分叉；e.左右主支气管下缘；f.总体肺野对比度；g.噪声水平；h.总体图像均匀性。

评判标准按照5值评判法：5为很清晰；4为清晰；3为一般；2为模糊；1为未见。相对于f、g、h5值定义则对应为优、良、中、差、劣。

5. 统计分析

应用统计学软件SPSS Ver.13，对上述结果数据作相关性、显著性分析。显著性分析采用配对资料t检验，P＜0.05提示有显著性意义 。

结 果

1.分辨率测试(图1)

A系统的空间分辨率为2.5LP/mm，B系统为3.0LP/mm。

图1 A和B两系统分辨率体模测试结果

2.胸片测试

5位阅片者计分结果显著相关（r＝0.82）（图2）。总体印象B系统要优于A系统，表1为统计结果：①4项参数，包括肺野外1/3纹理、气管旁线及分叉、总体肺野对比度、总体图像均匀性，B系统明显优于A系统。②2项参数，包括心影后肺纹理、横膈重叠处肺纹理，B系统略优于A系统。③1项参数，即左右支气管下缘，A系统略优于B系统。④1项参数，即噪声水平A、B系 统相等。

图2 同一病人A、B系统的拍摄结果。总体印象B系统要优于A系统。

表1 胸片8参数评判A、B两系统差值统计结果

讨 论

数字X线成像系统也采用X射线球管作为成像源，但其在成像介质中将传统的屏片改为了数字平板，并可利用获得的数字信息对成像结果进行计算机处理，因此极大地提高和改善了以往模拟成像图像的密度分辨率和宽容度，以及可利用计算机图像处理的灵活性和方法的多样性对图像进行各种后处理。但就目前的应用情况而言，数字X线图像的空间分辨率仍不及模拟成像方法中的屏片系统[1-2]。

我们已知，影响数字X线图像空间分辨率和成像质量的主要因素有：①X线机性能（包括球管焦点、精度等）；②摄影参数；③平板探测器的成像性能；④数字图像的重建算法和图像后处理等[3-4]。本研究曝光条件相同，用于比较的两台X线设备均使用了Trixell的非晶硅平板探测器，厂商公布的其它成像参数也基本相同，如表2所示。由于系统配置基本相同以及本次研究未涉及图像后处理内容，也由于各厂商在开发和制造数字平板X线成像系统中，对数字图像的重建算法和成像处理均自行开发研究，故A、B两系统的图像质量差别主要是与两系统数字图像重建的算法有关，其它部分原因还可能是与球管的质量（焦点大小的标称值和实际值有差别）和系统的总体成像性能有关。

表2 两种数字化X线摄影系统配置参数及摄影参数

总结以上两项测试：无论从分辨率测试客观结果来看，还是从胸片的主观评价结果来看，两系统中B系统要明显优于A系统。在研究设计的评判指标中，肺野外1/3纹理、心影后肺纹理、横膈重叠处肺纹理、气管旁线及分叉和左右支气管下缘都是与诊断有关的直接参数，这些参数既考察了数字图像的空间分辨率，又考察了数字图像的密度分辨率，在这方面B系统显示了更好的细节检出能力；后3项指标中的两项总体肺野对比度和总体图像均匀性，主要与图像的宽容度和密度分辨率有关，而两系统中的B系统则在这方面显示出了良好的成像性能；噪声水平主要与辐射剂量和平板探测器的X线转换性能有关[5]，在本次测试中两者差别不大。

在传统X线摄影中，我们往往比较重视球管的焦点大小、功率等性能，数字摄影也较多关注了探测器的种类及性能，对厂商的图像重建数学模式不甚了解及重视，通过本次研究结果表明，数字图像的重建算法在图像的空间分辨率和成像质量上也同样具有非常重要的地位，希望能引起开发研究者和临床使用者的关注。

1. Cowen AR, Davies AG, kengyelics SM. Advances in computed radiography systems and there physical imaging characteristeies.Clin Radiol, 2007, 62: 1132-1141.

2. Schaefer-Prokop CM. DR and CR: Recent advance in technology.European Journal of Radiology, 2009, 72: 194-201.

3. 杨 洋.CR、DR系统的图像质量及影响因素.放射学实践,2005,20:184.

4. 胡安宁. 数字化摄影（DR）成像质量相关技术因素的分析与优化.临床工程，2009，24：92-93.

5. 曾勇明, 陈 亮, 陆云峰. CR图像噪声的原因及抑制方法. 中国医学影像技术, 2005, 20: 148-149.