两种平板探测器成像系统在泌尿系造影中的对比研究

闻建民，张志田

数字X 线摄影（digital radiography，DR）其核心部件是平板探测器，目前主流平板探测器可分为直接转换型非晶硒和间接转换型非晶硅两种，从功能上有动态刷新和静态刷新两种探测器，本文就非晶硅和非晶硒两种探测器在泌尿系摄影中的性能进行比较。

材料与方法

1.病例资料

从近期我院行静脉肾盂和逆行造影病例中选取200例分别作不同数字化设备检查，非晶硅DR、非晶硒成像系统各100例，两组均行静脉肾盂造影60例，逆行肾盂造影25例，逆行膀胱造影15例，其中非晶硅DR 组男64例，女36例，中位年龄46岁；非晶硒成像组男61 例，女39 例，中位年龄44 岁，两组病例在性别、年龄上差异无统计学意义。经各自设备图像后处理软件处理，通过网络传输到诊断工作站进行阅片。

2.器材

数字X 线摄影系统2套：Philips digital Diagnost双板DR，采用非晶硅平板探测器，有效探测区域17in×17in，像素3K×3K，像素点大小143微米；岛津Sonialvision SafireⅡ型数字多功能造影机，采用动态非晶硒平板探测器，有效探测区域17in×17in，像素3K×3K，像素点大小143微米。检测设备：瑞典RTI公司barracuda型号诊断水平剂量仪及标准CT 腹部水模。

3.检查方法

X 线输出量检测：在以上两种数字X 线摄影系统上分别用80kV、90kV 对水模进行曝光，用诊断水平剂量仪对机器X 线输出量进行检测。

摄影方法：按照泌尿系摄影常规操作进行摄影，焦片距均为110cm，采用固定千伏技术（80kV），AEC 自动曝光，记录每一次的实际mAs，然后比较两组的曝光剂量差异。

影像质量评价：两种机器探测器系统使用自动曝光控制技术，曝光后得到的数据传送到图像存储与传输系统（picture archiving and communication system，PACS）上进行图像质量评价，所有在工作站上显示的图像都隐去系统信息，并对所有显示器进行灰度及亮度校正。根据欧洲共同体组织影像质量标准中泌尿系X 线摄影的影像标准要求，按照部位细分进行评价，由2名主治医师、2名副主任医师和1名主管技师对200例640张图像［其中静脉肾盂造影4张片、逆行泌尿系造影（逆行肾盂造影和逆行膀胱造影）2张片］，采用盲法进行评定，每例按6项进行评定，分为甲、乙、丙级片及废片。没有缺点为甲级片，2项缺点为乙级片，3项缺点为丙级片，4项或以上缺点为废片。泌尿系造影图像（以1套为评价标准）细微结构的显示按不显示、显示、清晰显示3个等级进行评价，在评价肾实质和输尿管时如一侧不显示就按照不显示进行评价。

X 线辐射剂量差异评价：两组病例采用同样的摄影技术进行摄影，记录实际X 线量（mAs），计算两组X 线辐射剂量的平均值及标准差，并进行比较。

4.统计学分析

采用SPSS统计学软件进行统计学分析，两组X线输出量和照射量比较采用t检验，两组显示率差异比较采用χ2检验，两组影像质量等级差异采用Wilcoxon秩和检验（Z 检验）。以P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

在两种不同平板探测器系统上分别用80kV（10mAs，30mAs）和90kV（20mAs，40mAs）4 种曝光参数组合连续10次对水模进行曝光，用诊断水平剂量仪对机器X 线输出量进行检测和记录，结果见表1，对两组数据进行t检验，结果显示两种X 线摄影系统在X 线输出量上差异无统计学意义（P＞0.05）。

200例病例在非晶硅DR、非晶硒成像系统所摄图像320张（图1、2），图像质量评定结果见表2，对两组数据进行Wilcoxon秩和检验（Z检验），结果显示两组甲、乙、丙片及废片差异无统计学意义（Z＝0.977，P＞0.05）。

表1 两种摄影系统X线输出量比较 （uGy）

表2 两组影像质量等级片的评定结果 （张）

对两组患者从照射量、预览图像的响应时间以及平均检查时间上进行分析，结果显示非晶硅组照射量低于非晶硒组（t＝-345.16，P＝0.000），响应时间及平均检查时间非晶硒组优于非晶硅组（表3）。

表3 照射量和预览图像的响应时间分析

对泌尿系细微结构的显示进行统计学分析，非晶硅和非晶硒图像的质量差异无统计学意义（P＞0.05），而在逆行造影上非晶硅和非晶硒图像质量差异有统计学意义（P＜0.05，表4、5）。

表4 两组逆行造影对泌尿系结构的显示情况比较

表5 两组静脉肾盂造影对泌尿系结构的显示情况比较

讨 论

本文对两组病例在不同探测器成像系统上摄影进行对比研究，考虑到两种设备X 线输出剂量的差异性，首先对两种设备进行剂量检测，通过两者的X 线输出剂量比较显示差异无统计学意义（P＞0.05），说明两组病例的X 线剂量差异不是由于不同设备性能所引起的，而是由不同探测器材料即非晶硒和非晶硅的性能差异造成的。

图1 两种不同探测器成像设备逆行造影图像。a）非晶硅DR 逆行造影示肾盂、肾盏和输尿管充盈过度，而膀胱充盈欠佳（箭）；b）动态非晶硒逆行造影示肾盂、肾盏、输尿管和膀胱充盈良好。 图2 两种不同探测器成像设备下静脉肾盂造影图像。a）非晶硅DR 静脉肾盂造影能良好显示肾盂、肾盏、输尿管和膀胱；b）动态非晶硒静脉肾盂造影能良好显示肾盂、肾盏、输尿管和膀胱。

根据两种成像系统设备内置的腹部摄影条件作为参考，固定80kV 进行摄影，主要考虑便于两种设备X线输出量的比较，本组结果显示非晶硒组X 线剂量输出明显高于非晶硅组，两者差异有统计学意义（P＜0.01），这种差异是由两者成像原理不同所造成的，非晶硒X 线能量直接转换成电信号，量子检测效能较低，非晶硅X 线能量由碘化铯闪烁体转换成光信号，光信号再由光电二极管转换成电信号，碘化铯非晶硅的量子检测效能要比非晶硒高很多，如果要达到同样的成像效果，非晶硒使用的X 线剂量要比非晶硅高得多，两者的X 线剂量差异是由量子检出率（detective quantum efficient，DQE）决定的［1-2］。另外，本研究中非晶硒板具有动态透视功能，在进行造影检查时，检查医师习惯在透视模式下抓拍图像，这样就会增加患者所受的辐射剂量。所以，在泌尿系摄影中使用硅板DR 对于降低患者所受的辐射剂量有实际意义。

从两者成像原理来分析，非晶硒直接把X 线转换成电信号，没有漫射效应，而非晶硅是将X 线通过碘化铯荧光作用转换成可见光，再通过光电效应转换成电信号，提高了量子检测效率，但增加了一个荧光漫射程序，给影像的解析造成了影响，虽然非晶硅采用针状碘化铯晶体作为闪烁材料，针状晶体的光导作用能有效防止荧光漫射，但漫射不会全部消失，只是减少到最低限度［2-3］。因此从成像原理上说，非晶硒应该比非晶硅成像清楚，但在静脉肾盂造影影像的细节表现方面，本研究两组的图像质量并没有明显差异，原因在于非晶硅有较高的量子检出率，因而有更高的信噪比输出，一定程度上抵消了荧光漫射效应［4］。

在逆行造影方面，动态非晶硒成像设备能实时观察影像，随时根据对比剂注射量进行抓拍，尤其是全尿路造影时可避免因对比剂注入过多而造成肾盂充盈过度而影响局部细节的观察。非晶硅DR 由于不能进行实时观察往往会出现肾盂肾盏充盈不足或过度的情况，另外动态非晶硒成像设备可通过改变床竖立角度全方面、多体位观察泌尿系影像，为影像诊断和临床治疗提供保障［5］。因此，动态非晶硒DR 泌尿系影像明显优于非晶硅系统。

虽然行数字X 线摄影后在几秒钟内就可预览影像，需要重拍的图像能立即处理，但是在200例造影照片中还是有废片产生，主要是患者检查前没有做好肠道清洁准备，照片上表现为肠道气体和粪便伪影较多。本文200 例泌尿系影像评审的结果显示甲级片占50%，超过了三甲医院的甲级片标准［6］。

在实际工作中，应根据不同患者的具体病情及临床诊疗需求，选择最为适合的成像设备，在条件允许的情况下，对逆行、膀胱、尿道等泌尿系造影以及在顺行造影中发现肾盂、肾盏和输尿管显示不良的患者，应尽量采用动态非晶硒DR 成像系统进行检查，能有效实现实时、动态、多方位的观察效果，为疾病诊断提供更多的依据。常规泌尿系造影可使用非晶硅DR 进行检查，这样既可保证图像质量，又可有效降低患者所受的辐射剂量，另外，要嘱咐患者做好检查前的各种准备，加强检查医师的责任心，对肠道伪影较多的患者需重新检查。因此，选择最为适合的检查设备和方法，可以最大限度地提高检查效率。

［1］ Wronski MM，Zhao W，Reznik A，et al.A solid-state amorphous selenium avalanche technology for low photon flux imaging applications［J］.Med Phys，2010，37（9）：4982-4985.

［2］ Kasap S，Frey JB，Belev G，et al.Amorphous and polycrystalline photoconductors for direct conversion flat panel X-ray image sensors［J］.Sensors（Basel），2011，11（5）：5112-5157.

［3］ Seibert A.Flat-panel detectors：how much better are they？［J］.Pediatr Radiol，2006，36（Suppl 2）：173-181.

［4］ 凌寿佳何.非晶硒与非晶硅探测器在腰椎平片摄影中的比较［J］.广西医科大学学报，2009，26（4）：567-569.

［5］ 罗志鸿，吴红珍，纪昌焕，等.不同数字化设备在泌尿系造影中的应用与分析［J］.实用医技杂志，2008，15（29）：4041-4042.

［6］ 赵春阳，马丽萍，龚建平，等.200例高千伏胸片非晶硅与非晶硒图像质量对比分析［J］.放射学实践，2007，22（10）：1113-1114.