X线射野内偏离中心线距离*与极限分辨率变化的关系研究

王洪雨 孙 勇* 张 祯 谢 辉 鲁 雯*

X线射野内偏离中心线距离*与极限分辨率变化的关系研究

王洪雨①孙 勇①*张 祯①谢 辉①鲁 雯①*

目的：使用星形测试卡分别测试X射线照射野内中心线入射点及其他多点的极限分辨率值，分析其变化规律。方法：以X射线中心线为零点，分别沿X射线管长轴、短轴等间距标记6个位点，将星形测试卡圆心依次置于各位点测试焦点的极限分辨率值，统计其数据并描绘成曲线。结果：①X射线管长轴各位点上的焦点宽的极限分辨率值相等，而焦点长方向上的极限分辨率值有明显变化；②X射线管短轴各位点上焦点宽和长的极限分辨率值基本相等。结论：在照射野内X射线管长轴方向上位置不同，对焦点长的极限分辨率值有一定影响。

X线管；照射野；极限分辨率；星形测试卡

[First-author’s address] The Radiological Institute of Taishan Medical University, Taian 271000, China.

20世纪90年代后数字化成像技术的应用极大地提高了影像的清晰度、可处理性及网络化传输能力，但X线管焦点的极限分辨率仍然是影响成像性能的主要因素[1-7]。本研究评价在X射线照射野内不同部分之间成像性能的差别，测量极限分辨率值是唯一方法。

在人体的X射线检查部位中所需的照射野根据部位大小各不相同，躯干检查的胸腹、脊柱及骨盆等部位需要14 in×17 in的大照射野，在照射野内各部分极限分辨率的变化将影响被检部位不同部分的成像质量，在以往的文献中尚未见到其有关内容，本研究对此进行了一些探索。

1 星形测试卡测试原理

综合测试卡可用于检测图像的分辨率、图像畸变程度、常用灰度等级、亮度和对比度。2o星形测试卡除上述功能外还可用于测量射线源的焦点尺寸(如图1所示)。

图1 2o星形测试卡

焦点的极限分辨率计算公式(公式1)[8-10]：

式中，Z为放大的星形测试卡像面上最外模糊区的直径，θ为星形测试卡的楔条顶角[1-3]。

由(1)式可知，只要测出星形测试卡像的放大率M及星卡像上最外模糊区直径Z，以及星卡楔角θ的弧度值，即可求出焦点的极限分辨率R。

由于X线管焦点是一个面光源，因此焦点的极限分辨率分别用垂直和平行于X线管纵轴方向的极限分辨率RL和RW表示(公式2、公式3)[8-10]：

(2)式和(3)式中，ZL、ZW分别为垂直和平行X线管纵轴方向上的星形测试卡放大像上的最外模糊区直径。

2 测试方法和数据处理

2.1 实验器材

HF-50E高频X线机(大焦点1.2 mm，小焦点0.6 mm)；2o星形测试卡；富士X射线胶片；无增感屏暗盒；观片灯；直尺、SRX-101自动洗片机及铅字码等。

2.2 实验方法(1)星卡中心以X射线中心线为零点，在球管的双轴上标出间距1 cm的6个位点(如图2所示)。

图2 射野窗上沿长轴、短轴标记的各位点

(2)将2o星形测试卡用胶带粘在视野窗中心，使X射线中心线与星卡中心在同一条垂线上。装胶片的无屏暗盒平放在诊视床上，用铅橡胶均分成二份，每个1/2份中心与星卡中心投影重合，然后调整焦点至胶片的距离，使星卡放大率为2～3倍；分别用1.2 mm，0.6 mm焦点，采用75 kVp， 100 mAs进行曝光，获得星模测试卡照片。将星卡中心置于12个位点上，其他条件相同，分别拍出包含大小焦点的24幅星卡图像[11-13]。

2.3 数据处理

(1)使用透明三角尺测出26幅图像上焦点的相位传递在X线管长轴和短轴方向上产生的模糊带直径ZL及ZW。

(2)测出各星形测试卡影像放大率M：星卡像过圆心的直径用D表示，星卡过圆心的直径是60 mm，根据下式求出各星形测试卡影像的放大率M值(公式4)[14]：

(3)2o星卡的θ值已知，再将M值及Z及Z代入公LW式(2)、公式(3)即求出实际焦点的极限分辨率值。

3 测试结果

X线管的焦点结构为矩形，有长宽两个方向，因而一个交电的极限分辨率值必须要有长方向和宽方向的两个分辨率值共同描述才会全面[15-17]。X线管的焦点在球管长轴和短轴方向上不同点的投影值对应的极限分辨率如图3、图4所示，通过分析数值可以得出客观的结论见表1、表2。

图3 球管长轴方向上不同点对应的焦点长和宽的极限分辨率值变化图

图中红色曲线代表焦点宽的极限分辨率值的变化规律，蓝色曲线代表焦点长的极限分辨率值的变化规律，蓝色曲线保持稳定，变化极小；而红色曲线则变化较大。

表1 球管长轴方向上不同点对应的极限分辨率值变化表

表2 球管短轴方向上不同点对应的极限分辨率值变化表

表1列出X线管的焦点在球管长轴方向上不同点的投影值对应的极限分辨率，其数据显示，不同点上焦点宽的极限分辨率值保持稳定，变化极小；而焦点长的极限分辨率值变化较大。

图4 球管长轴方向上不同点对应的焦点长和宽极限分辨率值变化图

图中红色曲线代表焦点宽的极限分辨率值的变化规律，蓝色曲线代表焦点长的极限分辨率值的变化规律，红色曲线及蓝色的曲线都能保持稳定，变化极小。

表2列出X线管的焦点在球管短轴方向上不同点的投影值对应的极限分辨率，其数据显示，不同的点上焦点长和宽的极限分辨率值保持稳定，变化极小。

4 结论

(1)选取本实验室里的北京万东产HF-50E高频X线机两台，使用研究所述的方法测出照射野内不同位置X线机球管大小焦点对应的极限分辨率值，并做成曲线图；依照此图对照射野内不同位置X线机球管大小焦点的极限分辨率变化规律做出初步评价。

(2)照射野内：图3的曲线及表1的数据表明，在X射线管长轴方向上不同位点对应的焦点宽的极限分辨率值保持稳定；相同方向上焦点长的极限分辨率变化明显：从阴极到阳极其值由小变大且大小焦点规律相同，暂称之为阳极特性，表明这种特性对极限分辨率有较大的影响。

(3)照射野内：图4的曲线及表2的数据表明，在X射线管短轴方向上不同位点对应的焦点宽的极限分辨率值保持稳定；相同方向上焦点长的极限分辨率变化很小。

(4)实际摄影体位检查中需要清晰显示的部位尽量靠近阳极，充分利用阳极特性。在射野内X射线管短轴方向上位置的变化对成像质量影响甚微，可以忽略。

本研究所述的方法是通过测量照射野内不同位置成像质量的新思路而建立的一个基于极限分辨率的评价X射线管性能的一个客观的、可行的路径。所有测得的焦点在各位点投影像的极限分辨率值均符合国际电工委员会(IEC)标准第336号规定的焦点像精度的允许范围，证明球管的成像性能良好。

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Research on relationship of different situation in radiographic area and resolution limit’s value

WANG Hong-yu, SUN Yong, ZHANG Zhen, et al

China Medical Equipment,2014,11(7):10-13.

Objective:To test the resolution limit of center-ray point and other points in X-ray radiographic area by using star test pattern, analyze the rule of resolution limit. Methods: To mark six other points respectively along long axis and short axis of the X-ray tube by taking center-ray point as zero. Place star test pattern on every marked point and test resolution limit of X-ray tube focus, finally gain statistic data and made curve of resolution limit. Results: 1.The resolution limits of the focus’ width about all points in X-ray tube’s long axis are almost equal, but those data of the focus’ length about each point in X-ray tube’s long axis are different. 2.The resolution limit of the focus’ width and length about each points in X-ray tube’s short axis are almost equal. Conclusion: In radiographic area, only these resolution limits of the focus’ length about all points in X-ray tube’s long axis are different.

X-ray tube; Radiographic area; Resolution limit; Star test pattern

1672-8270(2014)07-0010-04

R812

A

王洪雨，男，(1990- )，本科在读。泰山医学院放射学院，研究方向：医学影像学。

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.05.004

2014-04-21

山东省自然科学基金(ZR2011HL027)“基于CT图像的肺结节计算机辅助诊断关键技术的基础研究”

①泰山医学院放射学院 山东 泰安 271000

*通讯作者：sunyong_67@163.com；aluwen@163.com