直接数字X射线摄影系统的性能检测结果与评价*①①①①*

直接数字X射线摄影系统的性能检测结果与评价①①①①

2014-02-05王建超尉可道岳保荣

中国医学装备 2014年12期

王建超尉可道徐辉岳保荣

王建超尉可道徐辉岳保荣

目的：为建立直接数字化X射线摄影(DDR)质量控制检测规范提供科学的评价方法。方法：通过检索国外文献和参考生产厂家相关信息，建立一套DDR性能测试和评价标准。结果：共检测17台DDR设备，其中国外设备7台，国内设备10台。每台DDR需要检测13项质量控制(QC)检测参数。能检测全部项目的国外设备5台(占71%)和国内设备6台(占60%)，3个检测参数合格率较差，包括残影合格率为64.7%，响应均匀性合格率为76.5%和距离误差合格率为76.5%。结论：对所制定的13项检测参数的测量方法和评价标准恰当，而存在的主要问题是部分生产厂商缺少设备的必要功能，使检测项目不全，应引起厂商足够的重视，尽快加以完善。

数字X射线摄影；质量控制；性能检测；评价方法

王建超,男,(1958- ),大专，副主任技师。中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所辐射防护与核应急中国疾病预防控制中心重点实验室，从事辐射防护与设备性能检测工作。

[First-author’s address]National Institute for Radiological Protection, China CDC, Beijing 100088, China.

直接数字化X射线摄影(d i r e c t d i g i t a l radiography，DDR)系统，即数字化X射线摄影(digital radiography，DR)可将X射线光子通过平板探测器直接转换为数字化图像，其优势是影像动态范围广、减少患者剂量、分辩率高、图像清晰、可实时显示数字图像，极大地提高工作效率[1-3]。因此，DR是医学影像技术的发展方向，在医院已普遍得到认可和使用[4]。

为尽快填补我国对DR系统的性能检测规范的空白，本研究从国内众多销售或使用中的DR品牌中选择16家公司，其中国外企业7家，分别为西门子、飞利浦、通用电气、东芝、富士、岛津和阿克发；国内企业9家，分别为迈瑞、安科、安健、蓝韵、万东、中兴、东软、新华和伊士通。对17台设备进行现场调查，并对其进行13个项目性能检测。其目的是通过对国内使用中的各种DR品牌设备进行性能检测与评价，对搜集信息进行评价，为建立DDR的质量控制检测规范提供科学数据。

1 材料与方法

1.1 检测工具

剂量仪器(经校准)，空间分辨力测试卡为0.6～5 Lp/mm；低对比度细节检测模体1 cm孔径(0.35%～16%)；屏片密着检测板(细金属网格板)；带有米制刻度的铅尺(长30 cm，刻度为1 mm)；铜滤过板厚为1.5 mm，面积为15 cm×15 cm；铅块厚2 mm，面积为4 cm×4 cm；铅板厚为2 mm，面积为15 cm×15 cm。

1.2 检测项目

对DR的性能指标按照13个项目进行检测，包括暗噪声、探测器剂量指示(detector dose indicator，DDI)、信号传递特性(STP)、响应均匀性、测距误差、残影、伪影、极限空间分辨力、低对比度细节检测和自动曝光控制(automatic exposure control，AEC)中4个分项为灵敏度、警戒计时器功能、电离室之间一致性和电压变化一致性等。

1.3 检测方法

依照国内外已出台的DR技术要求和IPEM Report 91中所提供的方法与评价，按以上材料和项目进行逐一检测。设置统一几何条件，SID=180 cm；照射野完全覆盖探测器(外出5 cm)，尽可能垂直照射和无滤线栅；根据所需参考探测器空气比释动能(如1、5、10、20、30μGy)，分别建立剂量与管电流时间积(mAs)设置关系[5-6]。

(1)测量DDI、STP、响应均匀性和AEC规定线束条件为70 kVp管电压和1 mm铜附加滤过，HVL近似于7.7 mm铝，取出滤线栅和移走诊视床，线束质近似等效RQA-5线束质；选择预处理的影像采集所需的数据(像素值或者DDI)[7-8]。

(2)对于极限空间分辨力、测距误差、残影和低对比细节检测选择处理后影像。

(3)由于对测量残影方法有多种，本研究采用方法步骤为[9-10]：①关闭遮线器，再用一块面积15 cm×15 cm，厚2 mm的铅板完全挡住遮线器出线口，设置最低管电压和最低管电流进行第一次曝光，获取一幅空白影像；②打开遮线器取走铅板，在探测器表面中央部位放置一块面积4 cm×4 cm，厚4 mm的铅块。在70 kVp和探测器入射面约5μGy空气比释动能进行第二次曝光；③重复①进行第3次曝光，再获得一幅空白影像，此次曝光应在第2次曝光后1.5 min内完成。

通过分析软件在残影区和非残影区各取相同的感兴区(region of interest，ROI)面积获取平均像素值，残影区中平均像素值相对非残影区中平均像素值的误差(公式1，如图1所示)。

图1 获取平均像素值示意图

(4)本试验测量响应均匀性所采用的是计算像素值的变异系数方法(公式2)：

式中Vi为第i次测量ROI的像素值；5个ROI的平均像素值；CV为变异系数，%。

2 结果

本研究共检测17台DR，分别进行13个检测项目，其结果见表1；可检测到8个项目≥15台(如图2所示)。

表1 17台DR系统的13个项目检测结果

图2 检测设备台数统计图

由于不同设备存在软硬件配置的差别，因此检测项目不尽相同，能检测到全部13个项目，有国外企业5台(占71%)，国内企业5台(占50%)；就检测的合格率而言，STP和伪影均合格；除了暗噪声、DDI、低对比度细节和灵敏度是建基线值外，其他均有不合格项；残影合格率最低为64.7%，其次是测距误差和响应均匀性均为76.5%(如图3所示)。

图3 检测项目合格率统计图

3 讨论

(1)可以完整提供DDI的只有4家(台)国外企业(占75%)，其余3家国外企业(日本)可能从制造成本考虑，作为用户的可选件；国内企业只有1家(占10%)。该项指标是显示影像探测器剂量指数而采用的一种方法，是国际上已普遍采用的方法[6-7]，只有5个厂家提供该项指标这说明还未引起国内重视。根据以上DDI的突出问题，课题组引入了剂量与像素值的关系特点，用像素值替代DDI，使原来检测4台提升到15台；国内企业大部分的设备未在界面上设计调出预处理影像功能，这势必影响DDI、STP及响应均匀性3个重要参数的检测结果。

(2)自动曝光控制的设置，国外企业仅有1家作为选配件，其他均配有该功能；国内企业无自动曝光控制的占60%，主要原因是为了追求低成本。但我国对数字化医用X射线摄影系统有明确要求，应当具有自动曝光控制功能[5]。

(3)残影不合格率占35.3%，为其他项之首，现行评价标准要求在曝光10 mAs之后，在≤1.5 min内再二次低条件曝光，残影应在5%内合格，其中有6家在9%～>100%范围不等，表明被检测的探测器有较大差异，消除残影的部件及软件不完善，再则，调整检测方法设置为5 uGy剂量为妥，可能避免SID不一致带来的剂量误差[11]。

(4)由于部分DR系统软件设计不完善，使得测距误差和响应均匀性合格率均为76.4%，应当在出厂前，对工具尺和像素值进行校正。此外，硬件配置不合理，如有些DR平板探测器的结构(14 in×17 in)由4块7.5 in×8 in所组成，而每块的接缝以及平板之间的差异也会影响整个影像质量[12]。再则，一旦其中1块损坏必将导致4块全部更换[13]。

(5)由于不同设备的差异，在检测中所设置的条件会有所不同，应当把必要的参数保留好，以便为下次检测参考[14]。

4 结语

本次检测普遍未设立质量控制检测界面，无法直接引出“预处理影像”，有些基本临床应用软件不齐全，将为推广该规范带来困难，因此应与厂商加强沟通，讲明理由，为今后顺利实施检测规范打下坚实的基础。

[1]余建明.医学影像技术学[M].北京:科学出版社, 2009:35-40.

[2]王晓庆.医用X射线机工程师手册[M].北京:中国医药科技出版社,2009:180-200.

[3]李松强,张骅.非晶硒平板探测器点状脱模分析[J].中国医学装备,2013,10(2):21-22.

[4]姜金凯.数字化成像多种应用方案促进现代化医院提升[J].世界医疗器械,2012,18(2):48-49.

[5]国家药品监督管理局.YYT 0741-2009数字化医用X射线摄影系统专用技术条件[S].国家药品监督管理局,2009-11-15.

[6]国家药品监督管理局.YYT 0796.1-2010数字X射线成像系统的曝光指数第1部分:普通X射线摄影的定义和要求[S].国家药品监督管理局,2010-12-27.

[7]国家质量监督检验检疫总局.JJG 1078-2012医用数字摄影(CR、DR)系统X射线辐射源[S].国家质量监督检验检疫总局,2012-06-18.

[8]IPEM Report 91.Recommended standards for routine performance testing of diagnostic X-ray imaging systems[R].IPEM,2005.

[9]国家药品监督管理局.YYT 0590.1-2005医用电气设备数字X射线成像装置特性第1部分:量子探测效率的测定[S].国家药品监督管理局,2005-12-07.

[10]国家药品监督管理局.Feed back comment for china CDC made the proposed DR QA guideline(draft version 6)[S].国家药品监督管理局,2012-9-14.

[11]李宝良,孙智勇.医用数字化X射线影像探测器的质量评价探讨[J].中国医疗器械信息,2012,18(5):36-39.

[12]余建明,牛延涛.CR、DR成像技术学[M].北京:中国医药科技出版社,2009

[13]邹志孟,都美玲.Canon平板探测器数字化成像技术在急诊工作中的应用[J].世界医疗器械,2012, 18(3):46-47.

[14]谭丹华.放射诊疗设备的质量检测与安全防护[J].中国医疗器械信息,2013,19(11):34-37.

Measurements of the performance characteristics of direct digital radiography(DDR) system:resolts and assessments

/WANG Jian-chao, WEI Ke-dao, XU Hui, et al// China Medical Equipment,2014,11(12):16-18.

Objective:To establish methods of specification of testing of quality control in direct digital radiography (DDR) system and a sets of scientific assessment standard. Methods: Based on conducted abroad literature search and referenced information from some manufacturers, it is established a sets of DDR performance measurements and assessment standards. Results: It is total 17 units of DDR from different manufacturers, including 7 foreign products and 10 home products . Each of DDR includes 13items of test parameter in which were all ested 5 units from abroad products (71%) and 6 units from home products (60%). There are 3 test paramenters with poorer pass rates, such as image retention is 64.7% pass rates, response uniformity are 76.5% pass rates and scaling errors are 76.5% pass rates. Conclusion: The 13 test paramenter with DDR were make an appropriate for the methods of measurements and the standards of assessment. A primary problem is the lack of one or several test paramenters for some of manufacturers. It was recommended them to improve this situation.

Digital radiography; Quality control; Performance test; Assessment method

1672-8270(2014)12-0016-03

R812

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.12.006