影响DR图像质量的关键因素分析

李金霞，续大为

（1.西安医学院 陕西 西安 710000；2.陕西省肿瘤医院 陕西 西安 710000）

数字化X线摄影（DR）在我国已应用普及多年，其具有图像质量好、X线剂量低、价格便宜、成像速度快、分辨率高、动态范围大、强大的后处理系统等优点，但是要获得优质的图像并非随意的操作就可行，那么影响DR成像质量的关键因素有哪些，如何充分发挥DR的性能，为临床提供层次丰富的高质量图像，就成为不断探索研究的内容。

1 数字化X线摄影系统的结构

DR系统主要由图像接收器、数据采集器、图像处理器、存储器、显示器及系统控制器构成，其构成也可分为软件系统和硬件系统，结构如图1所示。

图1 DR结构方框图Fig.1 The DR structure block diagram

软件系统主要包括：图像处理、数据采集和系统管理。图像处理部分主要是完成图像后处理，如对图像进行增强、边缘优化、黑白翻转等；系统管理软件主要是完成DR的参数选择控制和图像的采集。

硬件系统主要包括：X线机的电源装置、X线管装置、控制装置、高压发生装置、探测器及接口电路等。X线管和探测器作为X射线的产生和接收部件是系统最关键的部件，其性能好坏会直接影响图像质量[1]。

2 影响DR图像质量的关键因素

2.1 X线管对图像质量的影响

X线管是X线机组成的核心部件之一，X线管产生X线。其结构由阴极、阳极和玻璃壳三部分组成。每一个组成部分均会对X线的质量产生一定的影响，从而影响图像质量[2]。阳极部分对图像质量的影响是由于在X线产生的过程中的二次电子经玻璃壳反射并经阳极吸引再次轰击靶面时，会产生散射X线，散射线方向是杂乱无章的而使图像质量下降；阴极部分则是由于灯丝发射电子并经聚焦曹聚焦，直接决定了焦点的大小，而有效焦点的大小决定了图像的空间分辨率从而影响影像的清晰度；玻璃壳正常情况下其真空度应保持在10-6mmHg以下，若经过一段时间使用管内真空度下降，则阴极电子在飞向阳极的过程中会与管内物质碰撞产生能量损失，从而影响X线的质量，影响到图像质量，严重的时候会得到白片[3]。

2.2 探测器对图像质量的影响

探测器是X线机组成的另一核心部件，将不可见的X线转化为电信号。目前应用较多的是平板探测器，平板探测器主要有两种，一种是直接数字化X线成像的非晶硒平板探测器。另一种是间接数字化X线成像的非晶硅平板探测器。探测器的结构及工作原理决定了图像质量，同时将X线转化为电信号的效率决定了X线剂量的高低。

2.2.1 非晶硒平板探测器

非晶硒（a-Se）为直接式平板探测器，直接将X线转换为电信号。主要由集电矩阵、硒层、电介层、顶层电极和保护层等构成。

当有X线入射到探测器时，非晶硒被电离成电子-空穴对，电子-空穴对在顶层电极与集电矩阵间电场力的作用下定向移动形成电流，电流被存储在电容器里，在控制信号的作用下，电流被输出至放大器，并经过模数转换转变为数字信号，送入计算机进行处理。在将X线转化为电信号的整个过程中，没有光的转换过程就不会出现光的散射。TFT（薄膜晶体管）的尺寸决定了最小像素尺寸的大小，从而决定了图像空间分辨率的高低。在14”×17”的范围内像素矩阵为2 560×3 072，每个像素大小为 139 μm×139 μm[4]。

图2 硒型FPD原理图Fig.2 The principle diagram of the type of selenium flat-panel detector

2.2.2 非晶硅平板探测器

非晶硅平板探测器为间接数字化X线成像，是X线间接转换为电信号。其结构由光电二极管和闪烁晶体组成。

X线到达探测器时先照射到探测器表面的闪烁晶体，闪烁晶体将透过人体后的X线转换为可见光，可见光又由闪烁体下的光电二极管阵转换为电信号，电信号的强度与入射X线强度成正比，在控制电路的作用下，扫描读出各个像素的存储电荷，经A/D转换后输出数字信号，传送给计算机进行图像处理从而形成X线数字影像。

由于在转换的过程中有光信号的产生，就存在光的散射，所以光电二极管的大小和散射光的控制技术共同决定图像的空间分辨率[5]，在 14”×17”的范围内像素矩阵为 2 517×3 120，每个像素的大小为 143μm×143μm。

将两种平板探测器所得到的像素尺寸进行比较，非晶硅平板探测器像素尺寸要比非晶硒大些，所以，非晶硅平板探测器的图像空间分辨率要比非晶硒平板探测器低。

2.3 摄影参数对图像质量的影响

摄影过程中，参数的合理选择和正确应用是提高图像质量的一项重要技术。目前应用最多的仍为三钮制调节方式，即调节KV、mA、s 3个参数。DR摄影X线曝光宽容度大，即曝光参数的调节范围可适当放宽，但是我们要在保证图像质量的前提下，尽量降低X线曝光剂量，如果使曝光参数过大或过小，均会影响到图像的对比度和清晰度，所以，合适的X线曝光剂量是优质图像的保证[6]。

1）mAs

mAs将决定X线的量，影响图像的密度（黑化度）。mAs过小时，图像的密度过低，得不到信息丰富清晰的图像；mAs过大时，由于焦点的膨胀性，会使焦点变大图像质量下降，并且mAs越大，在X线量增加的同时噪声量也相应增加，影响图像质量，而且会增加患者的辐射剂量。所以，选择针对不同患者不同部位要选择合适的mAs。

2）KV

KV决定X线的质，从而决定着穿透能力，影响图像的对比度[7]。摄影过程中应根据不同部位[8]选择合适的KV，KV过低时无法清晰显示图像细节[9]，对比度达不到要求；KV过高时则会增加噪声影响图像质量。

3 结 论

影响DR图像质量的主要因素是X线管、平板探测器和合适的曝光条件，维护好X线管和平板探测器[10]及根据曝光部位合理的选择曝光条件可得到优质的图像。

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