全数字化乳腺X射线成像系统自动曝光控制可重复性及探测器均匀性检测*

陈建新　付丽媛　梁永刚　倪　萍　吴剑威　陈　坚　李　威　刘冰川　陈自谦*

全数字化乳腺X射线成像系统自动曝光控制可重复性及探测器均匀性检测*

陈建新①付丽媛①梁永刚①倪萍②*吴剑威②陈坚①李威②刘冰川①陈自谦①*

目的：研究数字乳腺X射线摄影（DR）自动曝光控制（AEC）可重复性及探测器均匀性检测方法。方法：使用M12乳腺X射线机性能测试模体，对AEC重复性及探测器均匀性进行检测。参考标准：最大相对误差＜10%，异变系数＜5%，结果：①AEC可重复性检测最大相对误差为0.45%，异变系数为0.41%，自动曝光控制重复性检测符合标准要求；②探测器均匀性测量的最大相对误差为2.83%，参考标准最大相对误差＜7%，探测器均匀性检测通过。结论：该检测方法可有效对全数字化乳腺X射线成像系统的AEC可重复性及探测器均匀性进行检测，通过检测可快速掌握系统稳定性和可靠性，保证设备始终处于良好的工作状态。

全数字化乳腺X射线成像系统；自动曝光控制可重复性检测；探测器均匀性；M12模体

［First-author’s address］ Medical Image Center of Fuzhou General Hospital of PLA， Fuzhou 350025， China.

乳腺癌是妇女最常见的恶性肿瘤之一，严重威胁着广大妇女的健康和生命安全。全数字化乳腺X射线成像系统作为一种无创便捷的检查方法，已成为乳腺癌筛查的主要检查手段［1］。一幅高质量的乳腺影像对于提高影像诊断准确性、保证检出率有重要的意义。开展全数字化乳腺X射线成像（Digital radiography， DR）系统定期质量控制检测工作，是保证乳腺摄影图像质量的根本［2］。本研究参考国内外多品牌全数字化乳腺X射线成像系统的质量控制检测标准，在保证机器性能和图像质量的前提下，选择自动曝光控制（automatic exposure control，AEC）重复性及探测器均匀性作为快速质量控制需要测量的参数进行研究，以保证全数字化乳腺X射线成像系统的稳定性、有效性及探测器的状态［3-5］。

1　资料与方法

1.1设备及检测器材

受检设备为Siemens MAMMOMAT Novation DR乳腺成像系统（德国西门子公司），启用日期为2009年10月。该设备搭载的探测器为非晶硒平板探测器，24 cm×30 cm，球管为钼和（或）钨X射线球管。检测设备为M12乳腺X射线机性能测试模体（瑞典奥利科公司），如图1所示。

图1　M12乳腺X射线机模体图

1.2检测方法

（1）环境条件。室内温度为20～22 ℃，湿度为50%～60%，电源电压为（380±10）V。

（2）创建一个新的患者记录，选择AEC，管电压为28 kV，默认的阳极滤过组合，如图2所示。

图2　放置模体位置示意图

（3）将20 mm厚的模体放置于乳房支撑台上，注意定位于正中位置，开始曝光，记录管电压kV、管电流mAs；更换40 mm和60 mm厚度的模体重复上述操作。每周检测一次，连续检测5周。所拍摄的模体图像如图3、图4和图5所示。

图3　20 mm厚模体影像图

1.3测试计算

1.3.1AEC重复性测算

图4　40 mm厚模体影像图

图5　60 mm厚模体影像图

根据所拍摄图像上感兴趣区域（region of interest，ROI）的平均像素值判断。打开模体图像，根据质量控制指南在拍摄的模体图像上选取大于模体面积70%的区域作为ROI（如图6所示）。

图6　AEC重复性测算ROI选取影像图

记录模体厚度和ROI的平均像素值，重复上述步骤得到20 mm、40 mm和60 mm模体的平均像素值，计算得到3个ROI的总平均像素值xav为公式1：

试中xN为ROI的平均像素值。

计算出标准差σx为公式2：

计算出异变系数Cvar，x为公式3：

最后计算出相对误差Δxrel，n为公式4：

1.3.2探测器均匀性测算

探测器均匀性的测算选用20 mm厚模体的图像。打开20 mm厚模体的图像，在其上选择4个4 mm2的ROI（如图7所示）。

图7　探测器均匀性测算ROI选取影像图

表1　一次AEC重复性测量数据

记录下平均像素值，根据公式（1）计算出总平均像素值，根据公式（4）计算出相对误差。

2　结果

2.1AEC重复性测量结果

一次AEC重复性测量条件及结果见表1，5次测量结果见表2。

表2　5次AEC重复性测量结果

表2中最大相对误差为0.45%，异变系数为0.41%。参考标准：最大相对误差＜10%，异变系数＜5%，因此AEC重复性检测通过。

2.2探测器均匀性测量结果

一次探测器均匀性测量结果见表3，5次测量结果见表4。

表3　一次探测器均匀性测量数据

表4　5次探测器均匀性测量数据汇总

表4中最大相对误差为2.83%，参考标准最大相对误差＜7%，因此探测器均匀性检测通过。

3　讨论

乳腺X射线摄影检查是目前诊断乳腺疾病的首选和最简便、最可靠的无创性检测手段，痛苦相对较小，简便易行，且分辨率高，重复性好，存储的图像可供前后对比，不受年龄和体形的限制，目前已作为常规的检查。但这种成像方法的效用依赖于高分辨、高对比度以及最低剂量的乳腺摄影图像，要想获得高质量的影像质量，就必须要进行系统的质量控制［6］。

全数字化乳腺X射线摄影系统应该在系统安装或每一次发生改动后进行计量，并把其获得的数据作为基线值供以后的质量控制参考，其内容主要包括压迫力检测、胸壁侧准直、压迫板准直、准直器评估、管电压的测量和重复性、伪影检测、AEC检测（包括安全性、重复性和跟踪测试）、探测器均匀性、空间分辨率、模体图像质量以及平均腺体剂量等［7-9］。从不同厂商和国内外的质量控制标准来看，全数字化乳腺X射线成像系统质量控制参数有很多，本研究用于进行短周期全数字化乳腺X射线成像系统质量控制的检测，因此挑选AEC重复性作为评估系统稳定性和有效性的参数。

AEC重复性是在X射线发生装置中，通过1个或数个加载因素自动控制，以便在预选位置上获得理想照射量的操作方法。AEC的重复性用于评估其功能的稳定性和有效性。自动曝光控制重复性的测算是根据所拍摄图像上ROI的平均像素值来判断得出，计算其最大相对误差与变异系数，若结果符合标准要求，则无需进行校正；若检测结果不通过，则需要进一步校正。探测器均匀性是指其整个表面上的探测器响应的均匀性，其在整个图像范围内灵敏度应是恒定不变的。为此，期望探测器自身的一致性保持均匀和稳定。在所拍摄的模体影像上，计算每一个感兴趣区内的平均像素值和标准差，平均像素值应该在总体平均值的10%范围内。

全数字化乳腺X射线摄影系统的设备性能随着时间推移也有所下降，从测试结果可以看出，AEC稳定性的最大相对误差和异变系数虽然在正常值以下，但均在缓慢上升，探测器均匀性的最大相对误差也在波动上升。影响全数字化乳腺X射线摄影系统设备性能的因素包括噪声、散射线、滤线栅和剂量等［10-15］。

4　结语

实验过程表明，噪声最有可能对设备性能产生影响，而噪声包括X射线噪声、视频系统噪声、量子化噪声、散射线引起的噪声、存储器或磁盘存取时出现的存储噪声等。因此在进行乳腺摄影时，要尽量降低噪声对影像质量的影响。

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［15］汪登斌.重视乳腺多模态影像学技术的应用研究［J］.放射学实践，2015，30（11）：1070-1071.

Test AEC repeatability and detector uniformity of full field digital mammography system

HEN Jian-xin， FU Li-yuan， LIANG Yong-gang， et al// China Medical Equipment，2016，13（10）:15-18.

Objective: To investigate the skill of test the AEC repeatability and detector uniformity of full field digital mammography system. Methods: AEC reproducibility and detector uniformity of full field digital mammography system were measured using M12 breast X-ray performance test phantom.

tandard: the maximum relative error was lower than 10% and variation coefficient lower than 5%. Results: ①The maximum relative error and coefficient of variation were 0.45% and 0.41% and AEC met requirements of the standard. ②The maximum relative error of detector uniformity was 2.83% meeting requirements of the standard. Reference standard: the maximum relative error was lower than 7%. Conclusion: The stability and effectiveness of the full field digital mammography system were reflected by testing the AEC reproducibility and detector uniformity， to ensure the system was in good working condition.

Full field digital mammography system； Automatic exposure control repeatability； Detector uniformity；M12 phantom

1672-8270（2016）10-0015-04

R812

A

2016-06-21

国家重点研发计划数字诊疗装备研发重点专项（2016YFC0103100）“数字诊疗装备质控仿生动态体模及其临床应用软件符合性

评价研究”；军事医学计量科研专项（2011-JL2-014）“功能磁共振成像专用体模及质量控制检测方法的研究”

①解放军福州总医院医学影像中心 福建 福州 350025

②解放军福州总医院医学工程科 福建省医学装备管理质量控制中心 福建 福州 350025

nping6@sohu.com；chenziqianfz@sina.com

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.10.005

陈建新，男，（1960- ），本科学历，副主任技师。解放军福州总医院医学影像中心，从事医学影像技术学、质量控制和质量管理方面的研究。