移动DR后处理参数对床旁胸片影像质量的影响

郭 哲，吴文娟，于宝海，张祖卓，袁玉玲，孟 辉，吴慧钊(河北医科大学第三医院放射科，河北 石家庄 050051)

移动DR后处理参数对床旁胸片影像质量的影响

郭 哲，吴文娟，于宝海，张祖卓，袁玉玲，孟 辉，吴慧钊*
(河北医科大学第三医院放射科，河北 石家庄 050051)

目的 探讨移动数字化X摄影(DR)不同后处理参数对床旁胸片影像质量的影响。方法 对150幅床旁胸片图像进行多频拉普拉斯变换(MLT)、图像处理(IP)等后处理参数调整，分析总结后处理参数的优化方案。测量肺部相关区域光学密度值，以配对样本t检验比较出厂设置默认参数与后处理参数优化肺部相关区域光学密度值的差异和图像质量评分的差异。结果 亮度、对比度以及动态范围中的低密度参数对床旁胸片图像质量影响较大。调整并优化后处理参数后，胸部第2肋间区域密度值为1.68±0.04，肺门密度值为0.77±0.46，肺周边部密度(近胸壁1 cm处与单肋骨重叠处)值为0.62±0.06，心影密度值为0.44±0.04，膈下密度值为0.37±0.04，两肺野外带纹理清晰显示，脊柱和心影后区肺纹理可见，符合诊断学要求。第2肋间、肺门、肺周边部、心影部、膈下部均为调整前密度值小于调整后密度值，差异有统计学意义，且调整后的密度值均较调整前接近参考密度值；优化后处理参数后所得影像质量评分为(3.53±0.14)分，高于优化前(3.02±0.23)分，差异有统计学意义。结论 适合的后处理参数值是保证移动DR床旁胸片肺部各区域合理密度值的关键，优化后处理参数可提高移动DR床旁胸片的影像质量。

胸部疾病；光学密度;图像质量;放射摄影术

移动数字化X摄影(digital radiography，DR)由于成像速度快、图像质量好、量子检测效率高[1-2]以及强大的后处理功能在床旁胸部检查中发挥了重要作用。影响床旁DR胸片图像质量的主要因素是后处理参数[3]，评价床旁DR胸片质量包括视觉主观评价和物理学客观评价[4]。本研究通过对后处理参数调整前、后的图像质量进行主、客观评价，以探讨不同后处理参数值的选择和匹配对床旁胸片各解剖区域光学密度值以及图像质量的影响，旨在寻求提高移动DR床旁胸片影像质量的适宜后处理参数值。

1 资料与方法

1.1一般资料 收集2016年2月—10月在我院接受床旁DR检查的成人患者150例，其中男80例，年龄25～75岁，平均(67.2±7.1)岁，胸部体厚20～26 cm，女70例，年龄28～76岁，平均(38.3±2.2)岁，胸部体厚22～28 cm。

1.2仪器与方法 采用赛德柯移动数字化X线摄影系统(佳能操作及后处理软件)，Canon CXDI-55G硫氧化钆平板探测器，成像范围14×17英寸，像素尺寸160 μm，经河北省计量监督检测院检测合格。锦源JY-2230放射医学影像工作站(软件V1.0)；佳能固定聚焦式滤线栅，栅焦距110 cm、栅比12∶1、栅密度 40 L/cm；胶片为Carestream DVB+医用红外激光胶片，使用锐珂Dry View 6850激光洗相机打印。

150例患者均为非常规摄影[5]，采取高千伏胸部摄影技术。患者取仰卧前后正位或半卧位投照，中心线对准第6胸椎垂直入射；根据赵永霞等[6]推荐的摄影条件，以不同患者的胸部体厚为依据选择适宜的管电压、管电流值。本组男、女患者摄影条件分别为 100 kV、3 mAs和110 kV、 3 mAs；摄影距离为 110 cm，采集图像后进行后处理参数调整；使用铅衣、铅眼镜、铅围脖分别对患者盆腔区(性腺)、眼睛、甲状腺区进行防护。

1.3图像质量主观评分标准 胸部图像质量评分内容参考《中华人民共和国卫生行业标准》WS/T389-2012：①肺野部血管影(肺纹理)自肺门向肺野外带能连续追踪；并且清晰可见直径2 mm的血管影像；②清晰可见气管和邻近的支气管、横膈和双侧肋膈角、心脏和主动脉边缘；可见横膈以上完整胸廓结构；可见心影后肺野及脊柱；③影像密度和对比度良好，无运动伪影及栅切割伪影。根据影像质量控制的影像显示标准评分[7]：1分，结构影像显示不清；2分，结构影像隐约可见；3分，结构影像可见；4分，结构影像清晰可见。

1.4 肺部光学密度测量 采用美国X-rite 341c光学密度计，依据《中华人民共和国卫生行业标准》 WS/T 389-2012对胸片肺野第2前肋间最高密度、肺门密度(背景均匀无骨骼重叠处)、肺周边部密度(近胸壁 1 cm处与单肋骨重叠处) 、心影部密度(左心影内肺纹理处)、膈下部密度(肝肺重叠部)进行测定。

1.5后处理参数的调整 主要对多频拉普拉斯变换(multi-frequency laplacian transform， MLT)、图像处理(image processing， IP)参数和动态范围的调节。①分度曲线(LUT)：包括自动调整和REX调整，曲线形状有“胸部”和“胸部#2”两种。②亮度和对比度：亮度范围1～29，调节图像整体明暗亮度，其数值越大，图像越暗。对比度范围1～29，调节图像整体对比度，其数值越大，图像对比度越强。③增强处理包括：边缘增强，范围1～10；边缘频率，范围1～10；对比度增加，范围1～10。可强调曝光图像的边缘细节与局部对比度而提高清晰度。④噪音滤过：范围0～10，可以使图像的噪点减少，尤其是曝光条件不足的图像。⑤动态范围：主要调节图像中过亮或过暗的区域，包括高密度和低密度。高、低密度范围1～19，高密度数值减小，图像中过暗区域变亮；低密度数值增大，图像中过亮区域变暗。

最优化的后处理参数： IP参数(LUT选择自动调整，曲线形状为“胸部#2”)，亮度18、对比度9，MLT(s)频率中增强处理(边缘增强为3、边缘频率为3、对比度增加为7)，噪音滤过效果为0～3，动态范围(最高密度为9，最低密度为7)，调整高级处理中的Gamma值为1.0～1.7。

1.6统计学分析 采用SPSS 17.0统计分析软件。以配对样本t检验比较出厂设置默认参数与后处理参数优化肺部相关区域光学密度值及影像质量主观评分的差异；将参数调整前后的密度值分别与参考密度值相减，对其差取绝对值以配对样本t检验比较出厂设置默认参数与后处理参数优化组肺部相关区域光学密度值与参考密度值的差距。P<0.05差异有统计学意义。

2 结果

对150幅胸部图像进行亮度、对比度与低密度主要后处理参数的调整，并对胸部相关区域进行光学密度测定:①随着亮度数值增加，胸部图像变暗，密度相应增加；对比度数值增加，组织间对比增高，图像层次减少，反之亦然。设置亮度为17～19、对比度为7～9、低密度为7～8时，胸部第2肋间区域密度值为 1.68±0.04，肺门密度值为0.77±0.46，肺周边部 (近胸壁 1 cm处与单肋骨重叠处)密度值为0.62±0.06，心影部密度值为0.44±0.04，膈下密度值为0.37±0.04，两肺野外带纹理清晰显示，脊柱和心影后区肺纹理可见，符合胸部图像质量要求(图1A)。②当亮度为20～23、对比度为10～13、低密度为9～11时，胸部第2肋间区域密度值为1.8±0.02，肺门密度值为 0.85±0.24，肺周边部密度(近胸壁1 cm处与单肋骨重叠处)值为0.73±0.02，心影部密度值为0.55±0.03，膈下密度值为0.5±0.02，两肺野偏黑，肺野外带纹理消失，脊柱和心影后区肺纹理不可见(图1B)。③当亮度为14～16、对比度为5～6，低密度为5～6，胸部第2肋间区域密度值为1.37±0.02，肺门密度值为 0.50±0.18，肺周边部密度(近胸壁1 cm处与单肋骨重叠处)值为0.40±0.03，心影部密度值为0.25±0.02，膈下部密度值为0.2±0.01，两肺野偏白，肺野外带纹理显示不清，脊柱和心影后区肺纹理不可见(图1C)。

表1 出厂设置默认与优化后后处理参数对肺部各区域光学密度值的比较(±s)

表1 出厂设置默认与优化后后处理参数对肺部各区域光学密度值的比较(±s)

组别第2肋间肺门肺周边部心影部膈下部调整前密度值1．48±0．220．60±0．160．47±0．160．32±0．100．27±0．08调整后密度值1．68±0．040．77±0．460．62±0．060．44±0．040．37±0．04t值-2．74-3．44-2．61-4．97-2．74P值0．020．010．030．010．01

表2 后处理参数调整前、后肺部各区域密度值与参考值差的绝对值比较(±s)

表2 后处理参数调整前、后肺部各区域密度值与参考值差的绝对值比较(±s)

组别第2肋间肺门肺周边部心影部膈下部调整前密度值与参考密度值的差的绝对值0．22±0．010．15±0．030．18±0．140．08±0．020．08±0．03调整后密度值与参考密度值的差的绝对值0．02±0．000．02±0．010．03±0．010．04±0．010．02±0．00t值3．745．324．532．173．28P值0．01<0．0010．010．030．02

图1 患者女，53岁，床旁DR胸部前后位图像 A.调整亮度为18、对比度为8、低密度为8，图像质量符合胸片要求，肺部各区域密度值均在参考值范围; B.调整亮度为23、对比度为12、低密度为11，两肺野“发黑”，肺部各区域密度值均大于参考值; C.调整亮度为14、对比度为5，低密度为5，两肺野“发白”，透亮度低，肺部各区域密度值均小于参考值

胸部第2肋间、肺门、肺周边部、心影部、膈下部后处理参数调整前密度值小于调整后密度值，差异有统计学意义(表1)；图像后处理参数调整后的密度值均较调整前接近参考密度值(表2)；后处理参数调节前、后对影像质量影响的主观评价：后处理参数优化所得影像质量评分为(3.53±0.14)分，高于出厂设置默认参数评分[(3.02±0.23)分，t=47.53，P<0.05)]。

3 讨论

移动DR集成X线摄影、影像信息采集、数据处理、影像显示等技术，具有可移动、即时显示、图像远程传输等优点，特别适用于病房、急诊室、手术室等的急诊和/或行动不便患者。相对于CR和传统屏—片系统，移动DR数字化成像链简化、紧凑，高效，质量稳定可靠，设备故障率低，一台设备即可独立执行X线检查任务，目前在各级医院已迅速普及。胸部床旁摄影是移动DR工作的重要内容，床旁胸片检查的患者多病情较重、活动受限且不能配合检查，摄影体位多采用非常规胸部仰卧或半卧前后位，加之靶片距较常规摄影短，不能达到180 cm，造成心影对肺组织遮挡较常规摄影后前位多。若干因素均对移动DR床旁胸片的成像质量产生不利影响，故需使用适宜的DR成像技术来获得高质量的床旁胸片。

由于肋骨、心脏、纵隔与肺组织的密度相差较大，其中1/3的肺组织被这些高原子序数、高密度器官和组织遮盖，如果使用常规千伏摄影(90 kV以下)，X线衰减与物质的原子序数、密度、厚度相关，纵隔、心脏、膈肌和肋骨等与肺组织重叠处的信息被遮挡而不能清晰显示。本研究应用胸部高千伏摄影技术，利用康普顿散射效应使组织间对比度降低，透过高原子序数、高密度器官和组织能显示被遮挡的肺组织，组织层次丰富，影像信息量大大地增加。胸部高千伏技术的曝光量(mAs)也远小于常规胸部X线摄影，可大幅降低卧床患者所接受的辐射剂量[8-9]，较短的曝光时间有利于床旁躁动患者的急诊检查。本研究使用的摄影条件参考了赵永霞等[6]的胸部DR高千伏摄影研究结果，因为随着管电压的增加体表入射剂量降低，但信噪比也随之下降，DR胸部高千伏摄影应根据患者不同体厚选择不同的管电压[6,8]，而不是一个固定值。本组患者胸部体厚为20～24 cm时，摄影条件为100 kV、 3 mAs；胸部体厚为25～28 cm时，摄影条件为110 kV、3 mAs，使辐射剂量与图像质量达到最佳平衡。

本研究发现，DR后处理参数值的选择和匹配影响床旁胸片肺部各区域密度值和图像质量[10]。本研究移动DR配备佳能平板探测器及操作系统，其中有多项后处理参数可供调整，IP参数中的亮度、对比度与图像的灰度表现相关，对肺部的光学密度影响最大，其亮度控制图像的明暗程度，数值增大图像逐渐变黑、密度相应增大，反之变小；LUT是像素灰度值的映射表，其将实际采样到的像素灰度值经过一定的变换如阈值、反转、对比度调整、线性变换等，变成另一个与之对应的灰度值，这样可起到突出图像的有用信息、增强图像对比度的作用，常规选择自动调整，曲线形状为“胸部#2”；增强参数(边缘增强、边缘频率、对比度增加)主要是对肺部细节及局部对比度的调整，为保证胸部图像细节的真实显示，这些参数值不能调整过高，一般取值0～3；动态范围中的低密度参数与心影、纵隔和横膈重叠的肺纹理显示及整体图像质量密切相关，如果低密度值过高图像变灰、对比度降低，即使亮度、对比度值合适，肺部光学密度值及图像质量均不符合诊断要求。

本研究低密度和高密度参数值分别设置为7和 9，当亮度值为20～23、对比度值为10～13时，两肺野整体偏黑，肺纹理显示不淸，肺部各区域密度值超过正常值范围。当亮度值<16、对比度值<7时，两肺野整体偏白，肺部各区域密度值变小。当把亮度值调整为17～19、对比度值为7～9，其他后处理参数值为优化后的参数值，两肺纹理显示清晰，能追踪到肺野外带，与纵隔、心尖区及横膈重叠区的肺纹理显示良好，肺部各区域的光学密度值在参考值范围内，符合胸片图像质量要求。本研究对患者进行床旁胸片摄影时，注意做好患者及工作人员的辐射防护，操作技师和同病室其他人员应远离管球阴极侧和后方区域[11]，并严格控制照射野，减少辐射危害。实际工作中，建议根据胸部体厚设定管电压、管电流等摄影条件，把优化后的后处理参数值相应地保存到多个器官程序中供其选择，以保证图像质量和肺部各区域光学密度值。

综上所述，后处理参数值是决定移动DR床旁胸片图像质量和肺部各区域光学密度值的重要因素，合适的低密度参数值是图像质量的基础，亮度、对比度参数是影响肺部各区域光学密度值的主要因素。通过优化后处理参数可获得移动DR床旁胸片肺部各区域的合理密度值，提高移动DR床旁胸片的影像质量。

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Effects of different processing parameters of mobile DR on image quality of bedside chest radiography

GUOZhe,WUWenjuan,YUBaohai,ZHANGZuzhuo,YUANYuling,MENGHui,WUHuizhao*
(DepartmentofRadiology,ThirdHospitalofHebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050051,China)

Objective To explore the effects of different processing parameters of mobile digital radiography (DR) on image quality of bedside chest radiography. Methods Post processing parameter on 150 cases bedside DR chest image like multi-frequency laplasse transform (MLT), image processing (IP) were modified, and the optimization scheme of post-processing parameters were analyzed and summarized. The paired samplettest was used to compare the difference of the imaging quality score and optical density between the default parameter group and the post-processing parameter optimization group through measure the optical density of lung related area. Results Brightness, contrast and the low density in dynamic range were the main factors affecting the quality of bedside chest radiography. After modifying and optimizing the post-processing parameters, the density value of the second intercostal area was 1.68±0.04, the density value of the hilum was 0.77±0.46, the density value of pulmonary peripheral (near chest wall 1 cm and overlap with a single rib) was 0.62±0.06, the density value of cardiac shadow was 0.44±0.04, the density value of subphrenic was 0.37±0.04, the lung markings was clearly showed in the lateral field of lung and was visible in the spine and heart shadow area which meet the diagnostic requirement. The density value of those parts before modify were lower than the modify value which was more closer to the reference density value, and the difference had statistically significant. The image quality score of the post-processing parameter optimization group was 3.53±0.14, which was higher than 3.02±0.23 of the default parameter group, and the difference had statistically significant. Conclusion The appropriate post-processing parameters is the key to guarantee the reasonable density of lung areas image quality and the optimization post-processing parameter can improve the image quality of bedside chest radiography by the mobile DR.

Thoracic disease； Optical density; Image quality; Radiography

河北省卫计委医学科学研究重点课题(ZD20140164)。

郭哲(1978—)，男，河北新乐人，学士，主管技师。研究方向：医学影像技术。E-mail： 1733854098@qq.com

吴慧钊，河北医科大学第三医院放射科，050051。E-mail： wuhuizhao2004@sina.com

2017-01-26

2017-05-19

10.13929/j.1003-3289.201701137

R814.41; R561

A

1003-3289(2017)07-1085-05