动态DR 技术与新冠肺炎应用评价

王明波

（深圳市第三人民医院 广东 深圳 518020）

数字化X 线摄影近十几年可以说经历了数代的技术跃升，伴随数字化平板探测器技术的发展，近几年直接数字化平板X 线摄影系统已经发展成为最广泛的数字化摄影技术，平板数字化探测器的成功研制，极大的提升了X 线影像的清晰度与准确度，对于临床应用有着重要的价值。如果说第一代数字化摄影技术通过模数转换实现影像输出，那么第二代数字化影像技术，通过平板数字化探测器改变了传统X 线设备的组成结构。由影像增强器、摄像头、光学系统和模数转换器构成的传统影像链，被直接数字化替代。极大的减少了对影像成像产生诸多不确定性影响的复杂链条，有效减少了图像的噪声和失真，提高了影像的对比度和分辨率，并且通过调节窗宽窗位，扩展了影像的动态范围，大幅度的提高了影像图像的对比度与分辨率。全新第三代动态数字化X 线摄影技术，在第二代数字化探测器技术之上，突破影像技术限制，开发出了动态数字化探测器，在传统静态数字化探测器之上，动态数字化探测器可以实现连续多帧摄影，并通过硬件、软件与图像算法的协同，输出高对比度和分辨率的动态影像，进一步扩宽了X 线片的临床筛查与诊断应用范围、思路与实践。本篇围绕动态DR 摄影技术的原理、临床应用以未来发展方向进行探究。

1 动态DR摄影技术原理

动态DR 技术是将的射线检测单元合并成平板线性阵列，直接连接到大规模集成电路，同时完成射线接收、光电转换和数字化的整个过程。由于是直接转换，减少了传输和信号转换产生的诸多噪声信号，并使用适当的滤波电路来获得低噪声和高灵敏度的影像。动态DR 由动态平板探测器、高压发生器、球管、运动机架、计算机与图像处理与传输系统组成，与传统数字化X 线摄影技术相比，动态DR 摄影能在一个时间单位内低剂量高速获得多帧X 线影像，通过图像算法处理系统后，极速输出一段连续动态影像（运动），实现所见即所得。

其中，动态探测器是数字化透视摄影X 射线机核心组成部分，负责将X 射线转化成数字化的图像电信号，然后通过线路将图像信号传输出去，给到图像处理系统进行处理、显示、归档等操作。此处介绍的动态平板探测器是一种非晶硅X 射线平板探测器，它是一种以非晶硅光电二极管阵列为核心的X 射线影像探测器。静态图成像原理是在X 射线照射下探测器上层的CsI 闪烁体将X 射线光子转换为可见光，然后由下层的具有光电二极管作用的非晶硅阵列变为图像电信号，通过外围电路检出及A/D 变换，从而获得数字化图像。成像过程可概括为：X 射线－可见光－图像电信号－数字图像。动态图成像原理与静态基本一样，只是动态DR 可通过低剂量、高速率的连续拍摄，并在电脑上实时连续的播放出来，最终显示为动态影像。

动态平板可以设置在不同的工作模式，就可以实现各种不同的成像帧，即可实现不同帧率的连续点片和不同帧率的透视功能。动态成像的实现过程以脉冲工作模式为例，是由软件设置好探测器的工作模式和高压发生器参数，当按下曝光手闸或踩下曝光脚踏开关后，高压发生器主机让球管出X 射线，并输出曝光脉冲信号给探测器，控制探测器曝光出图，图像信号经传输线路传输到电脑，经软件实时处理后进行实时显示，从而实现动态成像。每秒输给探测器的曝光脉冲个数由探测器的工作模式决定，如探测器模式是10f/s，则高压发生器就每秒给探测器10 个曝光脉冲。动态探测器的特点是对X 射转化效率高，能量损失少，信噪比高，性能稳定，重量和体积都比较小。

2 动态DR临床应用与优势

一般而言，数字化X 线摄影相较于CT 具备剂量低、检查时间短、依从性高、图像清晰度高、价格低等特点和优势。但是对于一般数字化X 线摄影而言，获得的都是二维平面影像，同时受到被照物的影响，诸如呼吸以及受检查的运动等因素，影像质量难以控制。动态DR 相较于常规数字化X 线摄影，能极大的提升X 线影像质量控制效果，同时对于诸多部位的摄片诊断能提供运功功能的视角和评估参考，能进一步提升筛查与诊断的精准性。动态DR 作为X 线摄影技术，在临床中具备广泛的应用价值与优势，尤其是在胸部、骨关节与腹部成像检查中相较于常规静态DR 的检查，动态DR 具有其无可比拟的临床应用优势。

以胸片的肺结节诊断为例，肺结节是胸部影像学上一个非常常见的表现。肺结节为小的局灶性、类圆形、影像学表现为密度增高的阴影，可单发或多发，不伴肺不张、肺门肿大和胸腔积液。孤立性肺结节无典型症状，常为单个、边界清楚、密度增高、直径≤30mm 且周围被含气肺组织包绕的不透X 线阴影。局部病灶直径＞30mm 者称为肺肿块。肺结节有多发性结节和单发孤立性结节两种，大多数孤立性结节的临床症状不明显，常常在健康体检胸透时发现。胸部有良好的自然对比，X 线检查是发现和诊断肺结节的一个重要手段。在肺结节的良、恶性鉴别诊断上，结合肺结节影像学的各种征象和患者临床资料，往往可以作出较为准确的诊断。 发现肺结节应当从肺结节的部位、结节大小、病灶形态、密度、空洞、胸膜改变情况，以及肺门、纵膈淋巴结肿大等方面综合分析。

近年来，随着DR 和CT 设备的普及，胸部检查中发现的肺结节病例明显增多，一直以来孤立性肺结节的精准诊断是影像诊断中的棘手问题。我们以下图病例为例：

女性，52 岁，无自觉症状。一月前曾在外院静态平板 DR 拍摄正位胸片，诊断报告提示右侧膈下结节阴影，考虑肝内结节病变，建议肝脏B 超检查。肝脏B 超检查，未见异常。近日来我院体检胸透，发现右侧膈下有一直径约17×15mm 类圆形高密度结节阴影，边缘清楚。随即令患者透视下动态转体多体位观察，明确为右肺下叶后基底段结节病变，而非肝脏内结节（如图：红箭头指示），建议CT 检查。三日后，经胸部CT 扫描证实右肺下叶后基底段圆形结节，内见钙化。CT 诊断右肺下叶后基底段硬结灶。该病例特别之处在于右肺下叶结节病灶位于后肋膈角区，位置靠后偏下，静态DR 胸部正位拍片，结节病灶投影于膈下，静态DR 不能进行可视化转体透视，又未拍摄胸部侧位片，加上检查医生经验不足，因此造成误诊。通过此病例足以证明动态DR 可视化透视，转体多角度观察功能在临床应用上的重要性，可有效避免和减少漏诊、误诊。

不仅如此，在胸部动态成像分析上，无论是DR、CT还是核磁设备，都是静止成像，同时CT 与核磁设备都是卧位成像，在胸部疾病检查中，无法根据肺部呼吸的运动功能情况来判断致病机理。动态DR 所具备的功能运动成像特点，能在技术上实现对于肺部呼吸运动过程的量化分析与观察，从而更加精准的诊断COPD 慢性阻塞性肺病。

3 动态DR在新冠肺炎中的应用优势

2019 年底爆发的武汉新冠冠状病毒（2019-nCOV），患者影像学的主要表现为：支气管炎与细支气管炎，肺炎局限性斑片状或团块状影，病变严重时表现为双肺弥漫性多发实变影。常规DR 平片对于病变初期的筛查漏诊误诊率高。动态DR 相较于常规静态DR 的筛查，在早期通过动态影像的观察，结合CT 的影像学征象，能从器官运功功能形态上进行更加全面的评估。如通过动态观察呼吸的动态变换，判断到底是膈肌功能衰弱，还是其他的问题，为临床治疗方式提供更加直接的影像判断依据。此外，动态DR 具备隔室远程操控的特点，同时通过一键智能摆位和旋转脚踏等功能，能够避免操作医生与患者的接触，降低感染风险。

同时对于康复期的新冠肺炎患者而言，动态DR 通过观察患者肺部呼吸的动态过程和肺内通气量的变化，能够更加全面有效的评估患者肺部运动功能的康复情况。

4 动态DR技术发展方向

动态DR 作为X 线摄影技术的发展与进步，提升了X线检查的精准性。动态DR 作为一种运功功能成像技术，将在肺部呼吸系统相关疾病如COPD、哮踹等分析上发挥独特的价值。据世界卫生组织统计显示：呼吸系统疾病，主要以慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺）和哮喘为代表，与心脑血管疾病、癌症、糖尿病并称四大慢性非传染性疾病，这四种疾病的死亡人数约占全球总死亡人数的71%。由于人口老龄化，吸烟及二手烟，空气污染，生物燃料的使用以及不同地区药物可及性差异大等原因的影响，我国慢性呼吸系统疾病管理形势非常严峻。目前，慢性呼吸系统疾病在中国的死亡率为68/10 万，已成为了中国第三大慢性病死亡原因。我国约有1 亿慢性阻塞性肺患者及约3000万哮喘患者，且患病率随年龄增长而显著增高，不仅给患者及其家庭和社会带来了沉重的经济负担，更成为了当前主要的公共健康问题。

当前的呼吸系统疾病检查主要包括：一般性的肺功能检查、血流核医学检查、局部肺血流检查以及通过增强CT 的肺内血栓定位检查。一般性的肺功能检查无法实现对于肺部的血流变化诊断，增强CT 则价格高昂。动态DR技术可以通过对横膈膜的运动进行定量轨迹分析，能有效解决能有效解决解决普通X 线数十年来一直无法解决的隔膜粘连以及隔膜功能运动变化的评估诊断。此外，未来通过AI 智能算法的加入，能实现肺部密度变化的肺通气与血流量的定量变化分析，呼吸气相的肺野面积定量对比分析，同时成本低廉，为临床诊断提供更加全新的诊断思路与实践。

同样的，对于骨科疾病的诊断，动态DR 也能提供新的诊断思路与实践。以颈椎病为例，目前，颈椎病的静态X线检查主要检查椎间盘空气现象，椎间隙和小骨突关节及钩椎关节间隙变窄，是软骨变性的征象，为颈椎病必备的条件，椎体前后缘骨质增生、钩椎关节增生及小关节突增生，椎间孔变窄，椎管狭窄是软骨变性的继发性改变，是诊断颈椎病的重要条件。但常规X 线检查无法清楚显示颈髓形态大小及椎旁韧带肥厚钙化，无法测量椎管大小，椎管矢状径若小于10mm 者为椎管狭窄。无法明确骨质增生的部位、大小及椎间孔改变。通过动态功能的摄片观察，能更加直观呈现。

5 结论

综上所述，动态DR 具备X 摄影技术的融合性和创新性特点。其融合性主要体现在，通过技术融合创新实现动态DR 一机多能的应用，能为影像科提供全科解决方案，针对胃肠、消化科、骨科、妇科、儿科、泌尿科、急诊以及常规DR 摄影都能提供相应的解决方案。动态数字化X 线成像系统（动态DR）具有优质的影像和图像后处理，成像面积为17×17 英寸，无需移动探测器即可观察整个胸部或消化道的动态影像，且影像清晰，非常利于医生快速定位病灶。而且动态检查的核心优势在于能够在可视化条件下对目标区实施定位，在深呼吸状态时观察病灶活动及形态变化，并可转动患者体位进行多角度观察，避免病灶因胸部骨骼、心影和肺门大血管重叠或遮盖而发生漏诊、误诊。尤其是位于胸背部脊柱两侧旁沟的肺内病变，在胸部正位投照时，病变易与纵膈阴影和心影重叠或遮盖，右肺下叶外基底段和后基底段的肺底病变，由于位置靠后且偏低，一些病变位于后肋膈角区，正位投照时病变被膈影遮盖或病变投影于膈下，从而发生漏诊或误诊为膈下肝内病变。

所以动态DR 具备的可视化功能，可在任意转动病人体位时，结合深呼吸运动，多角度动态观察胸廓、肋骨、纵膈、心影、膈肌，以及胸腔病变、肺部病变、纵膈病变在呼吸运动状态下的变化，能有效避免因观察不全面、不细致造成的漏诊误诊。而且随着AI 技术的进一步发展，动态DR 技术有望成为临床X 线摄影全新的诊断技术，为临床诊断提供更广阔更精准的评估价值。