利用PACS 解决X 线球管焦点实验资源紧张问题*

孔 宇，宋 剑，李圣军

（山东医学高等专科学校，山东 济南 250002）

X 线球管焦点特性是X 射线成像系统成像质量的关键因素。在医学影像成像原理教学过程中这一部分的实验是教学重点。过去很长的一段时间里，X 线球管焦点实验首先是曝光胶片，随后冲洗胶片后，最后利用直尺测量进行计算相关参数。近年来，随着数字X 摄影（DR）的普及，可先使用DR 进行拍摄，随后用胶片打印机打印图像，最后利用直尺测量并计算相关参数，参见图1。尽管胶片打印机取代了冲洗胶片，提高了实验效率。但是胶片只有一张，无法实现学生同时工作，实验的效率仍然不高。为了进一步提高实验效率，我们利用PACS 系统对实验提效。

图1 通过观片灯对打印的胶片进行观察

1 X 线球管焦点分辨力测量原理

图2 星形测试卡的测试原理

DW、DL分别为星形测试卡照片上平行X 射线管长轴方向和垂直于X 射线管长轴方向上的模糊区直径。用星形测试卡测试时，在星形测试卡的X 像面上出现第一个模糊带所对应折算到焦点面上的极限分辨力计算公式为：

公式（1）中θ 是星形测试卡楔条宽度对应的圆心角，RF是星形测试卡像对应到焦点上的极限分辨力，Rp是星形测试卡像第一个模糊带的极限分辨，Dp是星形测试卡图像的直径，如果我们星形测试卡的圆心角是θ=2°=0.0349rad 时，那么

使用星形测试卡进行测量的特点在于线对数是连续变化的，由于星形测试卡这一特点在有一定放大率的条件下，星形测试卡照片上就会因焦点的大小及线量分布等原因形成明显的伴影从而产生一个或几个模糊带和伪影，如图3。通过测出离圆心最远的模糊带在X 线管短轴方向的DW和长轴方向的DL，利用公式（3）、公式（4）即可求出焦点像面上两个方向的极限分辨力RFW，RFL。

图3 星形测试卡图像模糊地带示意图

2 医学图像存储和通信系统（PACS）

PACS（Picture Archive and Communication System）的主要功能是进行医学图像存档、检索、传送、显示、处理和拷贝或打印。PACS 系统在各大医院中的普及不但保证了医院工作的顺利进行而且对我们的教学也提出了要求。许多学者已经在PACS 系统与教学工作相结合方面做了许多研究[3-7]，通过PACS 的结构原理的讲解不但提高了学生对PACS 系统重要性的理解也同时提高了学生使用PACS 的能力，确保人才培养能满足用人单位的要求。为了保证学生更好地掌握医学图像在医院是如何传递和使用的，我校也建成了较为完整的PACS 教学系统来帮助学生更好地理解PACS 的原理和用途。图4 给出了我校PACS 教学系统结构拓扑图。

在图4 中可以看出，我们学校的PACS 教学系统拥有48 个图像实验工位，同时我校的DR 实验室的设备也接入了PACS 系统。为了完全模拟PACS 系统在医院的布置方式，我们将PACS 服务器放置在远端学校中心机房。通过PACS 教学系统能够帮助学生们很好地理解PACS 的整体架构、运行方式以及医学影像图像处理常用的工作模块，从而帮助学生更好地适应将来的工作。我们同时也意识到，同样是进行长度测量，PACS 系统中测量精度要远远好于直尺在X 胶片上的测量，因为PACS 系统可以对图像进行放大，可以更好地定位需要测量的位置。通过利用PACS 系统中ROI 分析工具中的测量功能进行图像中物体尺寸的测量，不但可以得到准确的测量数据，还能够实现多名同学同时进行测量以提高实验效率。

图4 PACS 教学系统结构拓扑图

3 利用DR 和PACS 系统进行焦点分辨力检测实验的过程

在采用传统的方法进行焦点分辨力实验过程中，学生们需要等待胶片打印机打印出拍摄的星形测试卡胶片。随后轮流使用星形测试卡胶片用观片灯来进行观察，并在星形测试卡上面测量离圆心最远的模糊带在X 线管长轴方向的DL和短轴方向的DW并进行计算。这样不但需要打印多张星形测试卡胶片，而且还需要轮流使用有限的观片灯，实验效率大大地被降低而且实验的成本也提高了。

目前我们充分利用PACS 系统的48 个工位，48 名同学可以同时调取星形测试卡的PACS 影像，并利用PACS系统中ROI 分析工具的测量功能对模糊带进行准确测量并进行计算，实验效率得到了提高。

为了保证教学工作的顺利开展，我们还对《医学影像成像原理》教学内容的授课顺序进行了调整，将PACS 系统教学内容由学期末提前到学期初进行讲授，这样不但能够提高X 线球管焦点相关实验的效率同时还能加深学生对PACS 的理解，一举两得。

利用DR 和PACS 进行X 线球管焦点分辨力检测的实验步骤：

（1）调整X 线球管，安置星形测试卡，使X 线球管窗口中心与星形测试卡中心一致，并使星形测试卡到球管窗口距离大于25cm。

（2）调整焦点到DR 平板探测器距离，使得星形测试卡影像的两个方向上的最外层模糊区尺寸DW和DL大于并接近整个星形测试卡影像直径的三分之一，见图5。

图5 DR 系统拍摄的实际图像

（3）用DR 进行拍摄，并将星形测试卡影像通过校园网络传递到PACS 服务器。

（4）学生在PACS 机房的终端计算机上利用PACS系统获取星形测试卡影像，利用PACS 系统的测量功能测量星形测试卡影像上的DW和DL，见图6。

图6 在PACS 系统中利用系统功能测量星形测试卡影像的DW 和DL

（5）根据公式（3）、公式（4）计算出X 线球管长焦点面长方向和宽方向的极限分辨力。

4 结束语

在医学影像相关专业中医学影像成像原理是一门重要的专业基础课程，在该门课程授课过程中由于实验设备数量的限制，影响了实验的进度。我们通过PACS 系统来辅助进行有关X 线球管焦点的相关实验，实现了实验效率的大幅提高，同时通过对授课内容的调整还加深了学生对PACS 系统的理解，并且通过提前利用PACS 系统进行实验，提高了学生对PACS 系统的操作能力，从而提高了教学效率和教学质量。