直接数字化X射线摄影系统的空间分辨率测试及研究

徐月萍 刘晓军 郭永平 高建全 张春潮 叶 践 王 魏

数字探测器是医用数字化X射线摄影(digital radiography, DR)成像的核心器件，其质量直接关系到图像品质，进而影响到临床诊断的准确性，因此保证探测器的质量尤为关键，其评价参数分别为空间分辨率、低对比度分辨率、影像均匀性、残影及伪影等。准确的测量性能参数对保证探测器的质量起着至关重要的作用[1-3]。本文重点介绍空间分辨率的概念、测试结果，并对测试条件进行讨论与分析。

1 空间分辨率

X射线成像的重要特征是显示人体解剖结构细节的能力，其涉及到在正常解剖或不同病理状态下所表现出来的细小结构和组织特征，一般使用空间分辨率来衡量[4-6]。空间分辨率，又称高对比分辨力，指对于物体空间大小(几何尺寸)的鉴别能力，代表成像系统区分或分辨互相靠近的物体的能力，单位为l p/mm，将相邻的一条白线条和一条黑线条称为一个线对。单位距离内可分辨的线对数目表示为该成像系统的空间分辨率，在单位宽度范围内能够分辨线对数目越多则表示图像空间分辨率越高。

2 实际测试结果

搭建实验环境，对DR探测器进行空间分辨率的实验，测试器件为矩形分辨率测试卡，实验方法及条件均按照标准实施，如图1所示(以中间测试卡所测分辨率为准)：分辨率测试卡与防散射滤线栅呈45o，置于视野中心位置，测试卡尽可能靠近影像接收面，通过目测观察确定其分辨率。

图1 实验图片

标准规定：在标称有效成像区域，无衰减体模，用45 kV、100 mA、200 ms进行曝光，其空间分辨率≥3.1 lp/mm；在标称有效成像区域，有衰减体模，用70 kV、100 mA、250 ms，其空间分辨率≥2.5 lp/ mm。

测试结果如图2所示，其为未附加衰减体模下的空间分辨率，达到3.1 lp/mm；如图3所示，其为附加衰减体模下的空间分辨率，达到2.8 lp/mm。完全达到DR所规定的空间分辨率[7]。

图2 未附加衰减体模下的空间分辨率

图3 附加衰减体模下的空间分辨率

3 测试条件对空间分辨率影响的讨论

3.1 分辨率测试卡的放置方式对空间分辨率的影响

相对于探测器，测试卡倾斜45o放置比水平放置或垂直放置空间分辨率高倍，能够分辨更小的影像细节。因此，通常推荐测试卡倾斜45o放置于整个视野的中心，并且尽可能靠近影像接收面，充分保证空间分辨率的准确性[8-10]。

3.2 曝光剂量对空间分辨率的影响

曝光剂量过小，探测器接收的光子较少，图像噪声大，无法分辨物体与背景；随着曝光剂量增加，空间分辨率增大，当达到一定剂量时，已经达到了分辨率的极限，空间分辨率不会持续增大；若曝光剂量过大，超出正常剂量范围，导致图像质量恶化，降低空间分辨率[11]。在实际的测试中应该选择合适的曝光剂量，得到较好的空间分辨率(见表1)，表1为根据实验得到的空间分辨率随曝光剂量的变化情况。

表1 空间分辨率与曝光剂量的关系

3.3 X射线焦点对空间分辨率的影响

X射线焦点大，影像半影区则大，会造成空间分辨率下降，因此在测试过程中推荐使用小焦点曝光。试验中所使用的小焦点为100 mA。

3.4 屏焦距对空间分辨率的影响

通常屏焦距较大，空间分辨率则较好，但是随着屏焦距的增加，X射线衰减较大，因此需增加曝光剂量，但在临床上并不可取，因此测试空间分辨率时SID最大选取1.8 m。

3.5 衰减体模对空间分辨率的影响

透过体模X射线衰减，有效曝光剂量降低，同时引进噪声从而致使空间分辨率的降低，因此对空间分辨率的评价需要区别于有衰减体模和无衰减体模。

相关测试条件统一配合才能保证准确的空间分辨率，任何一个测试条件都会导致空间分辨率的测试结果不准确，因此测试条件的合理选取尤为重要。DR企业标准在空间分辨率的测试过程中均对上述影响因素做出明确的规定条件，均保证了较好的空间分辨率[12]。

4 临床测试

对DR系统的成像性能进行临床测试，拍摄胸片及腰椎片，选取其中2例患者的影像图片说明其测试结果。

(1)患者1例，男性，27岁，胸片如图4所示：胸廓对称，纵膈居中；双侧肺纹理清晰，走行自然；双侧膈面清晰，肋骨角锐利；心脏形态未见异常。

(2)患者1例，女性，29岁，腰椎正、侧位片如图5所示：腰椎生理曲度存在，椎间隙未见狭窄，诸椎体边缘可见轻度骨质增生，椎间孔、骨突关节及余附件未见异常；L4～5椎间隙前方条形高密度影。

由此可见，DR成像性能得到了较好的保证，能够得到较高品质的图像，能够满足临床检查与诊断的要求。

图4 胸片

图5 腰椎

5 结论

通过DR空间分辨率的测量以及对测试条件的分析讨论，证明了正确的测试能够准确反映空间分辨率的大小，有助于把握好探测器的质量关，将不合格产品排除在市场之外。实验进一步显示了标准规定的DR系统测试方法符合正确操作规范，能够准确衡量并保证探测器的成像性能，进而保证了临床放射检查与诊断的准确性。

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