不同感度数字化胸部X线摄影对图像质量的影响

朱纯生ZHU Chunsheng

洪国斌2HONG Guobin

何 强1HE Qiang

范宪淼1FAN Xianmiao

郑晓林1ZHENG Xiaolin

不同感度数字化胸部X线摄影对图像质量的影响

朱纯生1ZHU Chunsheng

洪国斌2HONG Guobin

何 强1HE Qiang

范宪淼1FAN Xianmiao

郑晓林1ZHENG Xiaolin

目的探讨不同感度数字化胸部X线正位摄影对图像质量和辐射剂量的影响。资料与方法随机选择300例行胸部X线检查的健康体检者，按体重指数分为正常组150例和超重组150例，每组再随机分为低感度组、中感度组和高感度组3个亚组（每亚组各50例），在其他参数不变的情况下每个亚组分别行S200、S400和S800数字化胸部X线正位摄影，并上传至PACS工作站，记录每次曝光的曝光量和辐射剂量面积乘积（DAP）值，由3位医师对图像质量进行评价，比较各组受检者在不同感度下的曝光量、DAP、图像质量评分和噪声情况。结果正常组中低感度组、中感度组和高感度组的曝光量及DAP差异有统计学意义（F=1443.191～1829.895, P＜0.05），图像质量比较和噪声比较差异无统计学意义（F=0.686～2.516, P＞0.05）。超重组中低感度组、中感度组和高感度组下的曝光量、DAP、图像质量评分及噪声比较差异有统计学意义（F=163.358～290.656, P＜0.05）。单因素方差分析两两对比，两组曝光量值低感度组＞中感度组＞高感度组（F=0.626～3.210，P＜0.05），DAP值低感度组＞中感度组＞高感度（F=0.416～1.416, P＜0.05），正常组图像质量比较及噪声比较无差别（F=0.001～0.100, P＞0.05），在超重组中低感度组与中感度组无差别（F=0.120～0.145, P＞0.05），低感度组与高感度组及中感度组与高感度组有差异（F=1.655～2.360, P＜0.05）。结论调节感度可以在不影响图像质量的前提下有效控制辐射剂量。正常体型可以选择高感度摄影，而超重体型可以选择中感度或低感度摄影。

放射摄影术，胸部；感光度；图像质量；质量控制；辐射剂量

数字化X线摄影量子检测率高、宽容度大、图像质量好、辐射剂量低[1,2]。数字化X线摄影降低辐射剂量的方法较多，本文旨在通过不同感度对不同体型人群行胸部X线摄影，找出适合于不同体型人群的感度，在获得满意图像质量的同时，尽可能降低辐射剂量。

1 资料与方法

1.1 研究对象 随机选择2013-03～05行胸部数字化X线摄影的300例体检者，其中男210例，女90例；年龄23～50岁，平均（30.0±12.9）岁。纳入标准：①正常健康成年人；②因体格检查行胸部X线检查者；③无计划近期怀孕者。排除有肺部疾病、心脏病、脊柱侧弯畸形、不能配合呼吸者及运动员。

1.2 仪器与方法 采用Philips Digital Diagnost系统，43 cm×43 cm碘化铯平板探测器，像素尺寸143 μm，4K显示器。300例体检者按体重指数（BMI）分为正常组（BMI 18.5～23.9 kg/m2）150例和超重组（BMI 24.0～34.0 kg/m2）150例；每组再随机分为低感度组（S200）、中感度组（S400）和高感度组（S800）3个亚组，每个亚组各50例。扫描参数：管电压125 kV，附加滤过0.1CU+1AL，焦片距180 cm、视野43 cm×43 cm，自动控制。低感度组用感度S200+2、中感度组用感度S400+2、高感度组用感度S800+2行数字化胸部X线摄影，记录每次的射线曝光量和辐射剂量面积乘积（DAP）值。图像传送至PACS后处理工作站，由3位主治医师采用双盲法对图像进行评价，意见不一致时采用少数服从多数原则。选取3例不同体型志愿者（BMI分别是23 kg/m2、26 kg/m2和33.3 kg/m2），分别用3种感度行胸部X线正位摄影，对比图像质量。受检者均知情同意并签署知情同意书。

1.3 图像质量和噪声评价 参考胸部立位高电压摄影胸片视觉评价标准[3]并结合有关资料制订图像质量评分标准[4]。①肺纹理的分布：内带、外带、隔下肺纹理、心后影肺纹理；②气管的显示：气管、气管隆突、左主支气管、右主支气管；③纵隔：1～4胸椎、肺门结构、心缘；④肋骨：骨皮质、骨小梁；⑤胸壁软组织：胸壁周围软组织、脂肪线。以上每项显示清晰1分，不清晰0分，共15分。噪声评价：无噪声，3分；噪声较少，2分；噪声明显，但不影响诊断，1分；噪声明显，且影响诊断，0分[4]。

1.4 统计学方法 采用SPSS 13.0软件，各组感度中曝光量、DAP、图像质量评分和噪声的比较采用单因素方差分析，组间曝光量、DAP比较采用Games-Howell法，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组不同感度下胸部X线正位摄影的曝光量与DAP比较 正常组3种感度的曝光量和DAP差异有统计学意义（F=1443.191、1829.895, P＜0.05）。3种感度超重组的曝光量和DAP差异有统计学意义（F=169.929～2290.656, P＜0.05）。单因素方差分析2组曝光量和DAP低感度组与中感度组、低感度组与高感度组、中感度组与高感度组差异均有统计学意义（F=0.265～3.210, P＜0.05），且低感度组＞中感度组＞高感度组。见表1、2。

表2 超重组3个亚组曝光量及DAP比较

2.2 各组不同感度下的图像质量评分与噪声比较 正常组3种感度的图像质量评分和噪声比较差异无统计学意义（F=0.686～2.516, P＞0.05）。超重组3种感度的图像质量评分和噪声比较差异有统计学意义（F=163.358～223.934, P＜0.05）；其中，低感度组与高感度组、中感度组与高感度组差异有统计学意义（F=1.655～2.360, P＜0.05）。本组7例噪声评分为0；32例噪声评分为1分，可以满足诊断要求，图像质量评分为12～13分，见表3、4。

表3 正常组3个亚组的图像质量评分及噪声比较（分）

表4 超重组3个亚组的图像质量评分及噪声比较（分）

2.3 受检者图像质量对比 BMI为23 kg/m2、26 kg/m2的受检者在感度为S200+2、S400+2、S800+2时，均可以清晰显示肺部结构，获得满足诊断要求的图像质量。BMI为33 kg/m2的受检者在感度为S200+2、S400+2时，可以获得满足诊断要求的图像质量；在感度为S800+2时，噪声较大，图像质量不清晰。见图1～3。

图1 男，30岁，正常体型，BMI=23 kg/m2。A～C分别为感度为S200+2、S400+2、S800+2时的图像，肺部纹理延续可追踪到外带，其他结构清晰，图像质量无明显区别

图2 女，36岁，超重体型，BMI=26 kg/m2。A～C分别为感度为S200+2、S400+2、S800+2时的图像，肺部纹理延续可追踪到外带，其他结构清晰，图像质量无明显区别

图3 男，28岁，超重体型，BMI=33 kg/m2。A～C分别为感度为S200+2、S400+2、S800+2是的图像。A、B.肺部纹理延续可追踪到外带，其他结构清晰，图像质量无差别，能满足诊断；C.肺纹理不能追踪到外带，末梢显示不清，噪声较大，不能满足诊断

3 讨论

数字化摄影有很大的宽容度，在一定范围内不会因为曝光量过大或过小而使图像出现黑片或白片现象，采用很小的曝光量仍可以获得满足诊断要求的图像。合理使用低剂量的辐射防护最优化（as low as reasonably achievable, ALARA）原则是数字X线成像技术降低辐射剂量的基本内涵。ALARA的核心内容是，在临床放射学实践中，采用确保图像质量能满足临床检查需要的最低剂量。胸部数字化摄影一般使用高千伏摄影模式[5]，即固定125 kV、自动控制曝光、固定感度值和滤过方式等，这些参数中可变化的是曝光量值。影响数字化摄影图像质量的主要是噪声[6]，过量的噪声可能影响视觉对所接受信息的理解，淹没病灶信息，干扰诊断结果。利用附加滤过[7-9]、提高千伏值[10]、适度控制照射野等均可以降低辐射剂量。尽管利用感度可以降低辐射剂量[11]，孙建忠等[12]研究发现在125 kV下感度S200+4与S800-4的DAP相差约5倍（DAP分别为53.33、12.73 mGy·cm2），但是图像质量评分相差不大（IQFinv值分别为3.22、2.17）。曝光量随感度的增高而降低。Philips Digital Diagnost系统设置了S200、S400、S800三档，每档有±4微调等级。不同部位设置了相应的感度，胸部正位默认设置为S400+2。自动曝光时，感度有S200、S400、S800，分别对应1倍、2倍、4倍的电离室增益。选择不同的感度可以调节自动曝光时间，相应地缩短或增加曝光量。本组正常组高感度组的图像质量和噪声与低感度组、中感度组无明显差异，均能满足临床诊断要求；但是其曝光量和DAP值降低幅较大，每档相差约30%～50%，即低感度组＞中感度组＞高感度组。因此，正常体型选择高感度摄影既可以降低辐射剂量又能保证图像质量。超重组150例受检者中低感度组和中感度组下的图像质量评分和噪声无差别，可以满足诊断；但与高感度组相比，图像质量评分和噪声有差异。超重组7例噪声评分为0，完全不能满足诊断；32例噪声评分1分，有少量噪声但能满足诊断，图像质量为12～13分，主要影响肺纹理清晰度及不能连续向外带追踪、脂肪线及骨小梁。因此，超重体型受检者应该选择中感度或低感度。本组未研究营养不良体型受检者，但由于瘦体型对曝光量需求更少，可以参照正常体型组选择高感度。

本研究的缺点是未能选择每一档感度的其他微调档进行试验，也未对胸部侧位的感度选择进行研究，在噪声评判中用裸眼检测亦不客观。在临床实践中，胸部正位检查占X线摄影比例较大，运用胸部模体采用细节测试比较图像质量评分可能更为客观。

总之，通过调节感度可以有效控制辐射剂量，而不影响图像质量。正常体型和瘦体型受检者可以选择高感度摄影，超重体型患者可以选择中感度或低感度摄影。

[1] Compagnone G, Pagan L, Baleni MC, et al. Patient dose in digital projection radiography. Radiat Prot Dosimetry, 2008, 129(1-3): 135-137.

[2] Kroft LJ, Veldkamp WJ, Mertens BJ, et al. Dose reduction in digital chest radiography and perceived image quality. Br J Radiol, 2007, 80(960): 984-988.

[3] 中华放射学杂志编委会. 全国放射科QA、QC学术研讨会纪要. 中华放射学杂志, 1993, 27(2): 134-138.

[4] 何建勋, 伍筱梅, 蓝日辉. 三种X线管电压下的胸部DDR影像质量评价. 现代临床医学生物工程学杂志, 2002, 8(2): 119-121.

[5] 张信起, 高国栋. DR胸部高千伏摄影与普通条件摄影应用比较. 河北医科大学学报, 2011, 32(6): 727-728.

[6] 安静, 雷成斌, 栗志亮. 影响X线数字图像质量的几种因素.实用医学影像杂志, 2002, 3(3): 232-233.

[7] 王占宏, 于薇, 毕涛, 等. 胸部摄影附加滤过对辐射剂量的影响. 中国医学影像学杂志, 2012, 20(2): 100-102.

[8] 章伟敏, 丁文洪, 王志康, 等. 胸部高千伏摄影过滤方式与表面剂量相关性的实验研究. 中华放射医学与防护杂志, 2003, 23(1): 55-56.

[9] Grewal RK, Young N, Colins L, et al. Digital chest radiography image quality assessment with dose reduction. Australas Phys Eng Sci Med, 2012, 35(1): 71-80.

[10] 崔志敏, 穆晶伟, 朱永峰. DR摄影中不同摄影仟伏对成像质量和辐射效能的影响. 实用医学杂志, 2009, 25(10): 1623-1624.

[11] 孙建忠, 王志康, 章伟敏, 等. 直接X线成像受检者照射剂量及图像质量的实时监测. 中华放射学杂志, 2009, 43(12): 1264-1267.

[12] 孙建忠，王志康，章伟敏, 等. 数字X线胸部摄影适宜检查参数的研究. 中华放射学杂志, 2010, 44(10): 1069-1072.

（责任编辑 唐 洁）

Effect of Different Sensitivity on Image Quality of Digital Chest Radiography

PurposeTo investigate the effect of sensitivity on image quality and radiation dosage of digital chest radiography.Materials and MethodsA total of 300 healthy people undergoing chest X-ray examination were randomly enrolled and divided into two groups according to body weight (150 people with normal weight and 150 overweight), which were further randomly divided into three subgroups (S200 subgroup with lowsensitivity, S400 subgroup with mid-sensitivity, S800 subgroup with high sensitivity, each subgroup contained 50 people). With other parameters unchanged, digital chest photography with different sensitivities was performed to each subgroup (S200, S400 and S800, respectively), and then uploaded the data to PACS and recorded mAs value and dose area product (DAP) value for each time. Then the image quality was assessed by three doctors in terms of mAs value, DAP, image quality score and noise score.ResultsIn all subgroups of normal weight, differences on mAs and DAP were significant (F=1443.191-1829.895, P＜0.05) whilst differences on image quality score and noise score were not significant (F=0.686-2.516, P＞0.05). In all overweight subgroups, differences in mAs, DAP, image quality score and noise score were significant (F=163.358-290.656, P＜0.05). According to one-factor analysis of variance, mAs value was S200＞S400＞S800 (F=0.626-3.210, P＜0.05), DAP value was S200＞S400＞S800 (F=0.416-1.416, P＜0.05), there was no difference in image quality score and noise score (F=0.001-0.100, P＞0.05). In overweight group, there was no difference between subgroups of S200 and S400 (F=0.120-0.145, P＞0.05); whilst differences between subgroups of S200 and S800 were significant, the same appeared in subgroups of S400 and S800 (F=1.655-2.360, P＜0.05).ConclusionRadiation dose can be effectively controlled by regulating sensitivity with image quality unaffected. It is advisable to choose high-sensitivity photography for patients with normal weight and low or mid-sensitivity photography for overweight patients.

Radiography, thoracic; Sensitivity; Image quality; Quality control; Radiation dosage

1. 东莞市人民医院放射科 广东东莞523000

2. 中山大学附属第五医院放射科 广东珠海519000

郑晓林

Department of Radiology, Dongguan People's Hospital, Dongguan 523000, China

Address Correspondence to: ZHENG Xiaolin

E-mail: 2539717579@qq.com

R445.9

2013-07-26

修回日期：2013-11-18

中国医学影像学杂志

2013年 第21卷 第12期：907-910

Chinese Journal of Medical Imaging

2013 Volume 21(12): 907-910

10.3969/j.issn.1005-5185.2013.12.007

注：*与低感度组比较，P＜0.05；#与中感度组比较，P＜0.05