口腔全景X线机密度分辨力检测模体的研制*

戚仕涛 汤黎明 刘铁兵 朱兴喜 夏勋荣

口腔全景X线机密度分辨力检测模体的研制*

戚仕涛①汤黎明①刘铁兵①朱兴喜①夏勋荣②

目的：研制适于口腔全景X线机密度分辨力检测模体，提高其质量控制水平。方法：参照标准X线机密度分辨力平面检测模体原理，将口腔全景X线机密度分辨力检测模体分别设计成“U”形及标准圆弧形模体两种样式。结果:“U”形检测模体能较好匹配口腔颌面的形状，但易产生射线重叠；标准圆弧形检测模体具有较好的均匀性和一致性，可以避免产生射线重叠现象。结论：两种样式的检测模体均可以检测口腔全景X线机密度分辨力，而标准圆弧形检测模体具有较好的均匀性和一致性。

口腔全景X线机；质量控制；检测模体

[First-author’s address]Department of Medical Engineering, Nanjing General Hospital of Nanjing Command, Nanjing 210002, China.

口腔全景X线摄影机是将呈曲面分布的颌部展开排列成平面X射线片的一种专科X线机。口腔全景X线机在工作时患者不动，X射线管和一个装有胶片的曲面形状的暗盒或数字平板探测器环绕患者头部作相反方向的旋转运动，X射线从一裂隙中连续射出，曲面形状的暗盒作同步自转，运动的断层轨道综合了同心和偏心技术，应用3个旋转中心进行断层摄影，从而一次拍摄即可得到口腔全景X线片[1-2]。

1 口腔全景X线摄影机工作原理

为保证口腔全景X线机安全高效的工作，需要对其辐射剂量参数和影像参数进行质量控制检测。根据“JJG(苏)95-2012口腔全景摄影装置X射线辐射源检定规程检定规程”，口腔全景X线机需要对辐射输出的空气比释动能率、辐射输出的重复性、半阶层、空间分辨力、密度分辨力、X射线管的电压及加载时间等参数进行检测。其中密度分辨力，又称低对比度分辨力，是指可从均匀背景中分辨出的规定形状和面积的低对比度微小目标，用百分比表示[3-5]。密度分辨力是X射线成像系统的重要指标之一，其摄影原理如图1所示。

密度分辨力能够反映出人体组织结构的细微变化，是诊断肿瘤、结石等低对比度病灶的关键其对比度越小，可分辨的病灶则会越大[6-7]。由于口腔全景X线机曲面成像的特殊性，普通X线机平面结构低对比度检测模体无法在直接口腔全景X线机上使用，长期以来一直缺少口腔全景X线机专用的低对比度检测模体。为此，本研究设计了一种特殊结构的检测模体，用于口腔全景X线机密度分辨力的检测，为这类X线机的质量控制提供有力的支持。

图1 口腔全景摄影示意图

2 普通X线机密度分辨力检测模体原理

普通X线机密度分辨力检测模体结构是由一个矩形的、厚度和密度均匀的铝板上的12个不同程度凹陷的圆孔组成，凹陷圆孔的直径相同而深度不同，当X射线穿过凹陷圆孔时，由于透过凹陷圆孔的厚度不同从而形成不同的对比度影像区别(如图2所示)。

图2 X线机密度分辨力检测模体

表1 12个不同孔深度对应的低对比度值

该模体材质要求铝板的纯度≥99.9%以上，模体凹陷圆孔直径设计为6.0 mm，孔深偏差要求≤±0.02 mm，孔深设计和低对比度值见表1[4]。

3 口腔全景X线机密度分辨力检测模体设计

3.1 “U”形结构密度分辨力检测模体设计

由于口腔全景X线机是对曲面结构进行照射成像，为适应口腔全景X线机的结构和原理，必须将普通X线机密度分辨力检测模体制成圆弧形或“U”形，以模拟人体下颌骨形状。“U”形检测模体是由一段圆弧形铝块模体和2块矩形检测模体在有机玻璃的底座上拼接构成，如图3所示。

图3 “U”形检测模体实物图

两块矩形模体对称放置于两侧，圆弧置于中间位置并均可自由地从底座上取出，以方便存放。与标准X射线检测模体相同，12个凹陷圆孔均匀分布在“U”形检测模体两侧，模体采用的材质、凹陷圆孔直径、深度及偏差要求与标准X线机密度分辨力检测模体相同。“U”形检测模体最大程度模拟了人体颌骨的曲线结构，能够客观地反映口腔全景X线机的密度分辨力，操作使用简单、方便。“U”形检测模体存在的缺点如下：①由于口腔全景X线机成像时X射线源和接受装置按圆周规律移动，而“U”形检测模体上的每个凹陷圆孔无共同的轴心，造成检测成像时X射线束穿过模体的角度和厚度并都不一致，尽管差别极其微小，但仍然会对检测结果造成难以估计的误差；②“U”形检测模体如果开口设计过小，且放置位置不当，检测成像时容易造成图像的重叠，从而使检测数据失真。

3.2 圆弧形低密度分辨力检测模体设计

最初研制的“U”形检测模体的成功填补了口腔全景X线机的密度分辨力检测方法的空白，经过实际检验，能较好的反映口腔全景X线机的密度分辨力。但限于当时设计思路的局限性，未考虑“U”型检测模体存在的固有缺点，为此本研究设计了标准圆弧形模体，该模体为一段标准的圆弧形铝块构成。与“U”形检测模体相同，凹陷圆孔对称分布于圆弧的两侧，凹陷圆孔直径、凹陷深度及偏差要求同标准X线机低对比度检测模体一样，圆弧的弧度≤180o，其原理如图4所示。

图4 圆弧形检测模体原理示意图

圆弧形检测模体不仅兼顾了人体颌骨的曲线结构，能够保证做密度分辨力检测时射线束同轴均匀穿透的要求。检测时将圆弧的中心点置于球管与探测器连线的中心点，可保证检测时X射线束垂直均匀地穿过每个凹陷圆孔，保证探测的一致性。同时，圆弧的弧度＜180o，避免了射线重叠穿透现象的发生。

4 密度分辨力检测模块使用方法

使用”U”形检测模体进行密度分辨力检测时，首先将检测模体放置在专用的三脚架上固定，置于照射野的中心位置，调整好开口方向，选择合适的曝光条件或自动曝光条件成像，对拥有自动增强功能的口腔全景牙片机的密度分辨力进行检测时，还需要引入模拟脊柱模体，以消除“穿透现象”，确保密度分辨力的准确读取。对于胶片成像的机器，在胶片上直接读取能分辨的低对比度值；对于数字成像的，调整窗宽窗位使显示影像最佳，读取能分辨的低对比度值。使用圆弧形检测模体时，将圆弧模体专用的三脚架上固定，并将圆心置于球管和探测器连线的中点，曝光条件同上。利用“U”形密度分辨力检测模体检测后得到的实验图片如图5所示，不同的凹陷成像后形成的低对比度差异明显。

图5 “U”形密度分辨力检测模体实验图片

5 结论

口腔全景X线机曲面成像原理既不同于普通X线机的平面成像，也不同于X线CT的断层成像，因此尽管前两种X射线成像设备有多种密度分辨力测试模体(卡)，但都不能直接用于口腔全景X线机的密度分辨力检测[8-10]。本研究根据普通X线机密度分辨力检测原理，探索设计了两种用于口腔全景X线机密度分辨力的检测模体：“U”形检测模体和标准弧形检测模体，二者均很好的实现了对口腔全景X线机密度分辨力的检测要求。其中“U”形检测模体很好的模拟了人体颌骨结构，但存在射线穿过模体时角度不一致性的问题。标准弧形检测模体既体现了颌骨的曲面结构，又能保证射线穿过模体的一致性，具有更好的应用前景。

[1]汤黎明.医院卫生装备实用大全[M].南京：南京大学出版社，2011.

[2]田永利，李国强.牙科曲面断层全景X线机的故障检修[J].中国医疗设备，2012，27(1)：95.

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Research on the development of the density resolution detection phantom for oral panoramic X-ray machine

QI Shi-tao, TANG Li-ming, LIU Tie-bing, et al// China Medical Equipment,2014,11(3):20-22.

Objective:Developing the density resolution detection phantom design method of oral panoramic X-ray machine, to raise the level of its quality control.Methods:redesign the density detection phantom of standard X-ray machine to “U” shape and the circular mold shape.Results:“U” detection phantom has good physical match oral cavity jaw surface shape, but easy to produce ghosting and an estimate of error; circular mold detection phantom has good uniformity and consistency, and won't produce image overlap phenomenon.Conclusion:the circular mold detection phantom is more suitable for density resolution of oral panoramic X-ray machine detection.

Oral panoramic X-ray machine; Quality control; Phantom

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.03.007

1672-8270(2014)03-0020-03

R144.1

A

2013-11-26

军事医学计量科研专项课题(2011-JL-015)“口腔X线全景摄影设备计量检定系统研制与规程制订研究”

①南京军区南京总医院医学工程科 江苏 南京 210002

②江苏省计量科学研究院 江苏 南京 210007

戚仕涛,男,(1972- ),硕士，工程师。南京军区南京总医院医学工程科，从事临床医学工程和医疗器械的研制工作。