自动曝光控制双因子模式对胸部DR图像质量和辐射剂量的影响

徐晓娟， 华海琴

·影像技术学·

自动曝光控制双因子模式对胸部DR图像质量和辐射剂量的影响

徐晓娟， 华海琴

目的：探讨在相同管电压条件下，采用自动曝光控制(AEC)技术，选择kV与kV-mA两种不同模式对胸部数字X线(DR)图像质量和辐射剂量的影响。方法：将114例受检者分为A、B两组，两组管电压均为125 kV，均采用AEC技术，A组59例，采用单因子控制技术(kV)；B组55例，采用双因子控制技术(kV-mAs)，分别记录mA、mAs、ms、剂量面积乘积(DAP)和基于信号的曝光指数(EI-S)，mA按照公式mA=mAs/s计算，并由两位医师对图像质量进行客观评价和主观评分，并进行统计学分析。结果：A、B两组受检者年龄、身高、体重、体质指数(BMI)、曝光指数差异均无统计学意义(P>0.05)，两组客观图像质量和主观评分差异均无统计学意义(P>0.05)，两组mA、mAs、ms、DAP差异均有统计学意义(P<0.05)。结论：采用AEC技术条件下，选择双因子控制技术较单因子控制技术能有效降低辐射剂量，并能保证胸部DR的影像质量。

放射摄影术； 数字化X线摄影； 胸部； 自动曝光控制技术； 辐射剂量

胸部是临床数字化X线摄影(digital rediography，DR)检查最常见的部位[1]，临床上胸部DR大都选择高仟伏条件下的自动曝光控制(automatic exposure contrd，AEC)技术[2]，与手动调节技术相比，AEC能降低辐射剂量并提供更好的图像质量[3]。AEC技术通常采用固定kV[4]，电流模式可以选择电流衰减的单因子控制技术和电流恒定模式的双因子控制技术，临床常选用前者，双因子技术模式在国内鲜有报道。本文旨在探讨AEC条件下双因子技术模式对DR图像质量和辐射剂量的影响。

材料与方法

1.病例资料

搜集2016年3月-6月于我院行X线检查的体检人员120例，排除胸廓畸形和体质指数(body mass index，BMI)>30 kg/m2的6例受检者，共114例纳入本组研究，BMI为17.31～29.75 kg/m2。114例受检者扫描时管电压均为125 kV且均采用AEC技术，分为单因子技术组(A组)和双因子技术组(B组)；A组共59例，其中男29例，女30例，平均年龄(45.36±11.32)岁；B组共55例，其中男24例，女31例，平均年龄(44.98±12.81)岁，设定管电流为200 mA。

2.检查方法

DR检查采用飞利浦Bucky Diagnost VS系统，配有Pixium型碘化铯平板探测器，照射野35 cm×43 cm，摄影距离180 cm，探测器敏感度为S400，选择上方两个AEC电离室；球管固有滤过2.5 mm铝/75 kV。滤线栅焦距180 cm，滤线栅固有过滤为0.3 mm铝/100 kV。附加过滤为0.1 mm铜+1 mm铝。

指标A组B组检验值P值管电流(mA)548.01±28.21223.14±64.61Z=-8.8880.000曝光时间(ms)1.72±0.453.03±0.94F=91.1170.000电流毫安乘积(mAs)0.94±0.250.66±0.21F=41.2810.000DAP(μgGym2)6.15±1.445.08±1.55F=14.5700.000

3.辐射剂量

辐射剂量估算软件为飞利浦DR系统的自带软件ElevaWorkspot，本研究纳入统计的辐射剂量指标为剂量面积乘积(dose areas product，DAP)及曝光指数(exsposure index of signals，EI-S)，曝光后由系统自动生成。分别记录两组的mAs、ms、DAP和EI-S。两组平均管电流均按照公式mA=mAs/s计算得出。

4.图像质量和噪声评估

参考胸部立位高电压摄影胸片视觉评价标准[5]和图像质量评分标准[6]:①肺纹理分布包括内带、外带、膈下肺纹理、心影后肺纹理；②气管的显示包括气管、气管隆突、左主支气管、右主支气管；③纵隔包括1-4胸椎、肺门结构、心缘；④肋骨包括骨小梁、骨皮质；⑤胸壁软组织包括胸壁周围软组织、脂肪线。以上每项显示清晰评分为1分，显示不清晰评分为0分。噪声评价：3分，无噪声；2分，噪声较小；1分，噪声明显，但不影响诊断；0分，噪声明显且影响诊断。由两位有10年以上工作经验的影像诊断主治医师共同评价及评分。

5.统计学分析

结 果

两组受检者的年龄、身高、体重、基于信号的曝光指数差异均无统计学意义，具体数值见表1。

表1 两组年龄、身高、体重、EI-S值比较

A、B两组的实际管电流分别是脉冲电流和恒定电流，为方便比较，管电流的大小均按照公式mA=mAs/s计算，B组管电流方差不齐，采用非参数Tamhane's T2检验，A、B两组管电流差异有统计学意义(P<0.05)；A、B两组mA、mAs、DAP差异均有统计学意义(P<0.05，表2)。

A、B两组图像质量评分(Z=-0.178，P=0.859，图1～2)、噪声评分(Z=-0.083、P=0.933)之间差异无统计学意义。

讨 论

自动曝光控制技术能有效降低受检者所受的辐射剂量，并能有效提高影像质量[7]。胸部是临床中最常见的X线检查部位，降低其辐射剂量具有重要意义[8]。在管电压恒定的条件下，X射线的强度取决于管电流的大小；管电流与曝光时间的乘积可间接反映X射线的强度[9]；电压、管电流和曝光时间的合理选择是获得优质影像的重要参数[10]。胸部X线检查通常采用高kV技术，且kV固定不变，电离室可以实现摄影组织厚度和密度的变化，实现自动曝光控制[11]，其有两种模式，一种是kV模式的单因子技术，其电流为持续下降负载模式；一种为kV-mA模式的双因子技术，其电流为恒定电流。

单因子技术控制模式下，能最大程度利用球管的功率，在kV达到所设定的阈值后，电流呈脉冲式迅速上升，瞬间电流达到球管的最大值，然后电流呈自由衰减模式快速下降。双因子技术控制模式下，在kV达到设定的阈值后，电流能保持恒定，因此称为恒定电流技术。在kV恒定的条件下，电离室内电离程度取决于X射线的强度或曝光时间乘积即mAs大小。

在高电压摄影过程中，必须建立AEC最短响应时间的概念，它被定义为AEC能做出反应的最短时间限制(minimum response time，MRT)；即在没有受检者(被照体)的情况下曝光，AEC就会在一定时间内切断X线,那么，这一时间限制即为AEC的最短响应时间[12]，最短响应时间是由整个检查系统决定的，经测定飞利浦BuckyDiagnost VS系统的MRT为1 ms。本研究中A组电流是随着时间变化的一条复杂曲线，为简便计算和比较，A、B两组均按照公式mA=mAs/s计算平均值。A组平均管电流为(548.01±28.21) mA，B组平均管电流为(223.14±64.61) mA，B组平均管电流也稍高于预设的恒定电流值，系统精度和MRT是造成此种结果的重要原因。本研究中A组的平均曝光时间仅为1.72 ms，但A组瞬间电流远高于B组的恒定电流，在MRT相同的情况下，A组较B组的辐射剂量更高。尽管A组的实际曝光时间小于B组，但A组的mAs明显高于B组，且两组间差异有统计学意义(P<0.05)。

本研究中A、B两组受检者身高、体重、BMI差异均无统计学意义(P>0.05)；两组曝光指数分别为(328.91±47.18)、(296.15±46.21)，差异无统计学意义，且均在厂商推荐的正常范围内(250～350)，图像质量均符合诊断要求。同时，两组EI-S标准差非常接近，说明在AEC模式下，两组对曝光量的控制都较为精准。A、B两组图像的清晰度、对影像细节的显示无明显差异。A组的DAP为(6.15±1.44) mGy·cm2，高于B组的(5.08±1.55) mGy·cm2，且差异有统计学意义(P<0.05)。在同样使用AEC技术的情况下，合理设置并使用恒定管电流的双因子控制技术，与单纯设置kV的单因子控制技术相比，图像质量无明显差异，但能有效降低受检者的辐射剂量。

本研究的不足之处：没有纳入BMI>30 kg/m2的受检者，对BMI>30 kg/m2的受检者双因子控制技术是否同样适用以及对图像质量的影响，在后续的工作中将进一步研究。

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The influence of dual-factor mode on chest digital radiography quality and radiation dose under automatic exposure control

XU Xiao-juan，HUA Hai-qin.

Department of Radiology,Community Health Service Center of Beijing Normal University,Beijing 100087,China

Objective:To explore the influence of kV and kV-mA modes on chest digital X-ray image quality and radiation dose under automatic exposure control (AEC) technique with same tube voltages.Methods:114 patients were randomly divided into group A and B.All underwent anteroposterior chest digital radiography exams under AEC mode with tube voltage set at 125kV.Group A with 59 patients was applied with single factor control of kV;Group B with 55 patients with two factors control of kV and mA.mA value,mAs,ms,dose area product (DAP) and exposure index (EI) were recorded respectively.mA was calculated with formula mA=mAs/s.Objective evaluation and subjective rating on image quality were subsequently made by two highly qualified radiologists.All recorded data was put through statistical analysis.Results:There were no significant statistical differences in age,height,weight,BMI,and EI between group A and B (P>0.05).There were no significant statistical differences in objective image quality evaluation and subjective rating between the two groups (P>0.05).But there were significant statistical differences in mA value,mAs,ms and DAP between the two groups (P<0.05).Conclusion:Under AEC mode,application of dual-factor control technique can effectively both decrease radiation dose and ensure the chest digital radiography quality compared with single factor control technique.

Radiography; Digital radiography; Thorax; Automatic exposure control technology; Radiation dose

100087 北京，北京师范大学社区卫生服务中心放射科(徐晓娟)；100078 北京，北京中医药大学东方医院放射科(华海琴)

徐晓娟(1979-)，女，河北丰宁人，主治医师，主要从事影像诊断及图像质量控制工作。

R814.3

A

1000-0313(2017)01-0079-03

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.01.016

2016-05-08

2016-09-14)