不同厚度铜附加滤过在骨骼数字化X线摄影中的应用

王世杰，吴慧钊*，张信起，陈昕怡，杜坤隆，孙泽宇

(1.河北医科大学第三医院放射科，河北 石家庄 050051；2.河北医科大学第二医院医学影像科，河北 石家庄 050000)

近年来，附加滤过的合理使用在临床放射实践中越来越引起重视。多个研究显示，附加滤过的合理应用可降低受检者的辐射剂量[1-6]。骨骼X线检查是数字X线摄影(digital radiograph，DR)的重要临床工作内容，目前尚未发现骨骼DR检查的附加滤过研究报道。本研究以人体等效体模为研究对象，探讨不同厚度铜附加滤过对骨骼DR检查剂量和成像质量的影响。

1 资料与方法

1.1仪器与摄影体模 应用GE Discovery XR650数字X射线摄影系统对美国CIRS 715 全身体模进行DR成像，实验前使用水模对机器进行实测剂量校正。使用机器内设的摄影条件，其中头颅、脊柱、骨盆等厚部位应用电离室自动曝光控制(automatic exposure control，AEC)技术为AEC组，四肢、关节等不使用AEC的薄部位检查为非AEC组。在检查程序界面选择无附加滤过、0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm不同厚度铜附加滤过对体模的骨骼系统进行曝光，各部位体位摆放方法与临床常规一致，分别进行正位、侧位等体位投照，各部位摄影条件见表1。

表1 各部位摄影条件Table 1 Exposure parameters of different parts

1.2检查剂量和成像质量评价方法 记录每次DR摄影的表面入射剂量值作为检查剂量[7]，记录每次DR摄影的管电流量(mAs)值以评价球管负荷[7]。由2名高年资放射科医师进行图像质量评分，意见不统一时由第3名高年资放射科医师评定。根据影像质量控制的影像显示标准4分制进行图像质量评分[4]：1分，结构影像显示不清；2分，结构影像隐约可见；3分，结构影像可见；4分，结构影像清晰可见。

1.3统计学方法 应用SPSS 22.0统计软件分析数据。计量资料比较分别采用F检验和SNK-q检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1非AEC组不同厚度铜附加滤过DR摄影的表面入射剂量、图像质量评分、管电流量比较 4种不同厚度铜附加滤过表面入射剂量差异有统计学意义，经两两比较，无附加滤过时表面入射剂量大于0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm铜附加滤过时，0.1 mm铜附加滤过时表面入射剂量大于0.3 mm铜附加滤过时，差异有统计学意义(P<0.05)； 4种不同厚度铜附加滤过的图像质量评分值、管电流量的差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 非AEC组不同厚度铜附加滤过DR摄影表面入射剂量、图像质量评分、管电流量比较Table 2 Comparison of incident dose,imaging quality score and tube current of different thickness copper additional filter DR photography in non-AEC group

*P值<0.05与无附加滤过比较 #P值<0.05与0.1 mm铜附加滤过比较(SNK-q检验)

2.2AEC组不同厚度铜附加滤过DR摄影表面入射剂量、图像质量评分值、管电流量的比较 4种不同厚度铜附加滤过时表面入射剂量和管电流量差异有统计学意义，经两两比较，无附加滤过时表面入射剂量大于0.3 mm铜附加滤过时，管电流量小于0.3 mm铜附加滤过时，差异有统计学意义(P<0.05)。4种不同厚度铜附加滤过的图像质量评分值差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 AEC组不同厚度铜附加滤过DR摄影表面入射剂量、图像质量评分比较Table 3 Comparison of incident dose,imaging quality score and tube current of different thickness copper additionalfilter DR photography in AEC group

*P值<0.05与无附加滤过比较(SNK-q检验)

3 讨 论

DR操作简便，曝光宽容度大，具有丰富的后处理功能，已成为临床平片检查的主要方式[8-9]。高曝光宽容度特性使DR的低剂量检查成为可能[10-11]，DR影像链中影响DR检查剂量的主要为照射野、管电压、管电流量、摄影距离、滤线栅、附加滤过等，在其他影像链环节已被透彻研究的背景下，近年来改变附加滤过影响检查剂量及成像质量成为研究热点[1-6]。诊断用X线球管阳极靶面射出的X线为锥形束散射的混合能量射线，混合有不同波长的连续能谱X线，其中低频低能部分被人体吸收，其X线光子与人体发生光电效应，将全部能量传递给人体而不能到达成像介质，人体吸收X线光子的全部能量受到辐射损害。使用适当材质、适当厚度的附加滤过可有效过滤诊断用X线的低能部分，减少患者接受不必要的辐射损害[12-16]。因骨的有效原子序数较高，骨组织的X线衰减系数在人体各组织中最大，常规管电压下骨组织对X线的吸收以光电吸收为主[6]，骨骼DR检查中消除低能部分的无效X线尤为重要。

本研究中非AEC组随着铜附加滤过厚度的增加表面入射剂量呈大幅度减少，4种不同厚度铜附加滤过表面入射剂量差异有统计学意义，无附加滤过时表面入射剂量为0.3 mm铜附加滤过的4倍，0.1 mm铜附加滤过的表面入射剂量为0.3 mm铜附加滤过的2倍，提示在骨骼四肢DR检查中应用铜附加滤过可明显降低患者接受的辐射剂量。虽然4种不同厚度铜附加滤过检查剂量有较大不同，但研究中发现其图像质量评分差异无统计学意义，分析原因为DR成像的高曝光宽容度特性所致，DR的高曝光宽容度特性使过度曝光或曝光不足的影像经后处理调谐后均可符合诊断要求。吴慧钊等[10]研究认为，DR的高曝光宽容度可能会在放射技术人员不自知的情况下使患者接受不必要的辐射损害，DR检查的临床实践中应找寻最低检查剂量和最佳成像质量的平衡点。本研究中各不同厚度铜附加滤过组所得影像均可清晰显示解剖结构细节，图像颗粒均匀细腻，具有较好的影像锐利度和对比度，铜附加滤过的使用则在保证成像质量的前提下减少了检查剂量，有助于DR检查中的实践合理使用低剂量(as low as reasonably achievable，ALARA)原则[17]。

本研究AEC组随着铜附加滤过厚度的增加表面入射剂量也有明显减少，无附加滤过的表面入射剂量约为0.3 mm铜附加滤过的2倍，且不同厚度滤过的成像质量差异无统计学意义，提示在脊柱、骨盆应用AEC技术的厚部位DR检查中应用铜附加滤过可有效降低患者接受的辐射剂量；但应用AEC技术时随着铜附加滤过厚度的增加，管电流量即球管负荷也随之增大，此结果与刘云福等[2]、朱纯生等[5]研究结果相同。AEC作为一种自动曝光技术，根据受检部位的体厚和组织密度自动提供成像所需管电流量，简化工作流程并提高工作效率，但与厚铜附加滤过组合应用时会增加球管负荷，在临床实践中应权衡利弊合理使用。由于非AEC组中摄影部位为手、足、胫腓骨等四肢薄部位，使用固定管电流值曝光，不同厚度的铜附加滤过之间管电流值的差异无统计学意义，即增加铜附加滤过的厚度并不增加球管负荷，提示附铜加滤过尤其适用于四肢、关节DR检查。

不同材料、不同厚度的附加滤其滤过低能X线的能力也不同[1-6]。多个附加滤过的实验研究中使用铝和铜作为滤过材料，铝的原子序数较铜为低，对原发射线为低能X线的滤过效果较好，适用于低千伏X线摄影[16-17]。常规千伏摄影条件下高原子序数的铜较铝有着更好的滤过性能[18-19]。戴工华等[1]在不同附加滤过对小儿床边X线摄影图像质量和辐射剂量影响的研究认为，高原子序数铜附加滤过能更有效滤过低能射线和散射线。本研究使用的X光机在部位程序中即内设不同厚度铜附加滤过供摄影时选择，AEC组和非AEC组均通过铜附加滤过消除低能部分的无效X线而大幅降低了检查剂量，提示铜附加滤过尤其适用于骨、关节等使用中等千伏管电压值(50～90 kV)的DR检查。

本研究不足之处为成像质量评价以主观评价为主，如以测量相对噪声和对比噪声比进行评价则更为客观[2]。附加滤过在吸收低能射线的同时也会吸收部分有效射线，原发X射线中低能射线的量可随管电压的变化而改变。本研究使用的曝光条件均为设备厂家设定值，未考虑对其进行改变后是否对研究结果产生影响，可在后续研究中进行验证。

综上所述，临床放射工作中应使用附加滤过对受检者进行辐射防护以符合ALARA原则，铜附加滤过的应用可在保证图像质量的前提下有效降低骨骼系统DR检查的辐射剂量，实现骨骼DR的低剂量检查。不同厚度铜附加滤过中0.3 mm铜附加滤过降低辐射剂量最为有效，但会增加应用AEC时的X线球管负荷，故应综合考虑选择适宜厚度的铜附加滤过。