高分辨率小型数字平板在新生儿床边胸部数字X线成像中的应用研究

潘慧红，胡立伟，段海波，周宇，曹少平，钟玉敏

1.上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心 a.放射科；b.设备科，上海 200127；2.上海奕瑞光电子科技股份有限公司 临床部，上海 201206

引言

当前，儿童胸部疾病仍以X线平片作为首选检查方法[1]。每年，我国接受X线检查者达2.45亿人次以上[2]。其中，新生儿床边胸部数字X线是诊治过程中一项不可缺少的指标，以了解患儿的心肺情况[3-4]，其摄片流程和方法是临床检查中常见的难点。新生儿胸壁薄脂肪软组织多，相对肺组织少，肺含气量小，心胸比例远大于成人，软组织与气体的天然对比度较差[5]，同时，新生儿不能自主屏气，依从性较差且易哭闹、不配合，检查中多用沙袋固定后摄片[6]。这些不利因素导致新生儿床边胸部X线检查难度系数较大，摄片的图像质量明显下降。随着国内平板技术的研发进展，已实现非晶体硅技术实现高分辨率小型数字平板的定制。因此，本研究的目的是使用最新国产高分辨率小型数字平板，探讨硬件应用对于优化新生儿床边胸片图像质量的价值，旨在提高图像质量的同时简化摄片操作流程，针对安置在暖箱内的早产儿及不可随意搬动危重患儿可置于暖床下检查，在低剂量的摄片条件下能够为新生儿的胸部疾患诊断提供精准的影像摄片诊断信息。

1 资料与方法

1.1 临床资料

前瞻性随机入组2020年6～10月在本院新生儿监护室怀疑肺部感染的63例患儿，年龄0～1月。其中28例新生儿（男16例，女12例）纳入实验组，35例新生儿（男24例，女11例）纳入对照组，纳入者家属签订知情同意书。

1.2 检查方法

研究采用泰克威TMB-300rdr的移动床边X线机，摄片距离60～70 cm，管电压50 kV，管电流量0.5 mA进行床边胸片检查。实验组使用奕瑞Mars1012V高分辨率小型数字平板，具体参数如下：尺寸250 mm×300 mm；像素：125 μm；分辨率4 lp/mm；转化时间6 s；后处理软件型号IRay DR，对新生儿图像进行降噪、边缘增强、锐化，对比度提升等后处理。对照组使用DRX 2530C数字平板，具体参数如下：尺寸：250 mm×300 mm；像素：139 μm；分辨率：3.6 lp/mm；后处理软件V5.6，同样对图像进行降噪、边缘增强、锐化，对比度提升等后处理。

1.3 图像主观评价

数字X线胸片拍摄完毕传入PACS系统，由两名经验丰富的医生采取双盲法对两组新生儿胸片质量进行分析评价。评价按照《全国放射科（Quality Assurance，QA）（Quality Control，QC）学术研究会纪要》制定的标准[7]对图像质量进行主观评分。评估标准为气管和支气管显示、双肺纹理清晰度、心影后和膈肌显示清晰度、对比度和噪声水平、椎体等5项。每项满意得1分，不满意0分，总分5分，图像评分越高则图像质量越好。

1.4 图像客观评价

使用Image J后处理软件评价实验组和对照组的图像质量。分别测量6组图像中的噪声、信号强度和信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）和对比噪声比（Contrast to Noise Ratio，CNR）。具体方法为在图1中，选定空气、软组织、气道，左右肺，椎体分别测量信号强度和噪声，测量时设置感兴趣区（Range of Interest，ROI）面积为0.1～0.5 mm2。重复测量3次取平均值。CNR的计算公式为CNR=|感兴趣区信号强度-背景组织信号强度|/SD，背景噪声的平均值为空气信号强度的噪声，SD指背景噪声，为空气信号强度的标准差。

图1 高分辨率小型数字平板对新生儿胸片的客观评价方法

1.5 统计学分析

采用SPSS 17.0软件进行统计学分析。计算6个感兴趣区信号强度以及噪声的平均值和标准差，并且计算感兴趣区的SNR和CNR。使用Kappa检验对不同观察者比较两组数据的一致性。比较两组数据间的正态分布数据，用独立t检验；比较非正态分布数据，用连续变量的Mann-Whitney U检验。P<0.05表示有统计学意义。

2 结果

主观评价中，两个观察者在实验组和对照组的主观评分没有统计学差异（0.749vs.0.766），且两个观察者之间的一致性很好（Kappa=0.86vs.Kappa=0.82，表1）。客观评价中，ROI空气，ROI气道，ROI胸椎在两组之间没有统计学差异。在ROI软组织，ROI左肺，ROI右肺，实验组的信噪比和对比噪声比都优于对照组且有统计学差异（P<0.001，表2）。

表1 主观评价图像质量（分）

表2 客观评价图像质量

3 讨论

普通胸部X线平片由于价格低廉、检查方便，是目前应用最广泛的儿童胸部影像学检查方法[8-9]。本研究中，固定焦片距为60～70 cm这样可以通过距离的缩短减少X线能量从而保证使用较短的曝光时间，减少呼吸运动对影像质量的影响。儿童胸部摄影由于儿童依从性较差，无法进行呼吸训练，运动模糊是造成重拍[10]的重要原因，儿童受照剂量就会成倍增长影响其生长发育[11-12]，所以新生儿摄影原则为高mA、短时间，摄片时应尽量降低mAs。王宪凯等提出使用70～80 kV管电压用于1岁以内新生儿床边摄片，可降低皮肤表面辐射剂量[13]。但70～80 kV管电压用于1岁内新生儿会因其生理特点及个体差异产生图像质量下降，出线量较低造成部分病例图像的对比度降低、量子噪声水平增大[14]。曝光时间越短，运动模糊产生的概率也会越小，大大降低了重拍率，相应的来说患儿所受的辐射剂量也减少了[15]。在本次研究中，我们对两组病例均采用50 kV、0.5 mAs进行摄片，确保相对低剂量的前提下评价高分辨率小型数字平板组的图像质量。因高分辨率小型数字平板在参数上有了较大的提高和改进，具有125 μm的像素间距，其具有的高分辨率使影像细节探测力上升，成像品质细腻清晰，同时足够的空间分辨率对于图像后处理的能力大大提高。

本研究中发现实验组和对照组的主观评分没有统计学差异，证明使用高分辨率小型数字平板的图像质量可以满足临床诊断标准。与此同时，实验组在软组织、肺部组织的信噪比和对比噪声比优于对照组。在同样的曝光条件下对于新生儿胸部感染的诊断征象明显，因其对肺纹理的清晰显示可充分显示胸部病变时肺纹理增多模糊紊乱，高对比度可显示肺野内是否出现小斑点实变，心影后或横隔边缘的病变也可显示，证明高分辨率平板确实可以在满足临床应用时尽可能地降低辐射剂量[16]，又在同类产品中有较高的图像质量，为临床的诊断和治疗提供重要的依据。

高分辨率小型数字平板尺寸非常适合本院新生儿的暖箱外摄片，除去曝光范围内的常规异物，对于患儿的移动减少，对其摆位相对舒适，安静状态下完成检查可提高摄片成功率，减少因重拍带来的辐射，特别是小年龄患儿对射线敏感度高[17-18]，同时也提高了技师的工作效率[19]。

4 结论

在控制辐射剂量的前提下，高分辨率小型数字平板可有效提高新生儿床边胸片的图像质量，同时也以小巧方便的体积满足暖箱内新生儿及早产儿胸片投照的特殊需求，在暖箱床下的摄片可避免患儿的搬动接触造成的交叉感染风险，因此具有广泛的推广和应用前景。