自动曝光技术在全脊柱X摄影中的优势研究

曹晓乐，柳秋风，万维佳（通讯作者）

（华中科技大学同济医学院附属同济医院放射科 湖北 武汉 430030）

全脊柱X射线摄影在诊断脊柱畸形方面有很大的优势，其优点是可以清晰地显示脊柱的情况及侧弯的角度，具有较高的分辨率[1-2]。相比较全脊柱CT，全脊柱X射线摄影的优势是辐射剂量少、价格低；相较MRI，其优点是拍摄时间短、价格低，缺点是无法显示脊髓异常[3-5]。基于设备的限制，一般探测板的长度不足以覆盖全部脊柱的范围，因此多采用多次曝光后拼接图像的方法，即根据病人身高，将脊柱全长分2～3次拍摄，随后利用软件拼接起来。过去由于设备的限制，全脊柱X射线摄影大部分采用手动分次曝光，需要技术员拍完一张后，进入机房，手动调整球管和探测板的位置，此操作需要技术员精确地调整位置，不仅耗费了很多时间，降低了工作效率，而且在调整过程中病人可能移位，增大图像的拼接难度，甚至导致拍摄失败。随着技术的不断进步，自动曝光技术的产生，使全脊柱的拍摄有极大的进步，自动曝光技术是通过软件自动控制球管旋转和探测器移动，在极短的时间内完成多次曝光，极大地减少了曝光时间，提高了图像的精确度，本文着重从操作难度、工作效率和图像质量等方面，探讨自动曝光技术的优势和不足。

1 资料与方法

1.1 一般资料

采用回顾性分析方法，选择2020年9月—2021年3月在本院放射科进行全脊柱摄影的患者100例，平均分成两组，一组采用手动曝光技术，设为手动曝光组；一组采用自动曝光技术，设为自动曝光组。自动曝光组男24例，女26例，平均年龄25.6岁，手动曝光组男27例，女23例，平均年龄23.4岁，设备采用联影公司的uDR588i，配备全脊柱拼接支架和自动曝光软件模块。

1.2 方法

曝光参数：根据病人的体型，机器自动选择参数，通常正位电压70～80 kV，电流20～40 mAs，侧位电压80～90 kV，电流25～45 mAs。全脊柱范围为枕骨下缘至股骨小转子，分2～3次曝光，采用旋转球管的方式，将球管对准脊柱的中心，向上和向下旋转球管10°～35°，探测板由上向下移动，重合5～10 cm。病人取下体表金属物品后，站立在固定好的拼接支架上，正位时，头背臀贴紧靠板，侧位时肩部臀部紧贴靠板，注意不要遮挡全长尺，调整支架扶手至合适位置，指导患者摆好体位后嘱咐其不要动。手动曝光组每次曝光之后，由操作熟练的技术员进入检查室，迅速旋转球管，移动探测板。自动曝光组采用软件模块，向上旋转球管至全脊柱上缘边界，在球管的显示界面点击上界图标，随后向下旋转球管至下界，点击下界图标，程序会根据上下界的位置，自动分割成2～3张图片，从上到下依次曝光。随后技术员进入操作室，长按曝光手闸，机器会自动旋转球管和移动探测器进行曝光，曝光结束后松开手闸。

随后对图像进行拼接，手动曝光组采用手动拼接技术，由经验丰富的技术员进行图片拼接。自动曝光组采用软件自动拼接，在曝光完成后软件自动进行拼接操作。对拼接的时间进行统计。图像的信息隐去后，根据图像质量和临床要求，由两名工作十年以上主治级别的放射科医师对图像进行质量评价打分，采用4分制，4分为优秀，3分为良好，2分为及格，1分为不及格。

1.3 研究指标

①记录各组从病人站好后到曝光结束的时间，同时统计各组是否出现因配合不好重拍的情况并记录次数；②对拼接的时间进行统计；③对图像质量进行评价。

1.4 统计学方法

采用SPSS 23.0统计学软件进计分析，计量资料采用独立样本t检验，以（±s）表示，计数资料采用χ2检验，以率（%）表示。P＜0.05则差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 曝光时间与拼接时间

两组患者统计的时间如下，手动曝光组所用时间为（89.66±23.88）s，自动曝光组所用时间为（30.32±3.39）s，差异具有统计学意义（t=17.397，P＜0.05），自动曝光减少了技术员进入机房调整设备的时间，机器自动判断曝光的位置，更加快速，更加精准，减小了操作难度。手动拼接所用时间为（261.36±40.64）s，自动拼接所用时间为（5.46±0.50）s，差异具有统计学意义（t=44.521，P＜0.05）。手动拼接需要技术员人为选择重合区域，进行拼接，拼接后还要进行微调，耗费时间，而且在病人很多的情况下，工作量很大，技术员容易因疲劳而降低工作效率。而自动拼接技术，通过大数据学习，机器可在5～6s内，迅速精准地完成拼接，技术员只需要进行审核，降低了操作难度，提高了工作效率。

2.2 图像质量

在图像质量方面，采用4分制进行评分，自动组4分的有48幅图像，3分的有2幅，2分和1分的为0幅；手动组4分的有45幅图像，3分的有5幅，2分和1分的为0幅。两组的图像质量均在良好级以上，差异无统计学意义（χ2=1.382，P=0.240＞0.05）可以清晰地显示脊柱的结构，符合诊断的标准。对于脊柱侧弯的病人，可以清晰地显示脊柱的形态，方便测量侧弯角度，如图1所示，对于术后的病人，可以清晰地显示矫正后的形态，骨钉显示清晰，有利于术后的病情评估，如图2所示。另外，手动曝光组重拍人数为4人，自动曝光组重拍人数为0，差异具有统计学意义（χ2=4.167，P=0.041＜0.05）。自动曝光的速度很快，可以降低病人移动的概率，减少病人重拍的可能性，减少辐射剂量。

图1 自动曝光拍摄病人全脊柱正侧位图

图2 自动曝光拍摄脊柱矫正术后正侧位图

3 讨论

科技的进步和技术的发展为医疗体系带来了巨大的变化。随着硬件和软件的更新，自动化逐步替代了手动，医疗技术向更快、更精准的方向发展。脊柱侧弯是脊柱畸形中最常见的一种类型[6-7]，也是影响青少年骨骼成熟前最常见的畸形，严重者甚至影响心肺功能[8]。在数字拍片领域，全脊柱的拍摄一直是一种十分复杂的操作，想要拍得快速精准，需要技术员有很高的熟练度。长时间的站立姿态可能会导致病人无法坚持，或产生不自主的晃动，提高了拍摄的失败率[9-10]。联影DR自动曝光技术的采用，极大地缩短了曝光的时间，从病人进入扫描室，在全脊柱支架上站稳后，调整曝光方案到拍摄完成，所用的平均时间约为30s，相比手动曝光方法的90s，时间缩短了近三分之二，相对较短的曝光时间，提高了曝光的成功率。手动组因拍摄的时间过长，病人因无法坚持而产生移动，出现了4次重拍的情况，自动曝光组无一人重拍，说明自动曝光技术减小了重新拍摄的可能性，减少了病人受到的辐射，减轻了病人长时间保持直立的痛苦，为病人带来了方便舒适的体验，增加了对患者的人文关怀。同时，自动曝光操作简单，只需要选择上下界，曝光过程中一直按住曝光手闸即可，减小了技术员的工作难度，提高了工作效率，相同的时间内，可以完成更多患者的检查服务，为更多脊柱侧弯的患者带来方便。软件的更新，使得自动拼接技术日益成熟，如果采用人工接片的方法，即使是技术熟练的技术员，也要花费4～5 min，而软件则只需要5～6 s，极大地提高了工作效率，技术员只需要进行图像审核工作，减少了工作时间和病人等待的时间，不会造成病人堆积。在图像质量方面，手动和自动曝光和拼接后的图片均达到良好以上，可以清晰完整地显示脊柱的形态，为临床诊断和治疗提供影像学依据。

全脊柱自动曝光系统的一个不足之处是不能完成患者卧位时的拍摄。该设备的球管只能满足站立位时球管的旋转，对于无法站立的病人，不能满足其拍摄要求。希望在以后的更新换代中，增加卧位拍摄的功能。

联影DR的全脊柱自动技术，曝光时间短，拼接时间短，操作简单，拍摄的图像清晰，符合诊断要求，可以极大地提高工作效率，减轻医疗工作者和病人的负担，值得推广。