新型可移动GOS荧光屏探测器与传统trixell平板探测器对儿童骨肌成像质量差异的研究

王智斌 李跃华 汪 璇

儿童时期是骨骼疾病，如常见的骨折、骨关节损伤的多发年龄段，更是骨肿瘤的好发年龄段。对儿童骨及骨关节病变的诊断和治疗一直是临床关注的重点。作为诊断骨及骨关节疾病的最重要影像学手段，数字X线摄影（digital radiography，DR）以其操作简单、价格低廉、显像清晰，成为首选的影像学工具。因此，针对儿童X线成像技术和设备的探讨一直是研究的重点领域［1］

由于儿童身材较小，骨及骨关节体积较小，在平面图像中所占的面积比例往往更小，需要更高的X射线量或更理想的探测器，而前者会对人体造成更大的辐射损伤。因此，对于同一DR机器，为适应儿童骨、关节显像，需要解析度更高的平板探测器配合才能获得更佳的显示效果，辅助更精准的影像诊断［2］。成人的X线成像设备通常是相对固定位置的，调节范围也较狭窄，这对于配合性相对较差的儿童，对于一些部位的部分角度拍摄并不理想，需要应用更为灵活的可移动平板探测器进行配合。因此，综合成像效果更佳、移动性更强的平板探测器是目前的影像发展趋势［3］。基于此，本研究选择了新型的可移动平板探测器，针对儿童骨及骨关节成像质量进行了研究，探索其对诊断的帮助。

方 法

1.临床资料

选择2018年7月至2020年1月在上海市第六人民医院拍摄骨、骨关节X线片的患儿，年龄范围限制在1～14岁。所拍摄的骨、骨关节包括肱骨、尺桡骨、手、股骨、胫腓骨、足、肘关节、腕关节、膝关节、踝关节。所有患儿家属均签署知情同意书。

2.研究方法

2.1 平板探测器及其附属机器参数

实验组平板探测器选用上海奕瑞光电子科技股份有限公司出厂的Mars1012V可移动数字医用X射线平板探测器，配合X射线机（Philips Digital diagnost）使用。Mars1012V外形尺寸为285 mm×340 mm×15 mm，有效面积为250 mm×300 mm，像素尺寸为125 μm，空间分辨率为4 Lp/mm。平板探测器的总重量约2 kg，可选择电源或者电池供电，其输入电压电流分别为24 V DC 1.2 A和7.6 V DC 2 A。设备连接计算机为Thinkpad（Windows 10系统，64 Bit），图像处理软件采用iRayDR（版本号IRayDR 1.0201.5969.2.0.0）。对照组选用X射线机（Philips Digital diagnost）自带的trixell平板探测器。

2.2 图像获取及分组

实验组患儿使用Mars1012V可移动平板探测器配合X射线机（Philips Digital diagnost）进行DR摄片，一次性摄取的图像将通过无线网络连接至接收端电脑，并通过院内有线网络发送至PACS系统。对照组患儿则直接使用X射线机（Philips Digital diagnost）进行DR摄片，摄取的图像由有线网络传至接收端电脑，并上传至PACS系统。

根据我们所收集到的患儿的病种，我们将实验组分为外伤无骨折、骨折未手术、骨折内外固定中、石膏外固定、骨折内固定取出术后、关节置换术后、截肢术后、骨肿瘤8类分别进行评估。针对不同病变的诊断要点，我们选取了不同的图像质量评价重点。对于外伤无骨折患儿，评价了骨皮质、骨松质、骺板、肌肉间隙、关节囊的显示清晰度；对于骨折未手术的患儿，重点评价骨折线、皮质中断、皮下软组织、关节囊显示清晰度；对于骨折内外固定中的患儿，重点评价骨折线、皮质中断、皮下软组织、内固定与正常骨质交界表现；对于使用石膏外固定的患儿，评价其骨折线、皮质中断、整体解剖结构、关节囊及皮下软组织显示的清晰度；对于内固定取出后的患儿，评价其愈合骨折线、断端皮质光整度、肌肉萎缩情况的显示清晰度；对于关节置换术后的患儿，评价其假体、假体与正常骨质交界髓腔密度的显示；对于截肢术后的患儿，评价断端皮质、断端髓腔结构的显示；最后，对于骨肿瘤的患儿，重点评价其肿瘤边界、内部密度、骨膜反应、软组织情况的显示清晰度。

所有获取的图像经由2名高年资医师单独确诊，并对所有图像的质量进行评分，其评分依据《上海市放射诊断质量控制标准》（2019年1月版），具体标准如下。1分：隐约可见，解剖结构可见，但细节不能良好显示；2分：可见，解剖结构细节能够显示，但细节不能清晰辨认；3分：清晰可见，就解剖结构细节能够清晰辨认，细节清晰。2名医师的诊断结果不一致的将由第3名高年资医师判断，图像质量的评分结果取平均值进行汇总分析。

3.统计学分析

获取的评分数据分析采用Studentt检验，以P<0.05作为具有统计学差异。

结 果

纳入的病例总数为218例，其中男性143例，女性75例，患儿的平均年龄为10.36岁。使用Mars1012V平板探测器获取的图像有101例，使用对照组平板探测器获取的图像有117例，未见废片。患儿不同部位的检查数量如表1所示，不同诊断的患儿检查情况如表2所示。

表1 患儿不同部位的检查情况

表2 不同诊断的患儿检查情况

2组患儿的成像评估情况如表3所示。在外伤无骨折儿童的成像中，骨皮质、骨松质、骺板和肌肉间隙的显示并没有显著的差异，而关节囊的显示中，Mars1012V具有更高的图像质量评分（P=0.023）。在患儿新鲜骨折的显示中，骨皮质中断（P=0.035）、皮下软组织（P=0.012）和关节囊（P=0.011）的显示也具有统计学差异。

表3 患儿骨及骨关节相关指标的评估与比较

在骨折内固定术后的患儿中，并没有看到2组间差异有统计学意义，但在使用石膏外固定的患儿中，骨折线（P=0.001）、骨皮质中断（P=0.005）的显示有显著的提升，而皮下软组织（P=0.042）的显示也有一定的提升。

在骨折内固定取出术后的患儿中，肌肉萎缩情况的表现更为清晰（P=0.022），而在关节置换术和截肢术后的显示中，并没有显著的差异。此外，对骨肿瘤的显示也没有显著的差异。

图1和图2分别为骨折外固定后患儿和外伤无骨折儿童的代表性的图像，其中图2为作为显示肿胀关节囊金标准的磁共振和DR的对照图。

图1 石膏外固定患儿的腕关节X线平片

图2 外伤无骨折患儿肘关节X线侧位片及磁共振T2W矢状位图像

讨 论

在我们对图像的分析过程中可以发现，新型平板对骨骼周围的肌肉、皮下软组织、关节囊的显示更具优势，在对骨皮质、骨松质的显示中与常规平板探测器没有明显差异。在此基础上，对于厚度更大、带有大量遮挡的石膏外固定状态，其显示效果明显更优，在更为复杂的条件下表现更佳，也更加说明其在显像上的优势。在骨折的判断中，X线的表现细节至关重要，儿童由于骨骼纤细，轻微的骨折更容易遗漏，这恰恰对DR平片的表现细节有更高的要求［4-5］。

在骨折内固定、关节置换术等带有植入物的患儿骨骼显示中并没有显著差异，这可能是由于原有的平板探测器性能已能清晰显示植入物或假体的交界，因此难有更显著的提升，也有可能是这类患儿的数量较少，差异未显示统计学意义。而在骨肿瘤的评价上，虽然并没有显著差异，但由于X线通常仅作为初步检查手段，并不能做到对较小肿瘤组织的清晰显示，更精准的判断需要依赖CT、MRI及穿刺活检才能获得。

当下常见的非晶硅层平板探测器工作原理是通过球管发射X线，穿过被拍摄部位后进入平板探测器，透过碳纤维板激发闪烁屏发出绿色可见光，这些可见光被TFT传感器捕获并完成电荷积分，即通过AFE通道的AD数据采集和转换，完成X线-可见光-电荷-数字量的转换，然后通过芯片进行图像拼接并获得完整图像效果［6］。其中，进行光线转化的荧光材料至关重要，目前常用的主要有碘化铯（CsI）、硫氧化钆（Gd2O2S，GOS），为提升拍摄质量，更灵敏的GOS荧光屏是未来广泛应用的首选，也是当前平板探测器国产化的重点［7］，我们选择的上海奕瑞光电子科技研制的Mars1012V就是国产GOS平板的先驱［8］。

平板探测器的可移动性对图像的获取具有明显帮助。这不仅有助于缩短或增加成像距离，更可以帮助拍摄难以配合实现标准体位的患者，这在儿童中也更为多见，取得更标准的正侧位相片对后续的影像诊断具有更大的帮助［9］。同时，平板探测器的移动性也赋予其更大的应用范围，包括床旁甚至在急救中［10］，也可以有效减少射线暴露，降低辐射剂量。有研究者［11］使用可移动平板对膝关节进行摄影，可以发现相比改变体位的普通拍摄更有利于膝关节外伤患者的检查。在一些面向婴幼儿的摄片研究中，针对婴儿设计的AeroDRP‑31无线平板探测器体积更小，搭配其移动特性，可置于婴儿的恒温箱中，极大地优化了婴幼儿成像效果［12］。类似的，有学者在新生儿床边摄影中应用无线平板探测器使图像质量有了显著提高，获得更高的甲级片成片率，同时减小了辐射剂量［13］。

本研究仍存在一些不足：首先，部分分组的统计数据量不够大，这会影响组间差异比较的准确性，其原因可能与儿童群体的截肢率、骨肿瘤的发病率较低有关。其次，未引入更多的平板探测器进行比较，这与我们的现有的机器条件有关，此外也有多位学者进行了相关平板的分类比较研究，并深入研究了探测器的相关机械参数［14］。最后，X射线机及其他附属设备均可能对成片产生影响，我们只能尽量控制这些变量，研究平板探测器本身对成片的影响，聚焦于可移动平板探测器对儿童骨及骨关节成像方面的提升。

总之，本研究通过对2种平板探测器对于儿童骨及骨关节成像的图像质量进行比较研究，明确了新兴平板探测器对于患儿的肌肉、软组织、关节囊显示有更好的效果，对于石膏外固定患儿的骨折显示具有更大的优势。本研究既是对其成像效果的实践检验，也是对国产平板探测器技术水平的肯定，为将来广泛提升国内儿童DR摄片质量提供了思路和方向。