不同感度數字化胸部X線攝影對圖像質量的影響

朱純生ZHU Chunsheng

洪國斌2HONG Guobin

何 強1HE Qiang

范憲淼1FAN Xianmiao

鄭曉林1ZHENG Xiaolin

不同感度數字化胸部X線攝影對圖像質量的影響

朱純生1ZHU Chunsheng

洪國斌2HONG Guobin

何 強1HE Qiang

范憲淼1FAN Xianmiao

鄭曉林1ZHENG Xiaolin

目的探討不同感度數字化胸部X線正位攝影對圖像質量和輻射劑量的影響。資料與方法隨機選擇300例行胸部X線檢查的健康體檢者，按體重指數分為正常組150例和超重組150例，每組再隨機分為低感度組、中感度組和高感度組3個亞組（每亞組各50例），在其他參數不變的情況下每個亞組分別行S200、S400和S800數字化胸部X線正位攝影，并上傳至PACS工作站，記錄每次曝光的曝光量和輻射劑量面積乘積（DAP）值，由3位醫師對圖像質量進行評價，比較各組受檢者在不同感度下的曝光量、DAP、圖像質量評分和噪聲情況。結果正常組中低感度組、中感度組和高感度組的曝光量及DAP差異有統計學意義（F=1443.191～1829.895, P＜0.05），圖像質量比較和噪聲比較差異無統計學意義（F=0.686～2.516, P＞0.05）。超重組中低感度組、中感度組和高感度組下的曝光量、DAP、圖像質量評分及噪聲比較差異有統計學意義（F=163.358～290.656, P＜0.05）。單因素方差分析兩兩對比，兩組曝光量值低感度組＞中感度組＞高感度組（F=0.626～3.210，P＜0.05），DAP值低感度組＞中感度組＞高感度（F=0.416～1.416, P＜0.05），正常組圖像質量比較及噪聲比較無差別（F=0.001～0.100, P＞0.05），在超重組中低感度組與中感度組無差別（F=0.120～0.145, P＞0.05），低感度組與高感度組及中感度組與高感度組有差異（F=1.655～2.360, P＜0.05）。結論調節感度可以在不影響圖像質量的前提下有效控制輻射劑量。正常體型可以選擇高感度攝影，而超重體型可以選擇中感度或低感度攝影。

放射攝影術，胸部；感光度；圖像質量；質量控制；輻射劑量

數字化X線攝影量子檢測率高、寬容度大、圖像質量好、輻射劑量低[1,2]。數字化X線攝影降低輻射劑量的方法較多，本文旨在通過不同感度對不同體型人群行胸部X線攝影，找出適合于不同體型人群的感度，在獲得滿意圖像質量的同時，盡可能降低輻射劑量。

1 資料與方法

1.1 研究對象 隨機選擇2013-03～05行胸部數字化X線攝影的300例體檢者，其中男210例，女90例；年齡23～50歲，平均（30.0±12.9）歲。納入標準：①正常健康成年人；②因體格檢查行胸部X線檢查者；③無計劃近期懷孕者。排除有肺部疾病、心臟病、脊柱側彎畸形、不能配合呼吸者及運動員。

1.2 儀器與方法 采用Philips Digital Diagnost系統，43 cm×43 cm碘化銫平板探測器，像素尺寸143 μm，4K顯示器。300例體檢者按體重指數（BMI）分為正常組（BMI 18.5～23.9 kg/m2）150例和超重組（BMI 24.0～34.0 kg/m2）150例；每組再隨機分為低感度組（S200）、中感度組（S400）和高感度組（S800）3個亞組，每個亞組各50例。掃描參數：管電壓125 kV，附加濾過0.1CU+1AL，焦片距180 cm、視野43 cm×43 cm，自動控制。低感度組用感度S200+2、中感度組用感度S400+2、高感度組用感度S800+2行數字化胸部X線攝影，記錄每次的射線曝光量和輻射劑量面積乘積（DAP）值。圖像傳送至PACS后處理工作站，由3位主治醫師采用雙盲法對圖像進行評價，意見不一致時采用少數服從多數原則。選取3例不同體型志愿者（BMI分別是23 kg/m2、26 kg/m2和33.3 kg/m2），分別用3種感度行胸部X線正位攝影，對比圖像質量。受檢者均知情同意并簽署知情同意書。

1.3 圖像質量和噪聲評價 參考胸部立位高電壓攝影胸片視覺評價標準[3]并結合有關資料制訂圖像質量評分標準[4]。①肺紋理的分布：內帶、外帶、隔下肺紋理、心后影肺紋理；②氣管的顯示：氣管、氣管隆突、左主支氣管、右主支氣管；③縱隔：1～4胸椎、肺門結構、心緣；④肋骨：骨皮質、骨小梁；⑤胸壁軟組織：胸壁周圍軟組織、脂肪線。以上每項顯示清晰1分，不清晰0分，共15分。噪聲評價：無噪聲，3分；噪聲較少，2分；噪聲明顯，但不影響診斷，1分；噪聲明顯，且影響診斷，0分[4]。

1.4 統計學方法 采用SPSS 13.0軟件，各組感度中曝光量、DAP、圖像質量評分和噪聲的比較采用單因素方差分析，組間曝光量、DAP比較采用Games-Howell法，P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組不同感度下胸部X線正位攝影的曝光量與DAP比較 正常組3種感度的曝光量和DAP差異有統計學意義（F=1443.191、1829.895, P＜0.05）。3種感度超重組的曝光量和DAP差異有統計學意義（F=169.929～2290.656, P＜0.05）。單因素方差分析2組曝光量和DAP低感度組與中感度組、低感度組與高感度組、中感度組與高感度組差異均有統計學意義（F=0.265～3.210, P＜0.05），且低感度組＞中感度組＞高感度組。見表1、2。

表2 超重組3個亞組曝光量及DAP比較

2.2 各組不同感度下的圖像質量評分與噪聲比較 正常組3種感度的圖像質量評分和噪聲比較差異無統計學意義（F=0.686～2.516, P＞0.05）。超重組3種感度的圖像質量評分和噪聲比較差異有統計學意義（F=163.358～223.934, P＜0.05）；其中，低感度組與高感度組、中感度組與高感度組差異有統計學意義（F=1.655～2.360, P＜0.05）。本組7例噪聲評分為0；32例噪聲評分為1分，可以滿足診斷要求，圖像質量評分為12～13分，見表3、4。

表3 正常組3個亞組的圖像質量評分及噪聲比較（分）

表4 超重組3個亞組的圖像質量評分及噪聲比較（分）

2.3 受檢者圖像質量對比 BMI為23 kg/m2、26 kg/m2的受檢者在感度為S200+2、S400+2、S800+2時，均可以清晰顯示肺部結構，獲得滿足診斷要求的圖像質量。BMI為33 kg/m2的受檢者在感度為S200+2、S400+2時，可以獲得滿足診斷要求的圖像質量；在感度為S800+2時，噪聲較大，圖像質量不清晰。見圖1～3。

圖1 男，30歲，正常體型，BMI=23 kg/m2。A～C分別為感度為S200+2、S400+2、S800+2時的圖像，肺部紋理延續可追蹤到外帶，其他結構清晰，圖像質量無明顯區別

圖2 女，36歲，超重體型，BMI=26 kg/m2。A～C分別為感度為S200+2、S400+2、S800+2時的圖像，肺部紋理延續可追蹤到外帶，其他結構清晰，圖像質量無明顯區別

圖3 男，28歲，超重體型，BMI=33 kg/m2。A～C分別為感度為S200+2、S400+2、S800+2是的圖像。A、B.肺部紋理延續可追蹤到外帶，其他結構清晰，圖像質量無差別，能滿足診斷；C.肺紋理不能追蹤到外帶，末梢顯示不清，噪聲較大，不能滿足診斷

3 討論

數字化攝影有很大的寬容度，在一定范圍內不會因為曝光量過大或過小而使圖像出現黑片或白片現象，采用很小的曝光量仍可以獲得滿足診斷要求的圖像。合理使用低劑量的輻射防護最優化（as low as reasonably achievable, ALARA）原則是數字X線成像技術降低輻射劑量的基本內涵。ALARA的核心內容是，在臨床放射學實踐中，采用確保圖像質量能滿足臨床檢查需要的最低劑量。胸部數字化攝影一般使用高千伏攝影模式[5]，即固定125 kV、自動控制曝光、固定感度值和濾過方式等，這些參數中可變化的是曝光量值。影響數字化攝影圖像質量的主要是噪聲[6]，過量的噪聲可能影響視覺對所接受信息的理解，淹沒病灶信息，干擾診斷結果。利用附加濾過[7-9]、提高千伏值[10]、適度控制照射野等均可以降低輻射劑量。盡管利用感度可以降低輻射劑量[11]，孫建忠等[12]研究發現在125 kV下感度S200+4與S800-4的DAP相差約5倍（DAP分別為53.33、12.73 mGy·cm2），但是圖像質量評分相差不大（IQFinv值分別為3.22、2.17）。曝光量隨感度的增高而降低。Philips Digital Diagnost系統設置了S200、S400、S800三檔，每檔有±4微調等級。不同部位設置了相應的感度，胸部正位默認設置為S400+2。自動曝光時，感度有S200、S400、S800，分別對應1倍、2倍、4倍的電離室增益。選擇不同的感度可以調節自動曝光時間，相應地縮短或增加曝光量。本組正常組高感度組的圖像質量和噪聲與低感度組、中感度組無明顯差異，均能滿足臨床診斷要求；但是其曝光量和DAP值降低幅較大，每檔相差約30%～50%，即低感度組＞中感度組＞高感度組。因此，正常體型選擇高感度攝影既可以降低輻射劑量又能保證圖像質量。超重組150例受檢者中低感度組和中感度組下的圖像質量評分和噪聲無差別，可以滿足診斷；但與高感度組相比，圖像質量評分和噪聲有差異。超重組7例噪聲評分為0，完全不能滿足診斷；32例噪聲評分1分，有少量噪聲但能滿足診斷，圖像質量為12～13分，主要影響肺紋理清晰度及不能連續向外帶追蹤、脂肪線及骨小梁。因此，超重體型受檢者應該選擇中感度或低感度。本組未研究營養不良體型受檢者，但由于瘦體型對曝光量需求更少，可以參照正常體型組選擇高感度。

本研究的缺點是未能選擇每一檔感度的其他微調檔進行試驗，也未對胸部側位的感度選擇進行研究，在噪聲評判中用裸眼檢測亦不客觀。在臨床實踐中，胸部正位檢查占X線攝影比例較大，運用胸部模體采用細節測試比較圖像質量評分可能更為客觀。

總之，通過調節感度可以有效控制輻射劑量，而不影響圖像質量。正常體型和瘦體型受檢者可以選擇高感度攝影，超重體型患者可以選擇中感度或低感度攝影。

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（責任編輯 唐 潔）

Effect of Different Sensitivity on Image Quality of Digital Chest Radiography

PurposeTo investigate the effect of sensitivity on image quality and radiation dosage of digital chest radiography.Materials and MethodsA total of 300 healthy people undergoing chest X-ray examination were randomly enrolled and divided into two groups according to body weight (150 people with normal weight and 150 overweight), which were further randomly divided into three subgroups (S200 subgroup with lowsensitivity, S400 subgroup with mid-sensitivity, S800 subgroup with high sensitivity, each subgroup contained 50 people). With other parameters unchanged, digital chest photography with different sensitivities was performed to each subgroup (S200, S400 and S800, respectively), and then uploaded the data to PACS and recorded mAs value and dose area product (DAP) value for each time. Then the image quality was assessed by three doctors in terms of mAs value, DAP, image quality score and noise score.ResultsIn all subgroups of normal weight, differences on mAs and DAP were significant (F=1443.191-1829.895, P＜0.05) whilst differences on image quality score and noise score were not significant (F=0.686-2.516, P＞0.05). In all overweight subgroups, differences in mAs, DAP, image quality score and noise score were significant (F=163.358-290.656, P＜0.05). According to one-factor analysis of variance, mAs value was S200＞S400＞S800 (F=0.626-3.210, P＜0.05), DAP value was S200＞S400＞S800 (F=0.416-1.416, P＜0.05), there was no difference in image quality score and noise score (F=0.001-0.100, P＞0.05). In overweight group, there was no difference between subgroups of S200 and S400 (F=0.120-0.145, P＞0.05); whilst differences between subgroups of S200 and S800 were significant, the same appeared in subgroups of S400 and S800 (F=1.655-2.360, P＜0.05).ConclusionRadiation dose can be effectively controlled by regulating sensitivity with image quality unaffected. It is advisable to choose high-sensitivity photography for patients with normal weight and low or mid-sensitivity photography for overweight patients.

Radiography, thoracic; Sensitivity; Image quality; Quality control; Radiation dosage

1. 東莞市人民醫院放射科 廣東東莞523000

2. 中山大學附屬第五醫院放射科 廣東珠海519000

鄭曉林

Department of Radiology, Dongguan People's Hospital, Dongguan 523000, China

Address Correspondence to: ZHENG Xiaolin

E-mail: 2539717579@qq.com

R445.9

2013-07-26

修回日期：2013-11-18

中國醫學影像學雜志

2013年 第21卷 第12期：907-910

Chinese Journal of Medical Imaging

2013 Volume 21(12): 907-910

10.3969/j.issn.1005-5185.2013.12.007

注：*與低感度組比較，P＜0.05；#與中感度組比較，P＜0.05