自20世纪80年代计算机X射线摄影(computed radiography, CR)被研制成功以来, 随着CR临床应用的不断深入, 我们逐渐认识到当对组织结构较薄、密度较低的部位进行投照时, 用较少的X射线照射剂量就可获得足够的X射线诊断信息。但对一些厚度大、组织密度高(例如骨盆、腰椎)的部位进行投照时, 如果采用较小的X射线剂量往往不能达到满意的效果^[1]。主要表现在当IP板的曝光量不足时, 只通过后处理来达到满足人眼观察照片所要求的密度值, 就会使照片影像噪声增加, 而淹没了影像上小的病灶, 使影像质量下降, 不利于临床诊断^[2]。笔者通过对CR系统与屏-片系统腰椎侧位曝光条件的比较, 来阐述CR影像噪声产生原因及与曝光量之间的关系。

1 材料和方法 1.1 材料

① X射线机:东芝KXO-15R型; ②传统屏-片系统曝光条件表; ③CR系统曝光条件表; ④CR图像阅读器:FCR 5000 PLUS型; ⑤图像处理工作站:DELL precision 410型。

1.2 方法

挑选年龄20 ~ 40岁之间, 腰椎宽度在27 ~ 30cm之间的男性患者40人, 随机分成四组, 每组十人, 统一焦—片距, 应用同一台X光机对患者进行腰椎侧位摄影, 保持管电压不变, 改变每组摄影的曝光量分别为60、72、90、120mAs(见表 1), 60 mAs是传统屏—片系统的标准摄影条件, 而其他三组的条件分别是标准条件的1.2、1.5、2倍, 投照后应用同一种CR系统进行读片并统一图像显示参数, 选择四位资深技术人员采用双盲法(即是在技术人员和试验组织者都不清楚每组曝光条件情况下进行的实验方法)进行阅片和对图像的评价。观察图像分三点即上腰部(T12 ~ L2)、中腰部(L3 ~ L4)、下腰部(L5 ~ S1), 主要观察三点在影像噪声和图像质量方面的区别。评价标准分为好, 良好、一般、差。每一组观察后由技术人员打分并进行分析得出一个统一的评价, 四组全部观察完毕后, 进行统一的比较(见表 2)。

2 结果

通过对比分析, 笔者发现在其他因素相同的情况下, CR系统要想达到良好的影像效果, 其曝光量(MAS)应是屏-片系统的1.2 ~ 1.5倍。当选择的曝光量小于屏-片系统的1.2 ~ 1.5倍时, 由于曝光量太小和下腰部的组织太厚使得图像噪声显著增加, 极难分辨组织结构, 对影像诊断造成不利影响, 而当选择的曝光量大于屏-片系统的1.2 ~ 1.5倍时, 由于曝光量太大和上腰部的组织要较下腰部薄, 使的图像的黑化度过高, 组织结构不易分辨影像诊断也无法进行, 只有选择的曝光量在屏-片系统的1.2 ~ 1.5倍之间变化时所得图像质量才能达到最佳, 既使得厚部位的影像噪声得到有效的控制, 又能清晰显示薄部位的组织结构。从而为临床提供优质的诊断依据。

3 讨论 3.1 CR系统与屏—片系统的噪声分析

对于CR和屏—片这两种成像系统, 影像噪声除了共有的量子噪声外, 屏—片系统有增感屏的结构斑点和胶片的粒状性; 而对于CR系统, 有IP结构噪声、电器系统噪声、量子化噪声、CR胶片的结构噪声等, 这些统称固有噪声, 又叫非X射线量依赖性噪声^[3]。

3.1.1 量子噪声的形成

由于从X射线管发出的X射线量子是以微小的、离散的粒子形式发射的, 所以当它穿过被照体到达胶片或IP板时其空间分布是随机的, 所产生的统计“涨落”就形成了量子斑点, 即量子噪声, 其大小主要与射线量有关。

3.1.2 IP板与屏-片系统对X射线吸收的比较

① IP板荧光颗粒是吸收X射线量子的主要结构, 经研究IP的这种结构要比X射线胶片的粒状度大^[2], 这就决定了IP板对X射线量子的吸收效率要较普通X射线胶片低。②典型涂层厚度的IP成像板(BaFBr:Eu)和稀土增感屏(Gd2O2S:Tb)相比, 在35 ~ 50kV之间, 由于IP成像板荧光体中的钡具有较低的K边缘吸收, 故而它具有较好的X射线衰减特性。然而, 一旦低于或高于35 ~ 50kV这个范围, 稀土增感屏X射线衰减特性比IP成像板要好^[4]。综合以上分析, 当对腰椎这样厚度的部位进行摄影时, IP板对X射线的吸收效率低于屏-片系统, 也就是说在相同曝光条件下CR系统的影像噪声要比屏-片系统严重。

3.1.3

综合以上两点笔者认为影像噪声主要受两方面因素的影响:①与到达IP板或屏-片系统的X射线量成反比^[5], 即到达的量子数越多, 影像噪声就越小。②与IP板或屏-片系统对X射线的吸收特性有关, 吸收效率高, 影像噪声就小, 照片上病变细微结构的显示就更为清晰。

3.2 对CR影像噪声的控制 3.2.1 改善IP板对X射线的吸收效率

根据以上分析我们知道IP板的荧光颗粒结构是决定影像噪声的主要因素之一, 只有通过改进IP板荧光颗粒结构, 提高对X射线量子的吸收效率, 才能有效减少影像噪声。但此法只能在IP板的生产加工过程中实施, 在临床工作中无法实现。

3.2.2 增加曝光量

在IP板制作工艺无法改进的情况下, 只有通过增加曝光量来提高到达IP板的X射线量从而达到减少整体影像噪声的目的。由曝光条件表可见只有增加曝光量相当于屏—片系统的1.2 ~ 1.5倍, 才能有效减少影像噪声的影响, 充分显示被检部位的病变细节, 否则图像的噪声严重, 对比度差, 无论怎样进行图像后处理都无法达到满意的效果。在CR临床应用的过程中我们还发现随着IP板使用次数的增加, 其对X线的吸收能力也在不断下降, 因此提醒工作人员为了获得良好的影像效果, 在投照过程中应根据IP板的使用次数随时注意曝光量的调节。但同时我们也不能一味的只为追求影像质量而无限的增加曝光量, 还应注意对患者的放射防护。

3.2.3 投照前IP板的清除处理及IP板的存放

每天进行投照工作前必须清除1次IP板, 消除残留影像噪声和环境中其他射线引起的噪声。同时禁止将IP板放在曝光的环境中, 以防止散射线被IP荧光颗粒吸收而影响影像质量。

综上所述, 笔者认为目前对于影像技术人员来说, 控制影像噪声最有效的方法就是增加曝光量。但同时不容忽视的是应严格控制被检者接受的照射剂量。这就为放射人员提出了更高的技术要求, 即在X光机、摄影距离、IP板结构不变的情况下, 如何根据病人被检部位组织的厚度、密度设定相应的曝光量, 以达到既有良好的影像噪声又能严格控制被检者照射剂量的目的。