数字化X射线摄影的曝光宽容度大, 曝光量在一定范围内变化均可获得相对满意的图像, 针对某一部位用最低的辐射剂量得到能满足诊断要求的图像, 在辐射剂量与图像质量间找到最佳平衡是目前国内外放射界关注的课题^{[1, 2]}。本研究通过不同曝光模式辐射剂量与图像质量的比较, 旨在探讨适合鼻骨DR的不同曝光模式下的适宜曝光量。

1 资料与方法 1.1 一般资料

用1.25cm厚PMMA模拟成人鼻骨厚度与对比度细节体模(CDRAD2.0)组合。选取2009年6月至2010年12月我院30例成人临床可疑骨折患者的初诊和复诊鼻骨图像, 其中15例初诊为鼻骨骨折并经鼻内窥镜复位确诊, 15作者单位:天津环湖医院放射科, 天津300060作者简介:解中福, 男, 天津人, 副主任医师, 从事放射诊断工作。例初诊、复诊均未见骨折。男性21例, 女性9例。年龄19~43岁, 中位年龄28岁。美国GE公司Definium 6000, 碘化铯非晶硅平板探测器DR成像系统。

1.2 方法

用美国Radiation monitor system 9010 dosemeter和铝模对DR系统性能参数进行校准。将材料组合置于摄影距离100 cm, 滤线栅(-), FOV为18 × 24cm, 焦点0.6mm。用DR出厂设置的管电压55kV~85kV, 每次递增5kV自动曝光控制系统(AEC)曝光(手动kV、自动mAs模式), 记录随机生成的ESD、DAP、mAs, 计算体模图像质量因子(IQF值), 筛选合理的曝光量组合。采用65kV不同mAs(0.5、0.8、1.6、2)和固定1mAs不同kV(55、65、75、85), 对体模分别手动曝光选定适宜曝光量组合。

1.3 图像质量评价

用五等分级法对初诊(AEC) 65kV和复诊手动模式65 kV、0. 5 mAs不同曝光模式的鼻骨DR图像行ROC曲线分析。分级标准: ①肯定阳性:鼻骨尖到鼻骨根部的骨质肯定判定鼻骨骨折及清晰显示鼻尖、鼻背、前额部软组织结构。②可能阳性。③不清楚。④可能阴性。⑤肯定阴性。以鼻内窥镜检查为金标准, 用ROC曲线下面积(Az值)动态分析、比较诊断鼻骨骨折相对的敏感性和特异性曲线的差异, 当Az值为0.5~0.7时表示准确性较低, 0.7~0.9为准确性中等, 0.9以上为准确性较高^[3]。

1.4 统计学分析

用SPSS 17.0软件分别就不同曝光模式ESD、DAP、mAs和IQF值差异比较行One-Way ANOVA分析, 各组内两两比较用LSD-t检验。对影像诊断效能评价的5等分级结果用ROC曲线分析, 计算曲线下面积(Az值)。指示值用中位数(M)表示, P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 AEC曝光模式适宜曝光量的选择

55kV~85kV的ESD、DAP、mAs、IQF值随着管电压增加而减低, 其间差异比较有统计学意义(F值分别为2721, 3409, 2246, 3185, 均P < 0.05)。55kV时, IQF值较高, 图像质量欠佳; 65kV以上, IQF值降低不明显, 图像质量无明显提高。说明65kV时, 辐射剂量与图像质量趋于平衡, 适宜的曝光量为65kV、1mAs。

2.2 手动曝光模式ESD、DAP、IQF值的变化

固定65kV增大mAs(0.5、0.8、1.6、2), ESD、DAP逐渐增大, 比较差异有统计学意义(F值分别为1 328, 1 106, 1 416, P < 0.05); IQF值变化不明显, 差异比较无统计学意义(F = 251.37, P > 0.05)。固定1mAs不同kV(55、65、75、85), ESD、DAP随着管电压增加而增加, IQF值反而降低, 其间差异比较均有统计学意义(F值分别为1 251, 2 139, 231.45, P < 0.05)。65kV、0.5mAs曝光量较65kV、1mAs的ESD、DAP更低, 差异比较有统计学意义(t = 2.038、1.834, P < 0.05)。其与辐射剂量和图像质量之间的平衡点更接近, 且IQF值无明显变化, 将65kV、0.5mAs作为手动模式适宜曝光量更合理。

2.3 不同曝光模式图像质量分析

初诊显示鼻骨骨折15例, 鼻骨及软组织无异常15例; 复诊结果与之相近。初诊和复诊图像曲线下面积为: Az值= 0.767, 0.783, 差异比较无统计学意义(t = 2.038, P > 0.05)。初诊及复诊对鼻骨骨折与鼻骨整体和软组织显示的敏感性和特异性相近, IQF值分别为47.13、46.34, 差异比较无统计学意义(t = 6.257, P > 0.05)。

3 讨论 3.1 成人鼻骨DR不同曝光模式适宜曝光量

鼻骨较薄, 个体厚度差异较小, 采用低kV, 高mAs的曝光量, 提高低对比度组织的显示, 便于鼻骨整体观察。有作者提出AEC模式50kV~ 80kV管电压范围均可获得理想图像^[4], 本机出厂时鼻骨AEC模式管电压设置为55kV~85kV与之一致。但是, 本研究结果显示: 55kV时, ESD、DAP、IQF值相对较高, 图像质量较差, 有悖于影像质量最优化原则^[5], 因为IQF值越小观察者阅读影像获得的信息越多, 影像质量就越好^[6]。75kV、85kV的X射线硬度对于鼻骨穿透力相对较高, 软组织显示能力差, IQF值较65kV时也无明显降低, 即图像质量提高不明显。在AEC曝光模式下, 综合考虑mAs、ESD、DAP和IQF值, 65kV曝光量满足了辐射剂量与图像质量的平衡, 可作为适宜的曝光量。参考出厂时曝光量初始设定水平可为手动模式适宜曝光量的选择提供参考范围, 具有一定的临床实用性和可操作性。据此, 选择的手动曝光模式固定65kV增加mAs, ESD、DAP逐渐增大, IQF值却无明显变化; 固定1mAs增加kV, 65kV时IQF值为47.28较60kV显著降低, 70kV以上没有明显变化。说明图像质量并不是随着曝光量的增加而无限制的提高, 图像质量与曝光量、辐射剂量之间存在相对平衡点, 合理选择曝光量实现个性化曝光参数设置是影像质量最优化原则的根本。在保证IQF值相对低、图像质量能满足诊断的前提下, 65kV、0.5mAs手动曝光较65kV自动曝光的辐射剂量更低, 可作为手动模式的适宜曝光量。

3.2 曝光量与辐射剂量和图像质量的关系

应用对比度细节体模可定量分析X射线摄影过程中成像参数变化引起的影像质量改变^[6]。以IQF值为参考, 可以量化不同数字X射线系统最适宜曝光量差别, 可为正确设置曝光参数提供依据, 但同时必须考虑辐射剂量对受检者的影响^[7]。结合本研究对照分析不同曝光模式成像参数及其ESD、DAP、IQF之间关系, 鼻骨DR的手动模式较AEC模式, ESD、DAP、IQF值可以更低, 说明根据不同曝光模式制定某一部位的适宜曝光量可尽量减少患者的辐射剂量。临床上, 操作者往往推崇过度曝光的影像, 供应商也有意将AEC曝光条件设置的比较高, 以便展示他们的设备图像质量好^[8]。因此, AEC摄影条件初始设定水平的合理性有必要校验。AEC曝光时, 随着管电压的增加, mAs、ESD、DAP、IQF值逐渐降低, 说明在出厂设置的曝光量组合基础上适当提高管电压, 可以实现ESD、DAP的减低和IQF值的下降, 便于获得合理、适宜的曝光量。本研究结果显示, 初诊和复诊图像对诊断鼻骨骨折的ROC曲线下面积为0.767、0.783, 诊断准确性属中等, 与文献报道检出率约为70%^[4]的结论基本一致。DR对鼻骨骨折的初步筛查和诊断具有一定的临床价值, 也存在一定的局限性, 这是检查技术本身的原因, 并非图像质量不佳和主观判定能力不及所致。

总之, DR图像质量评价中的目测观察、物理属性的评价最终都应回归到正确的影像诊断上, 采用ROC曲线分析影像诊断的效能与ESD、DAP、IQF值对照分析可为临床综合评价图像质量提供依据。

志谢: 对GE公司张晋鹏和沈立新老师的大力支持表示衷心感谢