2. 济南市计量检定测试院
2. Jinan Institute of Measurement and Verification
目前，影像学技术已成为临床上疾病诊断首选检查方法和疾病治疗的重要手段[1-2]。随着数字减影血管造影技术即DSA技术的发展及微创技术的提高，介入治疗已被广泛应用于血管疾病治疗[3]、心脑血管造影与治疗[4]、肿瘤治疗[5]等诸多领域。DSA检查已经成为动静脉畸形、动脉瘤和动脉内狭窄的金标准[6-8]。DSA设备的探测器由传统的影像增强器逐步被数字化平板探测器取代，平板探测能力显著增强，像素尺寸更小，图像的分辨率更高，信息量及图像质量均有较大的提升。
飞利浦Allura Xper FD20型DSA配备了数字化大平板，采用床下球管[9]，相比床上球管而言，可以降低病人和操作人员的辐射剂量。本研究选取用于介入诊疗的9台飞利浦Allura Xper FD 20型DSA，测量并分析透视受检者入射体表空气比释动能率典型值(简称典型值)、透视受检者入射体表空气比释动能率最大值(简称最大值)，影像接收器入射屏前空气比释动能率(简称屏前值)，空间分辨力，低对比分辨力在不同视野(FOV)间是否存在差异，并探讨可能存在的原因。
1 材料与方法 1.1 设备本次调查选取天津市5家医院使用的9台飞利浦Allura Xper FD 20型DSA，其最大管电压125 kV，最大管电流1 250 mA，非晶硅数字化平板探测器，管套固有滤过0.7 mmAl/75 kV，具有8种不同尺寸的物理成像视野(field of view, FOV)，即48、42、37、31、27、22、19和15 cm的FOV，配置彩色高分辨率LCD显示器。
1.2 仪器与模体瑞典UNFORS RAYSAFE X1型X射线多功能质量检测仪；该套测量设备集成了辐射输出剂量、管电压、辐射质、曝光时间等测量模式[10]；水模体(30 cm×30 cm×20 cm水箱)；1.5 mm厚度铜(一块为300 mm×300 mm×1.5 mm，另一块为180 mm×180 mm×1.5 mm)；空间分辨测试卡(尺寸为50 mm×50 mm，线对为0.6~5.0 Lp/mm，共20组线对，铅箔厚度为0.05 mm)；低对比度分辨力检测模体(两块18 cm×18 cm×2 cm的铝板与一块中间有两排直径为1.5、2.5、3、5、7 mm圆孔的18 cm×18 cm×0.8 cm铝板组成)[11]。所有设备均经计量部门检定合格后使用。
1.3 方法依据《医用常规X射线诊断设备质量控制检测规范》(WS 76—2017)[12]进行检测和相关参数采集。此次实验的放射诊疗设备均在正常运行状态下进行。
1.4 检测和相关参数采集本研究中的9台设备实验时，SID为120 cm，床面距地面均为100 cm，平板探测器距床面均为30 cm；模体和测量仪器中心均位于照射野中心，在正常剂量透视(fluoroscopy flavour normal)模式下，采用DSA设备的自动曝光模式和透视模式(选用临床常用的15 fps)进行数据采集。
设置不同的FOV，检测透视受检者入射体表空气比释动能率典型值(简称典型值)、透视受检者入射体表空气比释动能率最大值(简称最大值)，影像接收器入射屏前空气比释动能率(简称屏前值)，空间分辨力，低对比分辨力，同时记录检测时的kV和mA值。
1.5 统计学分析采用SPSS 23.0软件进行统计学数据分析。正态分布的数据采用Tamhane’T2检验，非正态数据采用Kruskal-Wallis检验，相关性分析采用Pearson相关性分析法，以P < 0.05表示差异有统计学意义。
2 结果 2.1 相关性因素分析FOV与空间分辨力、对比度分辨力、典型值和屏前值具有相关性(P < 0.001)。
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表 1 不同FOV空间分辨力等检测结果 |
不同FOV条件下的空间分辨力随着FOV的减小而逐渐增高。15、19、22、27、31、37、42、48 cm入射屏空间分辨力均值分别为3.0、2.8、2.7、2.4、2.1、2.0、1.8、1.6 lp/mm。其中15 cm入射屏高于31、37、42、48 cm(H=33.33, 40.500, 48.278, 55.889, 均调整后P < 0.01，差异有统计学意义)；19 cm入射屏高于37、42、48 cm(H=34.167, 41.944, 49.566, 均调整后P < 0.05)，差异有统计学意义，22 cm入射屏高于42、48 cm(H=35.611, 43.222, 均调整后P < 0.01)，差异有统计学意义；27 cm入射屏高于48 cm(H=34.222, 调整后P < 0.05)，差异有统计学意义。其余组间分辨力的差异无统计学意义。上述结果表明，减小FOV能够提高空间分辨能力，这与FOV减小引起的mA和kV的增大有关。
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图 1 FOV对空间分辨力的影响 |
分析不同FOV条件下的低对比分辨力结果表明，减小FOV可引起低对比分辨力的增大。15、19、22、27、31、37、42、48 cm低对比分辨力均值分别为1.5、1.6、1.8、2.0、2.4、2.7、2.8、3.0 mm。其中，48 cm低对比分辨力低于15、19、22、27 cm(H=52.500, 49.600, 43.800, 38.000, 均调整后P < 0.01)，差异有统计学意义；42 cm低对比分辨力低于15、19、22 cm(H=43.100, 40.200, 34.400, 均调整后P < 0.01)，差异有统计学意义；37 cm低对比分辨力低于15和19 cm(H=38.400, 35.500, 均调整后P < 0.01)，差异有统计学意义。其余组空间分辨力的差异无统计学意义。上述结果表明，减小FOV能够提高低对比分辨力，这与FOV减小引起的mA和kV的增大有关。
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图 2 FOV对低对比分辨力的影响 |
不同FOV条件下的体表典型值随着FOV的减小而逐渐增高。15、19、22、27、31、37、42和48 cm典型值均值分别为8.5、10.4、11.1、13.3、16.8、20.3、23.4和27.6 mGy/min。其中15 cm入射屏高于31、37、42、48 cm(H=35.44, 43.111, 47.444, 55.611, 均调整后P < 0.01，差异有统计学意义)；19 cm高于37、42、48 cm(H=35.778, 40.111, 48.278, 均调整后P < 0.01)，差异有统计学意义，22 cm高于42、48 cm(H=33.833, 42.000, 均调整后P < 0.05)，差异有统计学意义；27 cm高于48 cm(H=31.944, 调整后P < 0.05)，差异有统计学意义。其余组间分辨力的差异无统计学意义。上述结果表明，减小FOV能够提高典型值，这与FOV减小引起的mA的增大密切相关。
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图 3 FOV对典型值的影响 |
最大值数据采集时，因为铅板放置在照射野内，因而kV多达到最大值，mA也显著增大，不同FOV条件下的mA、kV值和DSA最大值的差异无统计学意义。
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图 4 FOV对最大值的影响 |
随着FOV的减小，屏前值逐渐的增大，15、19、22、27、31、37、42、48 cm屏前值均值分别为57.2、73.3、83.7、102.8、129.0、156.0、167.6、223.6 μGy/min。其中15 cm高于37、42和48 cm(H=37.500, 42.944, 48.056, 调整后P < 0.01)，差异有统计学意义)；19 cm高于42和48 cm(H=34.889, 40.000, 调整后P < 0.01)，差异有统计学意义，22 cm高于48 cm(H=35.556, 调整后P < 0.05)，差异有统计学意义。其余组的差异无统计学意义。屏前值随着FOV的减小而增大，其增大的原因与FOV减小时mA值和kV值的增大有关。
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图 5 FOV对屏前值的影响 |
对于DSA设备，大型平板探测器配合可调的多视野以及旋转功能，可满足心脏、外周血管和神经介入的基本需要[13]，kV、mA、照射野大小、曝光次数和透视时间可影响医护人员和患者的吸收剂量[14]。DSA设备的额定参数、图像几何尺寸、焦点大小和显示分辨力等可影响DSA设备的分辨力、输出剂量。输出剂量、空间分辨力和低对比度分辨力可影响DSA设备的图像质量和使用效果。
陈睿[15]和戴工华[16]的研究表明，图像质量与kV和mA有密切的相关性。本研究发现，FOV与空间分辨力、低对比度分辨力、典型值和屏前值呈显著相关性，与最大值无相关性；减小DSA设备FOV可显著提高空间分辨力和低对比分辨力，显著引起典型值和屏前值的增大，对最大值并无显著的影响。同时研究发现，低对比度分辨力、典型值和屏前值时，随着FOV的减小，DSA的kV和mA值显著增大，说明FOV的改变对DSA设备检测项目的影响与kV和mA紧密相关。减小FOV即减小图像几何尺寸，引起DSA设备kV和mA的增大，进而造成单位面积内的剂量率增大，提高图像质量。DSA设备的矩阵大小固定，减小FOV，造成每个平面单位内的像素数据升高，而像素本身的大小变小，进而引起平面内分辨力增大。空间分辨力和低对比分辨力增大，DSA设备的图像质量也增加，这说明减小DSA设备FOV可提高图像质量。
本研究表明，减小FOV能提高DSA设备的空间分辨力和低对比分辨力，有利于疾病的诊断和治疗；同时也会引起DSA设备辐射输出剂量率的增大，不利于工作人员辐射防护。因此，在实际操作时应在满足影像质量的前提下选择合理的FOV以降低辐射剂量。这对于从事介入诊疗工作的医护人员的规范化操作有一定的指导意义。
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