计算机X射线摄影(Computed Radiography CR)是光激励荧光体X射线摄影, 是一种X射线摄影影像的数字采集技术。随着计算机技术在医学影像中的广泛应用, CR正逐步取代传统的屏片系统摄影方式。CR摄影正在许多医院广泛应用, CR摄影的图像较普通X片摄影清晰, 能为临床诊断提供更丰富的影像细节^[1]。为此, 笔者总结国内目前CR系统临床应用的优缺点及质量控制措施情况结合我院CR的使用经验, 对以后更好推广使用CR系统提供参考。

1 CR系统临床使用的优缺点 1.1 优点 1.1.1 能够产生数字化影像、密度分辨率高

对数字图像采用信息化管理, 取代传统的管理模式, 便于图像的保存和借阅。如采用了PACS系统, 将更加有利于数字图像的存储和传输。密度分辨率可达212~214灰阶, 使得全部灰阶分段、分时充分显示。

1.1.2 提高图像的密度分辨率

辉尽性荧光体对X射线的量变化呈5位数直线相关, 这可使组织结构的微弱差异显示出来。并且一次曝光的CR成像通过计算机处理可产生多种对比度的影像, 提高了诊断率。对肺内细小钙化检出率提高, 可分辨1mm大小钙化点。在四肢摄影中, 可通过空间频率处理的边缘增强技术或改变显示矩阵技术, 达到分别清晰显示软组织结构或骨骼细微结构的要求^{[2, 3]}, 明显提高骨折的检出率。杨凯、汪洋等通过对比已经证明了这一点^[4]。

1.1.3 降低投照时辐射量

CR系统的影像板上的辉尽性荧光体对X射线的量变化高度敏感, 可明显降低投照时辐射量。据统计资料显示:同一病人摄CR片比常规X射线胶片辐射量减少25%~50%, 而影像质量不变。

1.1.4 后处理功能强大

可完成各种实用的图像处理, 包括对比度、黑白反转、双能量减影、放大缩小图像、三维重建、加伪彩等技术, 极大提高了图像质量, 为诊断准确率的提高提供了有力保障。

1.2 缺点 1.2.1 安装CR系统费用

安装CR系统费用高, 偏远地区无法配备。维护费用略高, 设备发生故障必须由厂家培训的高级工程师修理。

1.2.2 CR片空间分辨率

CR片空间分辨率小于X射线片, 在间质性病变和肺泡病变显示不如传统X射线片。

2 CR系统影像质量控制措施研究进展

参照中华医学会放射技术分会对放射诊断影像质量标准, CR影像的质量控制应包括以下几方面:①良好的投照条件、准确的投照体位及对该兴趣区的充分显示^[5]。②IP板的质量控制及激光扫描的效率测试。③合适的CR成像算法的选择。④准确再现CR影像的硬拷贝技术。

2.1 摄影体位与影像质量

由于X射线影像是人体三维立体结构的平面显示, 各种组织结构相互重叠、干扰, 使体位选择显得相当重要。体位选择的价值在于被检部位或病变的显示, 病变的发现和显示主要取决于以下两点:①具有使病变显示的对比度; ②具有使病变显示的适当体位。显示病变的最佳体位应遵循X射线摄影的常规体位和最佳中心线; 当病变部位特殊时, 利用透视定位; 对处于边缘部位的病变, 采用切线位^[6]。

2.2 摄影条件

一般认为CR摄影降低了X射线摄影条件, 拓宽了X射线摄影条件的选择范围, 使人们往往认为摄影条件的选择已不再重要, 这种说法是十分错误的。实际上摄影条件的选择仍然是优质图像的决定条件, 摄影条件过大或过小都将造成影像信息的丢失。摄影条件选择不应偏离标准摄影条件的20%^[7]。摄影条件选择受基本因素(机器设备本身的管电压、管电流)和可变因素(被照体组织构成比例、移动因素、病理因素)的影响。其中, 移动因素是影响摄影时间选择的主要原因, 对于不能控制的移动因素只能通过缩短时间来解决; 病理因素也是工作中易被忽视的问题。

2.3 影像板(image plate, IP)

CR系统影像是将影像信息记录在IP上。IP是CR系统的关键部件, 采用荧光物质作为记录影像的载体, 外观就象一个增感屏, 装入特定的暗盒内, 代替传统平片, 与常规X射线设备兼容。由于IP在每天的X射线摄影中曝光次数过多, 其荧光性能将衰减, 造成影像噪声明显增加, 留存未擦净浅淡影像以及长时间存放、温度增高和天然辐射等环境因素的影响, 会形成小黑斑伪影, 严重损害图像的质量^[8]。现在可通过以下措施进行消除。

(1) 每天在IP使用之前最好通过Prim.Erase功能消除IP残存影像噪声。IP作为记录影像信息的载体, 尽量避免不必要曝光; 曝光、未曝光IP不应置于X射线机房内, 以避免重复曝光及散射线的影响; IP暗盒应直立竖放, 防止过度挤压损坏IP。

(2) 保持环境及IP的清洁, IP暗盒表面应常擦拭, 遇外伤、床旁等摄影时, 应将暗盒置于专门制作暗盒袋内。IP经长期使用, 造成一定的污染, 应及时用柔软织品, 无水乙醇擦洗, 晾干后置于暗盒内^[9]。

2.4 散射线

在拍摄一张X光片时会产生大量散射线, 通常把一切离开原发射线方向的辐射称为散射线。如果这些散射线到达胶片, 将使X射线照片灰雾增加, 对比度受到损害, 影像模糊, 严重影响X射线照片的诊断价值。因此必须从以下3个方面措施抑制散射情况的产生。

2.4.1 照射面积

现有X光机控制照射野的装置为遮线器(缩光器)。遮线器是一个安装在X射线管窗口上, 具有能调节有用射线束矩形照射野大小的装置。叶片的防护能力不应低于2mm铝当量。每个叶片都开闭灵活, 可以随意调节照射野大小。因此, 在实际工作中我们应尽量缩小照射野, 既有利于减少散射线又有利于患者身体的防护。

2.4.2 管电压

在低电压摄影时, X射线与被照物相互作用, 以光电效应为主, 产生的散射线很少, 对照片不产生影响。随着X射线能量的增加, 康普顿效应上升为主要作用形式, 散射线量也随之增加。所以我们在X射线摄影时在不影响影像质量的情况下应尽量选择较低的管电压。

2.4.3 被照体的厚度

在同一曝光条件下, 被照体的厚度增加, 即散射体的厚度增加, 散射线随之增加。但当被照体厚度超过15cm时虽然散射线仍然增大但趋向平衡。解决方法是当体厚度超过10cm时, 使用滤线栅。

2.5 信息录入及CR影像阅读器

信息录入系统是将病人信息、摄影解剖部位输入计算机。必须认真正确按申请单录入患者姓名、ID(X射线号)等, 此信息将拷贝到胶片上并作为记录和检索的依据。CR影像读取装置设置了曝光数据识别(EDR)处理流程, 即X射线影像密度直方图^[10], 根据摄影部位和摄影技术不同分别具有特定的形状, 所以应严格按照所需的摄影部位正确选择, 使系统处理影像信息时, 对摄影条件提供最佳补偿^[11]。

2.6 曝光剂量

CR系统开发的基本动机之一就是减少曝光剂量。CR系统用于X射线摄影, IP有较大的动态范围, 曝光量稍大或稍小, 均可调节出适合诊断要求的影像, 其影像的密度值决定于CR后处理功能数的调节。但由于X射线的量子噪声对影像质量产生一定的影响, X射线剂越大、X射线量子噪声越小; 反之亦成立。噪声大影像对比差, 后处理的调节并不能完全代替摄影条件, 条件不合适很难调出满意的图像。因此, 不可任意降低曝光剂量, 应根据投照部位的不同, 其曝光剂量的减少应有不同的限制。随IP使用的延长, 曝光量需相应增加^[12]。

2.7 影像后处理 2.7.1 窗宽与窗位

窗宽与窗位是最主要的图像后处理技术, 通过适当调节窗宽与窗位来获得影像的最佳对比度、清晰度。利用该技术可获得同一部位的不同组织像, 如胸部摄影时, 需观察肋骨与肺野, 通过调节原图像的窗宽和窗位能分别显示肋骨与肺野^[13]。

2.7.2 sensitometry曲线

是一组针对不同部位的非线性转化曲线。AGFAADCCOMPACTCR图像后处理系统有LINEAR、MAMMO、NK5、PRIKT和E 25等5种可供选择的sensitometry曲线。其中, NK5主要用于腰椎、胸椎; PRIKT主要用于四肢关节; E 25主要用于胸部、口腔曲面断层等。因此, 应根据不同部位、不同要求选择合适的sensitometry曲线, 以得到满意的诊断影像^{[14, 15]}。

2.7.3 图像校正技术

主要用于纠正计算机图像处理的某些误操作。CR图像处理系统在对一张IP板两次曝光的处理过程中, 有时IP板中间部分由于铅皮遮盖不当造成的未曝光区, 计算机误计算成背景, 会为图像加上一条索条状黑影。同理, 一些特殊部位如胸部摄影中的肋骨、脊椎, 其中高密度部分由于曝光小误计算成未曝光区而形成黑影遮盖, 严重影响图像质量。遇到上述情况, 利用图像校正(collimate)技术能有效解决这一问题^[16]。

2.8 干式激光打印机

在CR系统中打印机是将各种影像信息真实、清晰、显示、记录在胶片上最佳的硬拷贝技术。对打印机的密度校准和清洁是非常重要的, 密度校准能保证输出的胶片影像质量恒定在标准水平, 最好每周进行一次校准, 以保证图像质量输出稳定。此外, 应对打印机胶片传输的滚轴经常进行清洁擦洗, 消除灰尘污染对胶片产生的伪影^{[17, 18]}。