自1895年伦琴发现X射线, 一个多世纪以来, 以X线成像为主导的医学影像设备在医疗机构得到广泛使用。近年来, 随着计算机技术和信息技术的进步, 放射诊断技术得到了空前的发展, 实现了由传统模拟图像信息向数字化图像信息的转变。计算机X线摄影(Computer Radiography, CR)是对常规X射线摄影信息数字化, 它将传统的X射线摄影的模拟信息直接转换为数字信息。CR具有灵敏度高、空间分辨率高、信号与真实图像能够在整个光谱范围内很好地吻合、识别度好、宽容度大、能够减少X射线的辐射量^[1]等优点。CR利用其多种图像处理系统进行后处理, 优化图像质量, 突出检查区域的诊断信息, 提高了病变检出率和诊断的准确性, 减少对患者重复检查的次数。随着CR应用技术的不断成熟, 加之又能脱机与原有的各种常规X射线设备直接匹配, 价格相对DR低廉, 在实现平片信息数字化的工作中, CR系统目前已在我国基层医院广泛使用。但是, CR作为一套计算机技术与高精密机械技术相结合的设备, 在其多步骤成像过程中, 每一环节都可能对影像的质量产生影响。

1 影响CR成像质量的主要因素

对于影响CR成像质量的主要因素, 各方通过分析看法不一。王晓梅等^[2]通过对187张CR非甲级片进行分类和系统分析后发现, 造成次等级片的原因依次为:曝光剂量(55.1%)、IP板(31.0%)、CR伪影(6.4%)、图像后处理(3.7%)及其它原因(3.7%)。刘铁等^[3]通过对2006年至2011年间日常质控工作中存在问题的具有代表性的CR照片80张分析后认为, 曝光条件选择不当、后处理的技术问题是影响CR成像质量的主要原因。魏长国等^[4]认为, 曝光偏低或严重不足是造成CR影像质量不良的主要因素。戴山霞等^[5]认为, IP板的维护和保养是确保CR高质量的关键。袁宏等^[6]认为, 投照因素是影响CR图像质量的主要因素。赵永峰^[7]在分析10000套CR影像资料后认为, 影响CR影像质量的原因依次为IP板的保养以及正确使用、信息的存储、后处理系统的灵活运用及激光打印机使用等。概括起来, 影响CR成像质量的主要因素有以下几方面:

1.1 摄影技术因素

包括摄影前准备、体位及曝光条件的选择。由于CR曝光宽容度大, 条件稍大或稍小都可通过后处理程序得到修正弥补, 人们往往认为摄影条件的选择已不再重要。但事实上, 摄影条例的选择对获取优质图像至关重要。例如, 曝光条件选择不当或误设定, 则会产生图像密度的不稳定, 造成影像对比度、反差过大及本底噪声过大, IP板上会显示记忆伪影^[8]。而曝光剂量过小, IP板检测到的X射线量子不足, 发生颗粒性衰减, 导致噪声量增大, 图像信噪比(SNR)明显下降。但如果曝光剂量过大, 超过CR像素分辨率的极限, 会导致图像质量恶化, 影像黑化度增加, 后处理过程将无法调节。针对曝光条件选择, 张梦龙等^[9]通过对CR片和中速增感屏的屏-片组合X射线照片的噪声的威纳频谱(Wiener spectrum, WS)分析研究表明, 如果要使CR的噪声水平(WS值)与屏-片系统相同, 应适当增大CR系统的照射量, 也就是说CR系统的曝光条件比屏片系统要稍高。

1.2 图像后处理因素

后处理工作站调控不当可直接影响CR图像的对比度、清晰度, 造成影像分辨率下降而影响疾病诊断。后处理技术通常包括协调处理和空间频率处理, 协调处理又称层次处理, 它涉及的是影像的对比度和整体密度, 空间频率处理是一种边缘锐利处理技术, 通常是协调处理和空间频率处理相结合应用的^[1]。对于CR系统, 可通过空间频率处理调节空间频率响应, 提高影像中高对比成分的空间频率响应而增加局部的对比度, 使得影像的细微结构得以增强。但后处理技术的运用应适度, 例如, 增强技术使用太强, 噪声会明显增加, 易形成假象/伪影, 如在胸片中会造成肺纹理增多。

1.3 IP板因素

IP (Image Plate)是记录影像的介质, 作为CR成像的关键组件之一, IP板的储放、使用及保养都会对影像质量产生影响^[11]。IP板作为影像信息载体, 随着使用时间的增加, 曝光次数增多, IP板会老化, 其荧光性就会逐渐减弱, 影像噪声渐进增加, 影像读取的差异性增加, 出现影像质量下降。此时, 曝光量应适当增加, 以减少图像的噪声^[12]。

1.4 系统设备因素

系统硬件设备对CR影像质量的影响也不容忽视, 其每一个工作环节的失控都会影响CR图像质量。特别是系统设备日常的维护和保养工作对CR获取优质影像非常重要。例如, 扫描激光头、IP板消影复原强光灯源、IP板吸盘、激光相机激光头清洁就需要日常的维护和保养。此外, 设备运行环境的温、湿度也会影响成像质量。

2 CR影像质量控制管理现状

随着CR在基层医院的广泛使用, CR影像质量控制工作已日益引起监管部门和使用单位的重视, 卫生部于2007年发布了《计算机X射线摄影(CR)质量控制检测规范》(GBZ187 -2007), 检测项目包括CR系统通用检测项目及CR系统专用检测项目。依据规范的要求, 部分地区开展了CR质量控制检测工作, 检测结果也有报道, 如山东省^[13]6台CR检测结果显示, IP擦除完全性合格率为50%;南京市^[14]12台CR质量控制检测结果显示, 通用检测项目合格率较低的指标为管电压指示的偏离(41.7%)。专用检测项目合格率较低的指标为IP响应线性(0)、IP响应均匀性与一致性(33.3%)、空间距离准确性(66.7%); 北京市^[15]156台CR设备年检结果显示, 全部项目均合格的设备只有43台, 合格率仅为27.6%, 合格率较低的指标为IP响应线性(59.6%)、照射量指示校准(63.5%)、IP响应均匀性(81.4%)。江西省^[16]180台CR检测结果显示, 全部项目均合格115台, 合格率为64%, 合格率较低的指标为空间距离准确性(66%)、空间分辨率与分辨率重复性(73%)、IP响应均匀性与一致性(77%)。这些检测结果说明, CR在使用过程中存在较多问题。

为了发挥CR摄影的优势, 获取最佳的影像质量, 为临床疾病诊断提供科学依据, 就需要对CR系统的使用过程严格执行质量控制程序和管理。

3 CR影像的质量保证与控制 3.1 建立CR操作的质量保证制度

包括:①职责分工; ②质量保证计划和检查; ③人员继续教育与培训; ④评片制度、标准; ⑤检测制度; ⑥状态分析与设备校正; ⑦档案资料保管等^[17]。

3.2 确保各组成硬件的完好

做好日常和定期的维护和保养工作。特别应注意扫描激光头、IP板消影复原强光灯源、IP板吸盘、激光相机激光头的清洁。

3.3 操作人员具备良好的业务素质

操作人员应熟悉CR的性能、保养和操作技术, 科学、规范、熟练执行操作规程。把握X射线几何摄影的点(X射线入射点)、线(中心线)、面(投射面)、体(投照部位)之间的关系^[18]。选择适当摄影条件, 如IP板尺寸、大小焦点、滤线器的使用、kV及mAs的选择等^[19]。注意选择适当的参数, 进行影像后处理。

3.4 注意IP板的保养和正确使用

在IP板的使用过程中应经常、反复地进行余影消除处理。IP板长期放置后重新使用时, 需用激光读取器的擦除程序处理1次^[20]。对于使用投照条件较大的IP板, 一定要在完全消除潜影后方能投入使用。IP板对散射线敏感, 其存放应远离放射源。定期对IP、暗盒、读出装置内的灰尘进行清除。

3.5 良好的工作环境

保持工作环境的整洁及适宜的温、湿度。注意防尘, 以减少灰尘所产生的各类伪影。

CR系统成像是一个较为复杂的过程, 影响成像质量的因素很多, 在使用操作过程中, 要把握好每个环节, 同时, 医疗单位还应做好CR影像质量保证与控制管理工作, 确保CR整个成像链每一个环节的处于最佳工作状态, 以期获得满意的、符合诊断要求的、信息丰富的CR图像, 造福广大受检者。