随着社会日益进步，生活水平逐步改善，人们对口腔健康的要求愈加重视，口腔曲面断层摄影技术在医院、口腔诊所等也得到了广泛的应用，已成为口腔疾病检查的主要手段^[1-2]。然而曲面断层摄影系统设备性能的优劣直接影响到医生对口腔疾病患者的诊断，因此，对该类设备的质量控制检测尤为重要^[3]。依据医用X射线诊断质量控制检测规范（WS 76—2020）^[4]，牙科X射线设备检测项目包括“1管电压指示的偏离”“2辐射输出量重复性”“3曝光时间指示的偏离”“4有用线束半值层”“5高对比度分辨力”“6低对比度分辨力”，其中1~4项为射线质相关指标，需将多功能剂量仪置于有用线束中心进行检测，如果剂量仪放置位置不够准确，可能会造成获取的设备性能质控信息无效而无法获取质控信息，大大增加了性能检测曝光次数且有造成检测数据错误的可能性。因此定位有用线束的准确与否将直接关系到检测结果的准确性，标准采用的方法为使用免洗胶片法，免洗胶片为一次性使用耗材，且价格昂贵。

考虑以上多种因素，我们通过曲面断层X射线摄影装置的成像原理，设计一种基于线性模型方法的定位模体，来准确定位曲面断层X射线摄影装置有用线束位置，降低检测成本并保证设备性能质控数据的准确性。

1 材料与方法 1.1 方法原理和模体结构 1.1.1 牙科曲面断层摄影原理

牙科曲面断层摄影通常采用X射线扇形束垂直与牙床面进行扫描，最终形成曲面断层影像，其X射线有用线束在其设备探测器平面上的分布为线式分布，并垂直于水平面。主要原理为将人体牙弓通过微分方式分成无数截小段，每一截都可以看成一个平面，X射线管和X射线探测器以这一小平面为支点，做同步反向平行的直线运动，同时为消除断层面外组织的干扰及大幅度降低散射线，利用狭缝成像原理，在X射线探测器与牙齿断面层之间加上一个有细小狭缝的铅板（部分设备在X射线球管与牙齿断面层之间有一级狭缝，用于对X射线管进行准直并减少非必要照射），保证在曝光过程中，X射线照射牙齿断层面投影到X射线探测器处的成像区均为狭缝经过的平面，继而推广到连续围绕牙弓断层面扫描一周，即可得到口腔全景曲面断层摄影图片^[5-6]。

1.1.2 模体结构设计

本方法设计定位模体基于一次线性方程模型，模体主体使用亚克力板制作（大小根据口腔CBCT模式照射野确定，一般为20 cm × 15 cm），2根金属丝（钢丝直径1.2 mm）分别位于模体中间水平位置（a）及对角线位置（b），2根金属丝中间的夹角（角度α约35°，tanα ≈ 0.71）区域设计为空槽，a与相邻的空槽及空槽与空槽的中线间隔距离为10 mm，将模体制作如图1。

1.1.3 模体设计工作原理

根据牙科曲面断层摄影原理，当X射线有用线束投射在模体如图位置时，将会得到预期的曲面断层影像如图2。分析图2影像中的线条分布，最下层较细的黑色线为有用线束通过中间水平金属丝的影像，其宽度在1∶1比例下与金属丝的直径d相同，最上层较粗的黑色线为有用线束通过斜向金属丝的影像（因具有夹角α，其宽度为d/cosα），中间2条偏白的线条为有用线束通过空槽的影像，定义2根金属丝的交点为坐标原点O，斜向金属丝的线性方程为：

$ Y=\mathit{tan\alpha }\cdot X\to X=Y/tan\alpha $

(1)

获取如图2的影像后，使用被检设备的测量工具在图2中测量a与第一条空槽影像的距离l₁（如第一次所得影像中a与b距离较近，说明有用线束投影距点O较近，未能与a相邻的一条空槽相交，此时根据影像可粗略估计投影的位置，将模体做相应的左移或右移，使其至少与相邻的第一条空槽相交），然后测量a与b的距离l₂，为避免设备产生的测距误差或未校准的测距读数，以l₁作为10 mm参考，计算Y的实际长度即表示为：

$ Y={l}_{2}/{l}_{1}\cdot 10\;{\rm{mm}} $

(2)

Y的符号通过确定较粗黑线与较细黑线的相对位置，当较粗黑线在上方时为正，相反即为负。将Y代入式1）计算即可得X的值，X的绝对值即为O点距有用线束与a的交点A的实际距离，X的正负号即可判定在点O的左侧或右侧，此时即可确定有用线束在模体中投影的位置，从而达到对有用线束定位的目的。

1.2 验证方法

将定位方法应用于随机抽取的10台口腔CBCT及曲面断层摄影装置中，将模体法与WS 76—2020标准中免洗胶片法进行比对^[4]，采用Python3.7.0进行数据的Shapiro-Wilk正态性检验及配对样本t检验计算，采用SciDAVis2.7进行图表绘制，检验水准α = 0.05。

2 结　果 2.1 有效性验证

首先将免洗胶片贴至被检设备探测器平面，设置为曲面断层摄影模式，将胶片中成像位置进行标记，胶片曝光后成像如图3，然后将设计模体放置于口腔CBCT探测器平面，标记点O的位置，测量点O与胶片中影像中线的垂直距离记为x1，单位mm，并相同模式及条件进行扫描，得到一幅曲面断层影像如图4，使用被检设备的测量工具测量，并将数据代入式2）、式1），计算得x2，单位mm，同时将胶片与尺子进行扫描，使用ImageJ 1.53k测量窄束阴影的宽度，记为w，单位mm。对数据进行统计，定义窄束阴影中间90%部分为有效位置，x2落在x1±95% w/2即为定位有效，即模体法所得位置落在胶片法成像的影像内。测量数据如表1，绘制2种方法的定位分布见图5。

2.2 准确性验证

计算2种方法测量结果的偏差，对其进行Shapiro-Wilk正态性检验，即2组测量结果的偏差符合正态分布（t = 0.870，P > 0.05），可对2组测量结果进行配对样本 t检验，即2组测量结果无统计学差异（t = −0.574，P > 0.05）。见 表2。

3 讨　论

对比分析模体法与胶片法检测结果，对于窄束类设备，模体法定位结果均落在胶片成像区域中心90%范围内，2种方法的定位结果差异无统计学意义，可满足质量控制检测要求，但对于锥形束类设备，暂未进行相关论证，鉴于有用线束的质量直接影响着曲面断层影像的质量^[7]，关于此类设备有待进一步研究。

分析本方法的定位过程，模体中空槽的影像可粗略确定有用线束的范围，其精确位置可通过被测设备测量工具进行测量计算，空槽间距可作为测量过程中的标尺（可根据模体实际空槽间距进行标记）。测量过程中，因次级狭缝并非理论意义上的直线，具有一定的宽度，因此斜向金属丝的影像宽度要大于理论值d/cosα，定位过程中可能存在斜向金属丝影像与邻近一条空槽影像重合的情况，测量过程中应取影像中线与线的中心作为测量结果。本方法亦可应用于同类扇形有用线束定位及有用线束位移相关问题，为放射卫生质量控制检测未来方法的改进提供帮助。