王洪雨 孫 勇 魯倫博 張 禎

(泰山醫(yī)學院放射學院，山東 泰安 271016)

自60年代，光學中的光學傳遞函數(shù)(OTF)、調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)和相位傳遞函數(shù)(PTF)等被引入X線成像系統(tǒng)，引發(fā)了此系統(tǒng)性能測試方法的變革[4]。國際放射界在70年代提出了利用星形測試卡測試X線管焦點成像性能的原理和方法，國際電工委員會(IEC)在336/1982出版物中，也對此問題作了詳細的闡述。80年代，國內(nèi)放射界開始引入和使用星形測試卡對X線管焦點的成像性能進行評價并形成了一套規(guī)范的測量方法[1-3]。傳統(tǒng)的測試極限分辨率的方法是大小焦點各選擇兩個mA值，量太少不足以全面反映X線管的性能；我們在傳統(tǒng)方法的基礎上將大小焦點所有mA值的極限分辨率值測出做成頻譜圖，力求對X光管的成像性能和穩(wěn)定性做一個全面的評價。

1 測試原理

借助于星模測試卡的放大像，焦點的極限分辨率R的測試公式是:

(1)

式中的2d為X線管焦點的線布散函數(shù)的半值寬度。

R=Rp(M-1)[1]

(2)

式中的Rp為星卡像極限分辨力的值，M為星形測試卡像的放大率，又因為：

(3)

式中的Z為放大的星形測試卡像面上最外模糊區(qū)的直徑，θ為星形測試卡的楔條頂角。由(2) ,(3)式導出焦點的極限分辨率的計算公式：

(4)

由(4)式可知，只要測出星形測試卡像的放大率M及星卡像上最外模糊區(qū)直徑Z，以及星卡楔角θ的弧度值，即可求出焦點的極限分辨率R。

由于X線管焦點是一個面光源，所以焦點的極限分辨率分別用X線管長軸方向和X線管短軸軸方向的極限分辨率RL和RW表示[1]：

(5)

(6)

(5)和(6)式中，ZL、ZW分別為星形測試卡放大像上X線管長軸方向和X線管短軸方向的最外模糊區(qū)直徑。

2 測試方法和數(shù)據(jù)處理

2.1 實驗器材

北京萬東HF-50R及HF-50E高頻X線機(大焦點1.2，小焦點0.6)，2°星形測試卡，富士X線膠片，無增感屏暗盒，觀片燈，密度計，直尺、SRX-101自動洗片機、鉛字碼等。

2.2 實驗方法

調(diào)整X線管，使其與診視床平行。打開視野燈，將2°星卡用膠帶粘在視野窗中心，使X線焦點中心線與星卡中心在同一條垂線上。將裝有膠片的無屏暗盒水平放在診視床上，然后調(diào)整焦點至膠片的距離，使星卡放大率為2～3倍；分別用1.2 mm，0.6 mm 焦點，采用75 kV, 100 mAs進行曝光，獲得星形測試卡照片。照片上的密度值在0.8～1.2之間；本方法在兩個不同的X線機上各做一次。

2.3 數(shù)據(jù)處理

2.3.1將大小焦點所有MA值攝得的2°星模測試卡照片置于觀片燈上(觀片燈的照度為1000勒克司，觀察照片上的照度以100勒克司為宜)，用三角尺測出焦點的相位傳遞在X線管長軸方向上和短軸方向上產(chǎn)生的模糊帶直徑ZL及ZW。

2.3.2測出各星形測試卡影像放大率M：60mm為星形測試卡的外徑，Z為在星形測試卡影像直徑的實測值，然后根據(jù)下式求出各星形測試卡影像的放大率M值：

(7)

2.3.32°星卡的θ值已知，再將M值及ZL、ZW代入公式(5)、(6)即求出實際焦點的極限分辨率值。

2.3 數(shù)據(jù)結果

見表1,2，圖1,2。

表1 HF-50R焦點的極限分辨率

注：2°星卡，星卡直徑60mm，星卡像直徑154.6mm，M=2.5767。

表2 HF-50E 焦點的極限分辨率

注：2°星卡，星卡直徑60mm，星卡像直徑156mm，M=2.6。由于X線機性能限制，640 mA選擇在60 kV、80 mAs條件下測試。

圖1 HF-50R極限分辨率頻譜圖

圖2 HF-50E極限分辨率頻譜圖

3 討 論

我們選取實驗室里的北京萬東產(chǎn)HF-50E及HF-50R 高頻X線機各一臺，使用本研究所述的方法測出X線機球管大小焦點的所有mA對應的極限分辨率值，并做成頻譜圖；依照此圖對X線機球管大小焦點的成像性能做了全面的評價。

通過頻譜觀察，我們發(fā)現(xiàn)無論HF-50E還是HF-50R X線機球管大小焦點長方向的成像性能均優(yōu)于寬方向的成像性能，小焦點時隨著mA值增加長寬方向的極限分辨率值差別增大，而大焦點時長寬方向的極限分辨率值差別較大且與mA增減無關。

無論HF-50E還是HF-50R X線機球管大焦點長寬方向的極限分辨率值遠遜色于小焦點長寬方向的極限分辨率值，所以在實際攝影中為了提高圖像清晰度，盡量選用小焦點低mA、高kV攝影。

無論是大焦點還是小焦點，極限分辨率值越大越好，焦點長寬方向的成像性能差別越小越好，隨著mA值的變化極限分辨率值的波動越小越好。

傳統(tǒng)的測試極限分辨率的方法是使用一個常用的kV值(75kV),mA值小焦點時選擇50mA及100mA、大焦點時選擇200mA及400mA，分別測出極限分辨率，大小焦點所選擇的mA值數(shù)量有限，無法全面反映X線機球管大小焦點的成像性能[5-9]；本實驗方法將大小焦點所有mA的極限分辨率測出并畫成頻譜圖，全面展示了X線機球管的成像性能及系統(tǒng)穩(wěn)定性，彌補了傳統(tǒng)方法的不足，是一種更為有效的X線機成像性能評價法。

本實驗所述的方法與其它國際標準相結合可以作為評價X線機是否合格的一個客觀的、重要的方法。

[1] 陳鶴聲，王淑云，袁聿德.應用2°星模測試卡對X線管焦點的極限分辨率和“等效尺寸”的測試[J]. 醫(yī)療器械, 1983,5(7):19-23.

[2] 陳鶴聲，袁聿德，王淑云.2°星模的研制及其在X線成象系統(tǒng)中的應用[J].泰山醫(yī)學院學報,1983，4(1):25-40.

[3] 王淑云，袁聿德，陳鶴聲.應用2°星形測試卡對X線管焦點散焦值(暈值)的測試[J]. 醫(yī)療器械, 1984,5(7):19-23.

[4] 內(nèi)田勝.畫像工學[M]. 第2版.東京：通商產(chǎn)業(yè)研究社, 1981.

[5] 立入弘.診療放射線技術(上卷)[M].第3版. 東京：南江堂產(chǎn)業(yè)研究社，1978.

[6] 青柳泰司.診斷用X線裝置[M]. 東京：コロナ株式會社, 1979.

[7] 李月卿.醫(yī)學影像成像理論[M].第2版.北京：人民衛(wèi)生出版社，2010:73-81.

[8] Kaftandjian V，Zhu YM，Peix G. A comparison of the ball，wire，edge，and bar/space pattern techniques for modulation transfer function measurements of linear X-ray detectors[J]. Journal of X-ray science and technology，1996,6:205-221.

[9] 崔屹. 數(shù)字圖像處理技術與應用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，1997.