吳慧釗 張澤坤 吳文娟

無(wú)線平板探測(cè)器在四肢小關(guān)節(jié)X線攝影中的臨床應(yīng)用

吳慧釗 張澤坤 吳文娟

目的 對(duì)硫氧化釓?fù)繉拥臒o(wú)線平板探測(cè)器與碘化銫涂層的常規(guī)平板探測(cè)器進(jìn)行對(duì)比，探討硫氧化釓?fù)繉拥臒o(wú)線平板探測(cè)器在四肢小關(guān)節(jié)X線攝影中的應(yīng)用價(jià)值。資料與方法 80例行四肢小關(guān)節(jié)X線攝影患者隨機(jī)分別使用硫氧化釓?fù)繉拥臒o(wú)線平板探測(cè)器和碘化銫涂層的常規(guī)平板探測(cè)器進(jìn)行檢查，對(duì)評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果 2名閱片人評(píng)分比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。兩種成像系統(tǒng)的四肢小關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)的顯示清晰度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。兩種成像系統(tǒng)管電流值的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)論 在合理的檢查劑量下，硫氧化釓?fù)繉拥臒o(wú)線平板探測(cè)器應(yīng)用于四肢小關(guān)節(jié)X線攝影可以獲得較滿意的圖像質(zhì)量，其成像質(zhì)量和檢查劑量近似于碘化銫涂層的常規(guī)平板探測(cè)器，但體位擺放更加方便、快捷。

四肢；關(guān)節(jié)；放射攝影術(shù)；平板探測(cè)器

隨著我國(guó)科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，各級(jí)醫(yī)院逐漸用數(shù)字化X線成像系統(tǒng)（DR）取代了傳統(tǒng)的屏－片成像系統(tǒng)?；陂T診X線檢查工作量大的特點(diǎn)，硫氧化釓?fù)繉拥匿J珂DRX-1無(wú)線平板探測(cè)器系統(tǒng)適用于四肢小關(guān)節(jié)X線攝影。本研究通過(guò)比較碘化銫涂層的常規(guī)平板探測(cè)器與硫氧化釓?fù)繉拥臒o(wú)線平板探測(cè)器的成像特點(diǎn)，初步探索硫氧化釓?fù)繉訜o(wú)線平板探測(cè)器的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 選擇2012-02～04在河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院骨科就診需行四肢小關(guān)節(jié)X線檢查的80例患者，其中男48例，女32例；年齡2～68歲，平均（26±13）歲，隨機(jī)分為常規(guī)平板探測(cè)器組和無(wú)線平板探測(cè)器組，兩組患者年齡、性別、體重、檢查部位差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 儀器與方法 常規(guī)DR為Siemens Axiom Aristos MX 系統(tǒng)，平板探測(cè)器為碘化銫/非晶硅涂層，探測(cè)器尺寸為43 cm×43 cm，3000像素×3000像素，像素大小143 μm，數(shù)據(jù)采集14比特。無(wú)線DR為銳珂DRX-1系統(tǒng)，其DRX-1無(wú)線平板探測(cè)器采用硫氧化釓/非晶硅涂層，探測(cè)器尺寸為35 cm×43 cm，3052像素×2540像素，像素大小139 μm，數(shù)據(jù)采集14比特，采用GE Proteus XR/a 500 mA醫(yī)用診斷X線機(jī)作為無(wú)線DR的X線源。常規(guī)平板探測(cè)器組使用四肢器官程序預(yù)設(shè)的攝影條件：管電壓55 kV，管電流由自動(dòng)曝光系統(tǒng)提供；無(wú)線平板探測(cè)器組攝影條件：管電壓55 kV，管電流14歲以上患者為1.25 mA，14歲以下患者為1 mA。照射時(shí)均不使用濾線柵，投照野均為20.3 cm×25.4 cm（8英寸×10英寸），源-像距（source-image distance, SID）均為115 cm，用鉛衣、鉛圍脖等對(duì)非照射部位進(jìn)行防護(hù)。軟拷貝圖像顯示在PLANA液晶顯示器上，分辨率為2048像素×2560像素。評(píng)價(jià)影像圖像時(shí)，允許觀察者利用窗寬、窗位調(diào)整圖像的對(duì)比度和亮度，也允許放大圖像。觀察者對(duì)患者的基本資料未知，兩組共80幅圖像打亂圖像號(hào)碼以隨機(jī)方式重新編號(hào)，以此序號(hào)顯示進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法 根據(jù)影像質(zhì)量控制的影像顯示標(biāo)準(zhǔn)制訂評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：1分，結(jié)構(gòu)影像顯示不清；2分，結(jié)構(gòu)影像隱約可見；3分，結(jié)構(gòu)影像可見；4分，結(jié)構(gòu)影像清晰可見。由2名放射科副主任醫(yī)師以雙盲法單獨(dú)觀察兩種成像系統(tǒng)圖像，分析圖像質(zhì)量，并給予評(píng)分。

1.4 管電流評(píng)價(jià)方法 參照Ludwig等[1]的研究方法，所有X線檢查使用相同的管電壓。由于兩種成像系統(tǒng)使用相同的管電壓、SID和投照野，配對(duì)樣本的年齡、性別、體重、檢查部位具有可比性，可以有效地控制因散射造成的系統(tǒng)誤差，因此對(duì)常規(guī)平板探測(cè)器組的管電流值與無(wú)線平板探測(cè)器組的管電流值進(jìn)行比較，來(lái)近似地比較兩種成像系統(tǒng)的輻射劑量。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 13.0軟件，觀察者間評(píng)分一致性比較采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）[2]，成像系統(tǒng)間成像質(zhì)量的比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，不同探測(cè)器組獲得圖像的管電流值比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

觀察者間的ICC為0.91（95% CI為0.87～0.94），觀察者內(nèi)的ICC為0.93（95% CI為0.88～0.95），可以認(rèn)為2名閱片者之間和每名閱片者內(nèi)的評(píng)分具有一致性。兩種成像系統(tǒng)獲得影像的解剖結(jié)構(gòu)清晰度及管電流值比較見表1。無(wú)線平板探測(cè)器與常規(guī)平板探測(cè)器獲得的圖像質(zhì)量比較見圖1～3。

表1 常規(guī)平板探測(cè)器系統(tǒng)與無(wú)線平板探測(cè)器系統(tǒng)成像質(zhì)量比較

圖1 常規(guī)平板探測(cè)器廠家預(yù)設(shè)曝光條件獲得的圖像。圖像顆粒感較粗，軟組織與骨組織對(duì)比度較差，骨小梁結(jié)構(gòu)顯示不清

圖2 常規(guī)平板探測(cè)器增加管電流獲得的圖像清晰

圖3 無(wú)線平板探測(cè)器獲得的圖像，影像細(xì)膩，軟組織與骨組織對(duì)比良好，骨皮質(zhì)及骨小梁結(jié)構(gòu)顯示清晰

3 討論

根據(jù)閃爍體涂層材料的不同，非晶硅平板探測(cè)器分為碘化銫涂層和硫氧化釓?fù)繉觾煞N[3]，兩種非晶硅DR平板探測(cè)器的工作原理與其他間接捕獲方式的探測(cè)器相同，X線照射在閃爍體上，激發(fā)為可見光光子，再經(jīng)非晶硅傳感器采集，轉(zhuǎn)換為電子，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生圖像[4,5]。但閃爍體涂層的材料和工藝影響X線轉(zhuǎn)換成可見光的能力，可降低量子檢測(cè)效率（detective quantum efficiency, DQE）。碘化銫將X線轉(zhuǎn)換成可見光的能力比硫氧化釓強(qiáng)，將碘化銫加工成針狀結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步提高捕獲X線的能力，并減少散射光，但其成本較高；使用硫氧化釓做涂層的探測(cè)器轉(zhuǎn)換效率不如碘化銫涂層高，但是成像速度快，性能穩(wěn)定，成本較低[6]。

3.1 成像質(zhì)量 Axiom Aristos MX DR所使用的常規(guī)平板探測(cè)器為碘化銫/非晶硅涂層，由于其具有DQE高、X線光子轉(zhuǎn)換效率高、動(dòng)態(tài)范圍廣、可以實(shí)時(shí)成像、影像后處理強(qiáng)大快捷等優(yōu)點(diǎn)[4,7]，在脊柱、骨盆、四肢長(zhǎng)骨攝影方面廣泛應(yīng)用。然而，數(shù)字化X線探測(cè)器空間分辨力具有局限性，平板探測(cè)器采集到數(shù)字信息后，通過(guò)組織均衡等后處理得到的是由原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)重新擬合的圖像[8]，是某種程度上的偽像，影響圖像的清晰度。此成像方式在脊柱、骨盆等組織層次豐富的厚部位投照具有優(yōu)勢(shì)，但在拍攝四肢關(guān)節(jié)等薄部位時(shí)難以獲得質(zhì)量穩(wěn)定的圖像。此外，常規(guī)平板探測(cè)器位于檢查床下，其成像介質(zhì)閃爍體涂層與檢查部位之間隔有檢查床床板、探測(cè)器緩沖保護(hù)層等結(jié)構(gòu)，含有診斷信息的X線光子從人體射出到閃爍體涂層有相當(dāng)一段距離，物片距大于傳統(tǒng)屏-片系統(tǒng)的暗盒和計(jì)算機(jī)X線攝影系統(tǒng)的成像板，出射X線光子容易發(fā)生散射和衰減，不利于手、足等薄部位的肢體成像。這些組織學(xué)、工程學(xué)上的原因使得常規(guī)平板探測(cè)器通過(guò)四肢器官程序獲得的圖像顆粒較粗，軟組織與骨組織對(duì)比度較差，只有通過(guò)增大管電流以增加到達(dá)碘化銫/非晶硅涂層的X線光子的數(shù)量來(lái)獲得滿意的圖像質(zhì)量。銳珂DRX-1無(wú)線平板探測(cè)器的涂層結(jié)構(gòu)為硫氧化釓+非晶硅+薄膜晶體管陣列，硫氧化釓的熒光轉(zhuǎn)換效率略高于碘化銫，DQE在所有類型的平板探測(cè)器中最高，可達(dá)66.5%，尺寸和厚度與14×17英寸傳統(tǒng)屏－片暗盒相當(dāng)，可以將平板探測(cè)器直接墊于肢體下，減少了物片距。本研究用GE Proteus XR/a 500 mA醫(yī)用診斷X線機(jī)作為X線源與其匹配使用，專用于四肢小關(guān)節(jié)投照，獲得的圖像影像細(xì)膩，軟組織與骨組織對(duì)比良好。

3.2 成像劑量 數(shù)字X線攝影的優(yōu)勢(shì)之一是曝光寬容度大，曝光量在一定范圍內(nèi)變化時(shí)仍可以獲得滿意的圖像，但從輻射防護(hù)角度考慮，仍應(yīng)制訂和遵循適宜的曝光參數(shù)[9]，怎樣使患者接受最低的輻射劑量得到滿足診斷要求的圖像仍是關(guān)注的熱點(diǎn)[10]。曹國(guó)全等[3]認(rèn)為兩種探測(cè)器的結(jié)構(gòu)決定了輻射劑量?jī)x和圖像質(zhì)量的無(wú)差別。劉建新等[9]則認(rèn)為硫氧化釓?fù)繉犹綔y(cè)器DR的適宜曝光量大。本研究未采用輻射劑量?jī)x測(cè)量輻射劑量，而是參照Ludwig等[1]的研究方法，在相同的管電壓、投照野、SID設(shè)置下以管電流值反映輻射劑量。本研究將硫氧化釓?fù)繉拥臒o(wú)線平板探測(cè)器應(yīng)用于四肢小關(guān)節(jié)等薄部位成像，以較低的輻射劑量獲得了滿意的圖像質(zhì)量。

3.3 操作方便性 拍攝脊柱、骨盆時(shí)，患者大多只需取仰臥位或側(cè)臥位，體位擺放簡(jiǎn)單，使用Axiom Aristos MX DR操作方便、快捷，工作效率高。但由于Axiom Aristos MX DR平板探測(cè)器位置相對(duì)固定，只能在檢查床床板下平行移動(dòng)，而拍攝四肢時(shí)，需要患者做出伸、展、旋前等較復(fù)雜的動(dòng)作，需要牽拉患者的肢體迎合平板探測(cè)器的位置，行動(dòng)不便者體位擺放困難。碘化銫細(xì)微的結(jié)構(gòu)特性使得碘化銫平板探測(cè)器脆弱易碎，抗壓性差，需要用防跌緩沖層加以保護(hù)，并限制在固定裝置中，缺少移動(dòng)靈活性。而硫氧化釓閃爍體涂層的移動(dòng)平板探測(cè)器機(jī)械耐壓性強(qiáng)，能夠抵抗一定程度的機(jī)械壓力，其無(wú)線暗盒設(shè)計(jì)加載了802.11n的Wi-Fi（短距離無(wú)線傳輸）標(biāo)準(zhǔn)模塊，具備靈活的移動(dòng)性，當(dāng)患者行動(dòng)不便無(wú)法配合時(shí)可以按需要變換平板探測(cè)器的空間位置，使平板探測(cè)器迎合患者。

國(guó)內(nèi)主流觀點(diǎn)認(rèn)為碘化銫探測(cè)器比硫氧化釓探測(cè)器光散射和漫射小，因此輻射劑量小而成像質(zhì)量高。碘化銫涂層的平板探測(cè)器系統(tǒng)應(yīng)用于骨骼X線攝影可以采用低曝光劑量獲得滿意的圖像[6,11,12]。臨床上硫氧化釓?fù)繉拥腄RX-1無(wú)線平板探測(cè)器配合Wi-Fi、內(nèi)部CPU控制、圖像采集處理重力傳感器、溫度傳感器等新技術(shù)的應(yīng)用，有力地保障了成像質(zhì)量，使體位擺放更加簡(jiǎn)便，在四肢小關(guān)節(jié)X線攝影中有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

綜上所述，無(wú)線平板探測(cè)器相對(duì)于傳統(tǒng)床面平板探測(cè)器具有操作方便、快捷的優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)于有線平板探測(cè)器能以較小的輻射劑量獲得高質(zhì)量的圖像，有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值。

[1] Ludwig K, Ahlers K, Wormanns D, et al. Lumbar spine radiography: digital flat-panel detector versus screen-film and storage-phosphor systems in monkeys as a pediatric model. Radiology, 2003, 229(1): 140-144.

[2] 余紅梅, 羅艷虹, 薩建, 等. 組內(nèi)相關(guān)系數(shù)及其軟件實(shí)現(xiàn).中國(guó)衛(wèi)生統(tǒng)計(jì), 2011, 28(5): 497-500.

[3] 曹國(guó)全, 許化致, 潘克華, 等. 2種非晶硅DR平板探測(cè)器成像劑量與圖像質(zhì)量的比較分析.實(shí)用放射學(xué)雜志, 2011, 27(5): 777-780.

[4] Bacher K, Smeets P, Vereecken L, et al. Image quality and radiation dose on digital chest imaging: comparison of amorphous Silicon and amorphous Selenium flat-panel systems. Am J Roentgenol, 2006, 187(3): 630-637.

[5] Strotzer M, Gmeinwieser J, V?lk M, et al. Clinical application of a flat-panel X-ray detector based on amorphous silicontechnology: image quality and potential for radiation dose reduction in skeletal radiography. Am J Roentgenol, 1998, 171(1): 23-27.

[6] 李金霞, 楊旭, 趙宏波. DR不同類型平板探測(cè)器性能的比較研究. 中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備, 2011, 8(8): 25-27.

[7] 朱立祥, 潘永泉, 趙政文. DR技術(shù)與臨床應(yīng)用. 中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù), 2004, 20(S1): 152-153.

[8] 蘇炎城, 郭代珠, 周湘濤, 等. 組織均衡技術(shù)在DR胸部影像中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì). 實(shí)用放射學(xué)雜志, 2004, 20(8): 743-745.

[9] 劉建新, 徐同江, 鄧剛. 數(shù)字X線攝影系統(tǒng)適宜曝光量差別的研究. 中華放射學(xué)雜志, 2010, 44(7): 744-746.

[10] 張晶, 張曉晶, 吳南洲. 數(shù)字X線攝影中曝光指數(shù)對(duì)曝光量定量化指導(dǎo)的研究. 中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志, 2011, 19(4): 318-320.

[11] V?lk M, Strotzer M, Holzknecht N, et al. Digital radiography of the skeleton using a large-area detector based on amorphous Silicon technology: image quality and potential for dose reduction in comparison with screen-film radiography. Clin Radiol, 2000, 55(8): 615-621.

[12] Hamers S, Freyschmidt J, Neitzel U. Digital radiography with a large-scale electronic flat-panel detector vs. screenfilm radiography: observer preference in clinical skeletal diagnostics. Eur Radiol, 2001, 11(9): 1753-1759.

（責(zé)任編輯 張春輝）

Clinical Application of Wireless Flat-panel Detector in X-ray Photography in the Small Joints of the Limbs

WU Huizhao ZHANG Zekun WU Wenjuan

Purpose To compare the wireless flat-panel detector with gadolinium oxide coating in X-ray photography in the small joints of the limbs compared with conventional flat panel detector with cesium iodide coating.Materials and Methods Comparison was randomly performed between gadolinium oxide coated sulfur wireless flat-panel detector and cesium iodide coated conventional flat-panel detector for 80 patients who received routine X-ray photography, and scoring data were applied with statistical analysis.Results There was no significant difference between the scoring data from two film-reading people (P＞0.05). The resolution of anatomical structure of small joint of limbs and tube current showed no significant difference for two types of imaging systems (P＞0.05).Conclusion Wireless flat panel detector sulfur with gadolinium oxide coatings can obtain satisfactory image quality at a reasonable inspection doses in the X-ray photography of small joint of limbs. The imaging quality and inspection doses are similar to conventional flat panel detector device with cesium iodide coating, but the posture is more convenient.

Extremities; Joints; Radiography; Flat-panel detector

10.3969/j.issn.1005-5185.2013.06.003

河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院放射科 河北石家莊 050051

吳文娟

Department of Radiology, the Third Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050051, China

Address Correspondence to: WU Wenjuan

E-mail: wenjwu@163.com

河北省醫(yī)學(xué)科學(xué)研究重點(diǎn)課題項(xiàng)目（20120332）。

R814.42；R322.7+2

2013-03-26

修回日期：2013-05-20

中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2013年 第21卷 第6期：411-413，416

Chinese Journal of Medical Imaging

2013 Volume 21(6): 411-413, 416