戚仕濤 湯黎明 劉鐵兵 朱興喜 夏勛榮

口腔全景X線機(jī)密度分辨力檢測模體的研制*

戚仕濤①湯黎明①劉鐵兵①朱興喜①夏勛榮②

目的：研制適于口腔全景X線機(jī)密度分辨力檢測模體，提高其質(zhì)量控制水平。方法：參照標(biāo)準(zhǔn)X線機(jī)密度分辨力平面檢測模體原理，將口腔全景X線機(jī)密度分辨力檢測模體分別設(shè)計(jì)成“U”形及標(biāo)準(zhǔn)圓弧形模體兩種樣式。結(jié)果:“U”形檢測模體能較好匹配口腔頜面的形狀，但易產(chǎn)生射線重疊；標(biāo)準(zhǔn)圓弧形檢測模體具有較好的均勻性和一致性，可以避免產(chǎn)生射線重疊現(xiàn)象。結(jié)論：兩種樣式的檢測模體均可以檢測口腔全景X線機(jī)密度分辨力，而標(biāo)準(zhǔn)圓弧形檢測模體具有較好的均勻性和一致性。

口腔全景X線機(jī)；質(zhì)量控制；檢測模體

[First-author’s address]Department of Medical Engineering, Nanjing General Hospital of Nanjing Command, Nanjing 210002, China.

口腔全景X線攝影機(jī)是將呈曲面分布的頜部展開排列成平面X射線片的一種?？芚線機(jī)。口腔全景X線機(jī)在工作時(shí)患者不動(dòng)，X射線管和一個(gè)裝有膠片的曲面形狀的暗盒或數(shù)字平板探測器環(huán)繞患者頭部作相反方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，X射線從一裂隙中連續(xù)射出，曲面形狀的暗盒作同步自轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)的斷層軌道綜合了同心和偏心技術(shù)，應(yīng)用3個(gè)旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行斷層攝影，從而一次拍攝即可得到口腔全景X線片[1-2]。

1 口腔全景X線攝影機(jī)工作原理

為保證口腔全景X線機(jī)安全高效的工作，需要對其輻射劑量參數(shù)和影像參數(shù)進(jìn)行質(zhì)量控制檢測。根據(jù)“JJG(蘇)95-2012口腔全景攝影裝置X射線輻射源檢定規(guī)程檢定規(guī)程”，口腔全景X線機(jī)需要對輻射輸出的空氣比釋動(dòng)能率、輻射輸出的重復(fù)性、半階層、空間分辨力、密度分辨力、X射線管的電壓及加載時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行檢測。其中密度分辨力，又稱低對比度分辨力，是指可從均勻背景中分辨出的規(guī)定形狀和面積的低對比度微小目標(biāo)，用百分比表示[3-5]。密度分辨力是X射線成像系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一，其攝影原理如圖1所示。

密度分辨力能夠反映出人體組織結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化，是診斷腫瘤、結(jié)石等低對比度病灶的關(guān)鍵其對比度越小，可分辨的病灶則會(huì)越大[6-7]。由于口腔全景X線機(jī)曲面成像的特殊性，普通X線機(jī)平面結(jié)構(gòu)低對比度檢測模體無法在直接口腔全景X線機(jī)上使用，長期以來一直缺少口腔全景X線機(jī)專用的低對比度檢測模體。為此，本研究設(shè)計(jì)了一種特殊結(jié)構(gòu)的檢測模體，用于口腔全景X線機(jī)密度分辨力的檢測，為這類X線機(jī)的質(zhì)量控制提供有力的支持。

圖1 口腔全景攝影示意圖

2 普通X線機(jī)密度分辨力檢測模體原理

普通X線機(jī)密度分辨力檢測模體結(jié)構(gòu)是由一個(gè)矩形的、厚度和密度均勻的鋁板上的12個(gè)不同程度凹陷的圓孔組成，凹陷圓孔的直徑相同而深度不同，當(dāng)X射線穿過凹陷圓孔時(shí)，由于透過凹陷圓孔的厚度不同從而形成不同的對比度影像區(qū)別(如圖2所示)。

圖2 X線機(jī)密度分辨力檢測模體

表1 12個(gè)不同孔深度對應(yīng)的低對比度值

該模體材質(zhì)要求鋁板的純度≥99.9%以上，模體凹陷圓孔直徑設(shè)計(jì)為6.0 mm，孔深偏差要求≤±0.02 mm，孔深設(shè)計(jì)和低對比度值見表1[4]。

3 口腔全景X線機(jī)密度分辨力檢測模體設(shè)計(jì)

3.1 “U”形結(jié)構(gòu)密度分辨力檢測模體設(shè)計(jì)

由于口腔全景X線機(jī)是對曲面結(jié)構(gòu)進(jìn)行照射成像，為適應(yīng)口腔全景X線機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理，必須將普通X線機(jī)密度分辨力檢測模體制成圓弧形或“U”形，以模擬人體下頜骨形狀?！癠”形檢測模體是由一段圓弧形鋁塊模體和2塊矩形檢測模體在有機(jī)玻璃的底座上拼接構(gòu)成，如圖3所示。

圖3 “U”形檢測模體實(shí)物圖

兩塊矩形模體對稱放置于兩側(cè)，圓弧置于中間位置并均可自由地從底座上取出，以方便存放。與標(biāo)準(zhǔn)X射線檢測模體相同，12個(gè)凹陷圓孔均勻分布在“U”形檢測模體兩側(cè)，模體采用的材質(zhì)、凹陷圓孔直徑、深度及偏差要求與標(biāo)準(zhǔn)X線機(jī)密度分辨力檢測模體相同。“U”形檢測模體最大程度模擬了人體頜骨的曲線結(jié)構(gòu)，能夠客觀地反映口腔全景X線機(jī)的密度分辨力，操作使用簡單、方便。“U”形檢測模體存在的缺點(diǎn)如下：①由于口腔全景X線機(jī)成像時(shí)X射線源和接受裝置按圓周規(guī)律移動(dòng)，而“U”形檢測模體上的每個(gè)凹陷圓孔無共同的軸心，造成檢測成像時(shí)X射線束穿過模體的角度和厚度并都不一致，盡管差別極其微小，但仍然會(huì)對檢測結(jié)果造成難以估計(jì)的誤差；②“U”形檢測模體如果開口設(shè)計(jì)過小，且放置位置不當(dāng)，檢測成像時(shí)容易造成圖像的重疊，從而使檢測數(shù)據(jù)失真。

3.2 圓弧形低密度分辨力檢測模體設(shè)計(jì)

最初研制的“U”形檢測模體的成功填補(bǔ)了口腔全景X線機(jī)的密度分辨力檢測方法的空白，經(jīng)過實(shí)際檢驗(yàn)，能較好的反映口腔全景X線機(jī)的密度分辨力。但限于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)思路的局限性，未考慮“U”型檢測模體存在的固有缺點(diǎn)，為此本研究設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)圓弧形模體，該模體為一段標(biāo)準(zhǔn)的圓弧形鋁塊構(gòu)成。與“U”形檢測模體相同，凹陷圓孔對稱分布于圓弧的兩側(cè)，凹陷圓孔直徑、凹陷深度及偏差要求同標(biāo)準(zhǔn)X線機(jī)低對比度檢測模體一樣，圓弧的弧度≤180o，其原理如圖4所示。

圖4 圓弧形檢測模體原理示意圖

圓弧形檢測模體不僅兼顧了人體頜骨的曲線結(jié)構(gòu)，能夠保證做密度分辨力檢測時(shí)射線束同軸均勻穿透的要求。檢測時(shí)將圓弧的中心點(diǎn)置于球管與探測器連線的中心點(diǎn)，可保證檢測時(shí)X射線束垂直均勻地穿過每個(gè)凹陷圓孔，保證探測的一致性。同時(shí)，圓弧的弧度＜180o，避免了射線重疊穿透現(xiàn)象的發(fā)生。

4 密度分辨力檢測模塊使用方法

使用”U”形檢測模體進(jìn)行密度分辨力檢測時(shí)，首先將檢測模體放置在專用的三腳架上固定，置于照射野的中心位置，調(diào)整好開口方向，選擇合適的曝光條件或自動(dòng)曝光條件成像，對擁有自動(dòng)增強(qiáng)功能的口腔全景牙片機(jī)的密度分辨力進(jìn)行檢測時(shí)，還需要引入模擬脊柱模體，以消除“穿透現(xiàn)象”，確保密度分辨力的準(zhǔn)確讀取。對于膠片成像的機(jī)器，在膠片上直接讀取能分辨的低對比度值；對于數(shù)字成像的，調(diào)整窗寬窗位使顯示影像最佳，讀取能分辨的低對比度值。使用圓弧形檢測模體時(shí)，將圓弧模體專用的三腳架上固定，并將圓心置于球管和探測器連線的中點(diǎn)，曝光條件同上。利用“U”形密度分辨力檢測模體檢測后得到的實(shí)驗(yàn)圖片如圖5所示，不同的凹陷成像后形成的低對比度差異明顯。

圖5 “U”形密度分辨力檢測模體實(shí)驗(yàn)圖片

5 結(jié)論

口腔全景X線機(jī)曲面成像原理既不同于普通X線機(jī)的平面成像，也不同于X線CT的斷層成像，因此盡管前兩種X射線成像設(shè)備有多種密度分辨力測試模體(卡)，但都不能直接用于口腔全景X線機(jī)的密度分辨力檢測[8-10]。本研究根據(jù)普通X線機(jī)密度分辨力檢測原理，探索設(shè)計(jì)了兩種用于口腔全景X線機(jī)密度分辨力的檢測模體：“U”形檢測模體和標(biāo)準(zhǔn)弧形檢測模體，二者均很好的實(shí)現(xiàn)了對口腔全景X線機(jī)密度分辨力的檢測要求。其中“U”形檢測模體很好的模擬了人體頜骨結(jié)構(gòu)，但存在射線穿過模體時(shí)角度不一致性的問題。標(biāo)準(zhǔn)弧形檢測模體既體現(xiàn)了頜骨的曲面結(jié)構(gòu)，又能保證射線穿過模體的一致性，具有更好的應(yīng)用前景。

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Research on the development of the density resolution detection phantom for oral panoramic X-ray machine

QI Shi-tao, TANG Li-ming, LIU Tie-bing, et al// China Medical Equipment,2014,11(3):20-22.

Objective:Developing the density resolution detection phantom design method of oral panoramic X-ray machine, to raise the level of its quality control.Methods:redesign the density detection phantom of standard X-ray machine to “U” shape and the circular mold shape.Results:“U” detection phantom has good physical match oral cavity jaw surface shape, but easy to produce ghosting and an estimate of error; circular mold detection phantom has good uniformity and consistency, and won't produce image overlap phenomenon.Conclusion:the circular mold detection phantom is more suitable for density resolution of oral panoramic X-ray machine detection.

Oral panoramic X-ray machine; Quality control; Phantom

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.03.007

1672-8270(2014)03-0020-03

R144.1

A

2013-11-26

軍事醫(yī)學(xué)計(jì)量科研專項(xiàng)課題(2011-JL-015)“口腔X線全景攝影設(shè)備計(jì)量檢定系統(tǒng)研制與規(guī)程制訂研究”

①南京軍區(qū)南京總醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科 江蘇 南京 210002

②江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院 江蘇 南京 210007

戚仕濤,男,(1972- ),碩士，工程師。南京軍區(qū)南京總醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科，從事臨床醫(yī)學(xué)工程和醫(yī)療器械的研制工作。