李金霞，續(xù)大為

（1.西安醫(yī)學(xué)院 陜西 西安 710000；2.陜西省腫瘤醫(yī)院 陜西 西安 710000）

數(shù)字化X線攝影（DR）在我國(guó)已應(yīng)用普及多年，其具有圖像質(zhì)量好、X線劑量低、價(jià)格便宜、成像速度快、分辨率高、動(dòng)態(tài)范圍大、強(qiáng)大的后處理系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，但是要獲得優(yōu)質(zhì)的圖像并非隨意的操作就可行，那么影響DR成像質(zhì)量的關(guān)鍵因素有哪些，如何充分發(fā)揮DR的性能，為臨床提供層次豐富的高質(zhì)量圖像，就成為不斷探索研究的內(nèi)容。

1 數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

DR系統(tǒng)主要由圖像接收器、數(shù)據(jù)采集器、圖像處理器、存儲(chǔ)器、顯示器及系統(tǒng)控制器構(gòu)成，其構(gòu)成也可分為軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 DR結(jié)構(gòu)方框圖Fig.1 The DR structure block diagram

軟件系統(tǒng)主要包括：圖像處理、數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)管理。圖像處理部分主要是完成圖像后處理，如對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)、邊緣優(yōu)化、黑白翻轉(zhuǎn)等；系統(tǒng)管理軟件主要是完成DR的參數(shù)選擇控制和圖像的采集。

硬件系統(tǒng)主要包括：X線機(jī)的電源裝置、X線管裝置、控制裝置、高壓發(fā)生裝置、探測(cè)器及接口電路等。X線管和探測(cè)器作為X射線的產(chǎn)生和接收部件是系統(tǒng)最關(guān)鍵的部件，其性能好壞會(huì)直接影響圖像質(zhì)量[1]。

2 影響DR圖像質(zhì)量的關(guān)鍵因素

2.1 X線管對(duì)圖像質(zhì)量的影響

X線管是X線機(jī)組成的核心部件之一，X線管產(chǎn)生X線。其結(jié)構(gòu)由陰極、陽極和玻璃殼三部分組成。每一個(gè)組成部分均會(huì)對(duì)X線的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，從而影響圖像質(zhì)量[2]。陽極部分對(duì)圖像質(zhì)量的影響是由于在X線產(chǎn)生的過程中的二次電子經(jīng)玻璃殼反射并經(jīng)陽極吸引再次轟擊靶面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生散射X線，散射線方向是雜亂無章的而使圖像質(zhì)量下降；陰極部分則是由于燈絲發(fā)射電子并經(jīng)聚焦曹聚焦，直接決定了焦點(diǎn)的大小，而有效焦點(diǎn)的大小決定了圖像的空間分辨率從而影響影像的清晰度；玻璃殼正常情況下其真空度應(yīng)保持在10-6mmHg以下，若經(jīng)過一段時(shí)間使用管內(nèi)真空度下降，則陰極電子在飛向陽極的過程中會(huì)與管內(nèi)物質(zhì)碰撞產(chǎn)生能量損失，從而影響X線的質(zhì)量，影響到圖像質(zhì)量，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)得到白片[3]。

2.2 探測(cè)器對(duì)圖像質(zhì)量的影響

探測(cè)器是X線機(jī)組成的另一核心部件，將不可見的X線轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。目前應(yīng)用較多的是平板探測(cè)器，平板探測(cè)器主要有兩種，一種是直接數(shù)字化X線成像的非晶硒平板探測(cè)器。另一種是間接數(shù)字化X線成像的非晶硅平板探測(cè)器。探測(cè)器的結(jié)構(gòu)及工作原理決定了圖像質(zhì)量，同時(shí)將X線轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的效率決定了X線劑量的高低。

2.2.1 非晶硒平板探測(cè)器

非晶硒（a-Se）為直接式平板探測(cè)器，直接將X線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。主要由集電矩陣、硒層、電介層、頂層電極和保護(hù)層等構(gòu)成。

當(dāng)有X線入射到探測(cè)器時(shí)，非晶硒被電離成電子-空穴對(duì)，電子-空穴對(duì)在頂層電極與集電矩陣間電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)形成電流，電流被存儲(chǔ)在電容器里，在控制信號(hào)的作用下，電流被輸出至放大器，并經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。在將X線轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的整個(gè)過程中，沒有光的轉(zhuǎn)換過程就不會(huì)出現(xiàn)光的散射。TFT（薄膜晶體管）的尺寸決定了最小像素尺寸的大小，從而決定了圖像空間分辨率的高低。在14”×17”的范圍內(nèi)像素矩陣為2 560×3 072，每個(gè)像素大小為 139 μm×139 μm[4]。

圖2 硒型FPD原理圖Fig.2 The principle diagram of the type of selenium flat-panel detector

2.2.2 非晶硅平板探測(cè)器

非晶硅平板探測(cè)器為間接數(shù)字化X線成像，是X線間接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。其結(jié)構(gòu)由光電二極管和閃爍晶體組成。

X線到達(dá)探測(cè)器時(shí)先照射到探測(cè)器表面的閃爍晶體，閃爍晶體將透過人體后的X線轉(zhuǎn)換為可見光，可見光又由閃爍體下的光電二極管陣轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)的強(qiáng)度與入射X線強(qiáng)度成正比，在控制電路的作用下，掃描讀出各個(gè)像素的存儲(chǔ)電荷，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號(hào)，傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理從而形成X線數(shù)字影像。

由于在轉(zhuǎn)換的過程中有光信號(hào)的產(chǎn)生，就存在光的散射，所以光電二極管的大小和散射光的控制技術(shù)共同決定圖像的空間分辨率[5]，在 14”×17”的范圍內(nèi)像素矩陣為 2 517×3 120，每個(gè)像素的大小為 143μm×143μm。

將兩種平板探測(cè)器所得到的像素尺寸進(jìn)行比較，非晶硅平板探測(cè)器像素尺寸要比非晶硒大些，所以，非晶硅平板探測(cè)器的圖像空間分辨率要比非晶硒平板探測(cè)器低。

2.3 攝影參數(shù)對(duì)圖像質(zhì)量的影響

攝影過程中，參數(shù)的合理選擇和正確應(yīng)用是提高圖像質(zhì)量的一項(xiàng)重要技術(shù)。目前應(yīng)用最多的仍為三鈕制調(diào)節(jié)方式，即調(diào)節(jié)KV、mA、s 3個(gè)參數(shù)。DR攝影X線曝光寬容度大，即曝光參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍可適當(dāng)放寬，但是我們要在保證圖像質(zhì)量的前提下，盡量降低X線曝光劑量，如果使曝光參數(shù)過大或過小，均會(huì)影響到圖像的對(duì)比度和清晰度，所以，合適的X線曝光劑量是優(yōu)質(zhì)圖像的保證[6]。

1）mAs

mAs將決定X線的量，影響圖像的密度（黑化度）。mAs過小時(shí)，圖像的密度過低，得不到信息豐富清晰的圖像；mAs過大時(shí)，由于焦點(diǎn)的膨脹性，會(huì)使焦點(diǎn)變大圖像質(zhì)量下降，并且mAs越大，在X線量增加的同時(shí)噪聲量也相應(yīng)增加，影響圖像質(zhì)量，而且會(huì)增加患者的輻射劑量。所以，選擇針對(duì)不同患者不同部位要選擇合適的mAs。

2）KV

KV決定X線的質(zhì)，從而決定著穿透能力，影響圖像的對(duì)比度[7]。攝影過程中應(yīng)根據(jù)不同部位[8]選擇合適的KV，KV過低時(shí)無法清晰顯示圖像細(xì)節(jié)[9]，對(duì)比度達(dá)不到要求；KV過高時(shí)則會(huì)增加噪聲影響圖像質(zhì)量。

3 結(jié) 論

影響DR圖像質(zhì)量的主要因素是X線管、平板探測(cè)器和合適的曝光條件，維護(hù)好X線管和平板探測(cè)器[10]及根據(jù)曝光部位合理的選擇曝光條件可得到優(yōu)質(zhì)的圖像。

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