陳建新　付麗媛　梁永剛　倪　萍　吳劍威　陳　堅　李　威　劉冰川　陳自謙*

全數(shù)字化乳腺X射線成像系統(tǒng)自動曝光控制可重復性及探測器均勻性檢測*

陳建新①付麗媛①梁永剛①倪萍②*吳劍威②陳堅①李威②劉冰川①陳自謙①*

目的：研究數(shù)字乳腺X射線攝影（DR）自動曝光控制（AEC）可重復性及探測器均勻性檢測方法。方法：使用M12乳腺X射線機性能測試模體，對AEC重復性及探測器均勻性進行檢測。參考標準：最大相對誤差＜10%，異變系數(shù)＜5%，結(jié)果：①AEC可重復性檢測最大相對誤差為0.45%，異變系數(shù)為0.41%，自動曝光控制重復性檢測符合標準要求；②探測器均勻性測量的最大相對誤差為2.83%，參考標準最大相對誤差＜7%，探測器均勻性檢測通過。結(jié)論：該檢測方法可有效對全數(shù)字化乳腺X射線成像系統(tǒng)的AEC可重復性及探測器均勻性進行檢測，通過檢測可快速掌握系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，保證設備始終處于良好的工作狀態(tài)。

全數(shù)字化乳腺X射線成像系統(tǒng)；自動曝光控制可重復性檢測；探測器均勻性；M12模體

［First-author’s address］ Medical Image Center of Fuzhou General Hospital of PLA， Fuzhou 350025， China.

乳腺癌是婦女最常見的惡性腫瘤之一，嚴重威脅著廣大婦女的健康和生命安全。全數(shù)字化乳腺X射線成像系統(tǒng)作為一種無創(chuàng)便捷的檢查方法，已成為乳腺癌篩查的主要檢查手段［1］。一幅高質(zhì)量的乳腺影像對于提高影像診斷準確性、保證檢出率有重要的意義。開展全數(shù)字化乳腺X射線成像（Digital radiography， DR）系統(tǒng)定期質(zhì)量控制檢測工作，是保證乳腺攝影圖像質(zhì)量的根本［2］。本研究參考國內(nèi)外多品牌全數(shù)字化乳腺X射線成像系統(tǒng)的質(zhì)量控制檢測標準，在保證機器性能和圖像質(zhì)量的前提下，選擇自動曝光控制（automatic exposure control，AEC）重復性及探測器均勻性作為快速質(zhì)量控制需要測量的參數(shù)進行研究，以保證全數(shù)字化乳腺X射線成像系統(tǒng)的穩(wěn)定性、有效性及探測器的狀態(tài)［3-5］。

1　資料與方法

1.1設備及檢測器材

受檢設備為Siemens MAMMOMAT Novation DR乳腺成像系統(tǒng)（德國西門子公司），啟用日期為2009年10月。該設備搭載的探測器為非晶硒平板探測器，24 cm×30 cm，球管為鉬和（或）鎢X射線球管。檢測設備為M12乳腺X射線機性能測試模體（瑞典奧利科公司），如圖1所示。

圖1　M12乳腺X射線機模體圖

1.2檢測方法

（1）環(huán)境條件。室內(nèi)溫度為20～22 ℃，濕度為50%～60%，電源電壓為（380±10）V。

（2）創(chuàng)建一個新的患者記錄，選擇AEC，管電壓為28 kV，默認的陽極濾過組合，如圖2所示。

圖2　放置模體位置示意圖

（3）將20 mm厚的模體放置于乳房支撐臺上，注意定位于正中位置，開始曝光，記錄管電壓kV、管電流mAs；更換40 mm和60 mm厚度的模體重復上述操作。每周檢測一次，連續(xù)檢測5周。所拍攝的模體圖像如圖3、圖4和圖5所示。

圖3　20 mm厚模體影像圖

1.3測試計算

1.3.1AEC重復性測算

圖4　40 mm厚模體影像圖

圖5　60 mm厚模體影像圖

根據(jù)所拍攝圖像上感興趣區(qū)域（region of interest，ROI）的平均像素值判斷。打開模體圖像，根據(jù)質(zhì)量控制指南在拍攝的模體圖像上選取大于模體面積70%的區(qū)域作為ROI（如圖6所示）。

圖6　AEC重復性測算ROI選取影像圖

記錄模體厚度和ROI的平均像素值，重復上述步驟得到20 mm、40 mm和60 mm模體的平均像素值，計算得到3個ROI的總平均像素值xav為公式1：

試中xN為ROI的平均像素值。

計算出標準差σx為公式2：

計算出異變系數(shù)Cvar，x為公式3：

最后計算出相對誤差Δxrel，n為公式4：

1.3.2探測器均勻性測算

探測器均勻性的測算選用20 mm厚模體的圖像。打開20 mm厚模體的圖像，在其上選擇4個4 mm2的ROI（如圖7所示）。

圖7　探測器均勻性測算ROI選取影像圖

表1　一次AEC重復性測量數(shù)據(jù)

記錄下平均像素值，根據(jù)公式（1）計算出總平均像素值，根據(jù)公式（4）計算出相對誤差。

2　結(jié)果

2.1AEC重復性測量結(jié)果

一次AEC重復性測量條件及結(jié)果見表1，5次測量結(jié)果見表2。

表2　5次AEC重復性測量結(jié)果

表2中最大相對誤差為0.45%，異變系數(shù)為0.41%。參考標準：最大相對誤差＜10%，異變系數(shù)＜5%，因此AEC重復性檢測通過。

2.2探測器均勻性測量結(jié)果

一次探測器均勻性測量結(jié)果見表3，5次測量結(jié)果見表4。

表3　一次探測器均勻性測量數(shù)據(jù)

表4　5次探測器均勻性測量數(shù)據(jù)匯總

表4中最大相對誤差為2.83%，參考標準最大相對誤差＜7%，因此探測器均勻性檢測通過。

3　討論

乳腺X射線攝影檢查是目前診斷乳腺疾病的首選和最簡便、最可靠的無創(chuàng)性檢測手段，痛苦相對較小，簡便易行，且分辨率高，重復性好，存儲的圖像可供前后對比，不受年齡和體形的限制，目前已作為常規(guī)的檢查。但這種成像方法的效用依賴于高分辨、高對比度以及最低劑量的乳腺攝影圖像，要想獲得高質(zhì)量的影像質(zhì)量，就必須要進行系統(tǒng)的質(zhì)量控制［6］。

全數(shù)字化乳腺X射線攝影系統(tǒng)應該在系統(tǒng)安裝或每一次發(fā)生改動后進行計量，并把其獲得的數(shù)據(jù)作為基線值供以后的質(zhì)量控制參考，其內(nèi)容主要包括壓迫力檢測、胸壁側(cè)準直、壓迫板準直、準直器評估、管電壓的測量和重復性、偽影檢測、AEC檢測（包括安全性、重復性和跟蹤測試）、探測器均勻性、空間分辨率、模體圖像質(zhì)量以及平均腺體劑量等［7-9］。從不同廠商和國內(nèi)外的質(zhì)量控制標準來看，全數(shù)字化乳腺X射線成像系統(tǒng)質(zhì)量控制參數(shù)有很多，本研究用于進行短周期全數(shù)字化乳腺X射線成像系統(tǒng)質(zhì)量控制的檢測，因此挑選AEC重復性作為評估系統(tǒng)穩(wěn)定性和有效性的參數(shù)。

AEC重復性是在X射線發(fā)生裝置中，通過1個或數(shù)個加載因素自動控制，以便在預選位置上獲得理想照射量的操作方法。AEC的重復性用于評估其功能的穩(wěn)定性和有效性。自動曝光控制重復性的測算是根據(jù)所拍攝圖像上ROI的平均像素值來判斷得出，計算其最大相對誤差與變異系數(shù)，若結(jié)果符合標準要求，則無需進行校正；若檢測結(jié)果不通過，則需要進一步校正。探測器均勻性是指其整個表面上的探測器響應的均勻性，其在整個圖像范圍內(nèi)靈敏度應是恒定不變的。為此，期望探測器自身的一致性保持均勻和穩(wěn)定。在所拍攝的模體影像上，計算每一個感興趣區(qū)內(nèi)的平均像素值和標準差，平均像素值應該在總體平均值的10%范圍內(nèi)。

全數(shù)字化乳腺X射線攝影系統(tǒng)的設備性能隨著時間推移也有所下降，從測試結(jié)果可以看出，AEC穩(wěn)定性的最大相對誤差和異變系數(shù)雖然在正常值以下，但均在緩慢上升，探測器均勻性的最大相對誤差也在波動上升。影響全數(shù)字化乳腺X射線攝影系統(tǒng)設備性能的因素包括噪聲、散射線、濾線柵和劑量等［10-15］。

4　結(jié)語

實驗過程表明，噪聲最有可能對設備性能產(chǎn)生影響，而噪聲包括X射線噪聲、視頻系統(tǒng)噪聲、量子化噪聲、散射線引起的噪聲、存儲器或磁盤存取時出現(xiàn)的存儲噪聲等。因此在進行乳腺攝影時，要盡量降低噪聲對影像質(zhì)量的影響。

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Test AEC repeatability and detector uniformity of full field digital mammography system

HEN Jian-xin， FU Li-yuan， LIANG Yong-gang， et al// China Medical Equipment，2016，13（10）:15-18.

Objective: To investigate the skill of test the AEC repeatability and detector uniformity of full field digital mammography system. Methods: AEC reproducibility and detector uniformity of full field digital mammography system were measured using M12 breast X-ray performance test phantom.

tandard: the maximum relative error was lower than 10% and variation coefficient lower than 5%. Results: ①The maximum relative error and coefficient of variation were 0.45% and 0.41% and AEC met requirements of the standard. ②The maximum relative error of detector uniformity was 2.83% meeting requirements of the standard. Reference standard: the maximum relative error was lower than 7%. Conclusion: The stability and effectiveness of the full field digital mammography system were reflected by testing the AEC reproducibility and detector uniformity， to ensure the system was in good working condition.

Full field digital mammography system； Automatic exposure control repeatability； Detector uniformity；M12 phantom

1672-8270（2016）10-0015-04

R812

A

2016-06-21

國家重點研發(fā)計劃數(shù)字診療裝備研發(fā)重點專項（2016YFC0103100）“數(shù)字診療裝備質(zhì)控仿生動態(tài)體模及其臨床應用軟件符合性

評價研究”；軍事醫(yī)學計量科研專項（2011-JL2-014）“功能磁共振成像專用體模及質(zhì)量控制檢測方法的研究”

①解放軍福州總醫(yī)院醫(yī)學影像中心 福建 福州 350025

②解放軍福州總醫(yī)院醫(yī)學工程科 福建省醫(yī)學裝備管理質(zhì)量控制中心 福建 福州 350025

nping6@sohu.com；chenziqianfz@sina.com

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.10.005

陳建新，男，（1960- ），本科學歷，副主任技師。解放軍福州總醫(yī)院醫(yī)學影像中心，從事醫(yī)學影像技術(shù)學、質(zhì)量控制和質(zhì)量管理方面的研究。