济南儿童摄影

不同管电压下胸部数字X线摄影影像效果与其对患者影响的

对比

卢新培;王建锋

【摘要】目的:为了在数字化摄影中选择合适的射线能量,探讨不同管电压下胸部数

字X线摄影影像效果与其对患者的影响.方法:选择成人胸部模体为研究对象,将管电

压分别设为80、100及120kV进行数字X线曝光,测量每种管电压下模体入射剂

量、相对噪声值、对比度噪声比及有效剂量.结果:自动曝光控制挡位保持不动时,有

效剂量及模体入射剂量均随着管电压的增加而逐渐减小,且模体入射剂量与有效剂

量呈正相关性;相对噪声值会随着管电压的增加而逐渐减小,对比度噪声比会随着管

电压的增加而逐渐增大.结论:进行胸部数字X线摄影时,在不影响影像质量的前提下,

为了降低受检患者所受的辐射剂量应尽量使用较高的管电压.

【期刊名称】《医疗卫生装备》

【年(卷),期】2016(037)007

【总页数】4页(P104-106,109)

【关键词】管电压;胸部数字X线摄影;影像效果;辐射剂量

【作者】卢新培;王建锋

【作者单位】721001陕西宝鸡,宝鸡市中医医院放射科;721000陕西宝鸡,宝鸡市

妇幼保健院儿童医院放射科

【正文语种】中文

【中图分类】R318;R815

胸部X线摄影在医学中是一种常见且具有挑战性的辅助性诊断工具，具有应用频

率高、范围广等优点[1]。20世纪70年代，计算机技术迅速发展起来，并在医学

领域中有了一定的应用，医学影像学的数字时代在此时开辟[2]。最初的数字医学

影像学是利用一种成像板作为探测器的计算机X线摄影（computed

radiography，CR），而数字化X线摄影（digitalradiography，DR）是一种

利用活跃的无定型硒或硅矩阵作为探测器直接将无形的射线能量转化为可视的数字

信号[3]。DR技术在影像的显示、传输与贮存等各个环节均有了很大的进步，这不

仅使医学诊断的质量有了显著的提高，而且使采集、存储、显示、处理及传输等医

学图像的处理方法有了根本的改变，还使远程放射学与远程医学通过网络得以实现

[4]。放射摄影技术在给人带来疾病诊断利益的同时，也给人体带来了致癌等潜在

的危害[5]。已有许多研究预示射线检查数量与类别的增多，均可能会使致癌人数

增加[6]。因此，在数字化摄影中如何选择合适的射线能量，在不影响图像质量的

同时，尽可能地降低受检者所受的辐射量是医学研究者所关注的热点[7]。本研究

使用成人胸部模体为研究对象来探讨不同管电压下胸部DR影像效果与其对患者的

影响，现报道如下。

1.1实验器材

本研究中选用由日本岛津公司提供的PBU-2成人胸部拟人模体作为研究对象。使

用由美国锐柯公司提供的配有DRX-1型非晶硅平板探测器及固有滤过为2.7

mmAl的CarestreamDRX-Evolution型DR系统。使用由德国IBA公司提供的

Multi-Detector半导体电离室。分别使用由德国IBA公司及芬兰STUK公司提供

的MagicMax-Meter测量软件及PCXMCDoCalculationsVersion2.0剂量估

算软件。

2.1有效剂量与模体入射剂量的相关性

在AEC挡位保持不变的情况下，有效剂量及模体入射剂量均随着管电压的增加而

逐渐减少。有效剂量及模体入射剂量在管电压为80kV、AEC在4挡位时均最高，

分别为0.0221mGy与0.1412mSv；有效剂量及模体入射剂量在管电压为120

kV、AEC在-4挡位时均最低，分别为0.0064mGy与0.0271mSv，详见表1。

在不同管电压下，有效剂量随着模体入射剂量的增加而增加，关系呈正相关

（r=0.982，P＜0.05），如图1所示。

2.2有效剂量与相对噪声值及CNR的关系

在AEC挡位保持不变的情况下，相对噪声值会随着管电压的增加而逐渐减少，

CNR会随着管电压的增加而逐渐增大。相对噪声值在管电压为120kV、AEC在4

挡位时最低，为20.4，而在管电压为80kV、AEC在-4挡位时最高，为35.63；

CNR在管电压为120kV、AEC在4挡位时最高，为22.2，而在管电压为80kV、

AEC在-4挡位时最低，为14.6，详见表2。在不同管电压下，相对噪声值随着有

效剂量的增加而降低，如图2所示，而CNR则随着有效剂量的增加而升高，如图

3所示。

医学影像技术随着数字化技术的不断进步逐步向数字化方向发展，DR系统正逐步

取代传统的普通影像摄影[10]。DR由扫描控制器、电子暗盒、影像监视器及系统

控制器所组成，能通过电子暗盒直接将X线光子转换成数字化的图像[11]。DR在

进行图像转换时的曝光度及宽容度均比普通的平片优越，且其摄像过程中的摄像条

件是不需人来进行调节的，这就减少了人为因素对摄片质量的影响，从而获得更清

晰的图像[12]。因此，DR具有摄像质量高、图像的空间分辨力高、成像速度快、

曝光时间短及X线辐射剂量低等优点，且其曝光宽度大，因此一部分技术误差在

摄像中是被允许的[3]。DR技术能很好地满足临床上各种疾病的诊断需求，是某些

现代医学诊断中不可或缺的一种辅助诊断工具，但DR在给患者提供疾病诊断所需

的影像依据的同时，另一方面也给受检患者带来了额外的射线辐射，而这些射线辐

射能使生物细胞受到抑制与破坏，严重时还会使细胞坏死，给受检者的机体带来不

同程度的损伤[13]。因此，在开发及利用X线技术的同时，我们应该努力做到趋利

避害，要注意X线的辐射防护问题，在保证放射诊断质量的同时还要尽量地减少

受检者所受的辐射剂量[14]。

目前，DR系统的平板探测器有非晶态硅与非晶态硒2种。非晶态硅探测器的优点

是具有较高的量子探测效率，而非晶态硒探测器的优点是其调制传递函数

（modulationtransferfunction，MTF）值高。有研究已证实不同类型的DR平

板探测器对射线能量的要求不同，具有各自的相应特性，当管电压增加到100kV

时所得数字影像的灰度值不再呈线性增长[15]。Launders等用非晶体硒探测器对

胸部模体进行探测摄影时，模体皮肤的入射剂量与影像质量均随着管电压的升高而

降低[7]。本研究是针对模体的胸部进行摄影，因此选择的是带有非晶体硅平板探

测器的DR。在保持AEC挡位不变时，有效剂量及模体入射剂量均随着管电压的

增加而减少。在管电压为80kV、AEC在4挡位时，有效剂量及模体入射剂量均

最高；在管电压为120kV、AEC在-4挡位时，有效剂量及模体入射剂量均最低。

而模体入射剂量与有效剂量在管电压不同的情况下呈线性正相关，这一结果与刘云

福等[7]的研究结果相符合。有研究显示，有效剂量能评估受检者辐射损害的概率，

在X线摄影时，模体皮肤入射剂量相同时，受检者的有效剂量（辐射损伤）会随

着射线能量的增加而不断上升[16]。本研究中图1显示在模体的入射剂量处于同一

个水平时，有效剂量也会随着管电压的增加而增加，这是由于管电压越高，X线的

穿透能力及照射视野以外的散射线均会随之增加。

噪声能通过影响密度分辨力来影响摄影的质量，相对噪声值与CNR是评估影像质

量的客观评价参数[17]。本研究中显示，相对噪声值在AEC挡位保持不变的情况

下会随着管电压的增加而逐渐减少，也会随着管电压的增加而逐渐增大。在管电压

为120kV、AEC在4挡位时，相对噪声值最低，而在管电压为80kV、AEC在-4

挡位时最高；在管电压为120kV、AEC在4挡位时，CNR最高，而在管电压为

80kV、AEC在-4挡位时最低。相对噪声值在不同管电压下会随着有效剂量的增

加而降低，而CNR则随着有效剂量的增加而升高；相对噪声值在相同的有效剂量

下会随着管电压的增大而降低，而CNR则随着管电压的增大而升高。

综上所述，在不影响胸部数字X线摄影诊断目的的前提下使模体的入射剂量达到

最低，就要尽可能地使用较高的管电压。

1.2摄影方法

管电压分别设定为80、100及120kV，用自动曝光控制（automaticexposure

control，AEC）系统的方式，分别处于-4、-2、0、2、4挡位。将成人胸部拟人

模体以后前位放于摄影台上，其前臂紧贴探测器，后臂则放于Multi-Detector半

导体电离室，背景区为模体左侧第5后肋至第6后肋的肺野区，信号区为模体左

侧第10后肋至第11后肋的心影区。其中，背景区与信号区的大小均为2cm×2

cm。本研究的照射视野参考实际临床工作为35cm×43cm，其固定滤线栅的焦

距为180cm，栅密度为80cm，光栅比为15∶1。将所测得的辐射剂量用设备

PCXMCDoCalculationsVersion2.0估算软件以MontrCarlo算法为依据来

估算出模体的吸收剂量与有效剂量[8-9]。

1.3观察指标

观察每种管电压下模体皮肤的入射剂量、相对噪声值σ′、对比噪声比（contrast

tonoiratio，CNR）及曝光时有效剂量指标。

其中，σ为背景区标准差，M背景是背景区像素平均值，300为本底像素值。

其中，M信号是信号区像素平均值。

1.4统计学方法

本研究中所有用到的数据均采用SPSS17.0软件进行统计学分析与处理。计量资

料采用均数±标准误来表示，计数资料用百分率来表示。有效剂量与模体入射剂量

采用Pearson相关分析，图像质量（相对噪声值与CNR）与辐射剂量的关系也采

用Pearson相关分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。

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