直接数字化X线摄影图像质量分析
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[摘要] 主要从三个方面分析影响直接数字化摄影(DR)图像质量的因素，并以胸部为例进行测试，阐明了胸部各组成部分像素参数的设定、电离室选择以及曝光量的控制等对影像密度的影响。结果显示，这些因素对影像的对比度、锐利度以及清晰度起到决定性作用，这些因素应引起放射技术人员的高度重视，以提高影像诊断质量，最优化地发挥机器功效 。
[关键词] 直接数字化X线摄影；图像质量；影像学
[中图分类号]R445[文献标识码] B[文章编号] 1671-7562(2008)04-0272-02
随着直接数字化X线摄影(DR)的普及，影像的对比度、锐利度以及清晰度大大提高，拓宽了影像的诊断信息范围。然而随着医学信息交流的增加，我们发现虽然DR的使用已逐渐普及，但是各医院DR图像的质量却有着较大差别。即使是同一部位的图像，也有着较大反差。究其原因可归纳为三个主要方面: 一是身体各部位摄影参数设定的原始数据不同，即影像的像素不同；二是与自动曝光过程中电离室的选择以及手动曝光量是否正确有关；三是影像的后处理效果即窗宽、窗位调节的不同。
在X线影像质量中，密度是影像对比度、锐利度存在的基础，对比度可因密度的改变而改变，锐利度又是建立在对比度的基础上，可见影像密度的高低对于对比度和锐利度都有至关重要的作用。而恰当的密度差是观察被检体正常组织与异常组织最重要的影像学依据。传统的X线影像属于模拟影像，这些影像中的密度在位置上是连续的函数，影像中点与点之间是连续的，中间没有间隔，感光密度呈连续性改变，因此亮度也呈连续性分布，每个部位都不具有确定的数值，只受亮度最大值与最小值限制。而DR结构逼近法，影像的最大值与最小值之间的系列亮度值是离散的，每个像素点都有确定的数值，是以规则的量的集合来表示的物理图像，是由不同亮度组成的二维点阵。当一个点阵含有足够多的点(即像素)，且点与点之间的距离足够近时，看上去就是一幅完整的图像。数字图像中像素的大小及每个像素灰度值的不同是形成对比度的两个关键要素。由此可知，数字图像的对比度与各像素之间的数值差有关。在DR系统中，因身体各部位影像的像素有差别，从而形成身体各部位对比度的不同。DR成像的基础就是根据身体各部位像素值的不同，来设定身体各部位的成像参数。也可以将各像素乘以一个适量的系数再减去一个常数值通过计算机计算来得到修正。这就提示我们在实际工作中要充分认识身体各部位参数正确设定的重要意义。其中最为重要的是各部位的灰度直方图的设置，它表示图像的灰度值与像素之间的坐标对应关系，各部位都有相应的灰度直方图。例如在四肢摄影时，如果选择胸部参数，不论曝光量如何正确，不论怎样进行图像后处理(调节灰度直方图和空间频率的处理)，都不能达到四肢影像需要显示的对比度、锐利度和清晰度，从而造成影像的对比度下降，影响图像质量。这是由于胸部各点像素形成的灰度值与四肢各点像素是完全不同的。
在此我们以胸部为例，测量能够达到正常诊断要求的胸部各组成部分平均密度值，从而说明各组成部位参数不同。
1 对象与方法
本组共100例，男50例，女50例，年龄6～75岁，平均年龄38.5岁。采用美国GE公司DR摄片系统，AGFA8900型干式激光打印机，柯达密度仪。胸部正位摄影条件70～80kV，自动曝光，两边电离室。胸部侧位采用90kV，中间电离室，焦距117cm。
2 结果
以满足标准阅片为条件，视觉评价标准以诊断学标准为主。通过100份DR胸部影像分析得出结果见表1。能够达到正常诊断要求，对比度好，影像清晰的DR胸片，其密度范围应在0.60~2.20之间，感光度约为1 125，对比度约为1.60。
3 讨论
随着DR系统的应用，胸部的对比度明显增强，大大提高了胸部疾病的检出范围和水平，不仅充分挖掘和扩大了每幅影像的自身信息含量和潜能，同时也能按照诊断要求，转换出许多不同视觉型图像。因人眼明视距离对0.25～2.0密度范围内的影像具有最佳分辨力，这一密度区内具有视觉反应差效应，DR在全身各部位的影像平均密度值均在此范围内。因此，既可见DR肺部的整体影像，而且能显示要观察组织内局部的细微结构，影像信息覆盖宽，层次丰富。同理可知，DR在全身各系统的检查中，设定正确的参数值，是获得优质影像的前提和基础。
影响影像质量的另一因素就是自动曝光电离室的选择以及手动曝光时曝光量的控制。例如在胸部正位摄影时，如果选择中间电离室，就会使曝光时间延长而增加曝光量，即使采用图像后处理功能，也难以达到应有的理想效果。相反，在胸部侧位摄影时，如果选择两侧电离室，就会使曝光时间过短而曝光量减少，增加影像的噪声，也难以达到理想效果。在使用手动曝光时，要根据被检查部位的厚度、密度以及需要观察目的不同而选择合适的管电压和管电流。在影响图像对比度的因素中，不仅与像素值有关，也与管电压的高低有直接关系。在使用40～60 kV的管电压投照时，能产生高对比影像，在观察软组织及需要增加肺部对比度时常采用之。当管电压高于90kV，甚至达到200kV时，能产生在较小密度范围内层次丰富的低对比度影像。
影响影像质量的又一因素是影像的后处理功能，也即窗宽、窗位的恰当调节。在图像的后处理过程中，通过图像的点、代数以及几何运算等可实现图像的不同视觉形式的图像。如应用边缘增强锐化、放大、反转图像、图像平滑、测量密度等软件处理工具，对DR影像质量可实现图像黑白转换、骨骼像及软组织像的对比等。通过灰度直方图的修改以及空间频率的处理，在使图像边缘光滑或锐利的同时，也可改变影像内部信息的层次，从而通过改变图像对比度达到影像增强的效果，从中可提取丰富可靠的诊断信息，尤其对早期病灶的发现可提供良好的诊断条件，能得到传统X线胶片无法获得的效果。
综上所述，如能正确使用DR，并充分发挥其强大功能，就能在X线摄影中最大限度地显示所要观察组织的形态以及细微结构，提高X线影像质量。优质的DR影像应具备斑点小、密度适中、对比度好以及边缘锐利等特点。在实际工作中，要获得优质的DR影像，首先要根据不同的部位选择对应的参数，同时选择合适的曝光量及恰当的电离室，并运用图像后处理功能进行调节，使其相互配合，以最优质的X线影像为正确诊断打下良好的基础。我们相信随着科技的发展，DR会更加完善，影像质量也会达到最优化。
[收稿日期] 2008-01-24, 百拇医药(倪启义)