胸部X射线摄影参数对差异性病灶筛查的影响研究

医学影像设备的发展日新月异，有效地提升了影像检查技术在疾病诊治过程中的重要性，结合临床应用实际情况，如何权衡曝光量与疾病诊断的准确性，是放射科技术人员关注的课题。本研究通过选择不同的摄影参数，以胸部X射线检查为例，设计差异性病灶的检测目标，研究胸部X射线摄影参数对病灶筛查的影响程度，确定低剂量摄影的最优化参数，为临床检查工作提供重要的参考[1-2]。

1 材料与方法

1.1 仪器设备

选用的数字X射线摄影设备为东芝MRAD-D50S RADREX DR，配置平板探测器的像素为160 μm，分辨率可达3.0 LP/mm。基于研究内容的可重复性和对比性，摄影对象为X射线胸部模体PH-2B，由X射线的吸收率与人体相近的特殊合成树脂实体材料制成，内部设置的病灶尺寸规格见表1。图像数据采用美智医疗PACS6.0进行数据分析及后处理。

表1 标准化病灶的尺寸规格(mm)

1.2 检查方法

将X射线体模放置于检查床上，采用胸部前后位摄影体位，摄影距离SID=120 cm，摄影条件选择管电压75 kV和 90 kV两种，分别手动选择0.5～20 mAs，依次为0.5、1.0、1.5、2.5、3.5、4.5、6、8、10、12、15、18和20 mAs[3-4]。

为了减少病灶在不同体表深度和剂量漂移影响结果的准确性，病灶设置为距前胸体表的深度分别为8 cm、10 cm和12 cm，选择信噪比最小的图像作为一定摄影条件下研究的影像数据结果。

1.3 病灶筛查评估方法

医学成像系统的成像质量取决于成像系统对人体组织细微结构的分辨能力，对比度和噪声是定量表达成像质量差别的两大主要指标[5-7]。信噪比(signal noise ratio，SNR)定义为感兴趣区域信号强度(光学密度平均值)与噪声强度(标准差)之比，离散值(CV)表示不同体表深度情况下标准化病灶信噪比的差异系数，定义为是标准偏差与平均值之比。本研究以病灶密度值不同分为D1组、D2组及D3组3组，通过5位具有3年以上临床经验的放射科医师对图像进行评价，将不同条件下能分辨病灶的最小尺寸进行记录取平均值，并据此计算图像质量因子(image quality figure，IQF)。IQF定义为模体上能分辨的最小尺寸和密度乘积的总和，其计算为公式1:

式中Li和Di分别为第i种密度值病灶可分辨的最小尺寸平均值和密度值，IQF数值越低，表明图像质量越好。

1.4 数据分析方法

应用SPSS 19.0统计学分析软件，对实验数据应用两步聚类方法进行分析处理，用Silhouette测度衡量聚类质量(＞0.5表明聚类效果良好)，用于分析不同摄影条件下图像质量曲线的转折点，确定最优化的摄影条件[8-9]。

2 结果

2.1 影像数据结果

按照课题设计进行影像数据采集，共采集78幅图像。

2.2 数据分析结果

由5位观察者通过高分辨医用显示器对体模病灶影像进行观察，计算可分辨病灶最小尺寸的平均值，所得不同摄影条件下离散值CV和图像IQF值见表2；变化趋势如图1所示。

图1 不同管电压条件下IQF值随mAs值变化曲线图

结果显示，不同管电压摄影条件下，改变曝光量mAs值，IQF值的变化成正相关，曝光量增加的情况下可以提高离散值，图像质量的一致性好。图1显示，不同管电压对图像质量因子影响也比较明显，管电压越高，IQF值越大。

2.3 数据统计结果

根据数据分析结果，应用SPSS 19.0软件分析不同管电压摄影时的最佳曝光量，即满足图像质量的前提下最小曝光量，统计结果见表3。

表2 不同摄影条件下图像质量分析数据结果

表3 不同管电压摄影时最佳曝光量统计结果

通过两步聚类方法的统计分析，管电压固定为75 kV，曝光量设置为4.5 mAs时获取的IQF=6.094，Silhouette=0.7＞0.5 Silhuette测度衡量聚类质量(＞0.5表明聚类效果良好)，显著优于曝光量＜4.5 mAs获取的图像，而与曝光量＞4.5 mAs获取的图像质量差异不显著。而当管电压固定为90 kV时，最佳曝光条件为3.5 mAs，统计分析结果Silhouette=0.8＞0.5。因此，对设定的病灶检测时确定的最佳曝光条件依次为4.5 mAs，75 kV；3.5 mAs，90 kV[10-11]。摄影结果如图2所示。

图2 不同曝光条件摄影图像

3 结论

胸部X射线摄影是各医院放射科的重要检查项目之一，摄影条件与摄影质量的对应关系不仅关系到患者辐射剂量，也直接影响临床诊治效果。本研究以差异性病灶的分辨能力为检测指标，研究不同摄影条件对图像质量的影响，对放射科开展相关检查工作时优化摄影参数、减少患者辐射剂量以及提高图像质量具有重要意义。

本研究结果显示，随着摄影条件的调整，图像质量发生了明显的改变，当管电压kV值固定并不断增加曝光量mAs值时，图像噪声降低，评价指标IQF值逐渐降低，病灶检出率逐渐提高；当曝光量mAs值固定并不断增加管电压kV值时，图像对比度提高，评价指标IQF值降低，同样可以提高病灶检出率。通过SPSS 19.0软件统计结果显示，本研究使用的标准化病灶最佳曝光条件为4.5 mAs，75 kV；3.5 mAs，90 kV。

本研究课题采用标准化X射线体模作为影像采集对象，通过差异化病灶分辨能力对图像质量进行综合评价符合临床工作实际[12-13]。同时，整个研究过程不涉及患者辐射剂量等医学伦理问题，可重复检测，保障研究的科学性和推广价值[14-15]。但受到医学影像设备的差异性影响，不同摄影条件下获取的影像结果略有不同，因此技术人员应结合临床实际进行实证研究，确保检查结果的准确性。