表1各组辐射剂量比较Table1Comparisonofthefourpercentileofradiationdoseforeachgroup[M(Q1,Q3)，μGy]
张信起1，张寅丰1，崔 硕1，高艳辉2
(1.河北医科大学第二医院医学影像科，河北 石家庄 050000；2.河北省放射医学研究所防护科，河北 石家庄 050000)
[摘要]目的探讨一种具有可操作性的胸部数字化X线摄影(digital radiography，DR)低剂量的检查方法。方法选取需行胸部DR检查的500例患者按其胸部厚度分为5组：A组(体厚H≤20 cm) 100例、B组(体厚H>20～22 cm)110例、C组(体厚 H>22～25 cm)100例、D组(体厚H>25～27 cm)90例、E组(体厚H>27 cm)100例。A、B、C、D、E再随机分为：手控组A1组(50例)、B1组(55例)、C1组(50例)、D1组(45例)、E1组(50例)；自控曝光组A2组(50例)、B2组(55例)、C2组(50例)、D2组(45例)、E2组(50例)。手控组曝光条件为A1组102 kV/0.8 mAs、B1组109 kV/0.8 mAs、 C1组117 kV/0.8 mAs 、D1组125 kV/0.8 mAs、E1组133 kV/1 mAs,自控组曝光条件均为125 kV/0.7～3 mAs，其余成像参数相同。辐射剂量由剂量计测量，对每例图像进行质量评分、噪声评价。对所有胸片右上肺野、膈下，空曝区行光密度测定。结果A1、B1、C1、D1、E1组平均辐射剂量明显低于A2、B2、C2、D2、E2组，差异有统计学意义(P<0.05)。 A1组较A2组、B1组较B2组、C1组较C2组、D1组较D2组、E1组较E2组图像质量评分、噪声评价、胸片光密度差异均无统计学意义(P>0.05)。结论在胸部DR检查中，根据患者胸部厚度设置曝光条件、优化曝光参数后，患者接受的辐射剂量明显减低，但图像质量仍能保证，故此方法值得推广应用。
[关键词]放射摄影术；胸部；低剂量 doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2018.11.018
数字化X线摄影(digital radiography，DR)的临床应用越来越广泛，其具有信息采集率高、动态范围大、输出灰阶高的特点，同时具有强大的图像后处理功能[1]。传统的屏片摄影正面临逐渐摒弃的境地[2]。由于DR曝光动态范围大和图像后处理功能强大，使得绝大多数放射技术人员对曝光参数的选择存在很大盲目性和随意性，时常选择的曝光参数偏大，尽管如此，经过图像工作站后处理，图像仍能满足诊断要求，然而使患者接受了相对多的辐射剂量，又造成不必要的能量浪费。众所周知，X线通过人体会发生电离辐射，产生危害作用。X线发生确定性效应与X线辐射剂量呈正相关，随机效应发生概率与辐射剂量呈正相关。相关研究表明辐射剂量与癌症发生率呈正相关[3]。辐射剂量的增加可能诱发各种恶性肿瘤[4]。胸部是临床DR检查的最常见部位，合理选择成像参数，降低其辐射剂量具有重要的临床意义[5-6]。因此，在胸部DR检查中，应选择相对较小管电压(管电流)，使患者接受尽可能小的辐射剂量，同时又保证图像质量,即ALARA(As Low As Reasonably Achievable,ALARA)原则[7]。旨在本研究秉承ALARA原则，探讨一种具有可操作性的胸部DR低剂量的检查方法，使患者接受的辐射剂量尽可能小，同时保证图像质量。
1.1一般资料 选取 2017年10月—2018年5月于河北医科大学第二医院就诊行胸部DR检查的患者560例。病例纳入标准：①患者能自动站立检查；②年龄18～80岁；③能配合检查吸气屏气；④无大量胸腔积液、肺不张、气胸。最终符合纳入标准患者500例。根据患者胸部厚度将其分为5组：A组(体厚H≤20 cm)100例，B组(体厚H>20～22 cm )110例, C组(体厚H>22～25 cm )100例， D组(体厚H>25～27 cm)90例， E组(体厚H>27 cm)100例。A组随机分为A1、A2亚组各50例：A1组男性 28例，女性22例，年龄18～76岁，平均(50.0±2.2)岁；A2组男性27例，女性23例，年龄18～78岁，平均(52.0±2.4)岁。B组随机分为B1、B2亚组各55例：B1组男性29例，女性26例，年龄18～78岁，平均(52.0±2.2)岁；B2组男性28例，女性27例，年龄18～80岁，平均(53.0±2.3)岁。C组随机分为C1、C2亚组各50例：C1组男性25例，女性25例，年龄18～76岁，平均(51.0±2.3)岁；C2组男性27例，女性23例，年龄18～78岁，平均(52.0±2.6)岁。D组随机分为D1、D2亚组各45例：D1组男性25例，女性20例，年龄18～78岁，平均(44.0±2.5)岁；D2组男性24例，女性21例，年龄18～78岁，平均(43.0±2.6)岁。E组随机分为E1、E2亚组各50例：E1组男性30例，女性20例，年龄18～78岁，平均(40.0±2.3)岁；E2组男性29例，女性21例，年龄18～80岁，平均(42.0±1.6)岁。A1组与A2组、B组1与B2组、C1组与C组2、D1组与D2组、E1组与E2组性别、年龄差异均无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。
本研究经医院伦理委员会批准。
1.2检查设备 DR检查采用plnlip Bucky Diagnost VS系统。50 kV高频高压发生器，最大输出640 mA，150 kV。平板探测器(flat panel detector，FPD)：非晶硅平板， FPD单个像素200 μm 图像，16灰阶图像，选择上方2个自动曝光控制(automatic exposure contrd，AEC)电离室。球管固有滤过铝2.5 mm/75 kV，附加滤过铝1 mm+0.1 mm铜。滤线栅：高密度固定式滤线栅，栅比10∶1。滤线栅焦距180 cm，最大照射野43 cm×43 cm。富士干式激光打印机。测量胸厚卡尺1把。
1.3检查方法与辐射剂量 患者前胸贴于平板探测器站立，双侧肱骨内旋使肩胛骨显示于肺野之外，照射野略超于两侧胸壁，X线中心线对第6胸椎射入，深吸气屏气曝光。将图像归存计算机系统，经图像后处理参数的优化与调节传入PACS与激光打印机，并打印照片。A1、B1、C1、D1、E1组采用手动曝光方式，曝光参数依据胸部厚度设置，A1组102 kV/0.8 mAs、B1组109 kV/0.8 mAs、 C1组117 kV/0.8 mAs、D1组125 kV/0.8 mAs、E1组133 kV/1 mAs。A2、B2、C2、D2、E2组采用AEC，管电压固定设置为125 kV，曝光量0.7～3 mAs。由于胸部为非规则椭圆形圆柱体，上部较薄，下部较厚，男女乳腺大小不同，胸部的厚度因测量位置的不同而变化；同时胸部的厚度大小受呼吸状态的影响，使胸厚度的测量极易产生误差。为了最大程度减少误差，统一测量标准，対每例患者平静呼吸状态下呼气末闭气测量胸厚，测量位置点取第6胸椎上缘(肩胛下角上3 cm，约一个椎体)的横断层面，用测量卡尺将前后胸卡紧(可将女性乳腺上限脂肪厚度剔除)，读取卡尺数值代表胸部的厚度。为了更精确测量患者所受的辐射剂量，辐射剂量由剂量计测量。剂量计由黑纸包好3TLD剂量元件组成。曝光前将剂量计放置X线中心线入射处。曝光后对应每例患者的剂量计予以编号，送省放射研究所进行辐射剂量测量与计算。
1.4DR胸片质量评价 主观评价：由甲乙2位影像学医师对所有图像进行盲评，甲乙2位影像学医师评价结果不一致，由第3位影像学医师协商一致。图像质量采用35分制。胸廓对称，肩胛骨内侧缘投影肺野之外2分；肺野部血管(肺纹理)自肺门向肺野外带能连续追踪15分；清晰可见直径2 mm血管影2分；清晰可见末梢血管、气管和邻近支气管、横膈和双侧肋膈角、心脏和主动脉边缘3分；密度对比度良好3分；可见膈下、心影后肺纹理，脊柱隐约可见2分；可见横膈以上完整胸廓结构3分；无运动伪影及栅切割伪影5分。客观评价：胸片光学密度(optical density,OD)与图像噪声是评价图像质量的重要指标。应用TD-210型透射式黑白密度计测定右肺中上野、膈下、空曝光区3个区域最高密度区的OD值，每一区域测3次取平均值。图像噪声评价：3分，无噪声；2分，少许噪声；1分，噪声明显但不影响诊断；0分，噪声明显且影响诊断[8]。
1.5统计学方法 应用SPSS 20.0统计软件分析数据。符合正态分布的计量资料比较采用两独立样本t检验；不符合正态分布的计量资料以M(Q1,Q3)表示，比较采用秩和检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2.1各组辐射剂量比较 A1、B1、C1、D1、E1组平均辐射剂量均明显低于A2、B2、C2、D2、E2组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。
表1各组辐射剂量比较Table1Comparisonofthefourpercentileofradiationdoseforeachgroup[M(Q1,Q3)，μGy]
2.2各组图像质量评分比较 A1组与A2组、B1组与B2组、C1组与C2组、D1组与D2组、E1组与E2组图像质量评分差异均无统计学意义(P>0.05)，见表2。
表2各组图像质量评分比较
Table2Comparisonofimagequalityscoresinfourdigitsofeachgroup[M(Q1,Q3)，分]
2.3图像质量客观评价 A1组与A2组、B1组与B2组、C1组与C2组、D1组与D2组、E1组与E2组右中上肺野、膈下、空曝光区密度值差异均无统计学意义(P>0.05)，见表3。
表3各组DR胸片光密度比较
Table3ComparisonofDRchestX-rayopticaldensityofeachgroup
±s)
2.4各组图像噪声评价比较 A1组与A2组、B1组与B2组、C1组与C2组、D1组与D2组、E1组与E2组图像噪声评分差异均无统计学意义(P>0.05)，见表4。
表4各组图像噪声评价比较Table4Comparisonofimagenoiseofeachgroup(分)
由于DR曝光宽容度大、输出灰阶高、图像后处理功能强大的优势，在曝光不足或过度时，均可经过处理得到对比、层次良好的影像，但这种优势往往被滥用，技师疏于对曝光条件严谨的选择，常常是宁高勿低，结果增加了患者的辐射危害[9]，同时机器的损耗也要加大。这对患者存在潜在危害。因此，低剂量X线检查仍是目前研究热点[9-12]。临床上胸部DR大多选择高千伏摄影条件下的AEC[13]，且千伏固定不变。电离室可以实现摄影厚度和密度的变化，实现AEC[14]。AEC技术使不同体型的受检者接受了不同的辐射剂量，相比不严谨地选择曝光条件，降低了辐射剂量，提供了更好的图像质量[15]，但是与手控曝光较准确地选择曝光条件相比，辐射剂量增大。相关研究表明，对同一厚度患者手控曝光较自控曝光降低了一半的辐射剂量，图像质量仍保证[1]。本研究依据患者的体厚设置曝光条件，固定曝光量，根据被检者体厚大小选择摄影千伏，同时对每例图像后处理参数进行优化和调整，与相同体厚范围患者采用AEC相比，所接受的辐射剂量明显降低，图像质量仍保证。
辐射剂量与mAs呈线性相关，与千伏的平方呈正相关，因而降低千伏更能降低辐射剂量。在固定mAs时，降低管电压使图像噪声增加，导致图像质量下降，影响了疾病诊断的准确性[9]。管电压表示X线的穿透力，管电压越高X线穿透力越大，反之X线穿透力越小，对于体厚较小的患者，需要X线的穿透力较小。因而，当mAs固定时，对于体厚较小的患者，合理降低管电压，其成像效能是基本一致的，图像的噪声增加不显著，对图像的质量影响不明显。本研究500例患者依据胸厚大小分为A、B、C、D、E 5组，随患者胸部厚度的增加，手控曝光A1、B1、C1、D1、E1各亚组在固定mAs的同时，将摄影千伏分别设置为102 kV、109 kV、117 kV、125 kV、133 kV，逐渐提高摄影千伏，增大X线穿透力，使图像的噪声增加不明显。本研究结果显示，A1、B1、C1、D1、E1各亚组辐射剂量均明显低于A2、B2、C2、D2、E2各亚组，差异有统计学意义(P<0.05)；A1组较A2组、B1组较B2组、C1组较C2组、 D1组较D2组、E1组较E2组图像质量评分、光密度、噪声评价差异均无统计学意义(P>0.05)。表明在胸部DR检查中，固定mAs，随患者胸部体厚变大，摄影千伏合理的增加，图像噪声无明显增加，图像质量仍保证。
DR具有强大的图像后处理功能。图像后处理参数的优化和调整是影响图像质量的主要因素[16-17]。不同品牌的DR设备，图像处理参数不尽相同，应根据所用DR机型图像处理参数和每个图像的具体情况，对图像后处理参数进行优化和调节，找到最佳参数组合。本研究采用DR机型图像后处理参数包括对比度调节(1%～100%，默认值45%)、亮度调节(1%～100%，默认值49%)、组织对比度调节(1%～100%，默认值50%)、边缘增强(1%～100%，默认值33%)、降噪(1%～100%，默认值30%)、组织均衡(1%～100%，默认值40%)。对比度调节即窗宽的调节：窗宽窄，图像层次减少，对比度增强；窗宽增大，则图像层次丰富，对比度减小。亮度的改变即窗位的调节，调节窗位，图像的亮度发生改变，从而改变了图像的密度。图像的对比度与亮度互相影响。亮度过低时，调高亮度须适当调低对比度；亮度过高时，调低亮度须适当调高对比度。对比度与亮度的调节是控制图像灰度的重要参数。本研究中56例图像亮度过高，在默认值49%的基础上降低了5%～10%，对比度调高了3%～5%，使图像层次丰富，组织对比清晰。组织对比度是控制厚、薄解剖之间的对比度，反映的是灰阶的差(阶差)。组织对比度增大，减少骨骼和软组织对比度，阶差变小，图像层次感好。反之，阶差越大，图像颗粒越粗层次感越少。边缘增强反映细节数量，边缘值越大细节越丰富，但过大时肺纹理表现僵硬。本研究中26例肺结节、肺肿块图像，在默认值33%基础上增加3%～5%，显示病变细节增多，边缘清晰。降噪是对图像噪声的滤过，降噪调至过低、过高，图像变虚。由于C1、D1、E1组曝光参数的降低(设计曝光参数不太准确)，43例图像有少许噪声，对图像噪声增加滤过，在默认值30%的基础上增加3%～6%，图像噪声明显减小。组织均衡技术利用DR曝光范围大，将标准的DR图像分解成许多反映不同密度区域的图像，然后经过加权整合得到新的图像，无需反复调节窗宽窗位可使不同体厚的细节在一幅图像中清晰显示。本研究265例胸DR图像应用了组织均衡技术，对心影区和肺肝重叠处的肺纹理、肋骨、脊柱与正常肺野肺纹理等不同密度区域的图像，皆能清晰显示在同一胸片图像上，特别是8～12胸椎也能清晰显示，明显提高了图像质量。总之，针对具体某一胸部DR图像，图像后处理参数的综合运用与优化，对图像质量的提高与保证起到至关重要的作用。
综上所述，在胸部DR检查中，依据患者的体厚设置曝光条件，适当固定mAs，随患者胸部体厚变小，摄影千伏应合理降低，反之，摄影千伏应合理增加，充分利用DR图像后处理功能，对同一厚度范围内患者辐射剂量明显降低，但图像质量仍保证。因而改变了DR检查中曝光条件不严谨的选择(常常是宁高勿低)，明显减少了患者的潜在危害，对DR的临床应用具有重要的意义，并有很好的可操作性，值得在临床中推广应用。
[参考文献]
[1] 郑放超，丁成怀，李超,等.IMIX DR自动、手动曝光控制胸片1 000例对比研究[J].医疗卫生装备，2011，32(5)：105-106,110.
[2] 盛炳镛，毛翎，周韶炜,等.尘肺病诊断中数字化X线摄像图像后处理的优化[J].中华劳动卫生职业病杂志，2013，31(11)：825-829.
[3] 樊婷婷，刘白鹭.CT低剂量技术在泌尿系统检查中的应用进展[J].中国临床医学影像杂志，2014，25(10)：734-736.
[4] Bereington de Gonz
lez A,Darby S. Risk of cancer from diagnostic X-rays:estimates for the UK and 14 other countries[J]. Lancet,2004,363(9406):345-351.
[5] 刘云福，康天良，牛延涛.附加滤过对胸部数字X线摄影图像质量和辐射剂量的影响[J].中华放射学杂志，2016，50(2)：128-131.
[6] 孙建忠，王志康，章伟敏，等.直接X线成像受检者照射剂量及图像质量的实时监测[J].中华放射学杂志，2009，43(12):1264-1267.
[7] 杨峰，查云飞.低剂量CT尿路造影应用[J].放射学实践，2015，30(6)：696-699.
[8] 徐晓娟，华海琴.自动曝光控制双因子模式对胸部DR图像质量和辐射剂量的影响[J].放射学实践，2017，32(1)：79-81.
[9] 秦维昌，刘传亚，元恒涛.重视医用X线检查低剂量成像方法学的研究[J].中华放射学杂志，2008，42(10)：1013-1014.
[10] 朱姬莹，徐秀芳，彭文献，等.X线机房内射线空间分布及合理利用的实验研究[J].实用放射杂志，2016，32(7)：1109-1111.
[11] 熊鑫鑫，郭辉，冯兆海，等.儿童数字化X线摄影(DR)辐射剂量优化的研究[J].新疆医科大学学报，2017，40(11)：1399-1401.
[12] 卢新培，刘篙，宋乐，等.数字化胸部X线摄影在不同管电压下效果与其对受检者的影响[J].医学影像学杂志，2016，26(9)：1616-1619.
[13] Kroft LJ,Veldkamp WJ,Mertens BJ,et al. Dose reduction in dig ital chest radiography and perceived image quality[J]. Br J Radiol,2007,80(960):984-988.
[14] Grewal RK,Young N,Colins L,et al. Digital chest radiography image quality assessmen with dose reduction[J]. Austra Las Phys Eng Sci Med,2012,35(1):71-80.
[15] Compagnone G,pagan L,Baleni MC,et al,Patient dose in digital projection radiography[J]. Radiat Prot Dosimetry,2008,129(13):135-137.
[16] 郭哲，吴文娟，钟志伟，等.影响床旁移动DR图像质量的常见因素及动态管理和控制[J].河北医科大学学报，2017，38(2)：184-187.
[17] 王希高.发展中的现代医学影像技术[J].医学动物防制，2005，21(12)：926-928.
ZHANG Xin-qi1， ZHANG Yin-feng1， CUI Shou1， GAO Yan-hui2
(1.DepartmenofMedicalImage，theSecondHospitalofHebeiMedicalUniversity，Shijiazhuang050000，China； 2.DepartmentofPreventiveMedicine,HebeiInstituteofRadiology,Shijiazhuang050000，China)
[Abstract]ObjectiveTo explore an operable digital radiography(DR) low-dose examination method.MethodsA total of 500 patients who underwent chest DR examination were enrolled. The patients were divided into 5 groups according to their chest thickness. Group A(body thickness H≤20 cm) 100 cases, group B(body thickness H>20-22 cm)110 cases, group C(body thickness H>22-25 cm )100 cases, group D(body thickness H>25-27 cm)90 cases, group E(body thickness H>27 cm)100 cases. A, B, C, D and E were randomly divided into manual control group A1 group(50 cases), B1 group(55 cases), C1 group(50 cases), D1 group(45 cases), E1 group(50 cases). Automatic exposure control(AEC) group A2 group(50 cases), B2 group(55 cases), C2 group(50 cases), D2 group(45 cases), E2 group(50 cases). Manual control group exposure conditions are A1 group 102 kV/0.8 mAs, B1 group 109 kV/0.8 mAs, C1 group 117 kV/0.8 mAs, D1 group 125 kV/0.8 mAs, E1 group 133 kV/1 mAs, AEC group exposure conditions are 125 kV/0.7-3 mAs, other imaging parameters are the same. The radiation dose was measured by a dosimeter. Quality scoring and noise evaluation were performed for each image. For all chest radiographs, the right upper lung field, beneath edge of diaphragm, and background exposure area were measured for optical density.ResultsThe average radiation dose of group A1, B1, C1, D1 and E1 was significantly lower than that of A2, B2, C2, D2 and E2 groups, and the difference was statistically significant(P<0.05). There was no significant difference in the image quality score, noise evaluation, and chest X-ray density between the manual control group(A1, B1, C1, D1 and E1) and the AEC group(A2, B2, C2, D2 and E2)(P>0.05).ConclusionIn the chest DR examination, the radiation dose received by the patient is significantly reduced by setting the exposure conditions and optimizing the exposure parameters according to the patient′s chest thickness, and the image quality can still be guaranteed, so this method is worth of promotion.
[Keywords]radiography；thorax； low dose
[作者简介]张信起(1966-),男,河北无极人,河北医科大学第二医院副主任技师,医学学士,从事医学影像诊断研究。
[基金项目]河北省科技计划项目(162777277)
[修回日期]2018-09-07
[收稿日期]2018-08-06；
[文章编号]1007-3205(2018)11-1316-05
[文献标志码]A
[中图分类号]R814.3
(本文编辑：赵丽洁)