DR平板探測(cè)器成像質(zhì)量與探測(cè)器校準(zhǔn)

趙明信，夏慧琳

內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程處，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010017

1 平板探測(cè)器主要性能指標(biāo)

在數(shù)字化攝片（Digital Radiography, DR）中，X線能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)是通過(guò)平板探測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以平板探測(cè)器的特性會(huì)對(duì)DR影像質(zhì)量產(chǎn)生比較大的影響。平板探測(cè)器成像質(zhì)量的性能指標(biāo)主要有兩個(gè)：量子探測(cè)效率（Detective Quantum Efficiency, DQE）和空間分辨率。DQE決定了平板探測(cè)器對(duì)不同組織密度差異的分辨能力；空間分辨率決定了對(duì)組織細(xì)微結(jié)構(gòu)的分辨能力。考察DQE和空間分辨率可以評(píng)估平板探測(cè)器的成像能力。DR平板探測(cè)器可以分為兩種：非晶硒平板探測(cè)器和非晶硅平板探測(cè)器。非晶硒平板探測(cè)器的空間分辨率高，主要用于乳腺檢查；非晶硅平板探測(cè)器DQE高，常用于乳腺以外其他部位檢查。

2 平板探測(cè)器成像質(zhì)量影響因素

DR平板探測(cè)器的DQE和空間分辨率主要決定于平板探測(cè)器材料、結(jié)構(gòu)、工藝，這說(shuō)明一個(gè)平板探測(cè)器自生產(chǎn)出來(lái)就有著一定的DQE和空間分辨率。但在日常使用中DR平板探測(cè)器受到環(huán)境溫度、平板探測(cè)器壞點(diǎn)等因素影響，所得到DR影像會(huì)出現(xiàn)偽影，或者影像的分辨率、空間分辨率、對(duì)比度、均一性變差或降低，導(dǎo)致影像質(zhì)量變差，不能把病灶和正常組織有效區(qū)分開(kāi)來(lái)，容易使醫(yī)生對(duì)患者病情的診斷造成誤導(dǎo)。

3 平板探測(cè)器的校準(zhǔn)

以Trixell公司生產(chǎn)的非晶硅平板探測(cè)器為例，探討平板探測(cè)器的校準(zhǔn)。平板探測(cè)器校準(zhǔn)由關(guān)鍵操作員執(zhí)行，關(guān)鍵操作員一般是指醫(yī)學(xué)工程部門的工程師或受到相關(guān)培訓(xùn)的設(shè)備操作員。在執(zhí)行平板探測(cè)器校準(zhǔn)（Detector Calibration）之前，要求DR設(shè)備連續(xù)開(kāi)機(jī)（平板探測(cè)器工作）4 h以上。平板探測(cè)器校準(zhǔn)包括偏置刷新、暗度校準(zhǔn)和X線校準(zhǔn)。

3.1 偏置刷新（Offset Refresh）

偏置刷新校準(zhǔn)每天進(jìn)行1次，大約需要5 min。偏置刷新校準(zhǔn)用一系列Offset images（偏置圖像，探測(cè)器未曝光時(shí)的本底圖像）來(lái)清除由于環(huán)境變化或高劑量曝光后圖像殘留造成的偽影。偏置刷新校準(zhǔn)也更新壞點(diǎn)圖。

3.2 暗度校準(zhǔn)（Dark Calibration）

暗度校準(zhǔn)每月進(jìn)行1次，大約需要25 min，在這個(gè)過(guò)程中沒(méi)有X線產(chǎn)生。暗度校準(zhǔn)是通過(guò)校準(zhǔn)獲取一系列Offset image，把這些圖像平均后計(jì)算得到一個(gè)參考圖像。暗度校準(zhǔn)主要作用是執(zhí)行平板探測(cè)器本底校準(zhǔn)，保證了探測(cè)器的均一性。如果平板探測(cè)器第一次被安裝并且沒(méi)有被校準(zhǔn)，一定要在X線校準(zhǔn)之前進(jìn)行暗度校準(zhǔn)。

3.3 X線校準(zhǔn)（X-ray Calibration）

X線校準(zhǔn)每月進(jìn)行1次，大約需要30 min，在這個(gè)過(guò)程中要進(jìn)行15次X線曝光。X線校準(zhǔn)包括增益校準(zhǔn)（Gain Calibration）和壞點(diǎn)圖（Defect Map）更新。增益校準(zhǔn)是在特定劑量下交替獲得偏置和X線圖像，在這個(gè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)器電路增益校準(zhǔn)。壞點(diǎn)圖就是在維修模式下，探測(cè)器板空曝圖像，這種圖要比正常的DICOM圖要豐富，包括一些肉眼看不到的壞點(diǎn)，壞點(diǎn)圖更新是一個(gè)獲取偏置和X線圖像計(jì)算壞點(diǎn)圖過(guò)程。X線校準(zhǔn)，進(jìn)行15次X線曝光，共用到 6個(gè)不同的劑量（為平板探測(cè)器吸收劑量）。曝光劑量和曝光次數(shù)關(guān)系，見(jiàn)表1。

表1 曝光劑量和曝光次數(shù)關(guān)系

從表1可知，使用5 mGy劑量共進(jìn)行10次曝光，用它來(lái)進(jìn)行增益校準(zhǔn)；其他5個(gè)劑量分別進(jìn)行1次曝光，用它來(lái)識(shí)別平板探測(cè)器的壞點(diǎn)。

在X線校準(zhǔn)結(jié)束時(shí)，程序自動(dòng)計(jì)算出探測(cè)器壞點(diǎn)的評(píng)價(jià)值（ECV）。ECV的值一般在27000左右，越低越好。當(dāng)ECV的值＜240000，探測(cè)器校準(zhǔn)通過(guò)；當(dāng)ECV的值＞240000，探測(cè)器校準(zhǔn)失敗。若多次校準(zhǔn)都失敗，這說(shuō)明探測(cè)器壞點(diǎn)太多，需更換新的探測(cè)器。同時(shí)對(duì)檢測(cè)出的壞點(diǎn)通過(guò)算法補(bǔ)償，使之不會(huì)對(duì)影像造成影響。從上可知X線校準(zhǔn)主要作用是保證平板探測(cè)器所得影像的分辨率、空間分辨率、對(duì)比度等。

4 平板探測(cè)器校準(zhǔn)中的注意事項(xiàng)

有時(shí)因?yàn)槭覂?nèi)溫度波動(dòng)超過(guò)5℃，設(shè)備會(huì)要求立即執(zhí)行平板探測(cè)器校準(zhǔn)，所以要保證盡量室內(nèi)溫度的恒定；在X線校準(zhǔn)過(guò)程中，要保證在準(zhǔn)直器和探測(cè)器之間沒(méi)有遮擋的物體，同時(shí)保證準(zhǔn)直器視野已開(kāi)到最大（43 cm×43 cm）。如果沒(méi)有達(dá)到上述要求將會(huì)導(dǎo)致校準(zhǔn)失敗，這時(shí)有劑量太低（Dose too low）的提示信息，需按要求重新進(jìn)行X線校準(zhǔn)。

5 小結(jié)

通過(guò)對(duì)DR平板探測(cè)器定期校準(zhǔn)，可以消除因?yàn)镈R平板探測(cè)器的因素對(duì)影像質(zhì)量的影響，清除由于環(huán)境變化或高劑量曝光后圖像殘留造成的偽影，保證了探測(cè)器的均一性，保證平板探測(cè)器所得影像的分辨率、空間分辨率、對(duì)比度等。

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