高分辨率小型數(shù)字平板在新生兒床邊胸部數(shù)字X線(xiàn)成像中的應(yīng)用研究

潘慧紅，胡立偉，段海波，周宇，曹少平，鐘玉敏

1.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬上海兒童醫(yī)學(xué)中心 a.放射科；b.設(shè)備科，上海 200127；2.上海奕瑞光電子科技股份有限公司 臨床部，上海 201206

引言

當(dāng)前，兒童胸部疾病仍以X線(xiàn)平片作為首選檢查方法[1]。每年，我國(guó)接受X線(xiàn)檢查者達(dá)2.45億人次以上[2]。其中，新生兒床邊胸部數(shù)字X線(xiàn)是診治過(guò)程中一項(xiàng)不可缺少的指標(biāo)，以了解患兒的心肺情況[3-4]，其攝片流程和方法是臨床檢查中常見(jiàn)的難點(diǎn)。新生兒胸壁薄脂肪軟組織多，相對(duì)肺組織少，肺含氣量小，心胸比例遠(yuǎn)大于成人，軟組織與氣體的天然對(duì)比度較差[5]，同時(shí)，新生兒不能自主屏氣，依從性較差且易哭鬧、不配合，檢查中多用沙袋固定后攝片[6]。這些不利因素導(dǎo)致新生兒床邊胸部X線(xiàn)檢查難度系數(shù)較大，攝片的圖像質(zhì)量明顯下降。隨著國(guó)內(nèi)平板技術(shù)的研發(fā)進(jìn)展，已實(shí)現(xiàn)非晶體硅技術(shù)實(shí)現(xiàn)高分辨率小型數(shù)字平板的定制。因此，本研究的目的是使用最新國(guó)產(chǎn)高分辨率小型數(shù)字平板，探討硬件應(yīng)用對(duì)于優(yōu)化新生兒床邊胸片圖像質(zhì)量的價(jià)值，旨在提高圖像質(zhì)量的同時(shí)簡(jiǎn)化攝片操作流程，針對(duì)安置在暖箱內(nèi)的早產(chǎn)兒及不可隨意搬動(dòng)危重患兒可置于暖床下檢查，在低劑量的攝片條件下能夠?yàn)樾律鷥旱男夭考不荚\斷提供精準(zhǔn)的影像攝片診斷信息。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

前瞻性隨機(jī)入組2020年6～10月在本院新生兒監(jiān)護(hù)室懷疑肺部感染的63例患兒，年齡0～1月。其中28例新生兒（男16例，女12例）納入實(shí)驗(yàn)組，35例新生兒（男24例，女11例）納入對(duì)照組，納入者家屬簽訂知情同意書(shū)。

1.2 檢查方法

研究采用泰克威TMB-300rdr的移動(dòng)床邊X線(xiàn)機(jī)，攝片距離60～70 cm，管電壓50 kV，管電流量0.5 mA進(jìn)行床邊胸片檢查。實(shí)驗(yàn)組使用奕瑞Mars1012V高分辨率小型數(shù)字平板，具體參數(shù)如下：尺寸250 mm×300 mm；像素：125 μm；分辨率4 lp/mm；轉(zhuǎn)化時(shí)間6 s；后處理軟件型號(hào)IRay DR，對(duì)新生兒圖像進(jìn)行降噪、邊緣增強(qiáng)、銳化，對(duì)比度提升等后處理。對(duì)照組使用DRX 2530C數(shù)字平板，具體參數(shù)如下：尺寸：250 mm×300 mm；像素：139 μm；分辨率：3.6 lp/mm；后處理軟件V5.6，同樣對(duì)圖像進(jìn)行降噪、邊緣增強(qiáng)、銳化，對(duì)比度提升等后處理。

1.3 圖像主觀評(píng)價(jià)

數(shù)字X線(xiàn)胸片拍攝完畢傳入PACS系統(tǒng)，由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生采取雙盲法對(duì)兩組新生兒胸片質(zhì)量進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)按照《全國(guó)放射科（Quality Assurance，QA）（Quality Control，QC）學(xué)術(shù)研究會(huì)紀(jì)要》制定的標(biāo)準(zhǔn)[7]對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)分。評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)為氣管和支氣管顯示、雙肺紋理清晰度、心影后和膈肌顯示清晰度、對(duì)比度和噪聲水平、椎體等5項(xiàng)。每項(xiàng)滿(mǎn)意得1分，不滿(mǎn)意0分，總分5分，圖像評(píng)分越高則圖像質(zhì)量越好。

1.4 圖像客觀評(píng)價(jià)

使用Image J后處理軟件評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的圖像質(zhì)量。分別測(cè)量6組圖像中的噪聲、信號(hào)強(qiáng)度和信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）和對(duì)比噪聲比（Contrast to Noise Ratio，CNR）。具體方法為在圖1中，選定空氣、軟組織、氣道，左右肺，椎體分別測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度和噪聲，測(cè)量時(shí)設(shè)置感興趣區(qū)（Range of Interest，ROI）面積為0.1～0.5 mm2。重復(fù)測(cè)量3次取平均值。CNR的計(jì)算公式為CNR=|感興趣區(qū)信號(hào)強(qiáng)度-背景組織信號(hào)強(qiáng)度|/SD，背景噪聲的平均值為空氣信號(hào)強(qiáng)度的噪聲，SD指背景噪聲，為空氣信號(hào)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差。

圖1 高分辨率小型數(shù)字平板對(duì)新生兒胸片的客觀評(píng)價(jià)方法

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)算6個(gè)感興趣區(qū)信號(hào)強(qiáng)度以及噪聲的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并且計(jì)算感興趣區(qū)的SNR和CNR。使用Kappa檢驗(yàn)對(duì)不同觀察者比較兩組數(shù)據(jù)的一致性。比較兩組數(shù)據(jù)間的正態(tài)分布數(shù)據(jù)，用獨(dú)立t檢驗(yàn)；比較非正態(tài)分布數(shù)據(jù)，用連續(xù)變量的Mann-Whitney U檢驗(yàn)。P<0.05表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

主觀評(píng)價(jià)中，兩個(gè)觀察者在實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的主觀評(píng)分沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（0.749vs.0.766），且兩個(gè)觀察者之間的一致性很好（Kappa=0.86vs.Kappa=0.82，表1）?？陀^評(píng)價(jià)中，ROI空氣，ROI氣道，ROI胸椎在兩組之間沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在ROI軟組織，ROI左肺，ROI右肺，實(shí)驗(yàn)組的信噪比和對(duì)比噪聲比都優(yōu)于對(duì)照組且有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P<0.001，表2）。

表1 主觀評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量（分）

表2 客觀評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量

3 討論

普通胸部X線(xiàn)平片由于價(jià)格低廉、檢查方便，是目前應(yīng)用最廣泛的兒童胸部影像學(xué)檢查方法[8-9]。本研究中，固定焦片距為60～70 cm這樣可以通過(guò)距離的縮短減少X線(xiàn)能量從而保證使用較短的曝光時(shí)間，減少呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)影像質(zhì)量的影響。兒童胸部攝影由于兒童依從性較差，無(wú)法進(jìn)行呼吸訓(xùn)練，運(yùn)動(dòng)模糊是造成重拍[10]的重要原因，兒童受照劑量就會(huì)成倍增長(zhǎng)影響其生長(zhǎng)發(fā)育[11-12]，所以新生兒攝影原則為高mA、短時(shí)間，攝片時(shí)應(yīng)盡量降低mAs。王憲凱等提出使用70～80 kV管電壓用于1歲以?xún)?nèi)新生兒床邊攝片，可降低皮膚表面輻射劑量[13]。但70～80 kV管電壓用于1歲內(nèi)新生兒會(huì)因其生理特點(diǎn)及個(gè)體差異產(chǎn)生圖像質(zhì)量下降，出線(xiàn)量較低造成部分病例圖像的對(duì)比度降低、量子噪聲水平增大[14]。曝光時(shí)間越短，運(yùn)動(dòng)模糊產(chǎn)生的概率也會(huì)越小，大大降低了重拍率，相應(yīng)的來(lái)說(shuō)患兒所受的輻射劑量也減少了[15]。在本次研究中，我們對(duì)兩組病例均采用50 kV、0.5 mAs進(jìn)行攝片，確保相對(duì)低劑量的前提下評(píng)價(jià)高分辨率小型數(shù)字平板組的圖像質(zhì)量。因高分辨率小型數(shù)字平板在參數(shù)上有了較大的提高和改進(jìn)，具有125 μm的像素間距，其具有的高分辨率使影像細(xì)節(jié)探測(cè)力上升，成像品質(zhì)細(xì)膩清晰，同時(shí)足夠的空間分辨率對(duì)于圖像后處理的能力大大提高。

本研究中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的主觀評(píng)分沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，證明使用高分辨率小型數(shù)字平板的圖像質(zhì)量可以滿(mǎn)足臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)組在軟組織、肺部組織的信噪比和對(duì)比噪聲比優(yōu)于對(duì)照組。在同樣的曝光條件下對(duì)于新生兒胸部感染的診斷征象明顯，因其對(duì)肺紋理的清晰顯示可充分顯示胸部病變時(shí)肺紋理增多模糊紊亂，高對(duì)比度可顯示肺野內(nèi)是否出現(xiàn)小斑點(diǎn)實(shí)變，心影后或橫隔邊緣的病變也可顯示，證明高分辨率平板確實(shí)可以在滿(mǎn)足臨床應(yīng)用時(shí)盡可能地降低輻射劑量[16]，又在同類(lèi)產(chǎn)品中有較高的圖像質(zhì)量，為臨床的診斷和治療提供重要的依據(jù)。

高分辨率小型數(shù)字平板尺寸非常適合本院新生兒的暖箱外攝片，除去曝光范圍內(nèi)的常規(guī)異物，對(duì)于患兒的移動(dòng)減少，對(duì)其擺位相對(duì)舒適，安靜狀態(tài)下完成檢查可提高攝片成功率，減少因重拍帶來(lái)的輻射，特別是小年齡患兒對(duì)射線(xiàn)敏感度高[17-18]，同時(shí)也提高了技師的工作效率[19]。

4 結(jié)論

在控制輻射劑量的前提下，高分辨率小型數(shù)字平板可有效提高新生兒床邊胸片的圖像質(zhì)量，同時(shí)也以小巧方便的體積滿(mǎn)足暖箱內(nèi)新生兒及早產(chǎn)兒胸片投照的特殊需求，在暖箱床下的攝片可避免患兒的搬動(dòng)接觸造成的交叉感染風(fēng)險(xiǎn)，因此具有廣泛的推廣和應(yīng)用前景。