X线曝光参数的最优化及其与图像质量和放射剂量之间的相关性研究

摘要

目的:本研究探讨寻找最优化X 线曝光参数的方法，并试图寻找出曝光参数、图像质量及放射剂量三者之间的关系，以同时满足图像质量的最优化和放射剂量的最小化。 材料和方法: 体模：由丙烯酸材料制作的体模板，制作成25 块30 cm×30 cm×1.0 cm可以自由组合的实验用模块，模拟人体体厚。在其中一个模块上沿水平方向钻有25 组（每组两根并行排列，共50 根）圆柱状管道（称之为体模管）。这些体模管的直径为1.2 mm，长40 mm。相邻两个体模管之间的间距均为11mm。体模管内充满一定比例的肝素一优维显(300mgI/m1)溶液。体模管内造影剂的碘浓度范围为4.0 mg/ml～50mg/ml，任意相邻两个体模管中碘浓度的比例为0.9。这样各个体模管代表含不同浓度造影剂的血管及不同强度的信号。在一幅图像中能被探测到的最低碘浓度值被定义为碘探测阈值（iodinedetection threshold）。 X 线图像采集设备1：国产万东超越2000 型800mA 数字胃肠机。球管焦点设为1.2mm，影像增强器直径为12 英寸，等效滤过为3mmAl。 X 线图像采集设备2：国产友通科技的E-COM DR2000 系统，其探测器采用美国Hologic 公司的DirectRay DR 1000 非晶硒平板探测器，其有效探测区域为35×43cm，象素大小为139μm，球管焦点设为为0.6mm，等效滤过为3mmAl。 放射剂量仪：瑞典RTI Electronics 生产的PMX—III 型号电离室。 本研究分两部分： 第一部分: 先利用一定厚度的丙烯酸体模在影像增强器下（X 线图像采集设备1）模拟X 线数字减影血管造影（DSA）的条件，在一定的探测器表面输入剂量的情况下改变摄影的曝光参数即X 线管电压（kVp）和毫安秒（mAs）并获取数字图像，通过5 分法对图像质量进行主观评价，结合测得的放射剂量，通过曲线拟合，总结出X 线曝光参数对图像质量及放射剂量的影响，并探讨能否从中找出满足该厚度体模下的最优X 线摄影技术参数，使得在这一条件下，所使用的造影剂浓度最低，病人吸收的放射线剂量最小。 第二部分: 利用8cm 厚度的丙烯酸体模模拟成人肺部厚度，在非晶硒平板探测器下（X 线图像采集设备2）模拟胸部摄影条件，改变摄影的曝光参数即X 线管电压（kVp）和毫安秒（mAs）并获取数字图像，通过5 分法对图像质量进行主观评价，结合测得的放射剂量总结出在各个管电压下的不同图像质量水平的最小放射剂量，从而得出在该体模厚度下的最优曝光参数。 结果: 1．第一部分，我们得到了用于描述管电压和碘探测阈值之间的二次方程回归模型，以及用于描述管电压和体模表面剂量之间的三次方程回归模型。在体模厚度为10cm 时得出的最优管电压为97kVp。 2．第二部分，最低体模表面剂量较集中地分布在60－70kVp 的范围内，其中又以70kVp 为最多。体模表面剂量和碘探测浓度阈值分别取对数后，用直线拟合模型能较好地描述两者之间的关系。 结论: 1、在保持探测器表面剂量恒定的情况下，管电压越高，在血管造影中所需要的碘浓度也越高，它们两者之间的量化关系可以用二次回归方程来描述；而管电压和体模表面剂量之间的量化关系可以用三次回归方程来描述。 2、在特定体模厚度下，将获得的数字图像和相应的放射剂量通过主观质量评价进行分级，可以得出各个图像质量水平的最低放射剂量，从而得出最优曝光参数。 3、用8cm 厚度的体模模拟成人肺部平均厚度，非晶硒平板探测器在管电压为70kVp 时生成的图像在保持图像质量的前提下可以满足放射剂量值最小。