范 杰，李明豫，董鳳華，楊 波

（1.中國測試技術(shù)研究院，四川 成都 610021；2.遵義市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測院，貴州 遵義 563099）

0 引 言

X射線透過人體時由于各部位組織厚度和密度不同，對X射線的衰減不同。醫(yī)用數(shù)字?jǐn)z影（CR、DR）系統(tǒng)的影像探測器接受透過人體的X射線形成影像信號，經(jīng)放大轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字影像[1]。醫(yī)用數(shù)字?jǐn)z影（CR、DR）系統(tǒng)，尤其是DR系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的醫(yī)用診斷X射線輻射源具有更高的動態(tài)范圍、量子探測效率（DQE）和MTF性能，能覆蓋更大的對比度范圍，病人受照劑量小、曝光寬容度大、曝光條件易掌握、時間分辨率高等優(yōu)點，己經(jīng)成為影像科室設(shè)備升級的必然發(fā)展趨勢，在醫(yī)院中得到廣泛的推廣和應(yīng)用[2-3]。

醫(yī)用數(shù)字?jǐn)z影（CR、DR）系統(tǒng)在信息采集、信息處理、信息輸出等成像過程中，每一個環(huán)節(jié)都可能對影像質(zhì)量產(chǎn)生影響，因此其照片或者圖像的質(zhì)量控制顯的尤為重要，這一過程是影像科質(zhì)量管理和質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。

JJG 1078-2012《醫(yī)用數(shù)字?jǐn)z影（CR、DR）系統(tǒng) X射線輻射源檢定規(guī)程》中對醫(yī)用數(shù)字?jǐn)z影（CR、DR）系統(tǒng)圖像成像方面的性能指標(biāo)（空間分辨力、低對比度分辨力、圖像均勻性和光野與照射野一致性）做了相應(yīng)的要求，下面對規(guī)程中涉及到的兩個問題進(jìn)行討論：（1）計算圖像均勻性方法；（2）低對比度分辨力模體及衰減模體的等效材料。

1 計算圖像均勻性方法討論

規(guī)程在描述計算影像均勻性的時候指出“讀取所顯示圖像邊界及中心的感興趣區(qū)（ROI）信號強(qiáng)度值”，“如果圖像處理軟件無法測量感興趣區(qū)的信號強(qiáng)度值，則可用黑白密度計直接測量膠片邊界及中心均勻性測試點光密度值”。

用黑白密度計直接測量膠片邊界及中心均勻性測試點光密度值（即黑度值）與受照射劑量在一定條件下近似成正比[4]，也就是與輸入信號強(qiáng)度近似成正比。而醫(yī)用數(shù)字?jǐn)z影（CR、DR）系統(tǒng)自帶的圖像軟件能夠讀取感興趣區(qū)域的數(shù)值卻是圖像的灰度值，無論非晶硒/硅或者是CCD成像得到的圖像灰度值一般是不與受照射的劑量成正比的，而是成對數(shù)關(guān)系[4]，那么兩種方法采用式（1）進(jìn)行圖像均勻性的計算得到的結(jié)果肯定不同，前一種方法更接近受照射時候的分布情況。

式中：U——圖像均勻性；

R——邊界及中心信號強(qiáng)度或光密度值的實驗標(biāo)準(zhǔn)差；

Vm——邊界及中心信號強(qiáng)度或光密度值的平均值。

因此要比較采用圖像處理軟件測量感興趣區(qū)的灰度值的方法結(jié)果與黑白密度計直接測量膠片均勻性測試點光密度值的方法，必須對CR/DR灰度進(jìn)行相對劑量校準(zhǔn)，擬合出灰度-劑量曲線，從而才能作為判斷圖像均勻性的結(jié)果。

2 低對比度分辨力模體及衰減模體的等效材料問題討論

規(guī)程附錄A中A.1提到“注：低對比度分辨力模體也可以采用等效厚度的Cu（純度≥99%）制成的模體，對比度范圍為0.8%～6.0%”，A.3中提到“可以采用Cu（純度≥99%）模體，厚度為 1.5mm±0.05mm”。

（1）暫時假設(shè)1.5mm銅為20mm鋁板的等效材料。從對比度定義和表格1中可以看出鋁板對比度計算公式：

式中：d1——孔深；

d——模體厚度20mm。

對比表格1可以算出相應(yīng)的銅板低對比度和孔深的對應(yīng)關(guān)系，見表2。

由于銅材料的材質(zhì)原因，不可能做到鋁材料這么寬廣的低對比度范圍，參照規(guī)程限定0.8%～6.0%，可以確定只有7～17號孔滿足規(guī)程要求，低對比度值范圍卻小很多。

表1 鋁板低對比度和孔深的對應(yīng)關(guān)系

表2 銅板低對比度和孔深的對應(yīng)關(guān)系

（2）假設(shè)1.5mm銅不為20mm鋁板的等效材料。根據(jù)經(jīng)驗公式可以知道[5-6]：

式中：μ——線性衰減系數(shù)；

μm——質(zhì)量衰減系數(shù)；

ρ——材料密度。

式中：Z——等效原子序數(shù)；m——與波長λ（針對管電壓5～100kV的較軟的X射線）有關(guān)的數(shù)值，一般醫(yī)學(xué)診斷輻射源范圍m取2.6～4。

從式（3）、式（4）可以得到：

由于鋁和銅純度達(dá)到99%以上，可以近似看作其原子序數(shù)即為材料等效原子序數(shù)。

20mm鋁在相應(yīng)波長范圍的X光照射下，等效銅材料范圍是0.576～1.771mm。

實際檢定中，要想使用銅作為鋁的等效材料測量相應(yīng)的性能指標(biāo)，必須嚴(yán)格按照X光峰值電壓（根據(jù)規(guī)程70kV或者80kV）測量低對比度和空間分辨率，因為只有X光能量確定（要么用70 kV，要么用80kV，每年都得用一樣的數(shù)值），m值才能確定，相應(yīng)的等效銅材料厚度值及其低對比度孔深度值才是恒定的，那么才能使用一定厚度的等效銅材料作為模體進(jìn)行質(zhì)控或者計量檢測，達(dá)到與規(guī)程中要求的鋁材料一樣的效果。

3 結(jié)束語

（1）計算圖像均勻性方法采用圖像處理軟件測量感興趣區(qū)，必須對CR/DR灰度進(jìn)行相對劑量校準(zhǔn)，擬合出灰度-劑量曲線，從而才能作為判斷圖像均勻性的結(jié)果。

（2）鑒于低對比度分辨力模體及衰減模體如采用銅等效材料，需要考慮的因素很多（比如厚度值很難確定，低對比度值范圍很?。?，而且JJG 1078-2012《醫(yī)用數(shù)字?jǐn)z影（CR、DR）系統(tǒng)X射線輻射源》規(guī)程對模體采用銅質(zhì)材料也沒有提供很詳細(xì)的說明，故進(jìn)行質(zhì)控或者計量檢測的時候盡量采用規(guī)程附錄中提供的鋁材料模體。

[1]JJG 1078—2012醫(yī)用數(shù)字?jǐn)z影（CR、DR）系統(tǒng)X射線輻射源[S].北京：中國質(zhì)檢出版社，2012.

[2]崔玉貴，楊奕，曹志義，等.直接數(shù)字化X線攝影技術(shù)[J].影像技術(shù)，2007（2）：57-60.

[3]吳瑞祥.探討DR攝影圖像的質(zhì)量控制[J].中外醫(yī)療，2011（1）：12-13.

[4]朱浩棟.醫(yī)學(xué)CT顯示圖像灰度歸一化研究[J].CT理論與應(yīng)用研究，2008（4）：117.

[5]王榮福，程剛.核醫(yī)學(xué)第三章[M].北京：北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，2012.

[6]眭松山，魏軍.史青質(zhì)量衰減系數(shù)的計算與應(yīng)用[J].光譜學(xué)與光譜分析，1996，16（2）：85-90.