郭 哲，吳文娟，于寶海，張祖卓，袁玉玲，孟 輝，吳慧釗(河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院放射科，河北 石家莊 050051)

移動(dòng)DR后處理參數(shù)對床旁胸片影像質(zhì)量的影響

郭 哲，吳文娟，于寶海，張祖卓，袁玉玲，孟 輝，吳慧釗*
(河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院放射科，河北 石家莊 050051)

目的 探討移動(dòng)數(shù)字化X攝影(DR)不同后處理參數(shù)對床旁胸片影像質(zhì)量的影響。方法 對150幅床旁胸片圖像進(jìn)行多頻拉普拉斯變換(MLT)、圖像處理(IP)等后處理參數(shù)調(diào)整，分析總結(jié)后處理參數(shù)的優(yōu)化方案。測量肺部相關(guān)區(qū)域光學(xué)密度值，以配對樣本t檢驗(yàn)比較出廠設(shè)置默認(rèn)參數(shù)與后處理參數(shù)優(yōu)化肺部相關(guān)區(qū)域光學(xué)密度值的差異和圖像質(zhì)量評分的差異。結(jié)果 亮度、對比度以及動(dòng)態(tài)范圍中的低密度參數(shù)對床旁胸片圖像質(zhì)量影響較大。調(diào)整并優(yōu)化后處理參數(shù)后，胸部第2肋間區(qū)域密度值為1.68±0.04，肺門密度值為0.77±0.46，肺周邊部密度(近胸壁1 cm處與單肋骨重疊處)值為0.62±0.06，心影密度值為0.44±0.04，膈下密度值為0.37±0.04，兩肺野外帶紋理清晰顯示，脊柱和心影后區(qū)肺紋理可見，符合診斷學(xué)要求。第2肋間、肺門、肺周邊部、心影部、膈下部均為調(diào)整前密度值小于調(diào)整后密度值，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且調(diào)整后的密度值均較調(diào)整前接近參考密度值；優(yōu)化后處理參數(shù)后所得影像質(zhì)量評分為(3.53±0.14)分，高于優(yōu)化前(3.02±0.23)分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論 適合的后處理參數(shù)值是保證移動(dòng)DR床旁胸片肺部各區(qū)域合理密度值的關(guān)鍵，優(yōu)化后處理參數(shù)可提高移動(dòng)DR床旁胸片的影像質(zhì)量。

胸部疾??；光學(xué)密度;圖像質(zhì)量;放射攝影術(shù)

移動(dòng)數(shù)字化X攝影(digital radiography，DR)由于成像速度快、圖像質(zhì)量好、量子檢測效率高[1-2]以及強(qiáng)大的后處理功能在床旁胸部檢查中發(fā)揮了重要作用。影響床旁DR胸片圖像質(zhì)量的主要因素是后處理參數(shù)[3]，評價(jià)床旁DR胸片質(zhì)量包括視覺主觀評價(jià)和物理學(xué)客觀評價(jià)[4]。本研究通過對后處理參數(shù)調(diào)整前、后的圖像質(zhì)量進(jìn)行主、客觀評價(jià)，以探討不同后處理參數(shù)值的選擇和匹配對床旁胸片各解剖區(qū)域光學(xué)密度值以及圖像質(zhì)量的影響，旨在尋求提高移動(dòng)DR床旁胸片影像質(zhì)量的適宜后處理參數(shù)值。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2016年2月—10月在我院接受床旁DR檢查的成人患者150例，其中男80例，年齡25～75歲，平均(67.2±7.1)歲，胸部體厚20～26 cm，女70例，年齡28～76歲，平均(38.3±2.2)歲，胸部體厚22～28 cm。

1.2儀器與方法 采用賽德柯移動(dòng)數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)(佳能操作及后處理軟件)，Canon CXDI-55G硫氧化釓平板探測器，成像范圍14×17英寸，像素尺寸160 μm，經(jīng)河北省計(jì)量監(jiān)督檢測院檢測合格。錦源JY-2230放射醫(yī)學(xué)影像工作站(軟件V1.0)；佳能固定聚焦式濾線柵，柵焦距110 cm、柵比12∶1、柵密度 40 L/cm；膠片為Carestream DVB+醫(yī)用紅外激光膠片，使用銳珂Dry View 6850激光洗相機(jī)打印。

150例患者均為非常規(guī)攝影[5]，采取高千伏胸部攝影技術(shù)。患者取仰臥前后正位或半臥位投照，中心線對準(zhǔn)第6胸椎垂直入射；根據(jù)趙永霞等[6]推薦的攝影條件，以不同患者的胸部體厚為依據(jù)選擇適宜的管電壓、管電流值。本組男、女患者攝影條件分別為 100 kV、3 mAs和110 kV、 3 mAs；攝影距離為 110 cm，采集圖像后進(jìn)行后處理參數(shù)調(diào)整；使用鉛衣、鉛眼鏡、鉛圍脖分別對患者盆腔區(qū)(性腺)、眼睛、甲狀腺區(qū)進(jìn)行防護(hù)。

1.3圖像質(zhì)量主觀評分標(biāo)準(zhǔn) 胸部圖像質(zhì)量評分內(nèi)容參考《中華人民共和國衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》WS/T389-2012：①肺野部血管影(肺紋理)自肺門向肺野外帶能連續(xù)追蹤；并且清晰可見直徑2 mm的血管影像；②清晰可見氣管和鄰近的支氣管、橫膈和雙側(cè)肋膈角、心臟和主動(dòng)脈邊緣；可見橫膈以上完整胸廓結(jié)構(gòu)；可見心影后肺野及脊柱；③影像密度和對比度良好，無運(yùn)動(dòng)偽影及柵切割偽影。根據(jù)影像質(zhì)量控制的影像顯示標(biāo)準(zhǔn)評分[7]：1分，結(jié)構(gòu)影像顯示不清；2分，結(jié)構(gòu)影像隱約可見；3分，結(jié)構(gòu)影像可見；4分，結(jié)構(gòu)影像清晰可見。

1.4 肺部光學(xué)密度測量 采用美國X-rite 341c光學(xué)密度計(jì)，依據(jù)《中華人民共和國衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》 WS/T 389-2012對胸片肺野第2前肋間最高密度、肺門密度(背景均勻無骨骼重疊處)、肺周邊部密度(近胸壁 1 cm處與單肋骨重疊處) 、心影部密度(左心影內(nèi)肺紋理處)、膈下部密度(肝肺重疊部)進(jìn)行測定。

1.5后處理參數(shù)的調(diào)整 主要對多頻拉普拉斯變換(multi-frequency laplacian transform， MLT)、圖像處理(image processing， IP)參數(shù)和動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)節(jié)。①分度曲線(LUT)：包括自動(dòng)調(diào)整和REX調(diào)整，曲線形狀有“胸部”和“胸部#2”兩種。②亮度和對比度：亮度范圍1～29，調(diào)節(jié)圖像整體明暗亮度，其數(shù)值越大，圖像越暗。對比度范圍1～29，調(diào)節(jié)圖像整體對比度，其數(shù)值越大，圖像對比度越強(qiáng)。③增強(qiáng)處理包括：邊緣增強(qiáng)，范圍1～10；邊緣頻率，范圍1～10；對比度增加，范圍1～10?？蓮?qiáng)調(diào)曝光圖像的邊緣細(xì)節(jié)與局部對比度而提高清晰度。④噪音濾過：范圍0～10，可以使圖像的噪點(diǎn)減少，尤其是曝光條件不足的圖像。⑤動(dòng)態(tài)范圍：主要調(diào)節(jié)圖像中過亮或過暗的區(qū)域，包括高密度和低密度。高、低密度范圍1～19，高密度數(shù)值減小，圖像中過暗區(qū)域變亮；低密度數(shù)值增大，圖像中過亮區(qū)域變暗。

最優(yōu)化的后處理參數(shù)： IP參數(shù)(LUT選擇自動(dòng)調(diào)整，曲線形狀為“胸部#2”)，亮度18、對比度9，MLT(s)頻率中增強(qiáng)處理(邊緣增強(qiáng)為3、邊緣頻率為3、對比度增加為7)，噪音濾過效果為0～3，動(dòng)態(tài)范圍(最高密度為9，最低密度為7)，調(diào)整高級處理中的Gamma值為1.0～1.7。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以配對樣本t檢驗(yàn)比較出廠設(shè)置默認(rèn)參數(shù)與后處理參數(shù)優(yōu)化肺部相關(guān)區(qū)域光學(xué)密度值及影像質(zhì)量主觀評分的差異；將參數(shù)調(diào)整前后的密度值分別與參考密度值相減，對其差取絕對值以配對樣本t檢驗(yàn)比較出廠設(shè)置默認(rèn)參數(shù)與后處理參數(shù)優(yōu)化組肺部相關(guān)區(qū)域光學(xué)密度值與參考密度值的差距。P<0.05差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

對150幅胸部圖像進(jìn)行亮度、對比度與低密度主要后處理參數(shù)的調(diào)整，并對胸部相關(guān)區(qū)域進(jìn)行光學(xué)密度測定:①隨著亮度數(shù)值增加，胸部圖像變暗，密度相應(yīng)增加；對比度數(shù)值增加，組織間對比增高，圖像層次減少，反之亦然。設(shè)置亮度為17～19、對比度為7～9、低密度為7～8時(shí)，胸部第2肋間區(qū)域密度值為 1.68±0.04，肺門密度值為0.77±0.46，肺周邊部 (近胸壁 1 cm處與單肋骨重疊處)密度值為0.62±0.06，心影部密度值為0.44±0.04，膈下密度值為0.37±0.04，兩肺野外帶紋理清晰顯示，脊柱和心影后區(qū)肺紋理可見，符合胸部圖像質(zhì)量要求(圖1A)。②當(dāng)亮度為20～23、對比度為10～13、低密度為9～11時(shí)，胸部第2肋間區(qū)域密度值為1.8±0.02，肺門密度值為 0.85±0.24，肺周邊部密度(近胸壁1 cm處與單肋骨重疊處)值為0.73±0.02，心影部密度值為0.55±0.03，膈下密度值為0.5±0.02，兩肺野偏黑，肺野外帶紋理消失，脊柱和心影后區(qū)肺紋理不可見(圖1B)。③當(dāng)亮度為14～16、對比度為5～6，低密度為5～6，胸部第2肋間區(qū)域密度值為1.37±0.02，肺門密度值為 0.50±0.18，肺周邊部密度(近胸壁1 cm處與單肋骨重疊處)值為0.40±0.03，心影部密度值為0.25±0.02，膈下部密度值為0.2±0.01，兩肺野偏白，肺野外帶紋理顯示不清，脊柱和心影后區(qū)肺紋理不可見(圖1C)。

表1 出廠設(shè)置默認(rèn)與優(yōu)化后后處理參數(shù)對肺部各區(qū)域光學(xué)密度值的比較(±s)

表1 出廠設(shè)置默認(rèn)與優(yōu)化后后處理參數(shù)對肺部各區(qū)域光學(xué)密度值的比較(±s)

組別第2肋間肺門肺周邊部心影部膈下部調(diào)整前密度值1．48±0．220．60±0．160．47±0．160．32±0．100．27±0．08調(diào)整后密度值1．68±0．040．77±0．460．62±0．060．44±0．040．37±0．04t值-2．74-3．44-2．61-4．97-2．74P值0．020．010．030．010．01

表2 后處理參數(shù)調(diào)整前、后肺部各區(qū)域密度值與參考值差的絕對值比較(±s)

表2 后處理參數(shù)調(diào)整前、后肺部各區(qū)域密度值與參考值差的絕對值比較(±s)

組別第2肋間肺門肺周邊部心影部膈下部調(diào)整前密度值與參考密度值的差的絕對值0．22±0．010．15±0．030．18±0．140．08±0．020．08±0．03調(diào)整后密度值與參考密度值的差的絕對值0．02±0．000．02±0．010．03±0．010．04±0．010．02±0．00t值3．745．324．532．173．28P值0．01<0．0010．010．030．02

圖1 患者女，53歲，床旁DR胸部前后位圖像 A.調(diào)整亮度為18、對比度為8、低密度為8，圖像質(zhì)量符合胸片要求，肺部各區(qū)域密度值均在參考值范圍; B.調(diào)整亮度為23、對比度為12、低密度為11，兩肺野“發(fā)黑”，肺部各區(qū)域密度值均大于參考值; C.調(diào)整亮度為14、對比度為5，低密度為5，兩肺野“發(fā)白”，透亮度低，肺部各區(qū)域密度值均小于參考值

胸部第2肋間、肺門、肺周邊部、心影部、膈下部后處理參數(shù)調(diào)整前密度值小于調(diào)整后密度值，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)；圖像后處理參數(shù)調(diào)整后的密度值均較調(diào)整前接近參考密度值(表2)；后處理參數(shù)調(diào)節(jié)前、后對影像質(zhì)量影響的主觀評價(jià)：后處理參數(shù)優(yōu)化所得影像質(zhì)量評分為(3.53±0.14)分，高于出廠設(shè)置默認(rèn)參數(shù)評分[(3.02±0.23)分，t=47.53，P<0.05)]。

3 討論

移動(dòng)DR集成X線攝影、影像信息采集、數(shù)據(jù)處理、影像顯示等技術(shù)，具有可移動(dòng)、即時(shí)顯示、圖像遠(yuǎn)程傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，特別適用于病房、急診室、手術(shù)室等的急診和/或行動(dòng)不便患者。相對于CR和傳統(tǒng)屏—片系統(tǒng)，移動(dòng)DR數(shù)字化成像鏈簡化、緊湊，高效，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，設(shè)備故障率低，一臺(tái)設(shè)備即可獨(dú)立執(zhí)行X線檢查任務(wù)，目前在各級醫(yī)院已迅速普及。胸部床旁攝影是移動(dòng)DR工作的重要內(nèi)容，床旁胸片檢查的患者多病情較重、活動(dòng)受限且不能配合檢查，攝影體位多采用非常規(guī)胸部仰臥或半臥前后位，加之靶片距較常規(guī)攝影短，不能達(dá)到180 cm，造成心影對肺組織遮擋較常規(guī)攝影后前位多。若干因素均對移動(dòng)DR床旁胸片的成像質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，故需使用適宜的DR成像技術(shù)來獲得高質(zhì)量的床旁胸片。

由于肋骨、心臟、縱隔與肺組織的密度相差較大，其中1/3的肺組織被這些高原子序數(shù)、高密度器官和組織遮蓋，如果使用常規(guī)千伏攝影(90 kV以下)，X線衰減與物質(zhì)的原子序數(shù)、密度、厚度相關(guān)，縱隔、心臟、膈肌和肋骨等與肺組織重疊處的信息被遮擋而不能清晰顯示。本研究應(yīng)用胸部高千伏攝影技術(shù)，利用康普頓散射效應(yīng)使組織間對比度降低，透過高原子序數(shù)、高密度器官和組織能顯示被遮擋的肺組織，組織層次豐富，影像信息量大大地增加。胸部高千伏技術(shù)的曝光量(mAs)也遠(yuǎn)小于常規(guī)胸部X線攝影，可大幅降低臥床患者所接受的輻射劑量[8-9]，較短的曝光時(shí)間有利于床旁躁動(dòng)患者的急診檢查。本研究使用的攝影條件參考了趙永霞等[6]的胸部DR高千伏攝影研究結(jié)果，因?yàn)殡S著管電壓的增加體表入射劑量降低，但信噪比也隨之下降，DR胸部高千伏攝影應(yīng)根據(jù)患者不同體厚選擇不同的管電壓[6,8]，而不是一個(gè)固定值。本組患者胸部體厚為20～24 cm時(shí)，攝影條件為100 kV、 3 mAs；胸部體厚為25～28 cm時(shí)，攝影條件為110 kV、3 mAs，使輻射劑量與圖像質(zhì)量達(dá)到最佳平衡。

本研究發(fā)現(xiàn)，DR后處理參數(shù)值的選擇和匹配影響床旁胸片肺部各區(qū)域密度值和圖像質(zhì)量[10]。本研究移動(dòng)DR配備佳能平板探測器及操作系統(tǒng)，其中有多項(xiàng)后處理參數(shù)可供調(diào)整，IP參數(shù)中的亮度、對比度與圖像的灰度表現(xiàn)相關(guān)，對肺部的光學(xué)密度影響最大，其亮度控制圖像的明暗程度，數(shù)值增大圖像逐漸變黑、密度相應(yīng)增大，反之變??；LUT是像素灰度值的映射表，其將實(shí)際采樣到的像素灰度值經(jīng)過一定的變換如閾值、反轉(zhuǎn)、對比度調(diào)整、線性變換等，變成另一個(gè)與之對應(yīng)的灰度值，這樣可起到突出圖像的有用信息、增強(qiáng)圖像對比度的作用，常規(guī)選擇自動(dòng)調(diào)整，曲線形狀為“胸部#2”；增強(qiáng)參數(shù)(邊緣增強(qiáng)、邊緣頻率、對比度增加)主要是對肺部細(xì)節(jié)及局部對比度的調(diào)整，為保證胸部圖像細(xì)節(jié)的真實(shí)顯示，這些參數(shù)值不能調(diào)整過高，一般取值0～3；動(dòng)態(tài)范圍中的低密度參數(shù)與心影、縱隔和橫膈重疊的肺紋理顯示及整體圖像質(zhì)量密切相關(guān)，如果低密度值過高圖像變灰、對比度降低，即使亮度、對比度值合適，肺部光學(xué)密度值及圖像質(zhì)量均不符合診斷要求。

本研究低密度和高密度參數(shù)值分別設(shè)置為7和 9，當(dāng)亮度值為20～23、對比度值為10～13時(shí)，兩肺野整體偏黑，肺紋理顯示不淸，肺部各區(qū)域密度值超過正常值范圍。當(dāng)亮度值<16、對比度值<7時(shí)，兩肺野整體偏白，肺部各區(qū)域密度值變小。當(dāng)把亮度值調(diào)整為17～19、對比度值為7～9，其他后處理參數(shù)值為優(yōu)化后的參數(shù)值，兩肺紋理顯示清晰，能追蹤到肺野外帶，與縱隔、心尖區(qū)及橫膈重疊區(qū)的肺紋理顯示良好，肺部各區(qū)域的光學(xué)密度值在參考值范圍內(nèi)，符合胸片圖像質(zhì)量要求。本研究對患者進(jìn)行床旁胸片攝影時(shí)，注意做好患者及工作人員的輻射防護(hù)，操作技師和同病室其他人員應(yīng)遠(yuǎn)離管球陰極側(cè)和后方區(qū)域[11]，并嚴(yán)格控制照射野，減少輻射危害。實(shí)際工作中，建議根據(jù)胸部體厚設(shè)定管電壓、管電流等攝影條件，把優(yōu)化后的后處理參數(shù)值相應(yīng)地保存到多個(gè)器官程序中供其選擇，以保證圖像質(zhì)量和肺部各區(qū)域光學(xué)密度值。

綜上所述，后處理參數(shù)值是決定移動(dòng)DR床旁胸片圖像質(zhì)量和肺部各區(qū)域光學(xué)密度值的重要因素，合適的低密度參數(shù)值是圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)，亮度、對比度參數(shù)是影響肺部各區(qū)域光學(xué)密度值的主要因素。通過優(yōu)化后處理參數(shù)可獲得移動(dòng)DR床旁胸片肺部各區(qū)域的合理密度值，提高移動(dòng)DR床旁胸片的影像質(zhì)量。

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Effects of different processing parameters of mobile DR on image quality of bedside chest radiography

GUOZhe,WUWenjuan,YUBaohai,ZHANGZuzhuo,YUANYuling,MENGHui,WUHuizhao*
(DepartmentofRadiology,ThirdHospitalofHebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050051,China)

Objective To explore the effects of different processing parameters of mobile digital radiography (DR) on image quality of bedside chest radiography. Methods Post processing parameter on 150 cases bedside DR chest image like multi-frequency laplasse transform (MLT), image processing (IP) were modified, and the optimization scheme of post-processing parameters were analyzed and summarized. The paired samplettest was used to compare the difference of the imaging quality score and optical density between the default parameter group and the post-processing parameter optimization group through measure the optical density of lung related area. Results Brightness, contrast and the low density in dynamic range were the main factors affecting the quality of bedside chest radiography. After modifying and optimizing the post-processing parameters, the density value of the second intercostal area was 1.68±0.04, the density value of the hilum was 0.77±0.46, the density value of pulmonary peripheral (near chest wall 1 cm and overlap with a single rib) was 0.62±0.06, the density value of cardiac shadow was 0.44±0.04, the density value of subphrenic was 0.37±0.04, the lung markings was clearly showed in the lateral field of lung and was visible in the spine and heart shadow area which meet the diagnostic requirement. The density value of those parts before modify were lower than the modify value which was more closer to the reference density value, and the difference had statistically significant. The image quality score of the post-processing parameter optimization group was 3.53±0.14, which was higher than 3.02±0.23 of the default parameter group, and the difference had statistically significant. Conclusion The appropriate post-processing parameters is the key to guarantee the reasonable density of lung areas image quality and the optimization post-processing parameter can improve the image quality of bedside chest radiography by the mobile DR.

Thoracic disease； Optical density; Image quality; Radiography

河北省衛(wèi)計(jì)委醫(yī)學(xué)科學(xué)研究重點(diǎn)課題(ZD20140164)。

郭哲(1978—)，男，河北新樂人，學(xué)士，主管技師。研究方向：醫(yī)學(xué)影像技術(shù)。E-mail： 1733854098@qq.com

吳慧釗，河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院放射科，050051。E-mail： wuhuizhao2004@sina.com

2017-01-26

2017-05-19

10.13929/j.1003-3289.201701137

R814.41; R561

A

1003-3289(2017)07-1085-05