不同厚度銅附加濾過在骨骼數(shù)字化X線攝影中的應(yīng)用

王世杰，吳慧釗*，張信起，陳昕怡，杜坤隆，孫澤宇

(1.河北醫(yī)科大學第三醫(yī)院放射科，河北 石家莊 050051；2.河北醫(yī)科大學第二醫(yī)院醫(yī)學影像科，河北 石家莊 050000)

近年來，附加濾過的合理使用在臨床放射實踐中越來越引起重視。多個研究顯示，附加濾過的合理應(yīng)用可降低受檢者的輻射劑量[1-6]。骨骼X線檢查是數(shù)字X線攝影(digital radiograph，DR)的重要臨床工作內(nèi)容，目前尚未發(fā)現(xiàn)骨骼DR檢查的附加濾過研究報道。本研究以人體等效體模為研究對象，探討不同厚度銅附加濾過對骨骼DR檢查劑量和成像質(zhì)量的影響。

1 資料與方法

1.1儀器與攝影體模 應(yīng)用GE Discovery XR650數(shù)字X射線攝影系統(tǒng)對美國CIRS 715 全身體模進行DR成像，實驗前使用水模對機器進行實測劑量校正。使用機器內(nèi)設(shè)的攝影條件，其中頭顱、脊柱、骨盆等厚部位應(yīng)用電離室自動曝光控制(automatic exposure control，AEC)技術(shù)為AEC組，四肢、關(guān)節(jié)等不使用AEC的薄部位檢查為非AEC組。在檢查程序界面選擇無附加濾過、0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm不同厚度銅附加濾過對體模的骨骼系統(tǒng)進行曝光，各部位體位擺放方法與臨床常規(guī)一致，分別進行正位、側(cè)位等體位投照，各部位攝影條件見表1。

表1 各部位攝影條件Table 1 Exposure parameters of different parts

1.2檢查劑量和成像質(zhì)量評價方法 記錄每次DR攝影的表面入射劑量值作為檢查劑量[7]，記錄每次DR攝影的管電流量(mAs)值以評價球管負荷[7]。由2名高年資放射科醫(yī)師進行圖像質(zhì)量評分，意見不統(tǒng)一時由第3名高年資放射科醫(yī)師評定。根據(jù)影像質(zhì)量控制的影像顯示標準4分制進行圖像質(zhì)量評分[4]：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。

1.3統(tǒng)計學方法 應(yīng)用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)。計量資料比較分別采用F檢驗和SNK-q檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1非AEC組不同厚度銅附加濾過DR攝影的表面入射劑量、圖像質(zhì)量評分、管電流量比較 4種不同厚度銅附加濾過表面入射劑量差異有統(tǒng)計學意義，經(jīng)兩兩比較，無附加濾過時表面入射劑量大于0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm銅附加濾過時，0.1 mm銅附加濾過時表面入射劑量大于0.3 mm銅附加濾過時，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)； 4種不同厚度銅附加濾過的圖像質(zhì)量評分值、管電流量的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 非AEC組不同厚度銅附加濾過DR攝影表面入射劑量、圖像質(zhì)量評分、管電流量比較Table 2 Comparison of incident dose,imaging quality score and tube current of different thickness copper additional filter DR photography in non-AEC group

*P值<0.05與無附加濾過比較 #P值<0.05與0.1 mm銅附加濾過比較(SNK-q檢驗)

2.2AEC組不同厚度銅附加濾過DR攝影表面入射劑量、圖像質(zhì)量評分值、管電流量的比較 4種不同厚度銅附加濾過時表面入射劑量和管電流量差異有統(tǒng)計學意義，經(jīng)兩兩比較，無附加濾過時表面入射劑量大于0.3 mm銅附加濾過時，管電流量小于0.3 mm銅附加濾過時，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。4種不同厚度銅附加濾過的圖像質(zhì)量評分值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表3。

表3 AEC組不同厚度銅附加濾過DR攝影表面入射劑量、圖像質(zhì)量評分比較Table 3 Comparison of incident dose,imaging quality score and tube current of different thickness copper additionalfilter DR photography in AEC group

*P值<0.05與無附加濾過比較(SNK-q檢驗)

3 討 論

DR操作簡便，曝光寬容度大，具有豐富的后處理功能，已成為臨床平片檢查的主要方式[8-9]。高曝光寬容度特性使DR的低劑量檢查成為可能[10-11]，DR影像鏈中影響DR檢查劑量的主要為照射野、管電壓、管電流量、攝影距離、濾線柵、附加濾過等，在其他影像鏈環(huán)節(jié)已被透徹研究的背景下，近年來改變附加濾過影響檢查劑量及成像質(zhì)量成為研究熱點[1-6]。診斷用X線球管陽極靶面射出的X線為錐形束散射的混合能量射線，混合有不同波長的連續(xù)能譜X線，其中低頻低能部分被人體吸收，其X線光子與人體發(fā)生光電效應(yīng)，將全部能量傳遞給人體而不能到達成像介質(zhì)，人體吸收X線光子的全部能量受到輻射損害。使用適當材質(zhì)、適當厚度的附加濾過可有效過濾診斷用X線的低能部分，減少患者接受不必要的輻射損害[12-16]。因骨的有效原子序數(shù)較高，骨組織的X線衰減系數(shù)在人體各組織中最大，常規(guī)管電壓下骨組織對X線的吸收以光電吸收為主[6]，骨骼DR檢查中消除低能部分的無效X線尤為重要。

本研究中非AEC組隨著銅附加濾過厚度的增加表面入射劑量呈大幅度減少，4種不同厚度銅附加濾過表面入射劑量差異有統(tǒng)計學意義，無附加濾過時表面入射劑量為0.3 mm銅附加濾過的4倍，0.1 mm銅附加濾過的表面入射劑量為0.3 mm銅附加濾過的2倍，提示在骨骼四肢DR檢查中應(yīng)用銅附加濾過可明顯降低患者接受的輻射劑量。雖然4種不同厚度銅附加濾過檢查劑量有較大不同，但研究中發(fā)現(xiàn)其圖像質(zhì)量評分差異無統(tǒng)計學意義，分析原因為DR成像的高曝光寬容度特性所致，DR的高曝光寬容度特性使過度曝光或曝光不足的影像經(jīng)后處理調(diào)諧后均可符合診斷要求。吳慧釗等[10]研究認為，DR的高曝光寬容度可能會在放射技術(shù)人員不自知的情況下使患者接受不必要的輻射損害，DR檢查的臨床實踐中應(yīng)找尋最低檢查劑量和最佳成像質(zhì)量的平衡點。本研究中各不同厚度銅附加濾過組所得影像均可清晰顯示解剖結(jié)構(gòu)細節(jié)，圖像顆粒均勻細膩，具有較好的影像銳利度和對比度，銅附加濾過的使用則在保證成像質(zhì)量的前提下減少了檢查劑量，有助于DR檢查中的實踐合理使用低劑量(as low as reasonably achievable，ALARA)原則[17]。

本研究AEC組隨著銅附加濾過厚度的增加表面入射劑量也有明顯減少，無附加濾過的表面入射劑量約為0.3 mm銅附加濾過的2倍，且不同厚度濾過的成像質(zhì)量差異無統(tǒng)計學意義，提示在脊柱、骨盆應(yīng)用AEC技術(shù)的厚部位DR檢查中應(yīng)用銅附加濾過可有效降低患者接受的輻射劑量；但應(yīng)用AEC技術(shù)時隨著銅附加濾過厚度的增加，管電流量即球管負荷也隨之增大，此結(jié)果與劉云福等[2]、朱純生等[5]研究結(jié)果相同。AEC作為一種自動曝光技術(shù)，根據(jù)受檢部位的體厚和組織密度自動提供成像所需管電流量，簡化工作流程并提高工作效率，但與厚銅附加濾過組合應(yīng)用時會增加球管負荷，在臨床實踐中應(yīng)權(quán)衡利弊合理使用。由于非AEC組中攝影部位為手、足、脛腓骨等四肢薄部位，使用固定管電流值曝光，不同厚度的銅附加濾過之間管電流值的差異無統(tǒng)計學意義，即增加銅附加濾過的厚度并不增加球管負荷，提示附銅加濾過尤其適用于四肢、關(guān)節(jié)DR檢查。

不同材料、不同厚度的附加濾其濾過低能X線的能力也不同[1-6]。多個附加濾過的實驗研究中使用鋁和銅作為濾過材料，鋁的原子序數(shù)較銅為低，對原發(fā)射線為低能X線的濾過效果較好，適用于低千伏X線攝影[16-17]。常規(guī)千伏攝影條件下高原子序數(shù)的銅較鋁有著更好的濾過性能[18-19]。戴工華等[1]在不同附加濾過對小兒床邊X線攝影圖像質(zhì)量和輻射劑量影響的研究認為，高原子序數(shù)銅附加濾過能更有效濾過低能射線和散射線。本研究使用的X光機在部位程序中即內(nèi)設(shè)不同厚度銅附加濾過供攝影時選擇，AEC組和非AEC組均通過銅附加濾過消除低能部分的無效X線而大幅降低了檢查劑量，提示銅附加濾過尤其適用于骨、關(guān)節(jié)等使用中等千伏管電壓值(50～90 kV)的DR檢查。

本研究不足之處為成像質(zhì)量評價以主觀評價為主，如以測量相對噪聲和對比噪聲比進行評價則更為客觀[2]。附加濾過在吸收低能射線的同時也會吸收部分有效射線，原發(fā)X射線中低能射線的量可隨管電壓的變化而改變。本研究使用的曝光條件均為設(shè)備廠家設(shè)定值，未考慮對其進行改變后是否對研究結(jié)果產(chǎn)生影響，可在后續(xù)研究中進行驗證。

綜上所述，臨床放射工作中應(yīng)使用附加濾過對受檢者進行輻射防護以符合ALARA原則，銅附加濾過的應(yīng)用可在保證圖像質(zhì)量的前提下有效降低骨骼系統(tǒng)DR檢查的輻射劑量，實現(xiàn)骨骼DR的低劑量檢查。不同厚度銅附加濾過中0.3 mm銅附加濾過降低輻射劑量最為有效，但會增加應(yīng)用AEC時的X線球管負荷，故應(yīng)綜合考慮選擇適宜厚度的銅附加濾過。