新型可移動(dòng)GOS熒光屏探測(cè)器與傳統(tǒng)trixell平板探測(cè)器對(duì)兒童骨肌成像質(zhì)量差異的研究

王智斌 李躍華 汪 璇

兒童時(shí)期是骨骼疾病，如常見(jiàn)的骨折、骨關(guān)節(jié)損傷的多發(fā)年齡段，更是骨腫瘤的好發(fā)年齡段。對(duì)兒童骨及骨關(guān)節(jié)病變的診斷和治療一直是臨床關(guān)注的重點(diǎn)。作為診斷骨及骨關(guān)節(jié)疾病的最重要影像學(xué)手段，數(shù)字X線攝影（digital radiography，DR）以其操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、顯像清晰，成為首選的影像學(xué)工具。因此，針對(duì)兒童X線成像技術(shù)和設(shè)備的探討一直是研究的重點(diǎn)領(lǐng)域［1］

由于兒童身材較小，骨及骨關(guān)節(jié)體積較小，在平面圖像中所占的面積比例往往更小，需要更高的X射線量或更理想的探測(cè)器，而前者會(huì)對(duì)人體造成更大的輻射損傷。因此，對(duì)于同一DR機(jī)器，為適應(yīng)兒童骨、關(guān)節(jié)顯像，需要解析度更高的平板探測(cè)器配合才能獲得更佳的顯示效果，輔助更精準(zhǔn)的影像診斷［2］。成人的X線成像設(shè)備通常是相對(duì)固定位置的，調(diào)節(jié)范圍也較狹窄，這對(duì)于配合性相對(duì)較差的兒童，對(duì)于一些部位的部分角度拍攝并不理想，需要應(yīng)用更為靈活的可移動(dòng)平板探測(cè)器進(jìn)行配合。因此，綜合成像效果更佳、移動(dòng)性更強(qiáng)的平板探測(cè)器是目前的影像發(fā)展趨勢(shì)［3］?；诖?，本研究選擇了新型的可移動(dòng)平板探測(cè)器，針對(duì)兒童骨及骨關(guān)節(jié)成像質(zhì)量進(jìn)行了研究，探索其對(duì)診斷的幫助。

方 法

1.臨床資料

選擇2018年7月至2020年1月在上海市第六人民醫(yī)院拍攝骨、骨關(guān)節(jié)X線片的患兒，年齡范圍限制在1～14歲。所拍攝的骨、骨關(guān)節(jié)包括肱骨、尺橈骨、手、股骨、脛腓骨、足、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)。所有患兒家屬均簽署知情同意書(shū)。

2.研究方法

2.1 平板探測(cè)器及其附屬機(jī)器參數(shù)

實(shí)驗(yàn)組平板探測(cè)器選用上海奕瑞光電子科技股份有限公司出廠的Mars1012V可移動(dòng)數(shù)字醫(yī)用X射線平板探測(cè)器，配合X射線機(jī)（Philips Digital diagnost）使用。Mars1012V外形尺寸為285 mm×340 mm×15 mm，有效面積為250 mm×300 mm，像素尺寸為125 μm，空間分辨率為4 Lp/mm。平板探測(cè)器的總重量約2 kg，可選擇電源或者電池供電，其輸入電壓電流分別為24 V DC 1.2 A和7.6 V DC 2 A。設(shè)備連接計(jì)算機(jī)為Thinkpad（Windows 10系統(tǒng)，64 Bit），圖像處理軟件采用iRayDR（版本號(hào)IRayDR 1.0201.5969.2.0.0）。對(duì)照組選用X射線機(jī)（Philips Digital diagnost）自帶的trixell平板探測(cè)器。

2.2 圖像獲取及分組

實(shí)驗(yàn)組患兒使用Mars1012V可移動(dòng)平板探測(cè)器配合X射線機(jī)（Philips Digital diagnost）進(jìn)行DR攝片，一次性攝取的圖像將通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接至接收端電腦，并通過(guò)院內(nèi)有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至PACS系統(tǒng)。對(duì)照組患兒則直接使用X射線機(jī)（Philips Digital diagnost）進(jìn)行DR攝片，攝取的圖像由有線網(wǎng)絡(luò)傳至接收端電腦，并上傳至PACS系統(tǒng)。

根據(jù)我們所收集到的患兒的病種，我們將實(shí)驗(yàn)組分為外傷無(wú)骨折、骨折未手術(shù)、骨折內(nèi)外固定中、石膏外固定、骨折內(nèi)固定取出術(shù)后、關(guān)節(jié)置換術(shù)后、截肢術(shù)后、骨腫瘤8類分別進(jìn)行評(píng)估。針對(duì)不同病變的診斷要點(diǎn)，我們選取了不同的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)重點(diǎn)。對(duì)于外傷無(wú)骨折患兒，評(píng)價(jià)了骨皮質(zhì)、骨松質(zhì)、骺板、肌肉間隙、關(guān)節(jié)囊的顯示清晰度；對(duì)于骨折未手術(shù)的患兒，重點(diǎn)評(píng)價(jià)骨折線、皮質(zhì)中斷、皮下軟組織、關(guān)節(jié)囊顯示清晰度；對(duì)于骨折內(nèi)外固定中的患兒，重點(diǎn)評(píng)價(jià)骨折線、皮質(zhì)中斷、皮下軟組織、內(nèi)固定與正常骨質(zhì)交界表現(xiàn)；對(duì)于使用石膏外固定的患兒，評(píng)價(jià)其骨折線、皮質(zhì)中斷、整體解剖結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)囊及皮下軟組織顯示的清晰度；對(duì)于內(nèi)固定取出后的患兒，評(píng)價(jià)其愈合骨折線、斷端皮質(zhì)光整度、肌肉萎縮情況的顯示清晰度；對(duì)于關(guān)節(jié)置換術(shù)后的患兒，評(píng)價(jià)其假體、假體與正常骨質(zhì)交界髓腔密度的顯示；對(duì)于截肢術(shù)后的患兒，評(píng)價(jià)斷端皮質(zhì)、斷端髓腔結(jié)構(gòu)的顯示；最后，對(duì)于骨腫瘤的患兒，重點(diǎn)評(píng)價(jià)其腫瘤邊界、內(nèi)部密度、骨膜反應(yīng)、軟組織情況的顯示清晰度。

所有獲取的圖像經(jīng)由2名高年資醫(yī)師單獨(dú)確診，并對(duì)所有圖像的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分，其評(píng)分依據(jù)《上海市放射診斷質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（2019年1月版），具體標(biāo)準(zhǔn)如下。1分：隱約可見(jiàn)，解剖結(jié)構(gòu)可見(jiàn)，但細(xì)節(jié)不能良好顯示；2分：可見(jiàn)，解剖結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)能夠顯示，但細(xì)節(jié)不能清晰辨認(rèn)；3分：清晰可見(jiàn)，就解剖結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)能夠清晰辨認(rèn)，細(xì)節(jié)清晰。2名醫(yī)師的診斷結(jié)果不一致的將由第3名高年資醫(yī)師判斷，圖像質(zhì)量的評(píng)分結(jié)果取平均值進(jìn)行匯總分析。

3.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

獲取的評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)分析采用Studentt檢驗(yàn)，以P<0.05作為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

結(jié) 果

納入的病例總數(shù)為218例，其中男性143例，女性75例，患兒的平均年齡為10.36歲。使用Mars1012V平板探測(cè)器獲取的圖像有101例，使用對(duì)照組平板探測(cè)器獲取的圖像有117例，未見(jiàn)廢片?；純翰煌课坏臋z查數(shù)量如表1所示，不同診斷的患兒檢查情況如表2所示。

表1 患兒不同部位的檢查情況

表2 不同診斷的患兒檢查情況

2組患兒的成像評(píng)估情況如表3所示。在外傷無(wú)骨折兒童的成像中，骨皮質(zhì)、骨松質(zhì)、骺板和肌肉間隙的顯示并沒(méi)有顯著的差異，而關(guān)節(jié)囊的顯示中，Mars1012V具有更高的圖像質(zhì)量評(píng)分（P=0.023）。在患兒新鮮骨折的顯示中，骨皮質(zhì)中斷（P=0.035）、皮下軟組織（P=0.012）和關(guān)節(jié)囊（P=0.011）的顯示也具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

表3 患兒骨及骨關(guān)節(jié)相關(guān)指標(biāo)的評(píng)估與比較

在骨折內(nèi)固定術(shù)后的患兒中，并沒(méi)有看到2組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但在使用石膏外固定的患兒中，骨折線（P=0.001）、骨皮質(zhì)中斷（P=0.005）的顯示有顯著的提升，而皮下軟組織（P=0.042）的顯示也有一定的提升。

在骨折內(nèi)固定取出術(shù)后的患兒中，肌肉萎縮情況的表現(xiàn)更為清晰（P=0.022），而在關(guān)節(jié)置換術(shù)和截肢術(shù)后的顯示中，并沒(méi)有顯著的差異。此外，對(duì)骨腫瘤的顯示也沒(méi)有顯著的差異。

圖1和圖2分別為骨折外固定后患兒和外傷無(wú)骨折兒童的代表性的圖像，其中圖2為作為顯示腫脹關(guān)節(jié)囊金標(biāo)準(zhǔn)的磁共振和DR的對(duì)照?qǐng)D。

圖1 石膏外固定患兒的腕關(guān)節(jié)X線平片

圖2 外傷無(wú)骨折患兒肘關(guān)節(jié)X線側(cè)位片及磁共振T2W矢狀位圖像

討 論

在我們對(duì)圖像的分析過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，新型平板對(duì)骨骼周圍的肌肉、皮下軟組織、關(guān)節(jié)囊的顯示更具優(yōu)勢(shì)，在對(duì)骨皮質(zhì)、骨松質(zhì)的顯示中與常規(guī)平板探測(cè)器沒(méi)有明顯差異。在此基礎(chǔ)上，對(duì)于厚度更大、帶有大量遮擋的石膏外固定狀態(tài)，其顯示效果明顯更優(yōu)，在更為復(fù)雜的條件下表現(xiàn)更佳，也更加說(shuō)明其在顯像上的優(yōu)勢(shì)。在骨折的判斷中，X線的表現(xiàn)細(xì)節(jié)至關(guān)重要，兒童由于骨骼纖細(xì)，輕微的骨折更容易遺漏，這恰恰對(duì)DR平片的表現(xiàn)細(xì)節(jié)有更高的要求［4-5］。

在骨折內(nèi)固定、關(guān)節(jié)置換術(shù)等帶有植入物的患兒骨骼顯示中并沒(méi)有顯著差異，這可能是由于原有的平板探測(cè)器性能已能清晰顯示植入物或假體的交界，因此難有更顯著的提升，也有可能是這類患兒的數(shù)量較少，差異未顯示統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而在骨腫瘤的評(píng)價(jià)上，雖然并沒(méi)有顯著差異，但由于X線通常僅作為初步檢查手段，并不能做到對(duì)較小腫瘤組織的清晰顯示，更精準(zhǔn)的判斷需要依賴CT、MRI及穿刺活檢才能獲得。

當(dāng)下常見(jiàn)的非晶硅層平板探測(cè)器工作原理是通過(guò)球管發(fā)射X線，穿過(guò)被拍攝部位后進(jìn)入平板探測(cè)器，透過(guò)碳纖維板激發(fā)閃爍屏發(fā)出綠色可見(jiàn)光，這些可見(jiàn)光被TFT傳感器捕獲并完成電荷積分，即通過(guò)AFE通道的AD數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換，完成X線-可見(jiàn)光-電荷-數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，然后通過(guò)芯片進(jìn)行圖像拼接并獲得完整圖像效果［6］。其中，進(jìn)行光線轉(zhuǎn)化的熒光材料至關(guān)重要，目前常用的主要有碘化銫（CsI）、硫氧化釓（Gd2O2S，GOS），為提升拍攝質(zhì)量，更靈敏的GOS熒光屏是未來(lái)廣泛應(yīng)用的首選，也是當(dāng)前平板探測(cè)器國(guó)產(chǎn)化的重點(diǎn)［7］，我們選擇的上海奕瑞光電子科技研制的Mars1012V就是國(guó)產(chǎn)GOS平板的先驅(qū)［8］。

平板探測(cè)器的可移動(dòng)性對(duì)圖像的獲取具有明顯幫助。這不僅有助于縮短或增加成像距離，更可以幫助拍攝難以配合實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)體位的患者，這在兒童中也更為多見(jiàn)，取得更標(biāo)準(zhǔn)的正側(cè)位相片對(duì)后續(xù)的影像診斷具有更大的幫助［9］。同時(shí)，平板探測(cè)器的移動(dòng)性也賦予其更大的應(yīng)用范圍，包括床旁甚至在急救中［10］，也可以有效減少射線暴露，降低輻射劑量。有研究者［11］使用可移動(dòng)平板對(duì)膝關(guān)節(jié)進(jìn)行攝影，可以發(fā)現(xiàn)相比改變體位的普通拍攝更有利于膝關(guān)節(jié)外傷患者的檢查。在一些面向嬰幼兒的攝片研究中，針對(duì)嬰兒設(shè)計(jì)的AeroDRP?31無(wú)線平板探測(cè)器體積更小，搭配其移動(dòng)特性，可置于嬰兒的恒溫箱中，極大地優(yōu)化了嬰幼兒成像效果［12］。類似的，有學(xué)者在新生兒床邊攝影中應(yīng)用無(wú)線平板探測(cè)器使圖像質(zhì)量有了顯著提高，獲得更高的甲級(jí)片成片率，同時(shí)減小了輻射劑量［13］。

本研究仍存在一些不足：首先，部分分組的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)量不夠大，這會(huì)影響組間差異比較的準(zhǔn)確性，其原因可能與兒童群體的截肢率、骨腫瘤的發(fā)病率較低有關(guān)。其次，未引入更多的平板探測(cè)器進(jìn)行比較，這與我們的現(xiàn)有的機(jī)器條件有關(guān)，此外也有多位學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)平板的分類比較研究，并深入研究了探測(cè)器的相關(guān)機(jī)械參數(shù)［14］。最后，X射線機(jī)及其他附屬設(shè)備均可能對(duì)成片產(chǎn)生影響，我們只能盡量控制這些變量，研究平板探測(cè)器本身對(duì)成片的影響，聚焦于可移動(dòng)平板探測(cè)器對(duì)兒童骨及骨關(guān)節(jié)成像方面的提升。

總之，本研究通過(guò)對(duì)2種平板探測(cè)器對(duì)于兒童骨及骨關(guān)節(jié)成像的圖像質(zhì)量進(jìn)行比較研究，明確了新興平板探測(cè)器對(duì)于患兒的肌肉、軟組織、關(guān)節(jié)囊顯示有更好的效果，對(duì)于石膏外固定患兒的骨折顯示具有更大的優(yōu)勢(shì)。本研究既是對(duì)其成像效果的實(shí)踐檢驗(yàn)，也是對(duì)國(guó)產(chǎn)平板探測(cè)器技術(shù)水平的肯定，為將來(lái)廣泛提升國(guó)內(nèi)兒童DR攝片質(zhì)量提供了思路和方向。