直接数字化X线摄影在脊柱摄影中的运用

【摘要】  目的 探讨直接数字化X线摄影（direct digital radiography，DDR）在脊柱摄影中的临床应用与诊断价值。方法 （1）随机抽取片库中脊柱普通X线胶片影像和DDR胶片影像各100例，按照《国家放射科QA、QC学术研讨会纪要》评定标准进行分析，做甲、乙、丙、废片的评定；（2）对40例临床检查脊柱阳性体征者分别摄普通X线片和DDR片对比。利用Kodak Evp软件对DDR图像进行窗宽窗位调节、影像切割放大、边缘锐化、测量、标记等后处理，然后经干式激光相机打印获得，由资深医、技师各一名对所有图像进行对比分析，对数据行χ2检验。结果 （1）100例DDR胶片影像甲级率99%，废片率0；100例普通X线胶片影像甲级率21%，废片率8%（χ2=19.04，P<0.05）；（2）40例志愿者DDR胶片影像与所摄普通X线片影像在韧带钙化、椎间隙改变、脊柱生理曲度测量、椎体骨纹理细微结构等方面的诊断优于普通X线照片（χ2=14.06，P＜0.05）。结论 直接数字化X线摄影在脊柱摄影中能够显示普通X线不能表达的细节结构，对脊柱相关疾病的诊断有较高的准确性与良好的临床应用价值。

【关键词】  直接数字化X线摄影 普通X线摄影 脊柱 后处理

    Application of direct digital radiography on vertebral bone

    YANG Yuntang，TONG Haiyan，JIA Hong，et al.Department of Radiology，The Navy Clinical Hospital，Beijing 100841，China

    ［Abstract］  Objective  To evaluate the application value of direct digital radiography （DDR） of vertebral bone.Methods  （1）100 direct digital images and 100 conventional radiography extracted randomly respectively.All these images were divided into three grades according to the relative same standard.（2）40 cases with disease in clinic were examined by both DDR and conventional radiography.By use of Kodak Evp software all digital images were postprocessed and then were printed by dryview laser imager.Finally these images were diagnosed by experienced radiologists and technicians.Results  （1）Among the 100 digital images the rate of the best grade was 99%，while the rate of best grade from 100 conventional ones was 21% and useless rate was 8%.（2）DDR images of the 40 volunteer cases that showed ligament calcification and the subtle structure，the changing of space and angle in the vertebras were more excellent than the CR （χ2=14.06，P＜0.05）.Conclusion  DDR can show more details of structure of vertebral bone than CR，and has application value to improve the diagnostic correction of  vertebra disease.

    ［Key words］  direct digital radiography;conventional radiography;vertebra;postprocessed

    X线检查是诊断脊柱相关疾病的最直接、有效的手段之一。直接数字化X线摄影（direct digital radiography，DDR） 是X线摄影技术上的一个飞跃，其利用平板探测器（flat-panel detector，FPD）将X线影像信息直接转化为数字影像信息。因其成像环节少，避免了影像链上诸多环节对影像质量产生的影响，在脊柱摄影中通过影像后处理能够清晰地观察到骨质的细微结构并较好显示肌腱、钙化韧带、关节囊、关节软骨、皮下脂肪及皮下软组织。并能对脊柱生理曲度、关节间隙及脊柱相关解剖角度进行测量。与普通X线摄影相比有明显优势，为了探讨DDR技术在脊柱摄影中的应用价值，现对二者进行对比分析如下。

    1  资料与方法

    1.1  一般资料  （1）随机抽取资料库中普通X线脊柱胶片与DDR脊柱胶片各100例，行影像质量评价。（2）40例临床检查脊柱阳性体征者，在患者自愿的情况下，分别摄取普通X线脊柱片和DDR脊柱片，其中颈椎正侧位20例，腰椎正侧位20例。

    1.2  成像设备  美国Kodak DR3000；采用Kodak Evp版本软件；Kodak Dry View 8900激光打印机及配套干式胶片；万东500 mA X线机、东大阿尔派500 mA胃肠透视摄片机；德国Cawomat2000IR自动洗片机，配Kodak 400感绿胶片。

    1.3  诊断标准与方法  对100例普通X线脊柱片和100例DDR脊柱照片，按照《国家放射科QA、QC学术研讨会纪要》的评定标准［1］进行分析，做甲、乙、丙、废片的评定；对40例有脊柱阳性体征患者的普通X线脊柱片和DDR脊柱片共80份进行诊断比较。普通X线胶片由自动洗片机冲印获得；DDR胶片经Kodak Evp软件自动处理后传到后处理工作站，技师、医生根据诊断需求做相应处理后由激光照相机打印。本组DDR影像全部利用Kodak Evp软件和Kodak后处理工作站根据诊断需求进行窗宽窗位调节、影像切割放大、边缘锐化、测量、标记等后处理。

    2  结果

    2.1  照片质量  两种照片图像质量对比，DDR的甲级照片率99%，明显高于普通X线片的21%；废片率为0，低于普通X线的8%。两者比较差异有显著统计学意义，见表1。 表1  100例DDR和普通X线片质量对比  注：χ2=19.04，P<0.05

    2.2  对照组40例影像学所见  40例脊柱正侧位摄片DDR显示：韧带钙化12例、椎间隙改变16例、椎体骨质和终板改变12例；普通X线显示：韧带钙化4例、椎间隙改变12例、椎体骨质和终板改变1例，两者比较差异有统计学意义。见表2。表2  DDR和普通X线诊断差异注：χ2=14.06，P<0.05

    3  讨论

    3.1  DDR工作原理  与普通X线摄影增感屏—胶片［2］成像方式不同，DDR技术成像原理为平板探测器接受X线管发射出的穿透被照体的X线。在探测器内被碘化铯非晶硅直接转化为可见光，可见光沿着由碘化铯晶体排列成的光管通道被引导至光电二极管层面，薄膜光电二极管阵列将可见光转化为电荷分布图并由探测器存储至曝光结束。曝光之后，这些电荷被导向至放大器和数模转换器中，并产生原始的数字图像。数字化图像数据在采集工作站内存储、处理，并以数字化图像方式重放［3］。上述过程完成后，扫描控制器自动对采集板内的感应介质进行恢复。

    3.2  脊柱和椎骨的解剖特点及成像  脊柱由24节不规则、多突起的椎骨自上而下由小到大排列而成。其范围大部位深，生理弯曲度大，关节多，周围组织丰富，因此脊柱的投照位置是否正确，投照条件是否合适对照片的质量有很大影响。所以摆位置时必须尽量将脊柱的弯曲度放平或利用X斜射线进行投照矫正，这样可使椎体的边缘重叠在一条线上，椎间隙及诸多关节也能清晰显示。投照电压、电流必须搭配和谐，这样方可同时显示骨质、韧带及皮肤软组织。

    3.3  DDR在脊柱摄片中的优点和不足  （1）DDR采用了直接转换平板探测器（flat-panel detector，FPD），FDP具有较高的空间分辨力和低噪声率，碘化铯非晶硅接受X线照射后直接将X线光子转换为电信号，可避免普通X线摄影屏胶体系、CR光照射磷物质后散射引起的图像锐利度减低，可获得高性能的MTF曲线，因此可获得高清晰图像。其量子获取效应（DQE）较高达65%以上；采集矩阵3121×3121；分辨率3.5 lp/mm；像素尺寸大小143 μm；其动态范围宽（104～106），一次曝光即可获得从皮肤到骨骼的全部信息，应用于脊柱摄影时能同时清晰显示椎体、椎体附件及钙化的韧带（图1A、1B），但所得图像的特异性下降，用于老年患者脊柱摄影时，容易过度增强导致假阳性。因此应加强操作者的软件应用能力训练，培养阅片医师对DDR图像的适应与认知能力，提高诊断的准确率。（2）DDR成像速度快，采集时间≤10 ms，成像时间约为5 s，操作者可实时在屏幕上观察图像，对图像进行选择处理能降低废片率，但其影像对被照体运动引起的伪影更加敏感［4］，因此在摄影时应注意对被照体的固定，并嘱患者加以配合尽量减少或避免影像的失真。DDR系统多采用球管与探测器联动，不如普通X线摄影使用暗盒灵活，因此在常规摄影时要严格遵守体位设计的原则，以保证图像显示解剖结构准确，在特殊部位摄影时要灵活操作。在曝光参数选择上要根据临床要求、摄影部位随时调整在保证图像质量的同时尽量降低患者的辐射剂量，如在脊柱摄影时临床要求观察肌肉和韧带，就应采用较低的仟伏、较大的毫安秒值；相反，主要观察骨质时应采用较高的仟伏、较小的毫安秒值。（3）DDR技术具有较低的辐射剂量。如颈椎，采用65 kV、500 mA、16 mAs，剂量0.06～0.09 mGy；腰椎75 kV、500 mA、32 mAs，剂量0.08～1.12 mGy，大大低于CEC制定的辐射标准。（4）DDR丰富的后处理功能极大地方便了影像科医师和临床医师的工作需求，具有自动识别多达30个频段的影像数据，根据不同频段性质自动选择并动态调整重建算法、影像宽容度、对比度同时增强，并能对脊柱的生理曲度、椎管宽度、椎体之间的距离、角度进行精确测量，并标注在胶片上打印，比以往人工测量直观而准确（图2A、图2B）。（5）DDR图像的标准格式和通用插口使图像的传输、工作简单化、效率高，实现了影像共享，从而融进整个PACS和RIS系统。DDR影像资料可多媒介存储与管理，为影像科实现全数字化和无胶片化铺平了道路，具有良好的社

    图1A  普通X线片直观示颈椎曲度呈反角，C5～6，C6～7椎体间关节间隙明显变窄  图1B  DDR片示经软件测量颈椎曲度呈164°反角，C5～6，C6～7椎体间关节间隙变窄明显显示，可标注（小白箭头）  图2A  普通X片直观示腰椎曲度尚可，L5～S1椎体间关节间隙显示不清  图2B  DDR片示经软件测量腰骶角，腰椎曲度正常，L4～5椎间间隙变窄，L5～S1显示显示正常

    会与经济效益。（6）DDR系统的自动化程度高，其众多的关键部件对环境的要求比较高，机房与操作间应保持恒温、防尘环境；如平板探测器（FPD）最佳工作温度为10 ℃～40 ℃，湿度20%～70%，最大梯度5 ℃，最大极限温度40 ℃。为避免FPD因机械转动和松动引起X线垂直度发生偏移影响影响图像质量，因此对FPD应根据设定的参数每周进行一次探测器校准（Detecotor calibration）；每6个月进行一次坏点检测（Bao pixel detection）；以保证其性能稳定；机器工作一段时间后，隔光器光圈可能不能自动调整大小，导致患者受到不必要的照射及FPD受照射的不均匀，影响FPD的性能和寿命，应定期对X线球管隔光器光圈大小进行校准；DR对滤线栅偏斜比较敏感，稍有偏斜会发生两侧黑化度不一致，产生伪影，应定期对滤线栅进行校准［5］。

    总之，DDR因其DQE高、宽容度大、动态范围宽、曝光剂量低、分辨率高、X线转换效率快和其丰富的后处理功能，从而减轻了放射技术工作人员的劳动负荷，并为临床提供高质量的影像保证，因此在有条件的医疗单位应充分利用DDR设备的优越性能服务于患者与临床。

【参考文献】
  1 Park YW，Heymsfield SB，Gallagher D.Are dual-enery X-ray sbsorptiometry regional estimates associated with visceral adipose tissue mass? Int J Obes Relat Metab Disord，2002，26:978-983.

2 孙跃华，胡新世.腰椎间盘突出致腰腿痛的影像研究.中国医用放射技术，1999，5（1）：43.

3 袁聿德，燕树林，谢晋东.促进应用受试者操作特性解析法评价放射诊断影像质量研究.中华放射学杂志，2002，36:389-390.

4 于至悌，曲振海，王明胜，等.农村中小学生脊柱侧弯的普查及早期诊断与治疗.中华骨科杂志，1995，15（7）:418-421.

5 贾宁阳，王晨光.脊柱影像诊断学.北京：人民军医出版社，2007，68.

作者单位：100841 北京，海军司令部直属医院（海军机关门诊部）放射科