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【重点考点】放射医学 第三章​ 图像质量控制04

医学影像沙龙  · 医学  · 5 年前

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第三章 图像质量控制

数字X线摄影图像质量控制

一、CR图像质量控制

CR伪影

CR影像上的伪影可以产生于硬件(如X线系统、滤线栅、阅读装置、成像板)、软件(比如假信号、算法)、成像体(比如摆位、运动等)诸多因素。


1.硬件伪影  主要产生于成像板、影像阅读仪、硬拷贝打印机或冲洗机。这些伪影可以通过对成像板的清洁和(或)擦除而容易校正。

1) IP污物沾染造成的伪影:通常使用脱脂棉纱和镜头清洁器

2) IP保养不当造成的伪影:表现有散在斑点状伪影,形似霉斑。

3) IP裂隙造成的伪影:通常IP分刚性板与柔性板两种。这些裂隙一旦产生对于此IP来讲将是不可逆转。在照片上将是线性透明影,或梭形透明影。刚性板可避免此类伪影的出现。

4)阅读器机械故障造成的伪影:这种损伤无法恢复,只能淘汰成像板。

5) IP边角分层所致伪影:可分为暗盒型与无暗盒型,对于暗盒型会出现此类伪影。摄影技师在对IP清洗时借用指甲取出,久而久之致使IP四个角出现分层现象,增加了IP的厚度。

6)摄影条件偏低所致伪影:噪声量与X线检测器(IP)检测到的X线量成反比。因此,相应地与入射的X线量成反比。即入射的(检测到的)X线剂量越大,X线量子噪声越小。

    

在摄影实践中曝光条件不能太低,否则经处理过的图像可见斑点状噪声伪影。解决的方法就是加大X线摄影条件,一般认为使用感蓝屏/感蓝片的摄影条件或稍大较妥。


7)摄影条件偏高所致伪影:后散射可造成伪影。在暗盒后背部加一层铅箔可以消除这些伪影。沿上腹部一侧的黑线是由透过暗盒背部的后散射造成的。摄影技师应该在可能的情况下校准曝光野,要尽可能地使用最佳摄影条件以减少后散射。

    

另外,当X线摄影条件过高而擦除能量或时间不够时,在第二次摄影时X线剂量偏低时,会同时读出IP上原有储存较强的信息而显示为重叠影像,有时把它称为“记忆伪影”。如:胸部CR照片中有股骨重叠影。这就要求技师摄影条件的规范化。实际上,降低记忆伪影的产生,就要控制数字影像系统两次曝光的时间延迟以及前后两次曝光量的差异,还要着重考虑用高强度和长时间的可见光来擦除过度曝光的IP。

    

8)紫外线、X线的散射线所致伪影:由于暗盒在X线机房内受散射线照射所致。机房内不得放置任何暗盒。IP不仅对X线敏感,对其他形式的电磁波如:紫外线、γ射线、α射线、β射线以及电子射线也敏感,也可受到来自建筑物墙壁和固定物、天然放射元素、宇宙放射线和IP自身所含有的微量放射元素的影响。事实上,一个擦除完全的IP,若存放很久时间,也将会积蓄外来射线的能量,并以影像的形式被CR系统所阅读,只不过表现为一种黑斑点阴影。这些斑点的数量受时间因素的影响较大,从这一点看,若长期存放的IP,尽量给予屏蔽,在使用前最好进行一次强光擦除。

    

9)成像板老化造成的伪影。


2.CR信息转换的伪影  CR信息转换部分主要由激光扫描器、光电倍增管和A/D转换器组成。

1)激光扫描操作不当产生的伪影:在IP扫描过程中,无意触碰了阅读器的前进/暂停/反向键,致使IP在扫描过程中出现暂停,然后再继续扫描的结果。原因是在前一张IP还未扫描完毕便将后一张IP放入阅读器中,待发现后立即按前进/暂停/反向键,这样一来保住了后一幅图像,却导致前一幅影像的失误。此2类影像一旦产生将无法挽回。因此,要求在工作中严谨、踏实,无关人员不要进入计算机房,建立计算机操作室的规章制度。

    

2)激光扫描灰层产生的伪影:解决的办法用纱布蘸取75%的酒精擦阅读器内部的辊轴,消除灰尘。为预防此类现象的发生,要建立阅读器定期保养制度。

    

3)辊轴紧密度不适造成的伪影。

4)阅读器擦洗未干造成的伪影:处理方法,待其干燥后再进行扫描,不要操之过急。

5)光电倍增管匹配伪影:由于PMT机械设置上的匹配不当,产生了条状伪影。此伪影属于机械结构设计原因,无法人为消除。

6)影像读取伪影:在图像中产生信号跃迁的断续伪影。

7)扫描装置灰尘伪影:应定期对读取装置进行保养,清理读取器内灰尘、异物以及激光器部件,确保机器正常运转。


3.软件伪影  处理菜单的不适当选择会导致直方图标准化、动态范围定标和输出照片密度的偏差,这些是软件伪影的主要原因。

4.物体伪影  如果调整不正确,模糊遮盖技术会使得被照体边缘出现“晕影”效果。暗盒后存在散射体时,后散射会导致明显的对比度下降,可能形成幻影。

5.照片伪影  激光胶片,灰雾、压痕、静电、由于化学药液或显/定影温度不合适造成的不正确冲洗、在激光打印机中胶片上下颠倒放置以及类似的失误,会导致照片伪影的形成。


6.其他伪影

1)激光打印机伪影 此类伪影在CR的软拷贝上没有,大都为竖条状伪影。打印机中的多棱镜引导激光横向扫描胶片,常见的伪影通常是由多棱镜上的灰尘引起的。这种伪影表现在照片上是垂直于打印机激光扫描线的一条白线。维护人员可以用骆驼毛透镜刷对镜面进行清洁。

2)洗片机产生的伪影  

3)移动模糊伪影  

4)操作者错误引起的伪影  CR暗盒要避开散射源、避开热、低湿度和包括散射线在内的任何电离辐射源。



由划重点转变为按知识点出题。


数字X线摄影图像质量控制


 一、CR图像质量控制

(六)定期维护

1.关于CR设备的维护,下来说法错误的是

A.技师需要至少一周的岗位培训

B.医院工程人员应该接受简单预防性维护任务和恢复最低程度错误的培训

C.长久未使用的IP可以直接使用

D.要做好CR的QC记录和设备维修记录工作

E.有必要按照生产商的指导进行清洁

答案:C


2.关于CR设备,下列哪项不需要每天要维护

A.在开始使用CR前,要全面检查整个系统的工作状况,

B.检查打印机内胶片所剩的数量和打印机的工作状态

C.清洁CR系统和激光相机的过滤器和通风孔

D.视察各系统的运行情况

E.存储系统的工作状态以及与RIS/HIS系统的连接状况

答案:C


3.关于CR设备,下列哪项不是每周要维护的内容

A.清洁CR系统和激光相机的过滤器和通风孔

B.擦除所有很少使用或没有流通的成像板

C.验证软拷贝观察工作站的监视器校准

D.视察暗盒和成像板,有必要按照生产商的指导进行清洁;

E.执行量化QC模体分析

答案:E


二、DR图像质量控制

(一)DR图像质量的评价方法

1.数字成像的客观评价及主观评价  


1.关于MTF评价方法下列错误的是

A.是调制传递函数评价法

B.从光学传递函数发展而来

C.是主观评价法

D.MTF是描述成像系统分辨率特性的重要参量

E.借用了无线电通信中“调制”的概念而成


2.计算预采样MTF时,关于采用方法,下列错误的是:

A. 刀刃法为理想方法

B.刃边测量器的制作精度和选材要求都比较高,纯度要达到99. 95%

C.计算预采样MTF时,其方法有矩形波测试卡法、狭缝法、刀刃法等

D.应用矩形波测试卡得到的数据是离散的,可得知实际的截止频率

E.狭缝法较为精确,容易产生截去误差,结果在低频区计算的MTF值偏高


3.在放射数字影像中,下列哪项不是噪声来源:

A.初级量子噪声

B.次级量子噪声

C.泊松过量噪声

D.图像噪声

E.混迭噪声


4.关于ROC曲线法,下列错误的是

A.又称受试者操作特性曲线

B.既可验证设备的实际性能,又可评判观察者的水平

C.是客观评价法

D.成为影像检查技术和诊断方法对照研究的标准方法

E.最初是在第二次世界大战中用于雷达信号的分析



2.数字成像主、客观结合的综合评价

  

1.关于数字成像评价,下列说法错误的是

 A.测试数字成像系统方法有MTF、WS和ROC曲线法等

B.将主观和客观两种方法有机结合进行定量分析,得到综合影像质量评价结果

C.有利于提高成像质量,提高疾病的诊断率

D.减少病人的辐射剂量

E.医院效益更好,但是增加了患者负担



2.关于新的数字放射学制定的标准原则,下列错误的是:

A.高影像质量(包括空间分辨率,对比度探测能力,动态范围)

B.低辐射剂量(即对X线量子具备较高的敏感性)

C.方便快速处理(即具备较高的检查频率)

D.和现有摄影室及检查流程相配套

E.很高的价格/效益比率。


3.英国放射学会制定的放射学质量评价标准包括:

①技术水平;②诊断水平;③诊断效果;④治疗效果;⑤患者结局;⑥资源利用的最优化

A.①②⑤⑥

B.①②③④

C.①④⑤⑥

D.①②③⑤⑥

E.①②③④⑤⑥


4.关于英国放射学会制定的放射学质量评价标准,下列说法错误的是

A.标准分为6级

B.资源利用的最优化又称最佳利用率

C.患者结局为最高的一级

D.从患者的角度来说,是怎样由最小的花费来获得最好的服务

E.从医院的角度就是尽量提高效益一支出比


5.关于DR评价方法,下来说法正确的是

A.不需要对临床实际病案评价

B.模型的评价应当作为成像系统评价的最终目的

C.临床评价结果是成像设备软件和硬件运作的结果

D.每一个环节的质量下降或整个系统匹配不好,都会反映到临床评价上去

E.只要进行综合评价


6.关于开展数字成像系统影像质量评价工作,下列说法错误的是

A.有利于提高成像质量

B.提高了疾病的诊断

C.增加了病人的辐射剂量

D.优化了成像参数,合理选择不同的成像设备

E.提高了效率,改善了医疗服务质量



数字X线摄影图像质量控制


(二)DR图像质量评价的参数

    

1.探测器调制传递函数(MTF)   MTF(调制传递函数)是用于衡量系统如实传递和记录空间信息的能力。它以横坐标为空间频率,计算出光线对应于不同频率下的振幅,沿纵坐标绘制出响应曲线,纵坐标上的响应函数的数值( MTF)表达了输入信号与输出信号的比值。较高的分辨率不需要病人接受较大的剂量。DR系统的MTF受采样频率的限制,它由平板探测器像素的大小决定,其极限分辨率完全决定于像素的大小。另外,硒探测器的MTF比CsI闪烁晶体探测器的MTF好。


探测器的MTF值并非越高越好,尤其是在大于fn的区域MTF值越高越不利。理想的MTF应在小于fn的区域具有较高的值在大于fn的区域为0,但在实际情况中是不可能做到的。

    

2.噪声功率谱与空间频率响应  对于数字图像系统来说,系统的噪声水平是影响最终成像质量的关键因素,因此对探测器噪声及其相关因素的分析和控制,亦成为系统设计及质量评价的重要指标。

    

探测器的噪声主要来源于两个方面:①探测器电子学噪声;②X射线图像量子噪声。探测器电子学噪声在可用空间频率范围内为白噪声,通常采用噪声的均方根值RMS来描述。为了便于与信号相比较,工程上采用噪声电荷数来表示,对于特定的探测器也可采用产生相同电荷所需的X射线剂量来表示。

    

具有良好的本征MTF的光电导探测器,信号与噪声的空间频率响应,其量子噪声与电子学噪声均为白噪声,而信号却受到MTF的调制。


在普通X射线摄影条件下电子学噪声要远小于量子噪声。如:在RQA5测试标准下一个大小为150μm的像素通常可以吸收1400个X光子,此时量子噪声约为37个X光子,而读出噪声则仅为3~5个X光子。探测器噪声的温度特性也是影响探测器性能的一个重要因素,其在10~40℃的工作温度范围内均保持了较高的信噪比,但在过高温度时SNR趋于下降。

    

3.量子检测效率  DQE也叫量子检出效率,是成像系统的有效量子利用率,探测器的DQE被定义为输出信噪比的平方与输入信噪比的平方之比,通常用百分数来表示,用以表征探测器对于图像信噪比的传递性能。可以定义为成像系统中输出侧与输入侧的平方之比。

    DQE= (SNR出)2/(SNR入)2

    其中SNR代表图像的信噪比,表明系统检测X线光子的能力,是系统噪声与对比度的综合评价指标。噪声是影响DQE的主要因素,如果系统的DQE低,就妨碍了细小的低对比物体的检出,就没有好的分辨率的图像质量。


在传统放射学里,由于密度分辨率无法改变,图像质量一般由图像的空间分辨率来判定,其通常表示为每毫米最大的线对数(lp/mm)。对于数字化设备而言,一般用调制传递函数(modulation transfer function,MTF)定量表示空间分辨率DQE是全面评估DR系统的一个最重要参数,是衡量平板图像质量的金标准。DQE越高,图像质量越好。

    

目前市场上的DR产品其极限DQE大约为60%,而GE公司DR系统平板探测器的极限DQE甚至达到了75%~77%。对于重点在于观察和区分不同组织密度的检查(如胸部X射线摄影)来说,高DQE保证了图像能提供较高的密度分辨率。

    

4.整板设计  由于工艺难度和成本限制,大部分平板探测器DR系统多采用四板或两板拼接而成。多板拼接虽然更容易制造生产,但拼接缝会在图像中央留下300μm宽的盲区,各拼合板的固有性能存在差异,很难达到一致,影响成像质量。另外,多板拼接技术的拼接边缘由于机械压缩容易损坏,由于各组成板的膨胀系数不同,容易受外界环境温度及湿度影响导致像素位移,引起图像畸变。因此,在日常工作中需要经常对平板进行校准。整板设计从根本上消除了中心盲区的影响,图像表现均一,为高级临床应用奠定了硬件基础。同时,最新的整板技术是在第二代整板的基础上,将碘化铯层增厚30%加强了平板的稳定性,延长了平板的设计寿命。

    

5.探测器尺寸  常见的产品探测器尺寸大多为17英寸×17英寸或16英寸×16英寸或14英寸×17英寸。理论上讲,探测器的尺寸越大越能满足临床大视野观察的需要。然而,临床实践表明,这些尺寸大小的平板探测器在病人摆位正确的情况下其覆盖率分别为99. 3%和99%,因而探测器的尺寸只需满足临床使用要求即可。

    

6.像素大小和空间分辨率  图像上的空间分辨率主要是由像素尺寸和像素之间的间隔决定。在数字X射线摄影系统中,像素尺寸越小,像素越多并不意味着更高的图像分辨率。由于X射线和光子散射现象的影响,过小的像素尺寸会造成噪声增加,进而引起图像模糊。而且,随着像素尺寸的缩小,会增加图像的存档容量和网络通信量,图像的数字处理难度会显著增加。因而,临床使用时像素尺寸的选择应该是最优的而不是最小的。临床研究表明,对于胸片x射线摄影,0.2mm像素间隔(2.5lp/mm,大约一行2000个像素)已经足够。


7.刷新和成像速度  数据采集时间的缩短,提高了平板探测器的刷新速度,使日益受到重视的双能成像等高级临床应用的实现成为可能。

    

8.动态范围  动态范围是指平板探测器所能检出的最强信号和最弱信号之间的范围,动态范围越大,表明探测器所能检出的信息越多。基于较宽的动态范围(0.5~13000μR),组织均衡(TE)技术,使不同强度的信号(如鼻骨信号和软组织信号)能在同一幅图像中同时显示。

    

9.ISO平板感光度(ISO)  表示探测器对信号的敏感程度。市场上常见的DR系统的ISO最大值一般为800,GE公司的Definium 6000 DR系统的ISO最大值达到1560。相同条件下,ISO越高,曝光时间越短。虽然较高的ISO、较短的曝光时间将会降低图像质量,但它同时能显著降低病人的受照剂量。这对于对图像质量要求不是太高、需要经常复诊的病人或儿童等病人来说具有重要意义。临床研究表明,当ISO等于1000时,普通胸片病人受照剂量为0. 35dGy/cm2明显小于ISO等于640时病人受照剂量0.64dGy/cm2

    

10.填充因子  X射线经碘化铯层转换而成的可见光信号不可能百分之百的转换成电信号。目前市场上常见的DR系统平板探测器的填充因子一般为65%。有的公司由于采用纳米技术设计扫描电路和读出电路,DR系统的填充因子为80%从整个DR的发展趋势来看,整板技术、高DQE、宽动态范围、快速成像和低剂量必然成为未来的发展方向


点击查看往期考点汇总:

【重点考点】放射医学 第三章 图像质量控制01

【重点考点】放射医学 第三章 图像质量控制02

【重点考点】放射医学 第三章 图像质量控制03



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