2 种 X 线曝光模式下双下肢全长摄影中图像质量和辐射剂量的比较

刘新丽李天然*雷振兴何建军宾盼徐启明

解放军总医院第一附属医院放射科北京 100048

[摘要] 目的院比较双下肢全长摄影中 2 种不同曝光模式下的图像质量与辐射剂量的关系，以指导临床合理使用双下肢全长摄影。方法院采用序贯实验的方法选择 60 名双下肢全长摄影患者并随机平分成 2 组，其中有 4 名O 型腿患者随机均分入 2 组，双下肢全长摄影时 1 组运用自动曝光控制（AEC）模式曝光，另 1 组运用手动曝光控制（FIXED）模式曝光，对 2 组曝光的图像质量和辐射剂量进行定量分析比较。结果院2 组患者中一般患者的图像质量无明显差异，均能明确诊断，但 FIXED 模式下患者接受的辐射剂量明显增加。而 O 型腿患者在 FIXED 模式摄片下膝关节图像质量明显优于 AEC 模式。结论院不同曝光模式对图像质量和辐射剂量均有影响，为了保证图像质量，O 型腿患者可用 FIXED 模式检查；对于一般患者，从辐射防护角度考虑推荐使用 AEC 模式摄片。

[关键词] X 线；曝光模式；双下肢全长摄影；图像质量；辐射剂量

[中国图书资料分类号] R318曰R445  [文献标志码]  A  [文章编号]  1003-8868 渊2018冤02-0015-05 DOI院10.7687/j.issn1003-8868.2018.02.015

Comparison of image quality and radiation doses of double lower

extremities full-length photography by two X- ray exposure modes

LIU Xin-li, LI Tian-ran*, LEI Zhen-xing, HE Jian-jun, BIN Pan, XU Qi-ming

(Department of Radiology, the First Affiliated Hospital of  Chinese  PLA  General  Hospital,  Beijing  100048,  China) Abstract To compare two exposure modes on image quality and radiation dose when used for double  lower  extremities   full  -length   photography   so   as   to   provide   guidance   for   clinical   application. Totally 60 patients undergoing double lower  extremities  full-length  photography  were  selected  with  sequential  experiment  and  then  divided  into two groups randomly and equally, of whom, there were four ones with genu varum. In the two groups,  one group  applied  the  exposure mode of AEC, and the other involved in FIXED mode. Then the two  groups were  compared  on  image  quality  and radiation  dose. The exposure radiation to the patient under FIXED mode was  higher  than  that  under  AEC  mode  although the common patients had the image  quality  with  no  significant  difference  in  the  two  groups,  and  FIXED  mode  resulted in higher image quality for the patients with genu varum then AEC mode. Exposure modes have effects on image quality and exposure dose, and it's suggested that AEC  mode  be  applied  for  common  patients  from  the  aspect  of radiation protection while FIXED mode be used for the patients with genu varum. [悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造袁2018袁39渊2冤院15-19]

Key words X ray; exposure mode; double lower extremities full-length photography; image quality; radiation dose

0引言

人工关节置换手术可有效解决晚期骨关节疾病给患者带来的痛苦，帮助患者有效提高生活质量。髋 关节、膝关节置换术均需要在手术前后测量股骨角、胫骨角和膝关节内外翻角度。功能位全下肢 X 线摄

作者简介院刘新丽（1990-）女、技师。主要从事 X 线检查技术中辐射剂量方面的研究工作E-mail：977521973 @qq.com

通信作者院李天然E-mail：lizhaoruixin@sina.com

片是 X 线平片检查的重要延伸和补充，也是膝关节置换术后复查的首选检查方法[1-2]，可用于测量、判断人体膝关节负荷自身质量时的形态变化，便于制订手术方案及对术后疗效进行评估。但是，在临床实践中我们发现应用不同的摄片模式会使图像质量和辐射剂量产生差异。为了更好地合理应用这项技术，我院在功能位全下肢 X 线摄影中使用 2 种摄影方法—自动曝光控制（AEC）模式和手动曝光控制

（FIXED）模式。以下对这 2 种摄影方法进行分析比较。

1资料与方法

1.1一般性资料

采用序贯实验的方法选择我院自 2015 年 6 月

至 2016 年 6 月期间进行双下肢全长摄片患者 60 名，年龄 29~76 岁，平均年龄 53.4 岁。其中，男性患者 20 名、女性患者 40 名，均为中等体型。60 名患者随机平分成 2 组，其中有 4 名 O 型腿患者随机均分入 2 组。双下肢全长摄影时一组运用 AEC 模式曝光，另一组运用 FIXED 模式曝光，对 2 组的图像质量和辐射剂量进行定量分析比较。

1.2检查方法

1.2.1仪器设备

采用 GE 公司 Definium6000-III 数字平板系统， 该系统采用 17 in（1 in=25.4 mm）非晶硅平板探测器，额定功率 65 kW，管电压 40~150 kVp，管电流10~ 800 mA。

1.2.2患者准备

双下肢摄影时，在立柱探测器前安放并调节支架，固定支架后要求患者脱去鞋袜，使患者站立于一个高约 55 cm 的台面，身体背对探测器，保持直立， 面向前方，足尖朝前。将自制长度 100 cm 标尺置于患者肢体一侧，使之尽可能贴近身体。嘱患者尽量贴近探测器[3]。

1.2.3摄片方法

随机采用 AEC 模式和 FIXED 模式摄影。AEC 模式曝光条件为 320 mA、80 kV，大焦点摄影，摄影距离为 180 cm ，光栅尺寸 17 in伊17 in，选择左右两探测野。FIXED 模式曝光条件同 AEC 模式。摄影方法： 2 种模式摄片时起点均定于髂骨上缘，终点定于踝关节，摄影时嘱患者保持不动，设定焦物距为 12 cm。拍摄时 2 种模式均采用步进式连续曝光，由 6~7 次曝光完成摄影，通过设备自带 Auto Image Paste 协议进行全长拼接并对图像质量进行适当调整。处理后得到的全长图像由影像归档和通信系统（picture archiving and communication systems，PACS）存储，并将图像发送至激光相机打印胶片。

1.3图像质量评估方法

按照包括部位图像清晰度、全片密度有无差异、拼接线是否明显、各部位有无失真来评价照片质量[4]。由 2 位副主任以上医师应用双盲法对 2 组患

者的图像质量进行独立评分。以下 5 项中，每项达

到标准者计为 1 分，未达到者计为 0 分，评分达到 5

分者为甲级片：（1）全片上要包括髂骨上缘，下要包

括踝关节下缘，双侧要左右对称；（2）图像清晰度高，膝关节关节间隙清晰，关节面边缘要清晰显示，无运动伪影；（3）全片密度均匀，拼接线不明显；（4）拼接线上下图像过渡自然，无结构丢失；（5）骨盆及双侧髋关节、膝关节等结构无明显变形失真，拼接点错位不超过 1 mm。

1.4辐射剂量评价

辐射剂量为表面入射剂量与权重因子（W）的乘 积，可以一定程度上反映人体的吸收剂量，故本文应用表面入射剂量数据进行辐射剂量评价。每名患者单次曝光产生的表面入射剂量及 mAs 在数字平板系统中均自动显示，将这些数据记录并求和即可得到每名患者的实验数据。

1.5统计学分析

使用 SPSS 19.0 统计学软件对 2 组数据进行统计学分析。每组摄片模式下的表面入射剂量及 mAs 数据采用配对 t 检验，P<0.005 表示差异具有显著统计学意义。

2结果

2.1图像质量比较

4 名患者为重度膝关节骨关节炎，并已发展为O 型腿，其中 3 名 AEC 模式摄影得到的双下肢全长影像中，膝关节间隙显示不清，影像质量不佳，后与患者协商，签署知情同意书后，改用 FIXED 模式再次得到的双下肢全长图像各关节间隙均较清晰，符合诊断要求（如图 1 所示）。这是因为 2 种模式采用同等条件曝光，因 O 型腿患者使用 AEC 模式时，两侧电离室暴露在空气及软组织中，导致曝光不足，而在图像后处理时需要全面显示组织结构，使得图 1

（a）颗粒度增加，而关节间隙处显示不佳。其他患者的图像质量在 2 种曝光模式下得到的影像双下肢结构清晰、全片组织密度无差异、无明显拼接线、各部位无失真，符合影像诊断要求，无明显差异（如图 2 所示）。AEC 模式下图像质量评估甲级片率 93.3%， FIXED 模式为 96.7%（详见表 1）。

（a）AEC 模式（80 keV、320 mAs） （b）FIXED 模式（80 keV、320 mAs）

图 1 O 型腿患者全长拼接图像膝关节部分截图

2.2表面入射剂量及 mAs 比较

2 种模式的表面入射剂量比较如图 3 所示，AEC

（a）AEC 模式 （b）FIXED 模式

图 2 2 种模式下双下肢全长摄片比较

表 1 2 种模式下图像质量评价结果

例

模式 5 分 4 分 3 分 2 分 1 分

AEC 模式 28 2 0 0 0

FIXED 模式 29 1 0 0 0

模式为（1 .567 依0.287）mGy，FIXED  模式为（2.28依 0.003）mGy，具有显著的统计学差异（t =12.322，P <

0.001）。2 种模式的平均 mAs 比较如图 4 所示，AEC模式为（45.13 依1.98）mAs，FIXED  模式为（99.51 依 1.18）mAs，具有显著的统计学差异（t=23.598，P=0.000）。

据被照体的厚度、密度、生理及病理特征等准确地自动控制 X 线量，保证适当的感光量，使得影像质量相对稳定，相比 FIXED 模式可以降低一定的辐射剂量[6-7]。AEC 模式可以控制 mAs，而 kV 是预先设置的，大部分曝光过度或不足均可以通过后处理得到较高质量的图像[8]。FIXED 模式的射线量完全由操作技师人为控制，与患者自身条件关系不大。本研究中患者均为中等身材，曝光条件合理，2 种曝光模式均可满足摄影标准。经观察发现，AEC 模式和 FIXED模式 2 种摄片方法均能满足诊断需要，图像甲级率分别达到 93.3%和 96.7%，但对于 O 型腿患者，AEC模式会导致曝光不足，关节间隙显示不清，进而无法正常测量下肢力线，不能为临床提供诊断依据，而FIXED 模式对此则有明显优势。

传统 X 线摄影与 DR 中，kV 和 mAs 都是影响受检者辐射剂量的主要参数，kV 主要影响 X 线的质，决定 X 线的穿透性，mAs 则主要影响 X 线的量，是受检者辐射剂量和影像质量的重要影响因素[9]。X 线检查主要利用射线的电离作用，而电离辐射可以引起多种放射疾病，所以降低患者 X 线辐射剂量， 减少 X 线的辐射效应是目前社会的共识[10]。经过统计学比较发现，FIXED 模式的表面入射剂量高于

AEC 模式，且具有统计学意义。

2.500

2.000

1.500

1.000

0.500

0.000 AEC 模式 FIXED 模式

120.00

100.00

80.00

60.00

40.00

20.00

0.00 AEC 模式 FIXED 模式

而表面入射剂量与人体的吸收剂量呈正相关，表明采用 AEC 模式曝光，可以降低人体的吸收剂量，减少电离辐射对人体的伤害。

综上所述，对一般患者进

行双下肢全长摄影时应采用

模式 模式

图 3   2 种模式平均表面入射剂量比较直方图 图 4 2 种模式平均 mAs 比较直方图

AEC 模式曝光，既能保证图像

质量也能降低辐射剂量；对于

3讨论

双下肢站立位摄片能够显示双下肢骨骼在生理功能状态下的情况，可反映负重骨骼生物力线的变化。功能位全长影像可提供双下肢的病变征象及相关角度、长度等丰富的影像资料，在临床骨科广泛应用，尤其是髋关节及膝关节置换术患者[5]。由于 IP

（imaging plate）及平板探测器的最大长度为 17 in，摄

片包含范围有限，因此实现双下肢全长摄影就必须采用全景拼接技术。本研究采用 AEC 模式和 FIXED 模式曝光。数字化 X 线摄影（digital radiography，DR）中AEC 模式摄影主要应用电离室曝光，电离室可根

O 型腿患者推荐选择 FIXED 模式曝光。

[参考文献]

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[10] 刘海洋，刘青松，裴作声. X 射线量的合理应用及辐射防

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