数字乳腺摄影的成像技术及其质量控制
2015-09-20
乳腺X线摄影上岗指南编委会
1.数字乳腺摄影影像质量的影响因素
1.1 噪声
噪声或称图像斑点,降低了诊断医生识别钙化等细微结构的能力,降低了诊断的正确率,因此在医疗影像中应尽量降低噪声对影像质量的影响。数字化图像具有宽广的动态范围。在进行乳腺摄影时,对曝光条件的要求远不如屏/片成像体系严格。当曝光量过低时,图像的噪声会明显增加,从而影响影像质量,尤其是对“钙化点”的观察。曝光量过高对数字化乳腺摄影的图像质量影响并不十分明显,但过高的摄影条件会使图像的散射线增加,灰雾增大,降低图像质量,同时会大大增加乳房的平均腺体剂量。因此,在进行数字化乳腺摄影时,应准确的调整自动曝光控制电离室和成像设备间的匹配,尽量降低辐射剂量。曝光条件的选择尤其要以对噪声的可接受程度作为评判的标准。
数字化医学影像的噪声可以分为:
加性噪声:它和图像的信号强度不相关,如图像在传输过程中引进的“信道噪声”、数字化成像系统获取图像时的系统噪声。
乘性噪声:和图像信号相关,随图像信号的变化而变化,如数字化成像系统扫描时所产生的噪声、图像显示设备的颗粒噪声。
量化噪声:其大小显示出数字图像和原始图像的差异,减少这种噪声的最好办法就是按照灰度等级的概率密度函数来选择量化等级。
“胡椒盐”噪声:此类噪声一般由图像后处理所产生,如变换域中引入的误差,使图像反变换后造成的变换噪声等。
量子噪声:与屏/片成像体系中的量子噪声一样,是由于成像设备吸收X线光子数量的涨落形成的,主要由曝光不足引起。
在上面五种噪声中,前四种噪声主要和设备的固有特性和处理手段相关,量子噪声与技师选择的曝光量水平密切相关。在临床工作中,应在降低噪声、提高影像质量和尽可能的降低患者接受X线剂量中寻求最佳的应用技术。既不可为降低噪声而无限制的增加照射量,也不可过分的追求低剂量而造成影像质量的劣化。
在临床影像阅读中,对噪声的要求则是以不影响临床诊断工作为基本要求,它包括对噪声出现程度和噪声出现区域两个方面。程度上,所有噪声的出现要以不干扰正常的诊断工作为基本要求。区域上,在可视图像区间内的临床感兴趣区诊断图像区间内不可出现影响诊断的噪声。
1.2 对比度、密度和图像显示层次要求
在屏/片成像体系中,决定图像的对比度和密度主要由所采用的曝光条件和胶片的特性曲线所决定。在数字化乳腺摄影中,除了曝光条件和IP成像特性外,图像后处理参数的选择也成了最重要的影响因素之一。数字化图像具有强大的信息后处理功能,甚至可以分别调整图像的最高密度区(肩部)、高密度区(直线部的上半部,高对比区)、低密度区(直线部的下半部,低对比区)和最低密度区(趾部)。同时结合对灰阶直方图的调整,可以分别处理图像的腺体和脂肪组织区。这样可以在不改变某一组织对比度的情况下,使另一不同组织的对比度达到临床诊断的需求。
结合乳腺影像临床诊断的基本要求和数字图像的基本特点与优势,建议使用高分辨率显示器软阅读的诊断方式,对感兴趣的组织结构灵活调节亮度和对比度,以最佳显示出解剖结构和病变信息。
如果采用硬拷贝打印方式,建议其图像质量的评价可以采用以下指标:腺体组织应具有至少1.0的光学密度,1.4到2.0间的光学密度最有利于对病变的观察;脂肪组织的光学密度至少为1.2,以在1.5至2.0的区间内为好,不可大于3.1;胸壁肌肉组织光学密度大于1.0,可显示肌肉下的腺体组织;可分清乳房腺体组织的不同密度和层次;全部皮肤线隐约可见;皮肤毛囊隐约可见,不可影响对乳房内腺体和脂肪组织的观察。
1.3 清晰度
清晰度是在一幅影像中反映出乳腺摄影系统捕获微小细节的能力,例如针状结构的边缘。在影像中,模糊度通过微小线性结构边缘、组织边缘和钙化的模糊表现出来。数字乳腺摄影中可能遇到的模糊种类包括运动模糊、成像板模糊、几何模糊、图像处理模糊、显示设备失真模糊。
运动模糊是乳腺摄影中最常见的模糊,MLO位较CC位更容易引起运动模糊。规则的乳房压迫、恰当的乳房固定、曝光时间的缩短和摄影前与患者良好的沟通可以最有效地避免运动模糊的产生。曝光时间过短可能导致滤线栅铅条影的出现,但曝光时间过长会引起乳房运动模糊,通常情况下曝光时间应选择在0.5到2秒之间。
成像板固有模糊度是由于荧光体层的结构和厚度所产生的模糊度,这也将影响图像的分辨率。当积存能量的荧光体颗粒受到激光的激发时,发出的可见光向各个方向散射,从而引起调制度的下降。再加上成像板具有一定的厚度,激光束和发出的可见光传播过程中都有一定程度的扩散,这也增加了成像板的固有模糊度。
几何模糊的增大主要由焦点尺寸的增加、物体影像接收器距离的增加和焦点影像接收器距离的减少而引起。但随着X线发生设备技术的逐渐提升和影像投照技术的提高而在不断的改善。
图像处理模糊是由不恰当的图像处理参数的选择所引起。数字化图像的最主要干扰因素是噪声的产生,可以应用图像平滑处理来减轻噪声的影响。适度的降噪手段可以削弱噪声对图像的影响,同时可以降低球管的剂量。图像平滑既可以在图像的空间域也可以在图像的频率域对图像进行处理。在应用平滑方法对图像进行处理时,如果处理不当,会使图像本身的细节如边界轮廓、线条轮廓等变得模糊不清,从而降低图像质量,影响诊断。平滑处理过程总要付出一定的细节模糊代价,如何把握好平滑处理的“度”,既能平滑掉图像中的噪声,又尽量保持图像细节是图像处理人员的首要任务。
显示设备失真模糊主要由软阅读方式的显示设备所影响。数字化图像及其显示设备都是由一个一个的基本成像单位(像素)所构成。显示设备的制作工艺和技术水平可以在显示图像的过程中对图像质量产生影响,如显示设备的均匀性、薄膜晶体管的精度和稳定性以及电压的稳定性等因素均可以使图像模糊失真。此外,图像固有频率和显示设备采样频率之间的匹配性也是引起显示设备失真模糊的主要因素,所以在应用软阅读进行诊断时应将图像放大至100%来去除频率的匹配性所引起的图像模糊失真。
1.4伪影
伪影是指在影像中没有反映物体真正衰减差异的任何像素值的改变。它通常由成像系统的硬件、软件后处理、摄影技术、外界干扰等因素所引起。
硬件伪影通常由滤线栅、IP及其扫描装置、图像显示设备等引起。滤线栅伪影在滤线器的驱动装置发生故障时出现,在数字化影像与屏/片系统中表现有很大不同,其原因是滤线栅栅条的固有频率和数字化成像系统的采样频率不匹配所造成的。IP扫描装置故障会导致扫描过程暂停或改变,从而造成图像畸变。同时,激光的功率也会随着时间的推移而逐渐减弱而引起图像伪影的产生。在信号的采集和转换过程中,包含一系列的光学过程,当光学系统和其通路出现灵敏度或灰尘等干扰因素时,也会使图像产生伪影。
IP所引起的伪影是在CR成像系统中最普遍的硬件伪影。作为X线能量探测装置,IP在临床工作中需要反复使用。当出现刮擦痕和使用寿命问题引起持续伪影时,必须更换IP。此外,IP成像板的暂时性缺陷,如灰尘、污物和幻影,可以通过对IP的清洁和擦除来消除。
在进行软阅读时,图像显示设备的精度和物理性状也会产生干扰伪影,如显示器的像素固有频率和图像频率的匹配问题所引起的条带状伪影。这种原因还会导致部分细小病灶的丢失。基于此,建议在软阅读诊断中,必须将图像放大至100%进行观察。
数字化图像具有强大的可控性,可根据临床需要将解剖结构的特异性显示出来。但不恰当的处理手段,反而会造成影像质量的下降。在数字化图像处理中,一般会根据图像的具体需要和特性,在空间域和频率域分别进行处理。滤波器频率的选择、卷积算法、邻域集合选择和滤波器窗口选择等因素均会造成伪影的产生。如边缘强化处理的程度过度,会在数字化乳腺影像中造成乳腺导管呈“干树枝样”改变。
静电是对数字影像产生伪影的最常见外界干扰因素,可以造成横行白线影和图像密度不均的影像。此外,震动等因素在信息转换过程中,紫外线或其它可使IP感光的因素都会产生影响诊断的伪影。
2.数字乳腺摄影的质量控制检测
数字乳腺摄影通常分为3个独立的部分:影像采集,包括X线源和影像接受器(成像板和平板探测器);影像处理,包括影像处理软件;影像显示,包括监视器、影像显示软件、激光打印机和观片灯箱。
2.1探测器的背景噪声
所有成像板闲置24小时以上必须首先进行擦除处理,以确保由于背景辐射或其它原因造成的所有残留信号。擦除装置的子系统是由高压纳或荧光灯(取决于生产商和设备型号)组成。擦除后,用自动或固定算法扫描几块成像板,每张成像板应该产生清洁、一致、无伪影的影像。对于DR乳腺摄影系统,可在乳房放置平台上覆盖1mm的铅板,手动选择远低于临床摄影的条件进行曝光,进一步观察系统重建出的影像。系统自动计算处理的曝光指示器数值应该指示为无入射曝光的基准值。任何输出影像中出现的明显伪影、区域阴影或不一致性,都应该进一步评估。如果测试的成像板超过两块出现问题,所有成像板都应该进行测试。一定数量影像中重复出现的伪影,比如一致性阴影,表示激光子系统、光导管、存储器板、擦除单元等都是潜在的问题。在进行其它检测前需要校正措施。
极限值 验收检测时所得背景噪声的指示器数值10%范围内。
2.2系统线性和自动动态范围控制
此测试可以确定超过三个数量级的曝光变化时探测器和读出系统的响应(1000倍的差异)。必须对摄影X线管进行校准,以保证输出的可重复性(kV精度优于±5%,曝光量输出精度±2%),采集几何/接受器摆放方位始终保持一致。建议的技术参数为28kVp和0.03mm Mo滤过,线束准直在整个接受器区域。(向生产商咨询特定的线束能量和球管滤过,以确定正确的曝光值校准。)设定摄影技术,0.1(一般使用设备最小允许的mAs和常规使用的管电压)、1.0和10mGy(有些CR机型中可能会达到饱和,这时要减少曝光量直至产生非饱和结果为止,比如28kV、250mAs)的IP接受器表面剂量。应该用校准的乳腺摄影专用电离室(无后散射)测量真实的入射剂量。每种一次曝光量,采集三种独立的影像,在曝光和处理之间使用10分钟的固定延迟时间。曝光值的校准使用生产商指定的读出算法,并确定每个接受器适当的入射曝光量。对整个过程重复三次(总共九幅影像),特定值的入射曝光量测量注意使用相同的IP。
X线束的质量通过增加附加滤过和/或患者衰减发生改变,即使在相同的入射曝光下,探测器响应都会因线束质量的变化而发生改变。建议遵循生产商的推荐草案,如果使用了不符的滤过,感度值的推荐精度就可能会达不到。
对于任一个接受器,根据曝光指数的换算公式计算出的到达IP的剂量值,在实际测量入射曝光量的20%偏差范围内,在平均值的10%范围内。
2.3影像探测器可重复性和像素值一致性
我们期望影像接受器自身的一致性以及接受器之间的一致性保持均匀和稳定。可重复输出(2%变动)的校准X线管可进行此测试。使用28kVp大SID(最小化阳极效应)对整个探测器均匀曝光,大约5mGy的入射曝光量。对于CR系统,清单中的每一暗盒/荧光板都要进行测试。可重复的几何特性和荧光板摆放必须保持前后一致。
软拷贝输出方式时,像素值的测量在影像每四分之一的中心和影像的正中心位置进行。计算每一兴趣区(ROI面积为1cm2)内的平均像素值和标准差,平均数值应该在总体平均值的10%范围内。五个ROI中的标准差都应该基本相同。清单中所有荧光板的入射曝光量计算值都应该在实际测量值的±10%内。(注意:包括kVp和附加滤过在内的这些特定需求都与销售商的要求相适应。)所有影像都要检查是否有条纹、黑白点和斑痕。“唯一的”不重复出现的伪影通常归因于成像板的问题,而在几幅或所有影像中稳定出现的伪影则很可能是设备造成的(CR系统的阅读仪和平板探测器)。某一特定成像板出现伪影后,要在对其清洁后进行激光擦除处理,然后重新测试。如果问题仍然存在,应该对此IP进行维修。出现横跨影像的阴影呈稳定过渡时,这是由X线管的拖尾效应引起的,把成像板旋转180度再曝光时会消除这种变化。采取此措施后如果还出现这种改变的话,维修工程师应该对此明暗阴影进行校正。
2.4成像板流通量和影像重建时间
具有自动装载的CR系统,使用5~10块暗盒顺序处理,记录最初阅读周期的开始到最后影像出现的时间间隔,很简单的推算出每小时处理成像板的数量。对于具有内部堆栈和需要手动供给的系统,应该将10块暗盒无间隔的送入阅读仪,记录时间方法同上。对于DR系统,自曝光结束的瞬间开始计时,到影像重建完成在监视器上显示(全部影像数据采集和处理完成)为止,记录此间隔时间。流通量和影像重建时间的偏差不应超出公布规格的10%(除非购置协议中制订了其它的例外规定)。
极限值 变化范围在标称数值的10%以内。
2.5激光束功能(CR)
此测试评估激光束扫描线完整性、线束振动、信号消退、聚焦等。选择大约28kVp,大约5mGy的入射曝光量。将一把钢尺放置在乳腺摄影暗盒的中心,大致(但不)垂直于激光束扫描线。检查影像中钢尺的边缘来评估激光束的振动。钢尺边缘应该在照片整个长度内保持笔直且连续。扫描线沿钢尺边缘由亮到暗过渡时过量辐射或辐射不足,都说明存在像素定时错误或激光束调制问题。用10倍(或更大放大率)的放大率在工作站显示器上检查影像各个区域扫描线的空间一致性。直边的“阶梯”特性是正常的。在大多数区域,扫描线信号消失被探测为透明直线,但个别地方有可能在集光管中表现为常见的微粒状伪影。此伪影的出现表明系统处于非最优化性能,需要维修人员进行校正。
极限值 钢尺边缘两侧激光束抖动范围不超过1个像素。
2.6空间分辨率
空间分辨率测试包括探测器影像中央和周边的极限分辨率。在探测器的中央和周边区域,近乎平行和近乎垂直于X和Y方向放置分辨率测试模体(比如,铅条方波测试卡)。用28kVp的线束曝光,大约5mGy的入射剂量(量子斑点应该较低)。使用相应的处理算法来增强影像对比度,但没有明显的边缘增强。在CRT上,将数字影像放大至固有分辨率极限(按照实际像素尺寸显示),调节窗宽/窗位使被照体最优化可视。中央和周边分辨率都应该与探测器(成像板和平板探测器)所特定的最大分辨率相接近。不论在水平还是垂直方向上的空间分辨率比生产商的规格低10%以上时,都要进行校正。另一方面,“伪分辨率”的识别也很重要,就是较低频率的铅条组已经模糊显示而较高频率的铅条却看的见,这是由于频率混叠造成的。如果将分辨率模体放置在X-Y矩阵的对角线上,测得的分辨率可能超出理论的采样分辨率极限。这时,分辨率模体的“有效”采样间隔由于夹角的正弦值(例如,45度角时为0.707)而变得较小,过高估计了实际垂直和水平的极限分辨率。这些测试主观且倾向于错误,但通常足以满足适当空间分辨率响应的验证。因此,对于空间分辨率的测量,需要相互垂直的两组矩形波测试卡来测量探测器两个方向(CR阅读器激光扫描方向和成像板运动方向、DR平板探测器相互垂直的两个方向)的空间分辨率(测试模体的最大分辨率≥10LP/mm)。另外,为了评估系统对分辨率的相应特性,还需要一组与前两组呈45度角的矩形波测试卡(测试模体的最大分辨率≥14LP/mm)。
极限值:低于极限分辨率的10%范围以内。
2.7金属网测试和探测器分辨率一致性
此测试利用屏-片密着测试工具验证接受器整体视野的聚焦状况。应该对平板探测器和每一成像板进行测试。金属网测试工具置于乳房平台上,用28kVp约5mGy的入射剂量(量子斑点应该较低)曝光。使用增强影像对比度的阅读/处理算法。结果影像应该在整个视野内无畸变且清晰。如果在某一成像板上金属网存在畸变或模糊区,则说明此成像板应该清洁或维修。平板探测器或不同成像板影像上出现可重复的畸变或模糊则说明扫描装置存在故障。
2.8低对比感度/探测能力
在数字乳腺摄影系统中,对比度分辨率受量子统计(探测器中吸收的X线)的限制。此测试可以验证X线量子统计对常规临床使用X线成像曝光范围的限制。其它的噪声源,诸如电子噪声、数字化噪声、亮度噪声、或固有模体噪声等,都应该在临床使用曝光范围内不会限制低对比信号的探测。使用乳腺摄影的拟人组织等价模体Mammo AT(IBA)或18-222(Nuclear Associates),采用推荐的线束能量和典型临床范围内的多种入射曝光量成像。在对探测器约0.2mGy、2.0mGy、20mGy三种入射剂量下采集三幅影像,应该使用对比度特定算法来处理图像。随着曝光量升高量子噪声的减少,对比感度应该改善。如果没有改善,应该考虑其它的噪声源和因素,比如探测效率降低、固定点噪声(伪影)、过高的亮度或放大噪声、或X线/可见光散射对物体对比度影响、其他因素等。请维修工程师协助校正任何可能的严重问题。验收检测的低对比测试一旦完成,对比感度等级可以作为定期QC测试的基准和性能标准。
具有数字影像分析能力的系统,应该重视经由兴趣区(ROI)分析(所选ROI内平均信号除以RMS噪声)的信噪比的量化值,此数值是入射曝光量的函数。对比度模体中的低对比物体间的对比度噪声比(背景ROI内平均值差异除以RMS噪声),为标准化采集技术下成像板提供了量化基准。基准值的建立通过当前和历史数据的对比可以对系统性能作出客观的评价。
2.9距离精度测量和高宽比测试
距离精度很容易的由已知尺寸物体、影像缩小因子和照片上测得的距离而确定。对于一个影像显示工作站,应该首先对每一影像矩阵执行像素校准。分辨率测试模体影像可以用于测量水平、垂直、或任何倾斜方向的距离精度。对于尺寸缩小的照片影像,实际距离是测得的距离和影像缩小因子的乘积。真实距离和实测距离的比较在两个方向上应该在测量误差的1-3%范围内。
高宽比测试检测的是,由于圆柱状和平面扫描镜面在扫描线起始和结束时的“倾斜”而导致的可能存在的影像畸变。在一块IP的周边放置几块高对比的已知长度的方形物体(如铝或铜滤过片),使用标准摄影技术,用5mGy入射剂量对其曝光,用标准对比感度算法读出。在照片和/或显示工作站上用数字测径器测量被成像体的高宽比。下一步,要确保像素尺寸按照特定影像接受器的尺寸正确地校准。
极限值 验证X和Y方向的距离在绝对距离的1-3%偏差内,高宽比在影像的周边和中央区域一致,不随空间的变化而改变。
2.10擦除周期的完全性
如果成像板不正确擦除或擦除不完全,可能在以后的影像采集中产生类似处理故障的影像伪影。特殊情况下,极度过度曝光的接受器可能需要几次“擦除”才能完全消除残余潜影。为了测试擦除能力,在成像板的中心密着放置高对比测试体(如分辨率铅条模体),用大约30mGy(例如32kVp,200mAs)的入射剂量对其曝光。在有些系统中,如果曝光量超出限定值,成像板将会被识别为“过度曝光”而禁止立即使用,或显示警告信息。用标准临床算法处理此屏,并将此屏从系统中退出。用较小的准直野大约2mGy的入射剂量对屏再曝光(如28kVp,20mAs,无附加滤过),使用相同的阅读算法进行处理。通过观察分辨率测试模体的幻影来验证先前的高曝光量没有残余信号。对于DR,方法同上,直接将被照体置于乳房平台上,两次曝光条件尽量选择接近系统可允许的上下限值。曝光结束后,观察第二幅图像中有无第一次曝光时所放置被照体的影像。
极限值:背景噪声基准值的10%范围内。
2.11剂量检测
使用专用乳腺摄影剂量检测装置(例如IBA DOSIMAX Plus A),记录每个被检者每次曝光时的皮肤入射剂量,进而计算出平均腺体剂量(AGD)。同时应记录加压后乳房组织的厚度、管电压值,以用于AGD的计算。
极限值:每次曝光的平均腺体剂量≤3mGy
2.12胸壁侧漏掉的组织
确定在乳房支撑台面边缘和影像区域之间无组织影像的宽度。有数种方法可用于此测量目的。从胸壁侧固定距离内加上一些标记,这些标记在影像上的位置能用于确定胸壁侧漏掉的组织。一般推荐使用专用于乳腺摄影的监测模体如Mammo AT(IBA)或18-222(Nuclear Associates),对系统重复测定5次,以核查探测器上影像显示的范围。
极限值:在胸壁侧漏掉组织的宽度≤5mm。
2.13探测器单元失效(DR系统)
检查制造商最近确定的“坏像素分布图”,此分布图反映出那些位置的像素值不是它们自身的读数。用户应能在任何时候均可查阅此坏像素分布图,并能独立于制造商的仪器而使用。
评价制造商得出的关于坏像素列和坏像素单元的最新信息,并与以前的分布图对比较坏像素单元的位置和数量。
极限值目前未确定,建议参考制造厂商的极限值。
2.14未修正的探测器故障单元(DR系统)
使用一个标准的测试块(比如50mm厚的有机玻璃板)在临床摄影条件下获取影像,计算一个ROI内(1 cm2)的平均像素值,近而确定探测器故障单元的数目和位置。在整个影像上移动ROI。确定1个ROI内像素值与平均像素值偏差超过20%的像素。为增加可靠性,使用4幅影像来确定有偏差的像素。在几幅影像中偏差均大于20%的像素可能为坏像素。如果有偏差的像素都在同一列中,很可能就是一坏像素列。
2.15其他放射源的影响(CR系统)
擦除一块成像板。在暗盒的正反面粘2个不同的硬币,将其存放在成像板的存储区域,经历最长的时间周期例如在整个验收检测时期。扫描成像板,无须后处理,评价影像上硬币的能见度。在影像中应看不到硬币。
2.16潜影的淡化(CR系统)
使用临床常规的固定曝光量对标准厚度测试模体进行成像。1分钟后扫描成像板。在标准ROI内测量平均像素值。成像板曝光-阅读间隔分别为2、5、10、30分钟时分别重复以上测量。当怀疑影像质量问题时执行此项检测,将结果影像与验收检测时的结果相对照。
2.17曝光时间
在乳腺摄影中,确定适当的最短曝光时间是很重要的。主要有两个方面的考虑:一是减少乳房移动;一是避免活动滤线栅限时器中止X线曝光。曝光时间过长会使乳房移动的可能性增加,从而引起锐利边缘的模糊,降低乳房中钙化灶和纤维结构的显示。当达到最大曝光时间或最大mAs时,活动滤线栅限时器就会中止曝光。了解所用乳腺摄影设备的曝光中止时间和mAs是很重要的(通常为4秒),临床应用中一般选择曝光时间小于2秒。但是,在某些乳腺摄影设备上,曝光时间过短会导致滤线栅铅条影的出现,从技术上必须进行调整加以避免。通常,曝光时间应选择在0.5到2秒之间。
曝光时间可利用管电压和输出计测定,也可用曝光定时器。在所有的临床AEC模式中,常规曝光时间均在标准PMMA厚度(4.5mm)下测定。在标准厚度被照体下,使用AEC模式时曝光时间应小于2秒。
2.18伪影评估
伪影可以产生于硬件、软件或被成像体。
硬件伪影主要产生于CR系统的成像板和影像阅读仪、DR系统的平板探测器。最普遍的是IP的暂时性缺陷,诸如灰尘、污物、和幻影(擦除不完全)。这些伪影可以通过对屏的清洁和/或成像板擦除而容易校正。持久IP伪影可以追踪到刮擦痕或屏的使用寿命,有必要进行更换。影像阅读仪故障可以导致缺损扫描线和/或影像畸变。激光功率会随时间推移而减弱至校正范围外(估计寿命为几年,据每日使用情况而定),这时就需要更换激光子系统。在柱状反光镜或激光装置的尘粒可以显示为影像衰减伪影。平板探测器存在的诸如残影、一致性差、坏像素点等可通过校准程序得以消除。如果出现严重的不可修复的图像伪影,应更换平板探测器。
处理菜单的不当选择会导致不正确的直方图标准化、动态范围定标和输出影像像素值,这些是软件伪影的主要原因。直方图分析功能可能会错误的识别影像中的像素兴趣值。原因包括被照体的不正确摆位、高散射状况下准直探测错误、不常见的解剖体位变化,都会使得接受器上有用影像信息的识别算法产生混淆。
被照体伪影的产生通常是由于以上所提及的被照体摆位错误、扫描线与滤线栅形成的明显干涉图、偶然信息丢失、或高通频率处理引起的。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。
3.乳腺摄影影像的显示
以下的测试基于AAPM TG18的工作(美国医用物理师协会第18任务组)。 3.1显示器的性能评估和质量控制
3.1.1室内光线
监视器的大多数质量检测对室内光线高度敏感,因此所有测试应在临床条件下进行(照明灯、灯箱和其他显示设备应在同一临床条件亮度水平下)。
室内光线的测量应在显示器的中心位置进行,可见光探测器面向外而显示器的电源开关处于关闭状态。主要显示设备所在的室内光线应小于10勒克斯。
3.1.1几何畸变(CRT显示)
视觉检查TG18-QC影像的显示是否存在几何畸变。重点检查测试图型的边缘,边线应完全可视,线条应笔直,有效显示区应置于屏幕中心。
3.1.3对比能见度
TG18-QC测试图型中含有数项评价显示器对比能见度的项目。距影像中心等距的16个亮斑块,每斑块之间具有相同的低对比等级。底部的2个斑块为最小与最大像素值,分别含有一个灰度值为5%和95%的方块。在这些斑块下有3个矩形中有字母“QUALITY CONTROL”,与背景的对比度较低。验收检测时,应记录字母的可视部分来检查能见度,以追踪对比度的下降。如果对比能见度不够,可降低室内光线的强度。如果这样的话,当临床工作中使用显示系统时也要降低室内光线强度。TG18-QC测试图的外观也依赖于像素值与亮度的映像。
注释:应牢记,LCD监视器的亮度依赖于观察角度。当使用大视角时,对比能见度可能与极限值不一致。所有角落斑块应可视,5%和95%像素值方块应清楚可见。
3.1.4分辨率
评价水平和垂直线条模型,以核查视觉显示分辨率。AAPM第18任务组提供了6种在不同背景亮度下的水平线状模型。所有线状图型都应可识别出来。
3.1.5显示伪影
TG18-QC测试模型也含一些能用于识别显示伪影的单元。应仔细核查影像中有缺陷的像素(只适用于LCD),黑-白和白-黑斜条(表示位深不足),伪影接近黑-白和白-黑过渡(显卡)。也要注意时间性不稳定(闪动)和空间性不稳定(跳动)。影像中无紊乱伪影可见。
3.1.6亮度范围
测定显示设备的最大和最小亮度。使用测试图型TG18-LN12-01和TG18-LN12-18。
最大和最小显示亮度比,在室内光线存在时,可指示监视器的亮度对比响应能力(在当前环境条件下)。用可伸缩的亮度计测定两个亮度值,包含室内光线的影响。降低室内光线或调整显示器可以增加比值。
注释:应记住LCD监视器的亮度依赖于视角。当使用大视角时,亮度范围可与极限值不一致。
对于主显示设备,最大对最小亮度比应至少250,辅助显示设备为100。一个显示工作站的各台显示器之间的最大亮度差异应不超过5%。
3.1.7灰度显示功能
确信一幅乳腺摄影影像在不同的影像工作站和打印照片上具有相同的显示,即灰度值映射为显示亮度或光学密度时应该是恒定的。本测量中,要确定一个显示系统是否符合DICOM灰度标准显示函数(GSDF)。
灰度显示函数(GDF)可由AAPM第18工作组的亮度测试模型(TG18-LN12-01至TG18-LN12-18)来确定。测试图型应全屏显示,亮度则在屏的中心测定。GDF的形状依赖于室内光线的强度。因此,当系统在临床使用时,室内光线、灯箱和其他显示设备应在同一亮度水平。应该使用一个可伸缩亮度计来将室内光线的影响包含在内。
此测量完成后,室内光线的强度不能再增加,否则对比度响应必须重新测定。
注释:本测试仅应用于主要和辅助显示系统。影像采集工作站的监视器不适用此测试。由于在乳腺摄影室内需要一定的室内光线水平,采集工作站监视器与主要和辅助显示器的极限值将不一致。因此,该监视器只能用于核查摆位技术,而不能用于诊断和核查影像质量。
注释:应记住LCD监视器的亮度取决于视角。当使用大视角时,监视器的显示会与GSDF不一致。
对于主显示器,计算所得的对比度响应与GSDF对比度响应的差别在±10%范围内(辅助显示器为±20%)。
3.1.8亮度均匀性
当在监视器中心测试完DICOM一致性时,并不等于说监视器每个位置的对比能见度都是最佳的。可以在监视器的几个位置测试GDF,但更简便的是检查显示的均匀性。对每一监视器,在5个位置上测定显示亮度。可使用测试图型TG18-UNL10和TG18-UNL80。
CRT显示器的最大亮度偏差应小于30%,LCD显示器应小于10%(L最大 - L最小)/L中心<0.3。
3.2激光打印机的性能评估和质量控制
3.2.1几何畸变
打印TG18-QC测试图型和打印影像视觉检查无几何畸变。本测试只使用测试图型中的线和边。边缘应完全清楚可见,线应为笔直。
3.2.2对比能见度
打印TG18-QC测试图型核查几个项目的能见度,评价对比能见度,确认观片箱,核查测试图型有足够的亮度。
如果对比能见度不够,可用减低室内光线。如果这样,当临床使用这些显示系统时也应降低光线强度。TG18-QC测试图型的外观也取决于像素值对光学密度的映射。所有角落斑块都应可见,5%和95%像素值方块应清楚可见。
3.2.3分辨率
评估水平和垂直线图型,以核查打印影像的分辨率。
可用TG18-QC测试图型的水平和垂直线图型的细节。所有线状模型都应能识别出来。
3.2.4打印伪影
打印TG18-QC测试图型。核查影像的打印伪影,例如条带状、线状伪影等。应见不到紊乱伪影。
3.2.5光密度范围(选项)
打印TG18-QC测试图型,测定影像中的D最大和D最小。D最小<0.25OD,D最大>3.4OD。
3.2.6灰度显示函数
确认一幅乳腺摄影影像在不同的影像工作站和打印照片上具有相同的显示,即灰度值映射为显示亮度或光学密度时应该是恒定的。本测量中,要确定一个显示系统是否符合DICOM灰度标准显示函数(GSDF)。
打印的乳腺照片可在不同的观片箱上观看,观看条件也有多种。对每个观片箱重复此测定是不现实的。假定进行打印乳腺照片诊断的每一观片箱,与极限值一致,即是标准的观片灯箱。标准观片箱La是1cd/m2和L0是4000cd/m2。
计算所得的对比度响应要在GSDF对比响应的±10%内。
3.2.7光学密度的一致性
打印测试图型TG18-UNL10和TG18-UNL80。测定在5个标记位置中的光学密度。最大光学密度偏差应小于10%((D最大-D最小)/D中心<0.1)。
4.数字乳腺摄影质量控制计划的实施
定期质的量控制检测,对于检查系统性能和维持最优化影像质量是必需的。每天、每周、每月、每年的推荐检测步骤都是执行QC程序的一部分。大多数情况下,除了主要问题和年度检测外,指定技师还要执行大多数的检测任务。推荐用户把专为数字乳腺摄影设计的质量控制模体和剂量监测仪器作为系统购置的一部分考虑到购置价格中去。此外,系统评估的自动QC方法、监视器的维护/安置和调整到开始应用,应该从生产商那里获取。数据库管理工具和电子制表软件是相关系统性能强有力的量化和图形分析工具。
4.1每天质量控制的实施项目
视察系统的运行情况,确定运行状态;
观察剂量测量仪的阅读面板,确定运行正常;
记录每个被检者每个体位的皮肤入射剂量、加压厚度和管电压;
当执行影像QC时,在影像中寻找是否存在灰尘颗粒、刮擦痕以及其他伪影。确保所有的影像都在质量控制中。
4.2每周质量控制的实施项目
擦除所有很少使用或没有流通的成像板;
检测平板探测器的背景噪声;
验证软拷贝观察工作站的监视器校准(对比度/亮度设定在0%-5%和95%-100%小斑块都可见;
采集QC测试模体影像,并在计算机数据库中编入目录。当超出预设定的界限时,核查系统性能并采取措施。
4.3每季度质量控制的实施项目
视察暗盒和成像板。必要时按照生产商的指导进行清洁或视具体情况而定;
对平板探测器执行校准程序;
执行量化QC模体分析(如低对比、空间对比度、信噪比等的“抽查”);
几何畸变和高宽比的检测;
检查照片重拍率,概观曝光指数,确定不可接受影像的产生原因;
检查QC曝光指示器数据库,确定曝光不足或过度的原因并执行校正措施,书写季度报告。
4.4每年质量控制的实施项目
视察/评估影像质量;抽查影像处理算法的适用性;
执行验收检测步骤以确定和/或重新建立基准值;
检查重拍现象、患者曝光量趋向、QC记录和设备维修历史。
除了定期检测外,所有的检查都应该在一个“视为需要”的原则下执行,尤其是在设备的硬件/软件发生改变或大修时。
指定的QC技师、维修人员都应该参与到预防性维护和质量控制程序中。CR系统的侵入性调整和校正的执行,仅能由“销售商许可”人员、具有相关知识的技师,以及负责质量控制的维修人员来完成。除了定期测试外,所有的检测都应该在一个“视为需要”的原则下执行,尤其是在硬件/软件发生变化和设备大修时。