YYT 0590.1-2005醫(yī)用電氣設(shè)備數(shù)字X射線(xiàn)成像裝置特性 第1部分 量子探測(cè)效率的測(cè)定

中華人民共和國(guó)醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY/T0590.1—2005/IEC62220-1醫(yī)用電氣設(shè)備數(shù)字X射線(xiàn)成像裝置特性國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局發(fā)布 I 2規(guī)范性引用文件 3 34.2X射線(xiàn)裝置 3 3 3 4 65未處理數(shù)據(jù)的校正 76量子探測(cè)效率的測(cè)定 8 8 8 97符合性聲明的格式 附錄A(規(guī)范性附錄)余輝效應(yīng)的測(cè)量 附錄B(規(guī)范性附錄)術(shù)語(yǔ)一已定義術(shù)語(yǔ)的索引 附錄C(資料性附錄)輸入噪聲功率譜的計(jì)算 參考文獻(xiàn) 圖1試驗(yàn)器件 4 5 3表2本部分指定使用的參數(shù) 8 YY/T0590.1—2005/IEC62220-數(shù)宇X射線(xiàn)成像裝置在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用日漸增加并且將會(huì)廣泛取代常規(guī)的(模擬的)成像裝置諸如熒屏膠片系統(tǒng)或模擬X射線(xiàn)影像增強(qiáng)電視系統(tǒng)。因此定義描述這些數(shù)字X射線(xiàn)成像裝置規(guī)定的成像性能的參數(shù)并規(guī)范化所采用的測(cè)量程序成為必要。在科技界存在日趨一致的看法，即量子探測(cè)效率(DQE)是描述X射線(xiàn)成像設(shè)備成像性能的最適合的參數(shù)。DQE表示數(shù)字成像設(shè)備在把射線(xiàn)影像轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像時(shí)圖像信噪比所保留的比率。在X線(xiàn)影像領(lǐng)域射線(xiàn)影像的噪聲是與曝光劑量密切相關(guān)的，所以DQE的值同樣也表達(dá)了數(shù)字影像設(shè)備對(duì)入射劑量的利用效率。各制造商很早就廣泛使用DQE來(lái)說(shuō)明其設(shè)備的性能，一些管理機(jī)構(gòu)如FDA也使用DQE這個(gè)指標(biāo)作為市場(chǎng)準(zhǔn)入條件。但由于目前還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范測(cè)量條件和測(cè)量程序，因此不同來(lái)源的數(shù)據(jù)往往制定本部分的目的就是為了規(guī)定數(shù)字X射線(xiàn)成像裝置量子探測(cè)效睪(DQE)的測(cè)量程序和符合性聲明本部分所建議的DQE計(jì)算方法假定系統(tǒng)對(duì)不同能量的輸入目標(biāo)的響應(yīng)是一樣的[5]。本部分的制定對(duì)制造商、用戶(hù)、分銷(xiāo)商和管理部門(mén)都是有益的。本部分可以被認(rèn)為是描述數(shù)字X射線(xiàn)成像裝置所有相關(guān)參數(shù)系列標(biāo)準(zhǔn)的第1部分。日1——對(duì)人體進(jìn)行掃描成像的X線(xiàn)系統(tǒng)；的X射線(xiàn)攝影有很大區(qū)別，這些參數(shù)由已經(jīng)完成的用于其他主題的各自的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范，如同IEC和ISO中對(duì)感光速度和對(duì)比度的單獨(dú)規(guī)定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過(guò)YY0590本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，其GB9706.3--2000醫(yī)用電氣設(shè)備第2部分：診斷X射線(xiàn)發(fā)生裝置的高壓發(fā)生器安全專(zhuān)用要求YY/T0063—2000醫(yī)用診斷X射線(xiàn)管組件焦點(diǎn)特性(idtIEC60336:1993)YY/T0481—2004醫(yī)用診斷X射線(xiàn)設(shè)備測(cè)定特性用輻射條件(IEC61267:1994,IDT)ISO12232:1998攝影——電子靜態(tài)圖像相機(jī)——ISO感光速度的測(cè)定下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于YY/T0590的本部分。Q(單位面積光子數(shù))的對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)2YY/T0590.1—2005/IEC62220-1:2003DQE(u,v)3Q單位面積上光子通量的平均值設(shè)備操作的環(huán)境條件應(yīng)與結(jié)果一并記錄在檢4.2X射線(xiàn)裝置對(duì)每次實(shí)驗(yàn)曝光應(yīng)使用經(jīng)校準(zhǔn)過(guò)的輻射儀檢測(cè)，儀表的讀數(shù)不確定度(覆蓋系數(shù)2)[2]應(yīng)小于5%。輻射質(zhì)量應(yīng)從YY/T0481規(guī)定的4種輻射質(zhì)量中選擇一個(gè)或多個(gè)(見(jiàn)表1)。如果只選擇一個(gè)質(zhì)量的半價(jià)層(HVL)/mmAl附加濾片/mmAl用于測(cè)定調(diào)制傳遞函數(shù)和余輝效應(yīng)幅度的試驗(yàn)器件應(yīng)由1mm厚的鎢板構(gòu)成(純度高于90%),鎢板鎢板應(yīng)固定在3mm厚的鉛板上(見(jiàn)圖1)。這種排布適合于從一個(gè)方向上測(cè)量數(shù)字X射線(xiàn)成像器件4線(xiàn)管的有效焦點(diǎn)到探測(cè)器表面的距離應(yīng)不小于1.5m。如果由于技術(shù)原因該距離無(wú)法達(dá)到1.5m或更心軸會(huì)降低測(cè)量到的MTF?？筛鶕?jù)所測(cè)量的最大MTF值來(lái)確定X線(xiàn)照射中心光闌的衰減特性應(yīng)確保通過(guò)光闌的X線(xiàn)不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。光闌B1的孔5劑量監(jiān)測(cè)探測(cè)器的精度(標(biāo)準(zhǔn)偏差1σ)應(yīng)好于2%。劑量監(jiān)測(cè)探測(cè)器的讀數(shù)與曝光參數(shù)的關(guān)系應(yīng)對(duì)6YY/T0590.1—2005/IEC622在進(jìn)行任何測(cè)量以前，應(yīng)對(duì)數(shù)字X線(xiàn)探測(cè)器進(jìn)行校正，即所有操作應(yīng)按照第5章進(jìn)行校正。在整根據(jù)該數(shù)字X線(xiàn)探測(cè)器在臨床實(shí)際應(yīng)用的需要，選擇合適的輻照水平。該輻射水平被稱(chēng)之為“基倍，另一個(gè)為基準(zhǔn)照射量的1/3.2倍。在改變輻射水平的時(shí)候，不能夠改變系統(tǒng)的設(shè)置(如改變信號(hào)增有時(shí)為了覆蓋臨床實(shí)際應(yīng)用中不同的檢查需要，須選擇另一個(gè)附加的基準(zhǔn)照射量。針對(duì)此附加的曝光條件應(yīng)與結(jié)果同時(shí)聲明(見(jiàn)第7章)。在改變曝光電流和時(shí)間時(shí)，應(yīng)保證X線(xiàn)質(zhì)量不變。在應(yīng)用最低的曝光劑量時(shí)有必要對(duì)X線(xiàn)質(zhì)量進(jìn)在測(cè)量過(guò)程中如果劑量監(jiān)測(cè)探測(cè)器R1一直在工作，應(yīng)畫(huà)出監(jiān)測(cè)探測(cè)器R1余輝可產(chǎn)生兩種干擾效應(yīng)：加法效應(yīng)(增加了測(cè)量偏離)和乘法效應(yīng)(改變了信號(hào)增益)。對(duì)兩種干7YY/T0590.1—2005/數(shù)字影像設(shè)備的所有設(shè)置應(yīng)與其他測(cè)量(如MTF)相同，按照?qǐng)D2所示的幾何關(guān)系進(jìn)行曝光，但在線(xiàn)束中無(wú)試驗(yàn)器件。應(yīng)按照4.6.2的要求測(cè)量輻射水平。輻照劑量應(yīng)從0到正常輻射水平的4倍來(lái)確平不應(yīng)超過(guò)常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)輻射劑量水平的1/5。數(shù)原則來(lái)確定曝光點(diǎn)，相鄰曝光點(diǎn)的增量按對(duì)數(shù)計(jì)算(以10為底)不超過(guò)0.1。所有的輻照水平都應(yīng)保4.6.5測(cè)定噪聲功率譜的輻照X線(xiàn)照射光野范圍是160mm×160mm,取其中心125mm×125mm的正方形面積內(nèi)的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算噪聲功率譜和DQE。些影像應(yīng)以同樣的輻射質(zhì)量和空氣比釋動(dòng)能獲得。用于獲得不同圖像的輻照的標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)小于均值4,6.6輻射野中有試驗(yàn)器件的輻照應(yīng)選擇三個(gè)輻照水平中的一個(gè)所獲得的圖像進(jìn)行MTF測(cè)量(見(jiàn)4.6.1)。8YY/T0590.1—2005/IEC62220-1:2003表2中的第2列。表2中SNRin2的值應(yīng)用于本部分。計(jì)算SNR2相關(guān)的背景信息見(jiàn)附錄C。96.3.1數(shù)據(jù)的線(xiàn)性化表2第2列上的數(shù)值計(jì)算得到?！罱K的R2≥0.99并且被上述ROI所覆蓋YY/T0590.1—2005/IEC62220-1:n/2—第一水平帶第二水平帶fin的定義為：偏差大于0.25(見(jiàn)ISO12232的6.2.5),量化噪聲可以忽略。如果偏差小于0.25,此數(shù)據(jù)就不適合用于與上面所述相同，只是運(yùn)算時(shí)包含對(duì)角線(xiàn)上的數(shù)據(jù)。可取相鄰軸上確定MTF需要使用全長(zhǎng)度的邊緣擴(kuò)散函數(shù)(ESF),測(cè)量ROI如圖1所示。整數(shù)N表示沿著黑白影像邊緣橫向覆蓋邊緣的線(xiàn)數(shù)(如行或列),線(xiàn)的間隔為一個(gè)像素。有多種方法來(lái)確定N,一種是根據(jù)模體邊緣與像素矩陣的行或列的夾角α來(lái)計(jì)算N,N=(1/tana),取最接近的跨越邊緣的N線(xiàn)(行或列)上的線(xiàn)性化像素?cái)?shù)據(jù)用來(lái)產(chǎn)生過(guò)采樣的邊緣剖面函數(shù)(或ESF)。第一條線(xiàn)的第一個(gè)像素值為過(guò)采樣ESF的第一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，第二條線(xiàn)的第一個(gè)像素值為第二個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，第NYY/T0590.1—2005/IEC62220-1:2003ESF通過(guò)使用[-1,0,1]或[-0.5,0,0.5]運(yùn)算核進(jìn)行卷積運(yùn)算展開(kāi)為線(xiàn)擴(kuò)展函數(shù)LSF。這種有限元數(shù)各頻率的系數(shù)就是MTF。用MTF零頻率的幅度進(jìn)行歸一化處理。由于像素距離是沿著行或列的對(duì)MTF進(jìn)行平均處理，要用其他組覆蓋邊緣連續(xù)排列的N條線(xiàn)重復(fù)上述運(yùn)算。對(duì)于有噪聲的圖計(jì)算得出得MTF頻率函數(shù)應(yīng)記錄在報(bào)告中(見(jiàn)第7章要求)。對(duì)每個(gè)頻率間隔fmmm-1周?chē)臄?shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行平均處理(f-fn≤f≤f+fim,見(jiàn)6.3.2)?！x所建議的幾何中心距離(見(jiàn)4.5要求);-氣候和環(huán)境條件。DQE的測(cè)量結(jié)果應(yīng)用數(shù)據(jù)表格的形式表達(dá)(如表3所示),按照0.5mm-1,1.0mm-1,1.5mm-1度。不同照射量(AIRKERMA)下的測(cè)量結(jié)果作為一個(gè)重要參數(shù)也應(yīng)畫(huà)在同一坐標(biāo)中。見(jiàn)圖4示范。量量子探跳效*空間頻率/mm-lDQE(水平)或(垂直)YY/T0590.1—2005/IEC64)不曝光，按照步驟2)采集第2幅影像；6)在步驟2)曝光期間采集的影像上，測(cè)量鄰近高對(duì)比區(qū)域但沒(méi)有被鉛板覆蓋的區(qū)域中(圖A.1中的ROI2)線(xiàn)性化處理后各像素的平均值，矩形測(cè)量ROI中至少包括1000個(gè)相鄰的但不重疊的像素；7)在步驟4)不曝光所采集的影像上，同樣測(cè)量上述鄰近高對(duì)比區(qū)域但沒(méi)有被鉛板覆蓋的區(qū)域中(圖A.1中的ROI2)線(xiàn)性化處理后各像素的平均值，矩形測(cè)量ROI中至少包括8)在步驟4)不曝光所采集的影像上，測(cè)量鄰近高對(duì)比區(qū)域但是被鉛板覆蓋的區(qū)域中(圖A.1中的ROI1)線(xiàn)性化處理后各像素的平均值，矩形測(cè)量ROI中至少包括1000個(gè)相鄰的但不重疊9)如果步驟7)與步驟8)測(cè)量的差值除以步驟6)的結(jié)果小于0.005,檢測(cè)通過(guò)；10)其表示曝光的余輝效應(yīng)小于0.5%;A.2余輝增殖效應(yīng)的檢測(cè)1)按照4.6.1所描述的方法對(duì)探測(cè)器進(jìn)行曝光，輻射野中沒(méi)有任何物體，使用常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)劑量進(jìn)行2)按照制造商建議的方法采集影像(影像1,射線(xiàn)照射，無(wú)測(cè)量模板);3)在輻照期間，有關(guān)操作按照規(guī)定要求進(jìn)行；4)按照4.6.6所描述的方法對(duì)試驗(yàn)器件進(jìn)行曝光，確保試驗(yàn)器件位置和投照幾何按照4.6.6的規(guī)定進(jìn)行。根據(jù)4.6.1要求使用常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)劑量進(jìn)行曝光；5)按照制造商建議的方法采集步驟4)的曝光影像(影像2);6)在輻照期間，有關(guān)操作按照規(guī)定要求進(jìn)行；7)按照4.6.1所描述的方法對(duì)探測(cè)器進(jìn)行第2次輻照，輻射野中沒(méi)有任何物體，使用常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)劑8)按照制造商建議的方法采集步驟7)的輻照影像(影像3,射線(xiàn)照射，無(wú)測(cè)量模板)。記錄第2次輻照影像采集(射線(xiàn)照射，有測(cè)量模板)和第3次影像采集(射線(xiàn)照射，無(wú)測(cè)量模板)時(shí)間間隔；9)在圖像1和圖像3上面，分別測(cè)量鄰近高對(duì)比區(qū)域被鉛板覆蓋的區(qū)域中(圖A.1中的ROI1)線(xiàn)性化處理后各像素的平均值，矩形測(cè)量ROI中至少包括1000個(gè)相鄰的但不重疊的像素；10)在圖像1和圖像3上面，分別測(cè)量鄰近高對(duì)比區(qū)域沒(méi)有被鉛板覆蓋的區(qū)域中(圖A.1中的ROI2)線(xiàn)性化處理后各像素的平均值，矩形測(cè)量ROI中至少包括1000個(gè)相鄰的但不重疊的11)如果滿(mǎn)足下面公式，則測(cè)試通過(guò)；此意味著曝光的余輝效應(yīng)小于0.5%。(規(guī)范性附錄) rm-..-.. 附加濾板addedfilter 空氣比釋動(dòng)能airkerma 防散射濾線(xiàn)柵anti-scattergrid 自動(dòng)照射量控制automaticexposurecontrol 中心軸centralaxis 3.1計(jì)算機(jī)體層攝影computertomography 恒壓高壓發(fā)生器constantpotentialhigh-voltagegenerator 轉(zhuǎn)換函數(shù)conversionfunction 3.2量子探測(cè)效率detectivequantumefficiencyDQE(u,v) 3.3探測(cè)器表面detectorsurface 3.4光闌diaphragm 數(shù)字X射線(xiàn)成像裝置digitalx-rayimagingdevice 3.5 半價(jià)層half-valuelayer 影像矩陣imagematrix 3.6影像接收器平面imagereceptorplane 照射時(shí)間irradiationtime 余輝效應(yīng)lageffect 3.7線(xiàn)性化的數(shù)據(jù)linearizeddata 調(diào)制傳遞函數(shù)modulationtransferfunctionMTF(u,v) 3.9噪聲noise 3.10噪聲功率譜noisepowerspectrum(NPS)W(u,v) 3.11焦點(diǎn)標(biāo)稱(chēng)值nominalfocalspotvalue 原始數(shù)據(jù)originaldataDN 3.12半影區(qū)penumbra 波紋百分率percentageripple 光子流量photofluency 3.13輻射窗radiationaperture 輻射束radiationbeam 輻射探測(cè)器radiationdetector 輻射儀radiationmeter 輻射質(zhì)量radiationquality YY/T0590.1—2005/IEC62220-1:2003輻射源組件radiationsourceassembly 未處理數(shù)據(jù)rawdata 3.14 空間頻率spatialfrequencyuorv 3.15試驗(yàn)器件testdevice X射線(xiàn)設(shè)備x-rayequipment X射線(xiàn)發(fā)生裝置x-raygenerator X射線(xiàn)影像增強(qiáng)器x-rayimageintensifier X射線(xiàn)管x-raytube X射線(xiàn)管電流x-raytubecurrent X射線(xiàn)管電壓x-raytubevoltage YY/T0590.1—2005/IEC62220-1:2003YY/T0590.1—2005/IEC62220-1:[3]METZ,EC.,WAGNER,RF.,DOI,K.,BROWN,DG.,NISERS,KJ.TowardconsenpusonquantitatPhys.,1995,22,p.1057-1061.[4]BEUTEL,J,KUNDEL,HL.,VANMETTER,RL.Editor:Handbookofmedicalima-Vol.1:PhysicsandPsychophysics.SPIE,2000.[5]TAPIOVAARA,MJ.AndWAGNER,RF.SNRandDQEanalysisofbroadrayimaging.Phys.Med.Biol.,1985,30,p.519-529,andcorrigendumPhys.Med.Biol.[6]CUNNINGHAM,IA,andFENSTER,A.Amethodformodulationtransferterminationfromedgeprofileswithcorrectionforfinite-elementdifferenPhys.14,1987,p.533-537.[7]SPEVALsoftwarepackageversionofJan.1995(H.KramerofPTB)300kV.NationalRadiologicalProtection[9]HIGGINS,PD.etal.MassEnergy-TranIncludingIn-FlightPositronAnnihilationfo4812,NationalInstituteofStandardsandTechnology,GaithersburgUSA(1992).[10]BERGER,MJ.andHubbell,JH.XCOM:PhotoardReferenceDatabase8,NaPress,London,1974,ch.5Press,London,1974,ch.8Press,London,1974,ch.8SHAW,R.TheEquivalentQuantumEfficiencyofPhotographicProcp.199-204.STIERSTORFER,K.,SPAHN,M.Self-normalizingmefficiencyofwiderangeofX-raydetectors.Med.Phys.,1999,26,p.1312-1319.HILLEN,W.,SCHIEBEL,U.,ZAENGEL,T.Imagingperformanceofdigitalphosphorsystem.Med.Phys.,1987,14,p.744-751.CUNNINGHAM,IA.,inStandardformeasurementofNoisePowerSpectra,AAPMRepoSAMEI,E.,FLYNN,MJ.,REIMANN,D.A.AmethodformeasuringthepresampledMTFofdigitalradiographicsystemusinganedgetestdevice.Med.Phys.,1998,25,p.102-113.GRANFORS,PR.,AUFRICHTIG,R.DQE(f)ofanAmorphousSiliconFlatPanelX-rayDe-tector:DetectorParameCUNNINGHAM,IA.,DegradationoftheDetectiveQtectorFillFactor.ProceedingsSPIE,3032,1997,p.22SIEWERDSEN,JH.,ANTONUK,LE.,EL-MOHRI,Y.,YORKandCUNNINGHAM,IA.,Signal,noisepowerspectrum,anddetectivequantumefficiencyofindrect-detectionflat-panelimagersfordiagnosticradiology.Med.Phys.,1998,25,p.614-628.DOBBINSII,JT.Effectsofundersamplingontheproperinterpretationofmodulationtransferfunctio