YYT 0590.1-2005医用电气设备数字X射线成像装置特性 第1部分 量子探测效率的测定

中华人民共和国医药行业标准YY/T0590.1—2005/IEC62220-1医用电气设备数字X射线成像装置特性国家食品药品监督管理局发布 I 2规范性引用文件 3 34.2X射线装置 3 3 3 4 65未处理数据的校正 76量子探测效率的测定 8 8 8 97符合性声明的格式 附录A(规范性附录)余辉效应的测量 附录B(规范性附录)术语一已定义术语的索引 附录C(资料性附录)输入噪声功率谱的计算 参考文献 图1试验器件 4 5 3表2本部分指定使用的参数 8 YY/T0590.1—2005/IEC62220-数宇X射线成像装置在医疗诊断中的应用日渐增加并且将会广泛取代常规的(模拟的)成像装置诸如荧屏胶片系统或模拟X射线影像增强电视系统。因此定义描述这些数字X射线成像装置规定的成像性能的参数并规范化所采用的测量程序成为必要。在科技界存在日趋一致的看法，即量子探测效率(DQE)是描述X射线成像设备成像性能的最适合的参数。DQE表示数字成像设备在把射线影像转换成数字影像时图像信噪比所保留的比率。在X线影像领域射线影像的噪声是与曝光剂量密切相关的，所以DQE的值同样也表达了数字影像设备对入射剂量的利用效率。各制造商很早就广泛使用DQE来说明其设备的性能，一些管理机构如FDA也使用DQE这个指标作为市场准入条件。但由于目前还没有标准来规范测量条件和测量程序，因此不同来源的数据往往制定本部分的目的就是为了规定数字X射线成像装置量子探测效睾(DQE)的测量程序和符合性声明本部分所建议的DQE计算方法假定系统对不同能量的输入目标的响应是一样的[5]。本部分的制定对制造商、用户、分销商和管理部门都是有益的。本部分可以被认为是描述数字X射线成像装置所有相关参数系列标准的第1部分。日1——对人体进行扫描成像的X线系统；的X射线摄影有很大区别，这些参数由已经完成的用于其他主题的各自的标准来规范，如同IEC和ISO中对感光速度和对比度的单独规定。2规范性引用文件下列文件中的条款通过YY0590本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其GB9706.3--2000医用电气设备第2部分：诊断X射线发生装置的高压发生器安全专用要求YY/T0063—2000医用诊断X射线管组件焦点特性(idtIEC60336:1993)YY/T0481—2004医用诊断X射线设备测定特性用辐射条件(IEC61267:1994,IDT)ISO12232:1998摄影——电子静态图像相机——ISO感光速度的测定下列术语和定义适用于YY/T0590的本部分。Q(单位面积光子数)的对应曲线2YY/T0590.1—2005/IEC62220-1:2003DQE(u,v)3Q单位面积上光子通量的平均值设备操作的环境条件应与结果一并记录在检4.2X射线装置对每次实验曝光应使用经校准过的辐射仪检测，仪表的读数不确定度(覆盖系数2)[2]应小于5%。辐射质量应从YY/T0481规定的4种辐射质量中选择一个或多个(见表1)。如果只选择一个质量的半价层(HVL)/mmAl附加滤片/mmAl用于测定调制传递函数和余辉效应幅度的试验器件应由1mm厚的钨板构成(纯度高于90%),钨板钨板应固定在3mm厚的铅板上(见图1)。这种排布适合于从一个方向上测量数字X射线成像器件4线管的有效焦点到探测器表面的距离应不小于1.5m。如果由于技术原因该距离无法达到1.5m或更心轴会降低测量到的MTF。可根据所测量的最大MTF值来确定X线照射中心光阑的衰减特性应确保通过光阑的X线不会影响测量结果。光阑B1的孔5剂量监测探测器的精度(标准偏差1σ)应好于2%。剂量监测探测器的读数与曝光参数的关系应对6YY/T0590.1—2005/IEC622在进行任何测量以前，应对数字X线探测器进行校正，即所有操作应按照第5章进行校正。在整根据该数字X线探测器在临床实际应用的需要，选择合适的辐照水平。该辐射水平被称之为“基倍，另一个为基准照射量的1/3.2倍。在改变辐射水平的时候，不能够改变系统的设置(如改变信号增有时为了覆盖临床实际应用中不同的检查需要，须选择另一个附加的基准照射量。针对此附加的曝光条件应与结果同时声明(见第7章)。在改变曝光电流和时间时，应保证X线质量不变。在应用最低的曝光剂量时有必要对X线质量进在测量过程中如果剂量监测探测器R1一直在工作，应画出监测探测器R1余辉可产生两种干扰效应：加法效应(增加了测量偏离)和乘法效应(改变了信号增益)。对两种干7YY/T0590.1—2005/数字影像设备的所有设置应与其他测量(如MTF)相同，按照图2所示的几何关系进行曝光，但在线束中无试验器件。应按照4.6.2的要求测量辐射水平。辐照剂量应从0到正常辐射水平的4倍来确平不应超过常规标准辐射剂量水平的1/5。数原则来确定曝光点，相邻曝光点的增量按对数计算(以10为底)不超过0.1。所有的辐照水平都应保4.6.5测定噪声功率谱的辐照X线照射光野范围是160mm×160mm,取其中心125mm×125mm的正方形面积内的数据来计算噪声功率谱和DQE。些影像应以同样的辐射质量和空气比释动能获得。用于获得不同图像的辐照的标准偏差应小于均值4,6.6辐射野中有试验器件的辐照应选择三个辐照水平中的一个所获得的图像进行MTF测量(见4.6.1)。8YY/T0590.1—2005/IEC62220-1:2003表2中的第2列。表2中SNRin²的值应用于本部分。计算SNR²相关的背景信息见附录C。96.3.1数据的线性化表2第2列上的数值计算得到。——最终的R²≥0.99并且被上述ROI所覆盖YY/T0590.1—2005/IEC62220-1:n/2—第一水平带第二水平带fin的定义为：偏差大于0.25(见ISO12232的6.2.5),量化噪声可以忽略。如果偏差小于0.25,此数据就不适合用于与上面所述相同，只是运算时包含对角线上的数据。可取相邻轴上确定MTF需要使用全长度的边缘扩散函数(ESF),测量ROI如图1所示。整数N表示沿着黑白影像边缘横向覆盖边缘的线数(如行或列),线的间隔为一个像素。有多种方法来确定N,一种是根据模体边缘与像素矩阵的行或列的夹角α来计算N,N=(1/tana),取最接近的跨越边缘的N线(行或列)上的线性化像素数据用来产生过采样的边缘剖面函数(或ESF)。第一条线的第一个像素值为过采样ESF的第一个数据点，第二条线的第一个像素值为第二个数据点，第NYY/T0590.1—2005/IEC62220-1:2003ESF通过使用[-1,0,1]或[-0.5,0,0.5]运算核进行卷积运算展开为线扩展函数LSF。这种有限元数各频率的系数就是MTF。用MTF零频率的幅度进行归一化处理。由于像素距离是沿着行或列的对MTF进行平均处理，要用其他组覆盖边缘连续排列的N条线重复上述运算。对于有噪声的图计算得出得MTF频率函数应记录在报告中(见第7章要求)。对每个频率间隔fmmm-¹周围的数据应进行平均处理(f-fn≤f≤f+fim,见6.3.2)。——偏离所建议的几何中心距离(见4.5要求);-气候和环境条件。DQE的测量结果应用数据表格的形式表达(如表3所示),按照0.5mm-¹,1.0mm-¹,1.5mm-¹度。不同照射量(AIRKERMA)下的测量结果作为一个重要参数也应画在同一坐标中。见图4示范。量量子探跳效*空间频率/mm-lDQE(水平)或(垂直)YY/T0590.1—2005/IEC64)不曝光，按照步骤2)采集第2幅影像；6)在步骤2)曝光期间采集的影像上，测量邻近高对比区域但没有被铅板覆盖的区域中(图A.1中的ROI2)线性化处理后各像素的平均值，矩形测量ROI中至少包括1000个相邻的但不重叠的像素；7)在步骤4)不曝光所采集的影像上，同样测量上述邻近高对比区域但没有被铅板覆盖的区域中(图A.1中的ROI2)线性化处理后各像素的平均值，矩形测量ROI中至少包括8)在步骤4)不曝光所采集的影像上，测量邻近高对比区域但是被铅板覆盖的区域中(图A.1中的ROI1)线性化处理后各像素的平均值，矩形测量ROI中至少包括1000个相邻的但不重叠9)如果步骤7)与步骤8)测量的差值除以步骤6)的结果小于0.005,检测通过；10)其表示曝光的余辉效应小于0.5%;A.2余辉增殖效应的检测1)按照4.6.1所描述的方法对探测器进行曝光，辐射野中没有任何物体，使用常规标准剂量进行2)按照制造商建议的方法采集影像(影像1,射线照射，无测量模板);3)在辐照期间，有关操作按照规定要求进行；4)按照4.6.6所描述的方法对试验器件进行曝光，确保试验器件位置和投照几何按照4.6.6的规定进行。根据4.6.1要求使用常规标准剂量进行曝光；5)按照制造商建议的方法采集步骤4)的曝光影像(影像2);6)在辐照期间，有关操作按照规定要求进行；7)按照4.6.1所描述的方法对探测器进行第2次辐照，辐射野中没有任何物体，使用常规标准剂8)按照制造商建议的方法采集步骤7)的辐照影像(影像3,射线照射，无测量模板)。记录第2次辐照影像采集(射线照射，有测量模板)和第3次影像采集(射线照射，无测量模板)时间间隔；9)在图像1和图像3上面，分别测量邻近高对比区域被铅板覆盖的区域中(图A.1中的ROI1)线性化处理后各像素的平均值，矩形测量ROI中至少包括1000个相邻的但不重叠的像素；10)在图像1和图像3上面，分别测量邻近高对比区域没有被铅板覆盖的区域中(图A.1中的ROI2)线性化处理后各像素的平均值，矩形测量ROI中至少包括1000个相邻的但不重叠的11)如果满足下面公式，则测试通过；此意味着曝光的余辉效应小于0.5%。(规范性附录) rm-..-.. 附加滤板addedfilter 空气比释动能airkerma 防散射滤线栅anti-scattergrid 自动照射量控制automaticexposurecontrol 中心轴centralaxis 3.1计算机体层摄影computertomography 恒压高压发生器constantpotentialhigh-voltagegenerator 转换函数conversionfunction 3.2量子探测效率detectivequantumefficiencyDQE(u,v) 3.3探测器表面detectorsurface 3.4光阑diaphragm 数字X射线成像装置digitalx-rayimagingdevice 3.5 半价层half-valuelayer 影像矩阵imagematrix 3.6影像接收器平面imagereceptorplane 照射时间irradiationtime 余辉效应lageffect 3.7线性化的数据linearizeddata 调制传递函数modulationtransferfunctionMTF(u,v) 3.9噪声noise 3.10噪声功率谱noisepowerspectrum(NPS)W(u,v) 3.11焦点标称值nominalfocalspotvalue 原始数据originaldataDN 3.12半影区penumbra 波纹百分率percentageripple 光子流量photofluency 3.13辐射窗radiationaperture 辐射束radiationbeam 辐射探测器radiationdetector 辐射仪radiationmeter 辐射质量radiationquality YY/T0590.1—2005/IEC62220-1:2003辐射源组件radiationsourceassembly 未处理数据rawdata 3.14 空间频率spatialfrequencyuorv 3.15试验器件testdevice X射线设备x-rayequipment X射线发生装置x-raygenerator X射线影像增强器x-rayimageintensifier X射线管x-raytube X射线管电流x-raytubecurrent X射线管电压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