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基于模体的乳腺X线摄影质量控制中SNR变异系数的分析
沈茜刚, 柴青焕, 姜婷婷, 沈悦, 肖勤, 顾雅佳
中国癌症杂志    2025, 35 (8): 784-791.   DOI: 10.19401/j.cnki.1007-3639.2025.08.007
摘要   (19 HTML1 PDF(pc) (1053KB)(28)  

背景与目的:在乳腺X线摄影质量控制中,信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)是指图像中有用的信号强度与背景噪声的比值,是衡量图像质量好坏的重要指标之一。变异系数是描述SNR一致性和可重复性的常用指标。本研究通过分析不同厂家的3台乳腺X线摄影设备在不同曝光模式下的二维图像和X线断层摄影(tomography,Tomo)图像(简称断层图像)中SNR变异系数的变化情况,旨在评估乳腺X线摄影设备性能的稳定性和可重复性。方法: 选用乳腺X线摄影质量控制专用的聚甲基丙烯酸甲酯模体(polymethylmethacrylate phantom,PMMA),分别在全数字化乳腺X线摄影(full-field digital mammography,FFDM)、低剂量乳腺X线摄影和数字乳腺断层摄影(digital breast tomosynthesis,DBT)3种曝光模式下行PMMA厚度从20~80 mm,实际压迫厚度等效于乳腺平均密度的压迫厚度21~103 mm的自动曝光检测。计算不同乳腺X线摄影设备在不同曝光模式、不同压迫厚度时二维图像和断层图像中SNR的变异系数变化情况。结果: 在FFDM、低剂量乳腺X线摄影、DBT曝光模式下,等效于乳腺平均密度的压迫厚度21~103 mm时,分析乳腺X线摄影设备1、2、3在不同曝光模式下二维图像的SNR变异系数间的差异,仅DBT曝光模式下不同设备间的二维图像差异有统计学意义(P=0.003),设备1、2、3中二维图像的SNR变异系数分别为0.188%~0.720%、0.368%~1.073%和0.402%~1.662%。FFDM和低剂量曝光模式下设备1、2、3中二维图像的SNR变异系数差异均无统计学意义(P=0.060)。在DBT曝光模式时不同乳腺X线摄影设备的断层第一张投影图和0°投影图的SNR变异系数变化范围在设备1(2种角度)、2、3中差异均无统计学意义(P=0.373,P=0.742,P=0.225,P=0.693)。结论: 不同乳腺X线摄影设备、不同曝光模式时二维图像和断层图像的SNR变异系数变化范围各不相同,没有固定和标准的数值,但都在乳腺X线摄影设备质量控制要求范围内。在FFDM和低剂量曝光模式时乳腺X线摄影设备二维图像的稳定性、可重复性更好;在DBT曝光模式时断层第一张投影图和0°投影图的变异系数值差异无统计学意义,均显示设备的稳定性良好。



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图4 不同乳腺X线摄影设备在DBT曝光模式下断层第一张投影图和0°投影图SNR的CoV值统计结果图示
正文中引用本图/表的段落
SNR的测试和CoV的计算方法参照《欧洲乳腺癌筛查和诊断质量保证指南》[6]和《国际标准规范手册》[7],注意采用均匀模体进行测试后,先做SNR检测,为了确定这个指标,需要选择一个感兴趣区域(region of interest,ROI),在本研究中选取摄影平台中央距胸壁侧6 cm左右处位置作为ROI进行计算,要注意ROI内必须是均匀的,实际使用的模体及测量位置见图1(图内红框区为ROI)。具体操作如下:将标准测试模体平放在摄影平台上;使用AEC模式并记录曝光设置;测量第1张图中ROI的像素灰度平均值和标准偏差。执行以上步骤4次,计算4个测量结果的平均值。计算SNR时,用每幅图像的ROI内像素灰度值的平均值表示信号,用每幅图像的ROI内像素灰度值的标准偏差表示噪声。计算CoV时,用四幅图像的4个SNR的标准偏差与其平均值的比值。CoV的计算公式为:
在等效于乳腺平均密度的压迫厚度21~103 mm范围内,不同乳腺X线摄影设备在DBT曝光模式下断层第1张投影图和0°投影图SNR的CoV变化范围见表3,其中设备1小角度的CoV为0.422%~2.277%和0.432%~1.869%,差异无统计学意义(P=0.373)。设备1大角度的CoV为0.237%~1.814%和0.442%~1.474%,差异无统计学意义(P=0.742)。设备2的CoV为0.149%~1.187%和0.539%~1.010%,差异无统计学意义(P=0.225)。设备3的CoV为0.113%~1.329%和0.673%~1.298%,差异无统计学意义(P=0.693)。P值是不同乳腺X线摄影设备在DBT曝光模式下断层第1张投影图和0°投影图的SNR的CoV两两比较的结果。在DBT曝光模式下断层第1张投影图和0°投影图的CoV变化差异无统计学意义(P>0.05,图4)。
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