摘要：为快速、准确地检测X线滤线栅的对散射X线的吸收能力和使用效果，研制了滤线栅几何性能测试系统。该系统在微机控制下，对各个几何性能参数实现自动测量，测试结果精确，测量效率高，排除了人为因素的干扰。实用表明，效果好。

中图分类号:R318.6文献标识码:B文章编号:1005-202X（2000）010034-02

The development and application of the microcomputerize

system for testing the geometrical performance of medical X- ray grids

ZHANG Zhao-chen

（Taishan Medical College, Tai′an 271000,China）

Abstract: A computerize system for testing the geometrical performance of grids are developed for fast and precisely controlling medical X-ray grid ability for absorbing scattered ray and its utility effect. The system is controlled by microcomputer, it can be used test all geometrical performance parameters of grids automatically. The testing results are accurate, the testing efficiency is high, and it can get rid from the disturbance of man-made factors. The system is good in practical utility.

Key words: grids; geometrical performance; data collector; microcomputer controlling

引言：现在X线摄影仍是一种重要检查手段之一，当X线管发射的原发X 线射入机体后，发生二种情况:一是透射，即X线将其部分能量消耗在体内，使其本身的能量减弱，这种减弱了的原发X线即为有用射线，是X线摄影成像时要充分利用的；二是散射，散射线在X线摄影中是极为有害的，由于有其生物效应，即生物细胞受不同剂量的X线照射后发生抑制、损害，甚至被杀而死，因此散射线既使受检者和工作人员增大了不必要的照射剂量和放射损害，又增大了X线照片的对比度的下降、以至丢失有用信息的可能性，为此除去X 线摄影中的散射线是至关重要的，而滤线栅就是为了这一目的而设计的。 滤线栅是由铅箔(即厚为0.05～0.1 mm的薄铅条)间隔一定距离(0.15～0.35 mm)按相平行或一定斜度排列，铅条间用能透过X线的铝、纸或木条填充固定，而两面再辅以铝或合成树脂保护层而成。

摄影时，将滤线栅置于胶片与机体之间，散射线因与铅条成角度而不能通过铅条间隙，故绝大部分被铅条吸收，从而大大减小胶片上所接收的散射线，从而改善了影像的对比度，提高了X线胶片的成像质量，减少了对人体的损害。

可见，滤线栅作用重大，而质量至关重要，而它的几何性能是直接衡量其对散射X线的吸收能力和使用效果的参数，因此， 国际电工委员会和一些发达的国家早就制定了X线滤线栅的标准，我国卫生部也制定了标准， 要求对其几何性能进行检查测量和控制。

但是传统的照像测试法程序繁杂， 效率低和测量精度差。 根据 IEC627-1978《X线设备中使用的防散射滤线栅的特性》和国家卫生部标准WS2-231-77“X线滤线栅”的规定要求，研制了微机控制下的几何性能测试系统。

1系统设计

1.1测量原理

反映滤线栅对散射X线的吸收能力的几何性能参数有三项:栅密度N(指滤线栅表面横向每厘米的铅条数，亦即铅条厚度d与间隔距离D之和的倒数)，N=1/(d＋D)。

栅比r(指滤线栅铅条高度h与间隔距离D的比例)，r=h/D。

铅容积P(指铅条厚度d、高度h和栅密度N三项乘积)，P=N·d·h

由前两式求得P=d·h/(d＋D)。

1.2测量方法

根据以上性能参数的要求， 采用X线狭缝扫描新技术， 按照IEC672对防散射线滤线栅中性能测试要求，利用光电测试方法进行测试研究。利用狭缝扫描原理，在紧靠被检测栅前遮挡一铅板，铅板上刻一平行于滤线栅铅条的垂直狭缝，狭缝的宽度(0.01±0.005 mm)远小于铅条的厚度d(0.05～0.1 mm)，当被检测的栅以均匀速度V向前移动时，由于铅条对X线吸收，阻挡X线通过，而木条透过X线，被光敏元件接受到强弱相间的X线后，输出高低电平信号，只要求得高电平持续时间t_H和低电平的持续时间t_L，便可求出铅条间隔D和厚度d:

D＝t_H·v(1)

d＝t_L·v(2)

为了减少误差，求栅密度时，用了大面积平均法，即：一次扫描的时间t₁乘以v便求得s₁，用计算机求出本次扫描得到的正脉冲数或负脉冲数n₁， 便求得栅密度N₁＝n₁/s₁;一次扫描后，滤线栅上升一段距离，再次进行扫描，求得N₂=n₂/s₂;经过m次扫描，求得

N=(N₁＋N₂＋…＋N_m)/m(3)

为使v为均速，驱动不经任何传动变速机构，驱动部分用高精度单向永磁低速同步电机，直接驱动丝杠螺母机构。

r和P的求得：查技术手册可得铅条厚度h，再代入相应公式即可。

1.3计算机测量及处理

计算机测量系统构成计算机测量系统包括NaI(TL) 晶体和光电倍增管组成的传感器、放大处理电路、滤波处理电路、A/D 转换电路以及计算机等部分(图1所示)。X线经传感器转换为电信号， 通过一系列处理后再经A/D转换，变为数字信号，之后由计算机进行采集与处理。处理后由CRT显示相应的曲线和各参数数值，也可把各参数由输出到打印机打印。

图1计算机测量系统构成

计算机测量与处理对几何性能参数的测量，测得的理想曲线应是方波信号:铅条部分X线不能透过测得的信号，应是低电平， 铅条间隙X线能穿过测得的信号应为高电平，但实际测量中由于各种强噪声及以工频信号干扰，有用信号极其微弱，被淹没于强背景干扰之中，虽采取了稳压，屏蔽、滤波等措施，

但未见明显改善，故又考虑数字平滑滤波技术。平滑滤波技术其原意是滤除尖峰窄脉冲干扰，但这里恰恰相反，有用信号为窄小脉冲，而平滑后的曲线恰恰是要去除的强背景干扰，因此采用了反数字滤波技术，具体方法如下：

数据采集与存贮。A/D板直接插到PC机的扩展槽上，每次启动A/D后隔2 毫秒采集一次数据，2毫秒由定时器产生，这样采样频率为500次/秒， 满足采样定理(f_c≥2f_max)的要求，CPU把采集到的数据加以存贮。滤线栅以2.5 cm/s 的速度从头到尾移动完后，计算机也就完成了整个栅面上的数据采集工作。

求取强背境数。采用了五点三次平滑数字滤波法，平滑后的数据存于另一个内存区域中。平滑公式如下：

y_i=(－3y_i－2＋12y_i－1＋17y_i＋12y_i＋1－3y_i＋2)/35

求取有用信号并作整形处理。把采集到的原始数据Yi减去平滑值yi，即可检出被淹没的有用信号。

求取栅密度N及D、d。利用采样数据次数m和定时时间t₀可求得t=m*t₀，即而求得S;利用每个周期高低电平数据个数的平均值求得tH、tL;分别代入①、②、③式即可;之后可求得N、P、r。

1.4 软件设计

根据以上测试方法设计了计算机软件，本软件采用了菜单法，用户界面友好。每项功能参数的测试均采用人─机对话方式进行，对测得的参数可随时进行计算、显示、打印等，也可所有参数测试完后统一计算、显示、打印。为了不影响定时中断正常进行，防止数据漏采，所有的计算工作、处理及曲线绘制，均在程序的主处理模块中进行，中断服务程序只进行数据采集和存贮。

2结果

利用本测试系统对国产滤线栅的N＝28LP·cm^-1，焦距f₀＝100 cm 的三块活动滤线栅，南韩生产的N＝40LP·cm^-1，焦距分别为f₀＝180 cm、120～180cm、75 cm，栅比分别为12:1、10:1、8:1 的三块固定栅及医院中使用的多块栅进行测试，测得结果理想，精度高于出厂时的标称值。

把以上六块滤线栅用于临床，在摄影条件相同的情况下，对腰椎正侧位、骨盆、胸部正位等30余例进行成像，结果发现：象N=40LP·cm-1 这样的较高密度的固定栅的影像中栅条影子不明显，而且使影像对比度、清晰度比活动栅好，即这种栅对散射线的吸收能力好，与测得的结果一致，也即N=40LP·cm-1 的固定栅的r、N、P比N=28LP*cm-1的活动栅大。

3讨论

本测试系统由于采用了计算机控制，消除了人为因素的影响，测量精度高，使用方便直观，满足了IEC及卫生部标准的测试要求。