dr相关知识学习

DR 相关知识学习 目前 DR 系统的应用越来越普及，市 场上的 DR 产品种类也比较多。 主 要以所使用的数字影像探测器类型 来分类，有采用 TFT 技术的平板探 测器， 其中又分为非晶硒直接转换 探测器和荧光晶体（碘化艳、硫酸 钆等）一非晶硅间接转换探测器， 还有荧光晶体一光学系统- CCD/CMOS 型 DR 系统， 以及各类 线阵扫描型数字成像系统。挑选 DR 系统首先要研究自己的临床需求和 各类 DR 系统的技术性能， 再结合 对投人和产出的分析，才能做出合 理的选择。 DR 系统最关键的技术性能有以下 几个 设备机械结构 影像质量 患者接受剂量 工作效率 综合成本 影像质量 和曝光剂量 我们首先从影像质量谈起。影像 质量是影像设备的核心。机器的一 切设计都是围绕着提高图像的分辨 力，也就是医生对 DR 图像细节的辨 别能力。其至少包合了以下三个方 面的内容，DR 图像的空间分辨率、 DR 图像的对比分辨率和 DR 图像的 时间分辨率。 1空间分辨率 DR 的空间分辨率指图像空间范围 内的解像力或解像度，以能够分辨 清楚图像中黑白相间线条的能力来 表示。黑白相间的线条简称线对 一 对黑白相间的线条称之为一个线对， 分辨率的线性表达单位是线对 l 毫米 （LPlmm） 。在单位宽度范围内能够 分辨清楚线对数越多， 表示图像空 间分辨率越高。图像分辨率可用分 辨率测试卡直接测出。 但空间分辨率的提高不是无限的， 其与探测器对 X 线光子的检测灵敏 度、动态范围 信噪比等有密切关系。 厂商在 DR 宣传材料中标注的分辨 率很多都是根据像素大小计算出来 的 而不是临床上真正关心的系统分 辨率。但在实际临床二线成像过程 中 影响分辨率的因素有很多；例如 X 线焦点、SID、患者运动、曝光时 间、探测器感光灵敏度、像素大小、 计算机图像处理、显示器性能等。 系统中的每一个子系统发生变化 都 会影响整个系统的分辨率（所谓” 木桶效应“） 。尤其要注意的是监视 器分辨率 DR 系统探测器本身的分辨 率一般高于系统所配监视器的分辨 率。 目前临床所用最高档 CRT 型和 LCD 型显示器显示像素为 2KX2.5K。这些监视器都是当作选件 卖的，而 DR 系统本身所带监视器 都为 128Ox1O24 或 1600X1200 的普 通计算机用监视器。从提高工作效 率讲，屏读电子闯片是发展方向。 所以在追求高分辨率的时候不要忘 记监视器这一环。 2X 线照射剂量和影像噪声 在实际的成像条件下、噪声将始 终干扰目标的检测。任何影像系统 的图像上噪声都是由成像系统自身 的本征噪声和二线量子噪声构成； 系统本征噪声与探测器温度有关。 一般来说是个常量；二线量子噪声 与二线曝光剂量成反比，曝光剂量 低，表现出的噪声大，当曝光剂量 低到一定程度 二线量子噪声将表现 为主要成分。比较采用数字平板探 测器和常规 II-TV 的血管造影系统的 透视影像、可以看出这一点。评价 照射剂量和影像噪声最好的指标是 探测器的 DQE 其定义为探测器输出 影像的信噪比与输人影像信噪比的 比值，该数值越大，表示所采集影 像信噪比损失越小。DQE 与探测器 的感光材料、结构和工艺有关，其 中也与像素大小密切关联。图像噪 声与每个像素单元接收的有效光子 数成反比。一般说像 素尺寸大、像素内所包含的光子数 增加，会降低图像噪声 提高检测灵 敏度和 DQE。 在探测器面积一定的条件下为了 增加空间分辨率。只好减小像素尺 寸、降低单位像素面积、增加像素 密度。我们知道单位像素的面积越 小、会使像素有效因子减少。像素 的感光性能越低 信噪比降低。动态 范围变窄。因此这种减小像素尺寸 的方法不可能无限制地增大分辨率。 相反会引起图像质量的恶化 最终增 加了的空间分辨率又被因此带来的 噪声淹没， 要弥补此问题就要增大 X 线曝光剂量。这与 X 线影像技术 的发展是相违背的。因此单有高的 空间分辨率并不意味着更高的发现 病变的能力。 3影像动态范围和对比分辨率 动态范围是衡量探测器性能的一 个关键指标。是指探测器能够线性 地探测出 X 线入射剂量的变化 其最 低剂量与最高剂量之比。假如 DR 探 测器能线性地探测出剂量变化最低 值是 1Gy 剂量低干 1Gy 时输出都 是 0 能探测的最高值是 10mGy 剂 量再高输出也是相同 那么两输人剂 量高低之比是 1Gy：10mGy= 1：10000（即 10 的 4 次方）为该探 测器的动态范围。 动态范围大 密度分辨率高 是 DR 系统优于传统放射影像系统最重要 的特点 其可得到更多的影像细节 使医生能够看到过去在普通平片看 不清或看不到的信息， 发现 检出 病变的能力远高于传统影像。 要正确表达探测器的动态范围 DR 影像必须具有足够的 bit 深度 以往 12bit 影像只能记录 4096 等级灰阶， 不能满足 DR 影像信号的完整记录 所以目前大多 DR 系统都采用 14bit 可记录的灰阶等级能达到 16384 可 以反映很小密度的层次变化。灰阶 差异越明显 对比度越大 分辨的就 越清楚。 低密度分辨率 DR 低密度分辨率 指 f 引以密度的 微小灰度差别的分辨能为 例如对肺 组织内小结节或盘状病灶的微小差 别的分辨能力。采用 CDRADZO 模 板能测试出图像的低密度分辨率并 绘出低密度分辨率曲线 （Contrast Detail curve） 。其除了与 DR 探测器动态范围有关外 低密度 分辨率主要受噪声的影响。 临床经验证明 当一个相对较小的 物体（例如一个 23 毫米的肺的微 小病变）被重叠在很厚的身体内时 要在一个二线的平面图像上将其显 示出来 假如这个病灶相对于周围组 织是一个明显的高密度 显示它是比 较容易的、但医学临床实践中碰到 的往往是一个相对等密度或稍高密 度 即相似密度的病灶 这时候 要求 高矩阵是没有意义的 关键是需要足 够的灰阶等级和低噪声 即足够高的 低密度分辨率。 显示器的动态范围 需要明确的是目前我们所用的图 像显示设备的动态范围要远小于 DR 探测器能够记录的密度范围 普通电 脑监视器可显示最大亮度才为 300cdm2 对比度 400：1 左右 高 档 医用监视器最大亮度可以达到 700cdm2 对比度可达 600：1 输入 信号为 10bit。此 DR 影像必须经 过特别处理才能正确显示在屏幕上 这种处理主要是通过多级有针对性 的 LU 丁（ LOOkUp 丁 abIg）包括图像 均衡、用户设置的窗宽窗位以及 显示器的亮度转换函数等 对像素值 进行转换 把对诊断最有意义的部分 显示在屏幕上。 在激光相机上打印胶片也面临同 样问题 相机的对比度范围要高于监 视器 一般激光相机的图像数据为 12bit 但由于胶片的曝光灰度曲线与 监视器的亮度转换函数有很大差别 要做到所见即所得 使胶片影像与监 视器影像看上去完全一样 也必须对 相机及传输接口进行精确的调整。 因此 DR 系统影像质量的好坏不但与 探测器本身性能有关 我们所看到的 影像质量主要取决干系统的图像处 理水平和所使用的监视器（和激光 相机）的 D 生能和调整。 4响应时间 对常规摄影 DR 系统来说 通常曝 光时间只有几个毫秒所以一般不存 在因患者运动产生影响图像质量的 时间分辨率问题。这里需要关注的 问题是从用户按下曝光手闸到可以 看到图像的响应时间 这里有几个不 同的时间概念 图像刷新时间 图像 预览时间 和完整检查周期。 图像刷新时间（Refresh time）是 指曝光后探测器上的数据被采集到 工作站上 可以进行下一次曝光的时 间间隔。目前只有 GE 公司提出此概 念 因其能量减影功能需要在极短的 时间内（0.2m 秒）进行两次不同 kV 的曝光 以避免运动伪影 这两次 曝光的最短时间间隔或者说能量减 影功能受探测器刷新速度限制。其 他公司还不提供此参数。要求多次 或连 续曝光采集的 DR 临床应用功能还有 平板数字化断层技术及其在不同角 度连续采集基础上实现的 3D 重建技 术 图像预览时间（Preview disPlay time 所谓预览是在操作台上显示一 幅缩小的采集影像 供拍照技师喜看 投照和曝光 以决定检查患者是否可 以离开。由于是简缩图像, 数据量小 （像素矩阵不超过 Ik。 Ik）可以较快 地提供给操作者预览时间一般不 超过 I0 秒； 快者可以在 5 秒内显示。 完整检查问期（Ful cycha time）包 括采集和图像经过完终处理的时间 （aCqUISltlOOfUll dlSPISy） 不同公司的 DR 产品设计不同 所 表现的性能也不间 有些公司的 DR 在主控制台上只能键示预览图像 完 整图像必须通过网络传到后处理工 作站上才能显示 所以其只提供预览 时间指标 也丰公司在主控制台上就 显示完整图像， 图像一出来就可进 行 ZOOM 放大， 灰度调节等处理。 也可以直接送激光相机打印 设有预 览一说 不管是预览图像还是完整图像 在主控制台 L 的显示最好幅面大一 些 达到 Ik*Ik 显示矩阵 对使用者采 说感觉要比看 512*512 以下矩阵影 像好一些。 随着动态 DR 技术的发展 GE、Siemens、philips 和 Shimadzu 都推出了可以以每秒 15 帧以上速率 进行图像采集的血管造影 DR 系统 这需要 DR 探测器板具有极高的刷新 速率， 这也是反映平板探测器技术 水平的一项关键指标， 目前减少 DR 图像采集时间间隔的王要技术手 段 是减少影像采集面积和降低分辨 率以减少总数据是 同时利用并行传 输的方法提高计算机读取， 处理信 息的速度。 影像管理 和后处理 DR 系统使传统的 X 线拍片摄影 技术跃人数字化领域， 但购买 DR 系统的各级医院的信息化技术发展 水平整体来说还不能满足影像全数 字化的工作流程的需求如何推进 医院信 息化建设， 提高医院整体工作效率， 真正发挥数字化影像的技术优势， 是各级医院在购买 DR 系统时应该 认真考虑和规划的重要工作之一。 建设 PACS 系统一半是技术问题， 一半是管理问题。 管理问题包括组织结构和岗位职 责调整 工作流程的重新安排 人员 培训 相应的制度和管理规章等。 技术万面的问题目前还比较多 涉 及到技术标准 软件开发 资金投入 等诸多问题 包括系统的兼容性 稳 定性 可扩展性 安全性 经济性等等。 目前比较突出的技术问题是 DICOO 支 f 寺中又的标准问题。 从 PACS 的开发角度看 DR 系统 作为 PACS 的影像采集终端， 其要 能够与 PACS 系统双向通讯， 直接 接收来自 HIS 或 RIS 的患者资料信 息 把影像上传到存档服务器中。 因此其必须支持相关标准（包括 Dicom HL7 等） 。所有进口 DR 设备 在国外墓本上都做到了上述要求 可 以直接从 RIS 中下载西文 Working list 并目只需一个指令就可以把患者 影像以 dicom 格式传送给 PACS。 各生产 DR 的厂家也都是 PACS 系 统的主要制造商， 本身就有非常完 整的 PACS 产品。 因此在西方建立 PACS 己经很容易。但由于已往 DICOM 没有中文版， 并且多数进 口 DR 设备本身也不支持中文， 因 此， 中文信息与 DICOM 图像链接 一直是建设中文 PACS 系统的瓶颈。 尽营行在各种技术方法可以解决此 问题， 但其都是以提高一线工作人 员的重复录入工作量， 降低工作效 率来实现的， 即容易出错，又增加 推厂难度。 去年 3 月 26 号 NEMA 发布了支 持中文的 DICOM 修正案 CP 252（Define support for Unlcode and ChineseCharacter sets）有了 DICOM 标准， 借助 DR 的普及， 我国的 PACS 建设将有飞跃式发展， 国内 各厂企业应该抓住此机遇 PACS 建立后， 系统是否好用， 其响应速度至关重要， 这涉及影像 的数据容量和网络速度问题、DR 影 像数据庞大， 下表是目前各 DR 系 统单幅影像的数据量。 从表中可以看出 DR 影像的数据量 非常大， 不说存档光通讯就存在巨 大技术难度。临床研究表明 PACS 要能够实用，调阅一幅图像时间最 好不要超过 2 秒，要在这么短的时 间内传输近 20M 的数据在技术上是 困难的。解决此问题的方法是数据 压缩 但高倍压缩的算法基本上都是 以牺牲图像的高频特性（空间分辨 率）为代价的有损算法。因此我们 在追求效率时不得不对质量做些牺 牲 所有工程问题的解决都是走中庸 之道， 考虑到 PACS 发展的未来 追求极端指标是无意义的。 2图像的后处理、打印 当前，多数 DR 要通过激光相机打 印胶片 对于专门的胸部摄影， 通 常一张 14XI7 英寸的胶片打印一幅 图像，不存在图像大小和格式问题。 但随着 DR 向着全身摄影检查的发展， 头颅和四肢骨骼等影像的照射野比 较小， 由此带来摄影光野的调整以 及打印格式问题。理想的选择应该 是机器具有自动光栅功能 可按照使 用者的选择 根据引旧变化自动调整 遮光器 并自动调整管球对准射野中 心 曝光后，机器自动裁取 ROI 中影 像显示、保存和打印，打印是尽量 保持 1：1 的显示比例 如果无法按 照等比例编排， 要在图像上显示变 化比例。但目前市场上有些设备不 具备上述功能， 如果使用较小的投 照野， 其遮光器手动随意调整， 曝光后显示给用户的是一幅被遮边 影像， 患者图像显示为具有很宽黑 边的照片，要是打印在胶片上象是 老式像册黑纸中央贴了一张黑白照 片。如要去掉黑边 需要手工剪裁 增加操作者工作量、并且不规范。 这些实际上都是图像自动后处理功 能、厂家开发的功能是否完善，方 便应用 也是系统性能的一部分。 除此之外 还有一些高级影像后 处理功能 如 能量减影、时间减影、 图像均衡处理、骨密度测量、平板 断层（三维重建）以及各种 CAD 辅 助诊断和分析软件等 这些作为选配 件今后会越来越多。 3光盘存档 在没有连接 PACS 的情况下 通常 选用可记录光盘来对图像进行存档。 光盘的品种有 MOD、CDR、DVD 等几种 MOD 容量大 读写快 但盘片 比较昂贵、有些 MOD 上存档的图像 必须回送到主机中才能打开 这增加 了对以往病历检索的时间；CDR 价 格便宜 最新的刻录机速度也比较快 多数可以从盘上直接打开文件 搜索 效率高 缺点是容量偏小；速度和容 量都比较合适的是 DVD 但目前参加 选用 DVD 的还不多。无论何种光盘 用户必须明白 其驱动器是个消耗品 能否较便宜低更换驱动器应该作为 购买设备的考量之一。 系统配置与 临床需要 在临床上， 不同的投照检查对设 备结构有不同的需求厂家也针对不 同临床应用开发了一系列产品。总 观各种 DR 设备 从投照机械结构上 可以分为以下几种 1立柱+立 Bucky SID 固定 专用 胸片 DR 系统都采用此配置。首批 OR 用户多选择此结构。专机专用 工作效率高、安装快捷 缺点是投照 体位和引 固定 限制了全身检查应 用范围。 2、悬吊管球+立 Bucky 其中立 Bucky 可以旋转放到水平位 悬吊管 球可配标准双层清轨做 3D 运动、也 可以配一维单方向滑轨 并可配一个 移动平床 其即可以照胸片， 又可 以进行全身各部位拍片。对检查患 者不多，但又想进行全身检查的用 户这是一种不错的方案。缺点是其 活动平床的移动对位不如常规摄影 浮动平床灵活方便。 3、悬吊管球十可升降浮动平床+ 立