医用X线电视系统.ppt

第四节医用X线电视系统,定义：将X线透视所获得的低亮度荧光图像，通过影响增强、TV摄像和放大处理后，在X-TV监视器上高亮度显示。,优点X线剂量低X-TV是一种低照度、微光的闭路电视，X线的剂量大为降低。这样不仅减少了对病员和医生的辐射危害，也降低了X线管的工作负载，有利于延长X线管的寿命图像亮度高使X线透视彻底摆脱了传统暗室作业，实现了在宽敞明亮的环境里进行遥控操作和诊断，对心血管、骨科复位、整形、摘除异物等手术都具有重要意义提高了影像清晰度和信噪比由于剂量低，线管负载减轻，有条件采用更小焦点来进行工作,便于实现遥控使观察者完全避免了X线的辐射便于传递录像和图像的信息处理X线电视可把获得的图像经A/D转换、计算机处理，可获得数字图像便于进行动态记录和观察由于图像亮度显著增强，可通过光学系统（透镜组、光学纤维）直接把图像耦合至快速电影机或摄像机上,A/D：analog/digital,耦合：指两个或两个以上的电路元件的输入与输出之间存在紧密配合和互相影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象,X-TV,影像增强器(imageintensifier，I.I),X线闭路电视系统,摄像机,监视器,自动亮度控制装置,X-TV的构成,X-TV透视式X线机的构成方框图,基本工作原理,透过人体X线（X线图像）照射到I.I的输入屏上获得荧光影像，经I.I增强后在输出屏上获得亮度比较亮的荧光影像。荧光影像经过光学系统被摄像管摄取，摄像管输出视频电流信号经预放器放大、控制器进行处理后获得全电视信号，送到监视器上显示X线透视图像。,转换过程和传输过程,1、用I.I实现X线图像与荧光图像的转换2、光学系统的作用是将I.I输出屏上的荧光图像经光路传输到摄像机的靶面或光敏区3、由摄像机进行光电转换，将传输到摄像机上的荧光图像转换成全电视信号4、由电缆线将全电视信号传输到监视器5、由监视器进行电光转换，将全电视信号转换为荧光图像,影像增强器（I.I）1952年问世它是X线电视的关键器件，其主要作用为：将不可见的X线图像转换成为可见的光图像；将图像亮度提高到近千倍乃至万倍，再通过光电导摄像管把图像分解成具有一定电平的亮度信息，进行电视摄像。,I.I,影像增强器(I.I)的结构示意图,影像增强器的基本结构：增强管、壳体和电源,1、增强管,结构：由输入窗、闪烁晶体、光电阴极、电极、输出荧光屏、输出窗、管壳等输入窗：是X线的入射窗口，由球面或双曲面玻璃对X线吸收较小的薄金属板构成闪烁体（碘化铯）：是X线换能器，可将X线图像转换成荧光图像（蓝光）,光电阴极：极薄光电发射薄（蓝光）电极：管内特制金属零件输出屏：用于把电子能转换成可见荧光管壳：输出窗由玻璃或光纤面板制成,工作原理,X线图像输入到输入屏，使光电阴极激发出光电子，在阳极和阴极之间的高压加速以及栅极聚焦电位的聚焦下，光电子轰击到输出屏上，因此在输出屏上可获得缩小了几十分之一的，亮度比普通荧光屏强数千倍乃至上万倍的荧光影像。,影像转换及增强过程,（1）输入屏把接受的X线像转换成可见光像，并由输入屏的光电阴极转换成电子像（2）光电子在阴极电位、聚焦电极电位及阳极电位共同形成的电子透镜作用下聚焦、加速，冲击在输出屏上形成缩小、倒立并增强了（电子密度增大）的电子像（3）电子像再由输出屏转换成可见光像。阳极电位越高，光电子的运动速度越快，撞击输出屏时的动能越大，激发的光子越多，输出屏亮度越高。,增强管的主要技术参数,转换系数为输出屏亮度和输入屏接受的X线剂量率之比分辨力它是衡量增强管分解影像细节能力的物理量。以每厘米能区分的线对数来表示分辨力的大小，单位为Lp/cm对比度它是体现增强管输出影像反差强弱的物理量,增强管使用中必须注意以下几点：,工作状态的增强管应避免接受较强的X线辐射，否则会缩短其使用寿命；不允许强X线或强光线从光学系统进入增强管的输出屏；I.I外界磁场会引起图像散焦，清晰度下降，影像畸变。周围不应放置磁性物体。,增强管的寿命特性曲线,增强管的使用寿命直接与使用时间的长短和接受X线剂量的大小等因素有关,壳体,壳体：为防止电磁场对增强管工作的干扰和X线泄漏，需采用金属管壳进行电磁屏蔽并吸收X线壳体材料一般由铝材或铁皮加工而成，且壳体内加有铅层和铍膜合金屏蔽层,电源,X线增强管用的电源(小高压)。23cm（9）野增强管电源输出两组电压：-100-550V的可调聚焦电压；+25kV的加速电压。,小高压,小高压的要求：,输出高压持续、稳定，纹波系数小，噪声小。聚焦电压稳定，且可调，以使增强管有良好的聚焦效果，并可根据不同的增强管，适当调整聚焦电压值。,多视野影像增强器及其工作原理,通过调节辅助阳极和栅极上的电位，可改变电子透镜的放大倍率，就可改变输入影像的尺寸（输出屏大小不变）,变视野增强管原理,增强器图像,光学系统,串列式镜头光分配器,串列式镜头,平行光传送影像的优点：能获得高质量的影像；可减小光通量的损失；在平行光路中可插入反射镜，改变传送方向，并保持平行光传送。,光分配器,单通道直通双通道弯通三通道,摄像与显像基础,（一）人眼的视觉特性1相对视敏函数：380nm、555nm、700nm2视觉范围：亮度范围为20020000尼特3对比度：Bmax与Bmin之比不超过404分辨力：相邻两点的视角的倒数0.29mm5视觉惰性：高于45.8Hz,电视基础,（二）图像的摄取与显像1图像的构成：像素1024X1024，512X5122摄像与显像原理：同时制摄像与显像分时制摄像与显像,扫描原理与电视制式,（）扫描原理摄像管的光敏靶面；显像管的荧光面。l扫描扫描是光电信号或电光信号的转换2扫描方式：逐行扫描；隔行扫描；扫描的同步,（二）扫描的同步,同步扫描是指摄像端与显像端的扫描点几何位置应一一对应。,隔行扫描逐行扫描,（三）电视制式中国行频15625Hz场频50Hz625行扫描线日本行频15750Hz场频60Hz525行扫描线,全电视信号的形成,电视信号由图像信号，行、场同步信号和行、场消隐信号等组合而成。,1.X-TV的构成有A、影像增强器、摄像头、电视控制器、监视器、自动亮度控制装置B、影像增强器、摄像头、放大处理器C、影像增强器、摄像头、接收平板D、影像增强器、摄像头、电视控制器、接收平板2.X-TV较于荧光屏的优点有A、图像亮度高、收照剂量小、图像清晰、便于保存、可远距离传输B、图像亮度高、收照剂量小、图像清晰、便于保存、可远距离传输、可获得数字图像C、图像亮度高、收照剂量小、便于保存、可远距离传输、可获得数字图像D、图像亮度高、收照剂量小、图像清晰、便于保存、可获得数字图像,CCD摄像机（chargecoupleddivice）,CCD是电荷耦合器件，是由很多个光敏单元组成。用于成像的CCD摄像器件有两种：一种是线阵式，它的光敏单元有序地排成一行或一列，用于传真机、扫描仪等；另一种是面阵式，它的光敏单元以行列方式排列成矩阵，用于摄像机、数码相机等。,CCD摄像机,结构：光电转换和电荷存储、电荷转移及信号输出,CCD摄像器件的工作原理,平面扫描,CCD摄像机,含有CCU的摄像机构成方框图,中心控制器（centercontrolunit，CCU）,自动亮度控制,作用：X-TV透视中，使图像不随被检部位的厚度、密度变化而变化视频信号取样方法整个视窗的亮度平均值视窗中心一定范围的亮度平均值,监视器,监视器是视频信号接收机接收电视信号，经同步分离电路分离出行、场同步信号，用于控制监视器的行、场扫描电路，产生行、场扫描锯齿波电流，供给行、场偏转线圈，使监视器的扫描与摄像机的扫描同步由显像管，行、场偏转线圈，行扫描及高压电路，场扫描电路，视频放大电路，同步分离电路及供电电路等构成。,CRT（cathoderaytube）监视器,阴极射线管（CathodeRayTube）的显示器，主要有电子枪（ElectronGun），偏转线圈（Defiectioncoils），荧光粉层(Phosphor)玻璃外壳,CRT的工作原理,使用电子枪发射高速电子，经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的偏转角度，最后高速电子击打屏幕上的磷光物质使其发光，就会在屏幕上形成明暗不同的光点形成各种图案和文字通过电压来调节电子束的功率,监视器电路,视频通道同步分离电路扫描电路电源电路,液晶显示器,液晶显示器使用的是向列型的液晶，采用此类液晶制造的液晶显示器被称为LCD（LiquidCrystalDisplay）不存在屏幕闪烁现象，不易造成视觉疲劳,液晶显示器与CRT监视器性能,优点：体积小、重量轻、省电、精准缺点：亮度低、观察角度大，影像实际观察效果、图像层次低、色彩鲜艳度低,高清晰度医用显示器,1扫描行数与信号带宽；2观看距离与影像宽高比高清晰度电视系统的扫描行数应当在1200行，29英寸以上、宽高比169的宽大屏幕显示系统,各种医用显示器参数,1.CCD构成