医学影像检查技术学课件：数字X线

1、数字X线摄影技术 第一节数字X线摄影一、数字图象传统X线是X线透过人体组织器官后空间位置的平面投影，记录的信息是连续的X 线信息，灰度在0.25-3.0之间。是非量化的模拟图形。A/D转换器是实现X线图形向数字化的关键部件，把模拟图形信号变成数字图形信号。经计算机处理后的数字信号在经过D/A转化成模拟信号，在显示屏上显示。透射X线I.I光学系统电视摄 像机A/D数字影像信号 DR成像原理方框图（三）DR 工作原理方框图掩没图像A/D造影图像A/D对数放大A/D帧叠加减影图像增强后处理视频信号 A/D输入查找表ALU（实时算术逻辑运算器）帧储存器主计算机输出查找表D/A监视器 激光打印机1982

2、年日本富士胶片株式会社首先开发出计算机摄影(CR)系统,IP上涂有一种特殊的光激励发光物质,这种物质在第一次受光照射时,能将激光所携带的信息贮存下来,当再次受到照射(二次激发)时,能发出与一次激发光所携带信息相关的荧光.X线PACS 被照体影像板影像读取装置X线影像-数字信号影像处理装置各种影像处理影像记录装置数字信号-光信号控制计算机荧光影像存储装置光盘 磁带激光打印机胶片IP结构特性:IP是CR系统的关键,IP依PSL物质特性分为标准型、高分辨率型、减影专用型.1.(1)表面保护层,常用的材料是聚酯树脂类纤维.(2) PSL物质层,PLS物质混于多聚体溶液中,涂在基板上,干燥而成.结晶体颗

3、粒的平均直径在4-7uM,比普通摄影用胶片乳剂的小.晶体颗粒的直径增大,发光量增强,但影像的清晰度降低.(3) 基板.(4) 背面保护层:材料与表面保护层相同.2.IP的特性:(1)发光光谱与激发光谱,接受一次X线激发而形成潜影的PSL物质,在读取激光二次激发下,发射出与X线能量成正比的蓝-紫光,PSL物质发光强度与其发出的光子波长的曲线关系称发光光谱. (2)时间响应特性 当停止用激光照射PSL物质时,PSL物质发出的光按其衰减规律逐渐终止,其强度衰减很快,(3)动态范围 PSL物质发光量与一次受激X光量在210:1内具有良好的动态范围.(4)信息消退。3.IP使用的注意事项(1)IP可以重

4、复使用,(2)由于IP对放射线紫外线的敏感度远高于普通X线片(3)摄影后的IP上的潜影会因光照而消退,所以必须避光,(4)贮存在PSL物质中的潜影跟胶片一样,同样有一个消退的过程 IP结构示意图 CR成像原理数字图象所有像数阵列为数字图象矩阵，是2维数组。像数构成数字图形的最小单元，像数=阵列行X列数。如3108X3108每个像数大小约0、139mmX0139mm三、X线数字图形的质量参数X线数字图形的质量参数主要有像数、矩阵、密度分辨力、空间分辨力、灰阶、图象尺寸、SNR、DQE等。同视野范围内矩阵大，像数多，空间分辨力高。矩阵大，计算机需要处理信息多。图像后处理技术：分类：X线成像系统读出

5、装置自动前处理、软件的后处理，影像工作站的软件的再处理。影像系统的后处理，是对感兴趣区域密度、对比度、边缘锐利度进一步处理。再处理又称层次处理和谐调处理。X线图像矩阵化像素化过程 四、数字X线检查影像后处理（一）调谐处理和空间频率处理1、调谐处理包括旋转量（GA)、调谐曲线（GT）、旋转中心（GC）、移动量（GS）。这四个参数在进行图像处理时，一般GT不作改变，依据兴趣区的密度和对比度作适当调整；在调整过程中，先固定GC，再调整GA和GS。2、空间频率处理包括频率等级RN、频率增强RE、频率类型RT。GT：代表一组非线性曲线，共有16种。其中A线有大宽容度线性层次；BJ线应用于头、颈、胸、腹及

6、乳腺；KL线应用于数字减影高对比曲线；M线用于线性黑白翻转；N线用于胃肠造影专用线；O线优化骨骼的曲线；P线用于肺组织检查，便于微小组织密度的观察。GS：又称为灰度曲线，用于改变整副影像的密度。通过其微细调节可以实现影像最优化的密度。此曲线右移时影像密度就减小，曲线左移时影像密度就增加。GC：表示GA预先设定的密度值，CR系统 一般设定在0.32.6，在实际工作中，选择好GC有利于兴趣区清晰显示。GA：主要用来改变影像对比度，GA越大，影像对比度 越高，GA越小影像对比度越低。在实际应用中GA总是 围绕GC进行调节。以上四个参数在实际应用中一般GT选定后不作调整空间频率处理（SFP)是边缘锐利

7、处理技术，通过对响应的调节显示边缘组织锐利轮廓。RN对空间分辨力的范围分级，（0-3）低频率等级，用于增强大结构，软组织、肾脏和其他内部器官的轮廓。（4-5）中频等级，用于增强普通结构，肺部和骨骼轮廓线。（6-9）高频等级，用于增强小结构，比如微细结构、肾小区等。RE边缘增强系数，用来控制频率的增强程度。在CR系统中，其值0-16，RE=0，改变RT、RN；RE1,会明显增加图像的噪声.RT频率类型,用于调整增强系数,以控制每一种组织密度,共设有F、Z等12种类型,Q/R/S:软组织轮廓曲线.U/T/P:高分辨率曲线.V:高噪声显示曲线.F:整个范围和谐一致的轮廓增强.X/W:特殊应用曲线.动

8、态范围压缩及均化处理X线数字图像的优缺点:后处理能力强大是数字图像的最突出优点,在较大范围内自由改变输出影像特性曲线,如对比度增强、图像锐化、灰度反转、局部放大等.(三)IP上影像的读出、处理及再出现IP中的PSL物质经透过人体的信息线一次照射后,将X线的能量以潜影的方式贮存下来,完成影像信息的采集记录；此后，用激光束扫描带有潜影的IP，PSL物质被二次激励,释放其贮存的能量，发出的荧光被集光器收集并送到光电倍增管，由光电倍增管将其放大并转换成电信号，经A/D转换成数字信号,完成影像信息的读取与数字化.数字信号被送到计算机和数字图像处理系统,经处理后CR数字影像可显示、传输、贮存，也可以直接输

9、出到干式激光胶片打印机打印.二、CR系统结构组成CR系统主要是由信息采集(IP)、信号转换及信息处理(读片器)、信息储存及记录(计算机)三部分构成CR系统分单暗盒式和多暗盒式三、CR的影像处理系统CR的影像处理系统分读出处理徨处理.后处理是为进一改善影像的对比度、亮度、锐利度等,使输出图像更适合诊断要求。图像读出灵敏度PCR AC500读片器配置了自动预读(也称为曝光数据识别)程序.患者的摄影信息(检查号、ID号、部位、投照方法等)照射野范围的确定对制直方图至关重要,X线照射野识别处理的基本原理是:从被照体某一点起,向外侧顺序地进行积分处理把积分值的最大点作为照射野的边缘.CR系统作用这一特点

10、做图像的积分运算,求出积分图像的重心,以此作为照射野探测的起始点.测定照射野边缘的修补点 从探测器的起始点开始向各个方向探测照射野形状修正 CR图像的后处理减影 由于CR系统采集影像的速度较慢,一般都采用能量减影的方式,在同一部位用有同kv曝光,获得一幅高能量影像和一幅低能量影像(如120和60kv)叠加 1张相片可以叠加（2-3张）IP板图像四、CR影像质量参数影像的空间分辨力不如传统照片密度分辨力 可通过对比度增强软件提高分辨力灵敏度 由于IP中的PSL动态响应范围大,灵敏度高,可降低X线曝光摄影条件.但太低会出现量子斑点噪声 量子噪声、光量子噪声、固有噪声一、数字摄影系统原理及组成(一)

11、数字透视采样的速度达到64帧/秒.由于多用在消化道胃肠造影上,所以又称DSI点片系统A/D是模拟图像的信号数字化点片。数字点片用于消化道造影、ERCP、骨科矫正、内镜、非血管介入、肿瘤介入。CR用IP板替代了胶片直接数字X线摄影系统：是使用平板探测器（FPD）直接数字化的X线摄影系统。它使用的非晶态硒型FPD为直接数字化X线平板探测器。非晶体硅型FPD是一种半导体探测器。非晶体硒型FPD是一种电子暗盒，把入射X线光子强度直接转化为数字信号。二、直接数字的X线摄影特点：优点：1避免图像信息丢失，影像清晰2CR设备可以改装成DR，但DR比CR快捷3DR对X线敏感性高，层次丰富，放射剂量小缺点：1.

12、成本高价格昂贵，基层医院不能使用2.DR不适用于血管造影 三、数字化成像与传统X线摄影比较（一）成像质量 1.灵敏度与线性 硒检测器吸收X线明显高于屏-片系统2.对比度分辨力 数字X线影像可以分辨出组织密度差异小于0.1%细节3. 空间分辨力低于X线照片4. 量子检出效率（DQE），数字化成你系统的X线探测器DQE可达60%以上。因此，一次曝光所得的图像经处理后可获得多幅图像，5. 调制函数（MTF）性能好。（二）摄影条件宽容性 比X线胶片系统宽容性大（三）摆体位及工作量 摆体位相同但工作效率比屏-片系统高。（四）社会效益 是屏-片系统的两倍二、数字X线检查的适宜曝光量CR和DR曝光量是屏-片

13、系统的1.3-1.5倍，当曝光量比小于1.04时，照片噪声明显增加。三、图像后处理技术在摄影检查中的应用（一）胸部检查应用能显示纵隔区域和肺野重叠的影像信息，减少漏诊，提高诊断率。肺炎：界限清楚，中心密度高周围密度低，利用黑白翻转，周围低密度影像消失可以诊断。肺结核：肺尖的病变和重叠的病变，利用空间频率及黑白翻转处理后可以显示病变。肺癌：利用黑白翻转技术和高对比显示肿块密度和周围毛刺。胸膜病变：低频率区进行空间处理，使肋骨模糊，胸膜清楚。胸廓的骨骼病变：CR、DR可对高频区进行空间频率处理和动态压缩，使骨皮质边缘锐利。气管、支气管病变：通过低频区空间频率处理，产生边缘效应，可以观察气管和支气管

14、软组织：对低频对比区进行空间频率处理，可以显示软组织异物、钙化，皮下气肿，肿瘤体层摄影：可以通过谐调处理和空间频率选择处理后，提高边缘效应胸部床边摄影：比屏-片系统好左上肺中央型肺癌（二）头颈部的应用1. 头颅外伤：较好的显示骨折线2. 鞍区病变：利用谐调处理和空间频率处理功能，一次曝光可以获得两次照片3.耳部：显示比屏-片系统好4.鼻窦病变：可以判断骨质有无破坏，判断良恶性病变。5.喉部病变：喉部体层可以显示会厌、喉室等结构判断病变部位大小。腹部平片，尿路造影，通过谐调处理和翻转处理可以改变影像显示密度、对比度显示小钙化和结石，还可以显示肾盂、肾盏、输尿管和膀胱的情况。（四）消化道的应用DS

15、I系统显示胃小区、微小病变、黏膜皱襞（五）肌肉骨骼系统的应用一次曝光可以获得多幅照片，既能清晰显示软组织病变，又能显示骨骼病变（六）乳腺的应用1. 中心部位组织仍然很厚，密度高，选择动态压缩处理，使较厚的结构得到充分2.某些乳腺癌能够通过谐调处理，可以显示乳腺导管结构。3.内部的小块钙化可以显示4 利用谐调处理可显示不规则的皮肤增厚、皱缩、浅凹陷等（七）儿科的应用1.呼吸系统疾病：一张片可以显示完整的上呼吸道和下呼吸道。 三、数字X线检查操作程序（一）准备及注意事项1、温度、湿度；2、检查电源、接地及电缆安全性。3、设备运行过程中出现故障应立即切断电源；4、设备维修应由专业技术人员负责；注意防

16、护！（二）CR系统操作步骤1、开机 （先打开显示器，再打开扫描主机）2、基本方法：（1）病人基本信息录入；（2）进入被检部位选择界面（3）用条码扫描器对IP盒的条码窗口进行扫描；（4）用IP盒进行摄影；（5）用扫描主机对扫描后的IP盒进行读取已记录的影像信息；（6）利用计算机对已获取的图像进行对比度、密度等技术的调整，并进行选择打印；（6）完成全过程退出主界面。3、关机 （1）关闭扫描主机（2）关闭计算机（三）DR系统操作步骤1、启动系统 （1）接通配电柜电源总闸；（2）接通接线板电源；（3）接通X线机控制器电源；（4）接通电脑主机电源；（5）开启技术工作站及医生工作站；（6）开启激光打印机或

17、喷墨打印机（用于报告打印）；（7）开启激光胶片打印机；（8）启动完毕。2、应用系统 （1）用户登录（操作人员选择自己姓名，待出现对话框后输入密码，即可使用该系统） （2）病例录入及选择（包括姓名、性别、年龄、编号、住院号、病区、床号、临时诊断、检查类型、送诊科室、送诊医生、检查者、收费等） （3）核对病人资料，确定摄影部位及摄影条件（kv mA s） （4）摆体位及中心线、曝光（分FPD及线扫描）。 （5）接受或拒绝（曝光或采集完毕后系统会自动读取数据显示图像，然后选择适当的灰度曲线，根据图像质量，确定拒绝或接受；若拒绝要患者重新配合摄影） （6）图像后处理、打印胶片、影像发送（点击“病例发送

18、”）按钮，将已拍摄的影像送入影像管理中心以供医生诊断）3、关闭系统（1）退出技术工作站软件、关闭技术工作站、让计算机自动关闭 （2）退出医生工作站软件、关闭医生工作站、让计算机自动关闭 （3）退出病例中心软件、关闭病例中心、让计算机自动关闭 （4）按激光打印机或喷墨打印机操作手册关闭打印机（5）按胶片打印机操作手册关闭打印机（6）关闭X线机、关闭控制柜电源、关闭计算机配电电源、关闭总电源。四、数字X线检查影像后处理（一）调谐处理和空间频率处理1、调谐处理包括旋转量（GA)、调谐曲线（GT）、旋转中心（GC）、移动量（GS）。这四个参数在进行图像处理时，一般GT不作改变，依据兴趣区的密度和对比度

19、作适当调整；在调整过程中，先固定GC，再调整GA和GS。2、空间频率处理包括频率等级RN、频率增强RE、频率类型RT。GA：主要用来改变影像对比度，GA越大，影像对比度 越高，GA越小影像对比度越低。在实际应用中GA总是 围绕GC进行调节。GC：表示GA预先设定的密度值，CR系统 一般设定在0.32.6，在实际工作中，选择好GC有利于兴趣区清晰显示。GT：代表一组非线性曲线，共有16种。其中A线有大宽容度线性层次；BJ线应用于头、颈、胸、腹及乳腺；KL线应用于数字减影高对比曲线；M线用于线性黑白翻转；N线用于胃肠造影专用线；O线优化骨骼的曲线；P线用于肺组织检查，便于微小组织密度的观察。GS：

20、又称为灰度曲线，用于改变整副影像的密度。通过其微细调节可以实现影像最优化的密度。此曲线右移时影像密度就减小，曲线左移时影像密度就增加。以上四个参数在实际应用中一般GT选定后不作调整（二）适宜曝光量屏胶系统形成影像的密度值,与曝光量大小相关；而对CR、DR而言，一定的曝光量，通过后处理可以获得多个密度值，这取决于CR（IP板）和DR（FPD）良好的线性特性曲线。但再实践工作中发现适宜的曝光量对CR、DR图像质量产生较大影响。CR、DR成像系统的成像照片影像噪声因素比屏胶系统的多，以CR为例包括X线量子噪声、IP的结构噪声、读出电路噪声、显示噪声等。使用CR 、DR曝光量不应小于屏胶系统的1.31.5倍。 五、CR、DR的临床应用 六、DSA的临床应用课后作业：名词解释：CR、DR、DSA、调谐处理简述CR、DR的操作步骤。 第五节PACS简介一、PACS概述PACS是影像存储和通讯系统。PACS是由数字图象采集装置、存储系统、显示设备、计算机处理器和数据库系统组成，连与通讯和网络。PACS的组成 PACS的组成非M