数字化X线机成像设备

1、第一节 概述第二节线计算机摄影安装第三节线数字摄影安装第四节 DSA安装第四章 数字X线设备.第一节 概述数字X线设备的开展数字X线设备是指把X线透射图像数字化并进展图像处置的一种X线设备。分类计算机X线摄影(Computed Radiography, CR)数字X线摄影(Digital Radiography, DR)特点辐射剂量小、密度分辨力高、图像后处置功能强、便于数字影像存储及远间隔传输。空间分辨力不如胶片高。.空间分辨率(Spatial Resolution)在 High Contrast情况下区分相邻 最小物体的才干,(又称 “High Contrast Resolution)决议

2、影像明晰度。常用多少线对/厘米，即LP/CM.密度分辨率(Density Resolution)低对比度情况下分辨物体密度微小差别的才干(又称 “Low Contrast Resolution)受影像明晰度 & 噪声影响。.数字化X线机.Digital RAD Imaging.医院放射科数字化网络ImagesWorklistImage RetrievalNew ImagesReportImagesMedical dataHIS/RISPatient DataWorklistArchivalClinical ReviewLaser CameraDICOM Print.数字图像将二维图像以二维数字

3、点阵的方式表示的图像叫数字图像。二维数字图像中每一点称为像素。普通医学图像大小有256 256，512 512，1024 1024等。像素的黑白程度称为灰度，用一个数值表示，这个数值的最大值称为灰阶，灰阶普通有256级、1024级，对应地可表示为8bit、10bit。灰阶决议了图像的对比度，即内容层次。.256 256，8bit64 64, 8bit256 256, 2bit256 256, 8bit前往.图像的大小2000 2000像素的数字图像所显示内容与X射线胶片相当对于CT和MRI图像，通常512 512就够了图像小，那么重建速度快，所需存储空间小，传输速度快.几种X线图像数字化的方式

4、胶片扫描系统影像加强器+CCD+图像板计算机X线摄影(Computed Radiography, CR)数字X线摄影(Digital Radiography, DR).胶片扫描系统扫描仪计算机X线胶片公用设备.影像加强器+CCD+图像板X线X线影像加强器计算机处置系统电视摄像管CCD或真空摄像管电视信号处置 A/D 转换(图像板)数字信号显示打印球管人体.第二节 线计算机摄影安装系统原理和概念计算机X线摄影成像系统Computed Radiography，简称CR CR是由日本富士公司于七十年代研制，八十年代推出，九十年代上市的计算机X线摄影系统。CR的关键是用影像板IP取代X线胶片，摄片后由

5、激光扫描仪读出IP板上的潜影，并转换成数字信号传入计算机作图像处置。.CR系统的根本构造.影像板(Image Plate, IP) .影像板构造维护层：聚酯树脂类纤维制成，非常薄，能弯曲、耐磨损、透光性好。维护荧光层不受外界温度、湿度和辐射的影响。.荧光层：由光鼓励发光photon stimulation light,PSL荧光物质混于多聚体溶液中，涂在基板上制成。.基板：聚酯树脂类纤维制成。维护荧光物质层免受外力损伤，延伸IP的运用寿命。两万次以上反复运用。.反面维护层：资料与外表层一样，防止IP摩擦损伤。.影像板成像原理 射入IP的线被PSL荧光物质吸收，释放出电子。部分电子分布在荧光物质

6、内呈半稳态，构成潜影，完成线信息的采集和存储。当用激光束逐行扫描二次激发已有潜影的IP时，半稳态的电子转换成荧光，所产生的荧光强度与第一次激发时线的能量准确地成正比，完成光学影像的读出。.白色三角表示未曝光X线作用使电子激发，并储存起来，用灰色三角表示在激光的作用下，储存的能量被激发出来激发出来的能量以可见光的方式释放三角又变成了白色，表示储存能量已全部释放.IP的特性：发射与激发光谱IP受激发而释放出的光子波长与光强的关系称为发射光谱。最强波长为390400nm 激发激光波长与释放光子强度的关系称为激发光谱。最强在600nm左右保证光电倍增管在400nm 处有最高的检测效率，对提高影像的信噪

7、比很重要.IP的特性：时间呼应特征停顿用激光照射荧光体时，发光衰减并逐渐终止。IP的PSL强度衰减速度很快，不会发生采集和读出信息的重叠。光发射寿命期为0.8s。.IP的特性：动态范围直线性在1到10000范围内具有良好动态范围可准确检测到组织间极小的X线吸收差别曝光3.0胶片影像屏密度输出100001000101000.21.08004002001600100.IP的特性：存储信息的衰退X线激发IP后，潜影存储于荧光体中，在读取前一部分电子随时间延伸将逃逸，从而使第二次激发时的荧光强度减少，称为衰退。IP衰退很微弱，8h减少25%。受时间、温度影响。受X线照射后，尽快读取。.IP的特性：天然

8、辐射与黑斑IP不仅对X线敏感，对其他电磁波也敏感，如紫外线、射线等。来自天然放射性元素、IP板上微量放射性元素、宇宙射线。长期存放会产生小黑斑。运用前必需激光擦除，以消除能够存在的任何潜影。IP上的荧光体对线的敏感度高于普通线胶片，保管要有很好的屏蔽。.读出安装原理.详细地，读出分两步用一束微弱激光粗扫IP，立刻算出读出图像的直方图。自动调整光电倍增管的灵敏度及放大器的增益，再用高强度激光精细地读出潜像，实现数字化，经过各种图像处置，获得最正确的适于诊断的数字线图像。.影响图像质量的要素激光束的直径光电及传动系统的噪声数字化影响取样频率低“马赛克伪影量化级数少“等高线伪影普通数字化取样间隔为0

9、.10.2mm，像素的灰度级为bit时，就能获得称心的数字图像。.256 256，8bit64 64, 8bit256 256, 2bit256 256, 8bit前往. 常规线照片的影像特性是由照相条件、增感屏及胶片决议，不能加以改动。CR系统那么不同，由于运用高精度扫描及读出的数字信号可经过计算机进展图像后处置，所以能在大范围内改善图像质量，最终得到稳定、高质量的图像。计算机图像处置.图像处置环节图像读出过程的处置：图像读出灵敏度自动设定，自动获得最正确密度和对比度的图像；图像显示过程的处置：显示图像的特殊处置，以获得较高诊断价值的图像，也称后处置；图像存储和记录过程的处置：在不影响图像质

10、量的根底上紧缩图像，并可进展保管和传输，还可用激光相机打印出图像。.图像读出灵敏度自动设定为在不同X线剂量下，获得一样的图像质量图像密度稳定，采用灵敏度自动设定功能预读程序流程确定灵敏度. 经过对直方图的分析和计算，自动确定X线剂量范围，再算出有诊断价值的PSL量的范围，即读取安装的输入信号范围，从而决议本次读出IP图像的最正确条件决议光电倍增管的灵敏度和放大器的增益。因此，不论以何种条件摄影，读出灵敏度自动设定安装会自动校正X线曝光量的误差，使读取安装的输出信号总处于一定范围内，构成稳定的数字图像密度，以最正确的密度在胶片或显示器上重现。.图像读出灵敏度自动设定 大曝光剂量例1和小曝光剂量例

11、2.图像后处置灰阶处置空间频率处置动态范围紧缩减影处置叠加处置图像处置：调理亮度、对比度、窗宽窗位，放大、反转,旋转，间隔、面积丈量。文字注释。更改病人资料.图像的储存和记录安装磁带硬盘光盘磁光盘MOD.CR特点(总结)实现了传统X线图像的数字化；提高了图像的密度分辨率；能实现图像后处置，添加了显示信息的功能；降低了X线曝光量为常规X线摄影剂量的1/51/10 ；可以不用胶片，而是以数字方式用磁盘或光盘存储，还能把信息传输给PACS。.第三节 线数字摄影安装DR分为直接数字X线摄影direct DR, DDR和间接数字X线摄影indirect DR, IDRIDR是指由I.I-TV或胶片先获得

12、模拟X线影像，再转换成数字图像的方法DDR是指采用X线探测器直接将X线转换为数字信号的方法.IDR的任务原理透射X线I.I光学系统电视摄像机A/D数字图像信号.IDR的主要缺陷由于I.I和摄像管中的光散射和电子散射，引入了附加的对比度损失；电视摄像管的动态范围小，不能发现微小的组织差别；I.I的视野小，边缘和中心分辨力不一致。.DDR 采用一维或二维X线探测器直接把X线转换为模拟电信号，然后进展数字化的方法，不同于IDR的先获得模拟图像，再对模拟图像进展数字化的方法。 分为扫描投影DDR和平板探测器DDR。.扫描投影DDR点扫描法 优点：散射体积很小，减少了因散射引起的图像质量下降；光电倍增管

13、的灵敏度高，可以降低X线的剂量； 缺陷：运动机构比较复杂，扫描时间较长；线扇形扫描法 比点扫描系统的速度快，对X线源的利用也充分。.平板探测器DDR 20世纪90年代中期出现平板型探测器flat panel detector, FPD：非晶态硒FPD：将X线直接转换成数字信号；非晶态硅FPD：先经闪烁发光晶体转换成可见光，再转换为数字信号。.非晶态硒平板探测器技术参数 平板尺寸：17 17英寸 灰度等级：14bit 像素：720万个像素点 分辨率：3.1LP/MM 曝光间隔：6秒.组成封装在暗盒内，由集电矩阵、硒层、电介质、维护层等构成。集电矩阵由按阵元方式陈列的薄膜晶体管thin-film

14、transistor, TFT组成，非晶态硒层涂在集电矩阵上，对线敏感，并有很高的解像才干。.硒型FPD原理.像素矩阵读出方式 由于放大器和A/D转换器都在探测器暗盒内，从外部看，探测器暗盒是接纳线图像后直接输出数字图像。 信号读出后，扫描电路自动去除硒层中的潜影和电容存储的电荷，以保证探测器能反复运用。.非晶态硅型平板探测器.碘化铯闪烁发光晶体覆盖在光电二极管矩阵上，每个光电管就是一个像素，由薄膜非晶态氢化硅制成。线入射到闪烁晶体层时被转换为可见光，再由光电二极管矩阵转换为电信号，在光电二极管本身的电容上构成存储电荷，每个像素的存储电荷量与入射线强度成正比。.平板数字探测器小结资料种类：CC

15、D探测器CMOS探测器非晶硅探测器非晶硒探测器Thin Film Transistor array薄膜晶体管阵列 .DDR与CR的比较DDR的图像明晰度优于CR，主要由像素尺寸决议，CR在读出潜影过程中，激光穿到IP深部时产生散射使图像模糊，降低了图像的分辨力；DDR的噪声源比CR少，没有二次鼓励引入的噪声，/高；DDR的拍片速度快于CR，拍片间隔为5s，CR拍片间隔1min以上；.DDR的X线转换效率高，而CR利用潜影成像，信号随时间而衰减；DDR探测器寿命长，可用10年，CR图像板可用1年；DDR有晋级为透视的才干，但不能运用于常规X线机，CR不能透视，但可与原有的X线摄影设备配套任务，取

16、消胶片暗盒。.DDR的主要问题大面积TFT在工业消费中存在较大难度，现只能用小块拼成；虽在时间分辨率上优于CR，但还不能满足心血管设备的要求，不能顺应快速延续拍摄的X线造影检查；提高读出和建像速度是主攻方向之一。.第四节 数字减影血管造影安装20世纪60年代出现过X线照片减影术(Radiography Image Subtraction)，主要用于脑血管造影。80年代的数字减影技术主要运用于血管造影，所以又叫数字减影血管造影技术(DSA，Digital Subtraction Angiography).DSA技术原理把人体同一部位两帧影像相减不含对比剂与对比剂充盈影像，消去两帧图像的一样部分，

17、得到造影剂充盈的血管图像。血管像的对比度较低，必需对减影像进展对比度加强处置，但影像信号与噪声同时增大，所以要求原始影像有高的信噪比，才干使减影像明晰。.DSA.DSA室.DSA的任务方式一、时间减影脉冲影像PI方式 每秒摄取数帧影像，曝光线脉宽100ms左右。剂量较高，所得影像的信噪比较高，普遍采用，主要用于脑血管、颈动脉、肝动脉、四肢动脉等活动较缓慢的部位；超脉冲影像SPI方式 每秒630帧。能实时察看，较高的动态明晰度。能顺应肺动脉、冠状动脉、心脏等快速活动的脏器，影像的运动模糊小，但对X线机的要求高；.延续影像CI方式每秒25帧延续影像。能显示快速运动部位，如心脏、大血管，时间分辨力高

18、。X线管的负荷相当大，要用热容量大的X线管；心电图ECG触发脉冲方式 主要用于心脏大血管的DSA检查，曝光与心脏血管搏动节律相匹配，保证影像系列中每帧影像与心律同相位，消除因心脏搏动引起的伪影。.二、能量减影几乎同时用两种不同的管电压如70kV和130kV获得两帧影像，进展减影处置。要求管电压能在两种能量之间进展高速切换，添加了X线机的复杂性，普通X线机不能采用这种方法。不易消除骨骼的残影。.能量减影左侧为规范胸片，右侧为高能肋骨片，中间为去骨影后的肺组织片.三、混合减影在造影剂未注入前，先做一次双能量减影，获得含部分骨组织信号的影像，将此影像同血管注入造影剂后的双能量减影像作减影处置，就得到

19、单纯的血管影像。对设备和X线管负载的要求都较高。.DSA对设备的特殊要求X线发生安装 要求X线管能接受延续脉冲曝光的负荷，对于中、大型DSA设备，X线管热容量在200kHU以上，管电压40150kV，管电流8001250mA。采用中频和高频技术，产生几乎纯直流高压。.影像加强器可变视野影像加强器。为提高灵敏度和分辨力，输入屏采用碘化铯资料。在输入屏发光体和光电层之间有几十万条光纤，把每个像素的光耦合到光电层，从而使影像有较高的亮度和分辨力，提高了I.I的转换效率。.电视摄像机要求摄像管高灵敏度、高分辨力、低残像，视频通道有补偿电路，保证输出高信噪比、高保真的视频信号。CCD将有望取代真空摄像管。.线剂量管理在保证图像质量的条件下尽量减少病人接受的线照射剂量，由以下技术组成：栅控技术：在每次脉冲曝光的间隔向旋转阳极施加一个负电压，抵消曝光脉冲的启辉和余辉，从而消除软射线，提高有效射线质量，减小脉冲宽度。.光谱滤过技术：在I.I或线管头的窗口处放置铝滤过板，以消除软射线，减少二次辐射，优化线频谱。I.I前放置的滤线栅可消除线穿过人体时的散射线，可降低线辐射剂量约20%。.脉冲透视技术：是在透视图像数字化的根底上实现的，能对脉冲透视图像进展加强、平滑、除噪等滤波处置，改善图像的明晰