DR培训资料(上海医疗器械)

上海医疗器械向各位专家致敬1/12/20231SMEWDR系列介绍

上海医疗器械厂研究II室上海市临青路430号2000901/12/20232主要内容一、DR产品介绍二、功能配置表三、移动式、车载式DR介绍1/12/20233一、DR产品介绍1.DR的概念、组成、分类及优点2.Trixell4600平板介绍及性能比照3.上械厂公司的DR设计理念1/12/20234放射医学影像的开展X射线平片摄影X射线胃肠点片摄影血管造影快速换片造影电影小片机高速摄影传统成像技术FPD—DR直接数字成像技术数字CCD照像、CR数字照相等技术数字胃肠造影DSI血管造影数字图像DSA间接数字成像技术1/12/202351.1DR的概念DR〔DirectRadiography，直接放射摄影〕是近几年的研究形成的新技术，其出现使得常规放射学数字化技术取得了突破性进展。DR是指在专用计算机控制下，直接读取感应介质上记录的X-ray影像信息，并以数字化影像方式再现或记录影像的技术方式。1/12/202361.2DR的成像原理根本原理：Ｘ射线－可见光－电荷图像－数字图像

1/12/20237间接转换型平板探测器与直接转换型平板探测器的区别主要在于荧光材料层和探测元阵列层。间接转换平板探测器利用碘化铯(CsI)闪烁体作荧光材料，利用非晶硅(a-Si)作探测元阵列层。碘化铯闪烁体是一种能吸收X线并把能量转换为可见光的化合物，当掺入铊时，碘化铯激发出550nm的光，正是非晶硅光谱灵敏度的峰值。探测元阵列层中，每个探测元包括一个非晶硅光电二极管和起开关作用的TFT。在运行时，TFT关闭，给光电二极管一个外部反向偏置电压，通过闪烁体的可见光产生的电荷聚集在二极管上。读取时，给TFT一个电压使其翻开，电荷就会由二极管沿数据线流出，以电信号的形式读到信号处理单元。总之，平板检测器(FPD)具有很高的动态范围、量子检出效率(detectivequantumefficiency，DQE)和MTF〔modulationtransferfunction〕性能均高于目前的其他检测方式，图像空间分辨率亦高，更主要的是余辉小，可作快速采集。在X线数字摄影采集方式中，是目前较为最理想的一种方式，亦最有开展前景。1/12/20238〔一〕间接转换型平板检测器的结构间接转换型平板检测器由以下几层构成：玻璃基板，光电二极管、TFT阵列，晶体材料层。结构如下图。〔二〕工作原理：晶体材料将X线转换成可见光，再由光电二极管将可见光转换成电信号。其它信号读出和放大、模/数转换、输出等局部，与直接转换型相同。X线光子被碘化铯晶体吸收转换成可见光。光线大局部在碘化铯针状结晶内，受外膜反射向两端传导，传向底层方向的直接被光电二极管吸收。在晶体层外表设一光发射层，其作用是将向外表方向传导的光线发射回去，使其传向底层的光电二极管，使所有发光全部得到利用。它不会影响X线的透过。一般地说，光的散射会导致局部有用数据的损失和像素间的干扰，如果柱状结晶的直径对于像素尺寸显得很小，其负面影响可降到最低。碘化铯针状结晶的直径约10μm，相当于像素大小〔140～200μm〕的14～20分之一，即使在临近针状结晶中有散射传导，其影响也在一定程度之内。由于晶体层的存在，它对X线的吸收率高，转换效率高，提高了器件的灵敏度和信噪比。Lanex方式是用荧光屏代替上述晶体层吸收X线发光。其下方的玻璃基板，光电二极管、TFT阵列，与碘化铯方式相同。由于其光的传导没有针状结晶的约束，像素间的干扰会大于上述方式。1/12/202391.3DR图像系统的根本组成DR图像系统的组成由硬件和软件组成硬件局部：X射线探测器，信息的采集与图像的再现。探测器板：X-ray探测及直接或间接数字化。数据传输光纤：传输图像数据信息通讯电缆及电源电缆：传输状态信息、指令信息及电源供电系统电源：为探测器及接口提供高精度电源数据采集卡：图像数据的采集处理工作站：图像处理及本地存储通讯及控制接口盒：协同工作站，探测器板，发生器及其它外设工作网络接口：与网络相机及PACS相连接实现图像传输1/12/2023101/12/2023111.4DR的根本组成〔续〕软件局部：支持与维护硬件系统的运转，从硬件获取数据并进行处理应用软件：完成数据采集及处理，如采集软件和工作站诊断软件等支持人机交互，完成数据采集各种参数的设置以及数据的管理。1/12/2023121.5DR的分类按探测器使用材料分为非晶硅〔a-Si〕型：如Trixell、Siemens、Philips非晶硒〔a-Se〕型：如Hologic公司CCD平板型：如IDC公司按DR功能分为单一性DR：胸部专用DR——适用胸部其它部位DR——适合腰椎及四肢等多功能DR：适用身体各部位1/12/2023131.6DR的优点高质量的图像：高品质的图像，分辨率高，提供丰富的诊断信息。成像速度快：曝光后约5秒后即可显示图像。数字化的图像：图像以数字化形式保存节省空间，原始图像等质量网络传输实现资源共享以及专家远程会诊等。操作流程简便：采集工作站遥控曝光，采集图像发送至诊断工作站〔或PACS效劳器〕，诊断工作站进行调阅或者相机出片即可，无需洗像等环节，大大简化工作流程，提高医院的工作效率。除病人摆位外均可遥控完成。1/12/2023141.5DR的优点〔续〕曝光宽容度高：良好的曝光宽容度使得在较低放射剂量范围内也能获得高质量的图像，防止重复曝光，减少医患纠纷。量子检测效率高：可以获得比传统胶片好得多的细节比照度和信噪声比，提高影像质量。密度动态范围高：灰度深度大，一次曝光即可获得从皮肤到骨骼的全部信息，拓展了X-ray摄影的临床应用范围。维护简单：系统简洁，无需耗材，无需洗片，减少污染。1/12/2023151.6DR与CR的比较关于CRCR〔ComputedRadiography，计算机放射摄影〕它以成像板为载体来替代传统的X-ray胶片，采用与常规X-ray摄影一致的投照技术，在X-ray对成像板曝光的同时记录下X-ray影像信息，经过信息阅读与处理后，即可获得数字化的X-ray摄影信号。CR的构成主要原因是成像板IP与信息读出装置。CR存在的缺陷是时间分辨能力差，不能满足动态器官和结构的显示，细微结构上的空间分辨率较差。1/12/2023161.6DR与CR的比较〔续一〕CRDR成像原理X-ray间接转换技术，影像板X-ray直接转换技术，非晶硅/非晶硒成像品质分辨率2.0lp/mm分辨率3.5lp/mm成像尺寸200万像素900万像素成像速度较慢，不及DR的1/4非晶硅型5s非晶硒型10s时间分辨率差较好，细微结构可动态成像1/12/2023171.6DR与CR的比较〔续二〕CRDR固有缺陷成像板中荧光漫射，细节失锐，空间分辨率下降基本没有组成结构组成结构，除摄影部分外包含图像信息读出装置DR组成结构简单，节省空间操作流程需要较多的人工干预，流程复杂流程简单后期耗材IP板寿命有限价格昂贵，需更换一次投资即可1/12/202318DR与CR的比较〔续三〕总结从以上比较可以看出，无论是从图像质量还是从成像速度来看，DR的性能远远好于CR。作为继CR之后，在常规放射学数字化技术取得的又一次突破，DR势必成为放射学领域的主流技术。1/12/202319PIXIUM4600系其最新产品，成功的将不定型硅技术与CsI闪烁体结合，使之成为具有高可靠性，高性能的数字化平板探测器

具有高可靠性，寿命长，高X线吸收效率，高质量图像的特点

大面积的数字化平板探测器17×17"

143um的像素间距尺寸﹑900万像素的分辨率和14bit动态范围保证了PIXIUM4600的优越图像质量高速成像保证图像完整性维护时间少1/12/202320DR成像板——TRIXELLPIXIUM4600

2.1Trixell探测器介绍

外型尺寸：535×490×45.5mm有效接收尺寸：429×429mm〔17〞×17〞〕重量：17.6kg象素矩阵：3121×3121象素间距：143umA/D变换：14bit信噪比：41.5db〔1uGy,25ºC〕数据传输：光纤传送控制指令传输：RS-232标准电缆传送校准模式：偏移量校准、增益校准、坏象素点校准〔正常半年校正一次〕D1-5指示灯接口局部1/12/2023212.1Trixell探测器介绍〔续〕环境条件：操作环境温度：18℃-30℃操作环境湿度：20%H.R-75%H.R操作大气压力：70kPa-106kPa运输环境温度：-25℃-55℃操作环境湿度：10%H.R-95%H.R操作大气压力：70kPa-106kPa1/12/2023222.2结构原理a-SiCsIFPD成像原理放射影像领域的三巨头SIEMENS、PHILIPS、Trixell均采用了CsI-aSi技术，当今a-SiFPD产品占全球FPD-DR产品销售的70%以上，从而成为主流技术a-SeFPD成像原理1/12/2023232.2结构原理〔续一〕不同能量X射线的CsI和Se的吸收系数比照结论：在常规诊断X射线能量范围内CsI材料具有优于Se材料的吸收性能。从理论上讲增加材料的厚度可提高材料的吸收系数，但增加材料的厚度会导致图像分辨率的降低。1/12/2023242.2结构原理〔续二〕143μm的非晶硅光电二极管按行列矩阵式排列，17’*17’的探测器阵列由3000行乘3000列共900万个像元构成

非晶硅光电二极管阵列及像素放大照片

1/12/2023252.3a-Se与a-Si技术比照典型参数比照1/12/202326主要技术指标a-SeFPDa-SiCsIFPD对比说明有效面积14×1717×1717×17更适宜于骨盆的拍摄像素尺寸139um143um139um略优光电转换材料a-Sea-Sia-Se结晶的问题不易解决，因此对环境温度有更高要求结构7in×8.5in四片8.5in×8.5in四片

供电电源6000V24V5000V高电压使探测器更容易老化且环境要求高空间分辨率3.6lp/mm3.6lp/mmNyquist分辨率相当密度分辨率14bit14bit

MTF（调制传递函数）2.0lp/mm80%2.0lp/mm40%低密度对比度特性HOLOGIC较好DQE（量子检出效率）2.0lp/mm28%2.0lp/mm53%相同剂量条件下TRIXELL信噪比特性较好，可获得高质量后处理图像成像时间10s预览,40s成像5s成像40S成像时间过长不利于提高病人通过率标准成像剂量2.5-10uGry1.25-5uGryTRIXELL板可采用较低的曝光剂量主要技术指标a-SeFPD（Hologic）a-SiCsIFPD（Trixell）对比说明有效面积14×1717×1717×17更适宜于骨盆的拍摄像素尺寸139um143um139um略优光电转换材料a-Sea-Sia-Se结晶的问题不易解决，因此对环境温度有更高要求结构单片8.5in×8.5in四片

供电电源5000V24V5000V高电压使探测器更容易老化且环境要求高空间分辨率3.6lp/mm3.6lp/mmNyquist分辨率相当密度分辨率14bit14bit

MTF（调制传递函数）2.0lp/mm80%2.0lp/mm40%低密度对比度特性HOLOGIC较好DQE（量子检出效率）2.0lp/mm28%2.0lp/mm53%相同剂量条件下TRIXELL信噪比特性较好，可获得高质量后处理图像成像时间10s预览,40s成像5s成像40S成像时间过长不利于提高病人通过率工作温度10-30度10-40度HOLOGIC板须专用的温控装置储存温度10-40度-10-50度HOLOGIC板须采用特殊方式储存及运输标准成像剂量2.5-10uGry1.25-5uGryTRIXELL板可采用较低的曝光剂量1/12/202327小结：尽管非晶硅型和非晶硒型都是X-ray成像技术的重大突破。但因使用材料的不同，制造工艺与储存工作环境都不同。非晶硅型比非晶硒型好在以下几点：成像速度快、需求电压低、DQE高成像尺寸大，储存工作环境温度范围大不会出现非晶硒型结晶损坏现象。1/12/2023283上械厂DR产品设计理念◆2001年DX500型，专用DR胸片系统◆

2003年TRIXELL-FPD，多功能DR摄影架系统◆

2003年PDX100型，移动式DR系统◆

2004年DYNAMICDETECTOR–CardiacSYS

动态FPD技术及心血管产品研发开展历程：1/12/2023291、高起点精心打造的一流产品◆与SIEMENS、PHILIPS共享的核心部件a-Si探测器◆与全球最大的医学影像软件技术公司合作开发的工作站软件◆应用国际最先进的专用医学图像处理技术◆上械厂医疗的系统设计及集成能力——最终获得高质量的图像2、便捷的流程兼顾不同的需求：录入的处理，自动传输，独特的采集协议〔集成了各领域专业工程师和放射临床专家的智慧和经验〕。3、模块及模块化设计从单一工作站工作模式完整的PACS系统。上械厂DR的设计特点1/12/2023304、数据平安特殊的数据库设计，数据库自动恢复功能。5、完全的DICOM支持支持最新版本DICOM3.0〔2000版〕关于DR的特别规定，如支持图像处理的GOP，或对非成对器官标记等。6、多功能设计——满足全身摄影需要的DR系统，17×17尺寸——多功能床台系统上械厂DR的设计特点1/12/202331上械厂DR用户2002年上海市瑞金医院2003年上海市新华医院2004年镇江市第一人民医院2004年广东山水市人民医院2004年上海市华东医院2005年辽宁省松原市人民医院1/12/2023323.1DX500型DR产品硬件技术：Trixell的非晶硅型探测器Pixium4600，ACQ4600采集卡，韩国JPI高密度固定滤线栅，Contextvision的图像处理板，SIEMENS高性能发生器和球管。软件技术：加拿大Cedera公司提供。(专业做医疗数字图像,DICOM3标准委员会)1/12/202333发生器球管组件(SIEMENSPolydorosIT55)特点最大功率：55kw最高频率：100kHz曝光电压：40kv-133kvmAs范围：0.5-500mAs球管焦点：0.6/1.2球管旋转阳极角：12ºAEC、APR功能JPI高密度固定滤线栅特点1:10栅格比、80lp/cm、150cm焦距1/12/202334多功能机架技术特点比较流行的U型臂结构：主臂旋角：135º+45º；-45º，0º，90º立柱高度：2332mm球管旋转角度：±120º球管旋转制动：0º，90º〔顺时针〕，90º〔逆时针〕垂直运动时间：15s1/12/2023353.2产品机型硬件局部：胸片式DR和多功能DR软件局部：采集软件〔Cedera公司I-Acquire软件〕诊断软件〔I-read和I-view〔带图文报告〕1/12/202336胸片式DR图1/12/202337多功能DR图1/12/2023381/12/2023391/12/2023401/12/2023411/12/2023421/12/2023433.3DR软件〔I-Acquire)特点采集软件〔Cedera公司I-Acquire软件〕：1.处理流程预设病人信息的自动录入，I-Acquire可以从HIS接口或者登录工作站获取病人相关信息。GOP图像处理，每幅图像采集完成之后自动进行GOP图像处理，并进行探测器校准，为下一次采集作准备。2.采集协议，由于拍摄时对拍摄部位感兴趣组织的不同，需要对具体组织的图像进行处理。3.完全遵从DICOM3.0〔2000〕，可以与其它DICOM接口的设备如CR、CT以及激光相机连接，实现资源共享1/12/2023443.3DR软件特点〔I-Acquire)〔续一〕4.系统的数据平安采集软件采用Cedera公司的内部数据库，平安自检，系统非正常关机后重新启动，自动检测和恢复数据，保护数据的完整性。5.强大的图像后处理功能，包括采集后图像剪切、自动窗宽窗位调节，图像边缘增强，滤波以及图像标记等。1/12/2023451/12/2023461/12/2023471/12/2023483.4DR软件特点〔I-View)DR诊断软件〔I-View〕1.完善的HIS/RIS接口，目前已经和多家PACS公司连接测试通过2.高级图像处理功能：血管狭窄分析包、图像手动拼接、多种模式序列减影、其他测量工具3.分单机版和效劳器版两种，其中效劳器版是miniPacs的雏形4.诊断报告模板：常用模板和诊断专用词库集成，图像和诊断意见在同张报告中显示。5.影像存储：支持DVD刻录和浏览器集成、在软件病例管理中保存历史资料信息，以便查询。6.放射科医生各级权限管理维护，分组管理，以及统计工作量和报告的审核等1/12/2023491/12/2023501/12/2023511/12/2023521/12/2023531/12/2023541/12/2023551/12/2023561/12/2023571/12/2023581/12/2023591/12/202360二、DR功能配置表图像系统采集工作站配置DELLPrecision系列P4，2.8G以上CPU1GECCDDR内存36GSCSI硬盘〔标配〕IIyama液晶彩显〔标配〕CD、DVD刻录机〔选配〕采集软件配置I-Acquire系统(标配)选配项:I-M-SMADICOM刻录模块I-M-MWLWorkList模块I-M-PCMDICOM打印模块

1/12/202361二、DR功能配置表〔续一〕诊断系统工作站配置DELLPrecision系列P4，2.8G以上CPU1GECCDDR内存80GATA硬盘〔最大可扩展到400G〕CD刻录机〔可选DVD刻录〕Iiyama(2M)专业黑白显示器〔可选Iiyama3M或Barco3M〕双屏显示器〔选配〕〔Iiyama彩显+专业显示器〕诊断软件配置I-View〔单机版〕可以选配I-View〔效劳器版〕+多个诊断报告站点的模式+miniPACS系统1/12/202362二、DR功能配置表〔方案〕网络型配置方案1.大型医院具有PACS系统前提下，提供I-Acquire采集系统2.提供miniPACS系统+I-Acquire采集系统的捆绑方式标准型配置方案1.I-Acquire采集系统+I-View诊断系统〔单机版〕2.I-Acquire采集系统+I-View诊断系统〔效劳版〕+I-View报告站点1/12/202363完整的医院解决方案交换机激光相机SMEWDR采集工作站刻录机SMEWDR标准配置诊