放射影像代理商培训

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X线成像设备的发展

X线基础知识普通X线成像设备与原理计算机X线（CR）摄影成像设备与原理

DR摄影成像设备与原理鱼跃医疗DR产品介绍主要竞争对手介绍医学影像存储与传输系统（PACS）第2页/共221页X线成像设备的发展

自德国科学家威廉.康纳德.伦琴（1845-1923）发现X线100多年以来，X线机发生了很大变化，特别是近30多年来，随着电子、材料、工艺和计算机技术的发展，引入了许多新的X线成像方式和成像技术，从而使X线成像发生了彻底的改变，也使X线成像的质量发生了质的飞跃。它是一个包括多学科理论、知识和技术的综合性医疗设备，它的发展过程大致可以分为以下几个阶段：

1、初始阶段

2、实用阶段

3、提高完善阶段

4、影响增强器阶段

5、CT阶段

6、数字化阶段第3页/共221页

数字化的实现，特别是PACS的推广与应用，使X线图像的存储与传输发生了质的变化，不仅存储与查阅方便、操作简单、传送快捷、便于教学和远程会诊等，数字化X线成像诊断技术将成为主流，随着国家医改政策等方面的支持，在未来几年将是一个高速装配阶段，有着广阔的市场前景。

射线影像行业未来展望第4页/共221页目录X线成像设备的发展

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1、X线的发现

1895年11月8日，伦琴用一个高真空玻璃管和一台能产生高压的小型机器做试验时，发现了X线。1895年11月22日伦琴利用X线为其夫人拍摄了手的照片，能清楚地显示手部骨骼和他夫人手上的戒指。就开始了X线摄影。

X线是一种不可见的光，伦琴继续研究这种不可见的射线，发现它在磁场中不发生偏转，通过三棱镜也不发生折射，他将这种不知性质的奇特射线用数字学上表示未知数的“X”来表示，命名为“X线”。

一、X线的发现与产生过程第6页/共221页第7页/共221页

2、X线的产生过程

X线是在高度真空的X线管中通过从电子上获得能量并把它转换成具有能量的光子的办法产生的，是高速电子与阳极靶面相互作用的结果。第8页/共221页二、X线产生须具备的条件

1、电子源：根据需要随时提供足够数量的电子。

2、高速电子流：在强电场的作用下电子做高速定向运动。

3、适当的障碍物（靶面）：接受高速电子所带来的能，是高速电子所带的动能部分转变为X线和热能。

医用X线机常用X线管的靶面绝大多数由钨制成，用于软组织摄影的特殊X线管的靶面由原子序数较低的钼或铑制成，它能产生波长较长的X线，称之为软射线。第9页/共221页三、能量转换过程

1、X线是在能量转换过程中产生的。

2、从能量转换角度来说，其能量转换分为热能量和辐射能量两种。

1）热能量转换

99%左右的高速电子动能在碰撞损失中转换为热能。

2）辐射能量转换不足电子总动能的1%。第10页/共221页四、X线的质与量

X线强度是指单位时间内垂直与X线传播方向的单位面积上所通过的光电子数目和能量的总和。在实际工作中，常用质和量来表示X线强度。

1、X线的质

X线的质表示X线的硬度，即X线穿透物质的能力。

X线的质决定每个光子能量的大小，而与光子的数目无关，光子能量越大，越不被物质吸收，其穿透本领越大，X线越硬；反之，X线的硬度就越小。常用（kv）来表示。

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2、X线的量

X线的量是X线束的光子数目。在实际工作中，常用X线管的管电流与X线照射时间的乘积，即毫安秒（mAs）来表示X线的量。因为管电流代表了单位时间射向阳极靶面的电子流，管电流越大，电子数目越多，和靶面物质发生各种作用的X线量也越大，则X线强度越大。所以管电流与X线强度相对应，而毫安秒则与X线在该时间内的辐射总能量（放射量）相对应。第12页/共221页五、X线的本质

X线是一种电磁波，在电磁波谱中，X线介于紫外线和γ线之间。与其它光线一样，具有波、粒二象性，即波动性和微粒性，这就是X线的本质。

1、波动性

X线是一种波长很短的电磁波。X线是以波动方式传播，它是一种横波，在真空中的传播速度与光速相同。

2、微粒性

即把X线看做是一个个微粒——光子组成，且这些光子具有一定的能量和动质量，说明了X线具有微粒性。第13页/共221页六、X线的特性

X线是一种电磁波，除具有一般电磁波具有的共同属性以外，由于它的波长短，光子能量大，还有其它电磁波不具有的特殊性质，这些特性在医学领域被加以利用，为人类的健康服务。

※

、物理特性

穿透性电离性荧光性

※

、化学特性感光性

※

、生物特性第14页/共221页1、穿透作用

1、穿透作用是指X线穿过物体时不被吸收的本。

2、X线的穿透性与X线的波长有关，X线的波长越短，光子能量越大，穿透物体的能力越强。

3、X线的穿透性与物体的厚度有关，即在波长一定的情况下，物体的厚度越大，吸收X线越多；反之则越少。

4、X线的穿透性与物质的性质和结构有关，即在波长一定的情况下，高原子序数的物体密度大，吸收X线多，X线穿透性较差；低原子序数的物体密度小，吸收X线少，X线穿透性较强。

X线穿透物质后的强度变化，反映了物质内部的密度差异，这正是X线成像的物理基础。第15页/共221页

1、不同射线强度对厚度、密度一致物体的对比弱强X线X线中X线胶片TV第16页/共221页2、相同射线强度对厚度不同、密度相同的对比薄中厚X线X线X线胶片TV第17页/共221页3、射线强度、厚度相同但密度不同的对比胶片TVX线X线X线低中高第18页/共221页第19页/共221页2、电离作用

物质受到X线照射，原子核外电子脱离轨道，这种作用叫做电离作用。

电离作用能使某些物质发生化学反映，在有机体内产生生物效应，因此电离作用也是X线损伤和治疗的基础。第20页/共221页3、荧光作用

某些荧光物质（如铂氰化钡、硫化锌镉、钨酸钙等）受到X线照射后，原子发生电离和激发使原子处于激发状态。在回复到基态的过程中，电子的能级跃迁而辐射出可见光或紫外线光谱，这种光谱就是荧光，具有这种特性的物质叫荧光物质，而X线使荧光物质发生荧光的作用就称为荧光作用。荧光的强弱与X线的强度有关。透视用的荧光屏和影像增强器的输入屏、X线摄影用的增感屏以及CR系统的IP板都是利用这一特性制成的。第21页/共221页4、感光作用

X线照射到胶片上，与胶片乳剂层中的卤化银发生光化学反映产生银颗粒沉淀，称为X线的感光作用。银颗粒沉积的多少与胶片受到X线的照射量有关，由于X线穿透人体（人体各部位的原子序数是有差异的）后的X线强度分布不同，使胶片的感光程度发生差异，经过化学显影后，就产生一定的黑色金属银，形成不同密度的人体组织图像。

X线摄影和工业探伤就是利用了这一特性。第22页/共221页

经一定量的X线照射后，X线对生物组织细胞（特别是增殖能力强的细胞）可产生抑制、损伤，甚至坏死，这种对生物组织细胞具有的破坏、瓦解作用，称为X线的生物效应。

X线生物效应是X线的电离作用引起的。如过量或累计性的X线照射，可引起某些损伤，尤其是增殖能力强的组织细胞。不同的组织细胞对X线的敏感性不同，会产生不同程度的反应。所有在实际工作中，放射工作者一定要重视防护，特别是血液系统、生殖系统等对X线敏感器官的防护。放射治疗就是利用了这一特性5、生物特性第23页/共221页目录

X线成像设备的发展

X线基础知识普通X线成像设备与原理计算机X线（CR）摄影成像设备与原理

DR摄影成像设备与原理鱼跃医疗DR产品介绍主要竞争对手介绍医学影像存储与传输系统（PACS）第24页/共221页一、X线图像形成原理

1、X线图像形成是基于X线的3个基本特性（穿透、荧光和感光作用）和人体组织密度和厚度的差异。

2、X线图像形成原理是：当一束X线到达人体不同组织结构或不同厚度时，由于他们对X线吸收程度不同（密度低的（如肺）吸收少，密度高的（如骨骼）吸收X线多；密度一致，厚度薄的组织吸收少，厚度厚的组织吸收多），故透过人体后形成分布强弱不同的X线这些X线照射到暗盒的增感屏上，产生与X线相对应强弱不同的荧光，这些荧光作用与胶片的感光层，从而形成潜影(图像信息获取)。第25页/共221页模拟X线摄影图像形成过程胶片暗盒第26页/共221页二、X线机的分类

X线机分类尚没有统一的标准，但可通过X线机的结构特点、X线发生器的输出功率和工作方式、应用范围为依据可以下几种方式进行分类。

※

、按结构分类

1、固定式2、移动式3、便携式

※

、按X线发生器输出功率分类

1、小型机2、中型机3、大型机

※

、按使用范围分类

1、通用型2、专用型

※

、按高压电源频率分类

1、工频机2、高频机第27页/共221页固定式

通常按输出功率分为中型和大型两种。

1）中型：这种X线机用双焦点旋转阳极球管（也有用固定阳极的），配电动诊视床、球管主件支持装置、摄影平床等。

第28页/共221页

2）大型：这种机器多有2只以上的球管，除上述配置外有电视系统，影像增强器（或平板）用C型臂或悬吊支架支持，及辅助设备，能一机多用

第29页/共221页移动式

移动式是在X线机的机座上装上滚轮，可在病房（手术室）等地进行摄影检查工作。如配上C形臂、影像增强器和电视系统，可用于介入性手术的监视或骨折复位监视。第30页/共221页便携式

便携式X线机结构简单、重量轻、装卸方便，输出功率小，仅为1kW（10mA，75kVp）故只能作野战透视和四肢摄影，现在也有大于1kW的携带式X线机。第31页/共221页

1、小型X线机指工频X线发生器在10kW（100mA，100kVp）以下的X线机；中、高频X线发生器在50kW（500mA，100kVp）以下的X线机。

按X线发生器输出功率分类第32页/共221页

2、中型X线机指用20～60kW（200～600mA，100～125kVp）X线发生器的X线机。第33页/共221页

3、大型X线机指80kW（800mA以上，125～150kVp）以上X线发生器的X线机。第34页/共221页

1、综合性X线检查X线机系指固定式X线机，具有透视和摄影等多功能，适合做各种疾病X线检查。按使用范围分类

第35页/共221页

2、专用X线检查X线机是为了适应某种专科疾病检查而设计的X线检查设备。第36页/共221页三、X线机的组成

虽然X线机型号不一，用途各异，其结构和辅助设施差异很大，但其基本结构都是由以下两大部分组成。

1、X线发生装置

X线发生装置也称为主机装置，其任务是产生X线，并控制X线的“质”和“量”。

X线管装置、高压发生器、控制装置

2、外围装置机械辅助装置、影像装置、记录装置第37页/共221页X线管装置

有时也称X线管头，或X线管组件，检查它是产生X线的关键组件，主要由X线管和防电击防散射的管套组成。

1、X线管

a、固定阳极

b、旋转阳极X线管

c、特殊X线管几种。

2、X线管管套是封装X线管的特殊容器。现代X线管管套均采用防电击、防辐射、油浸式，结构因用途、型号的不同而有所差别。第38页/共221页X线管的组成

1、固定阳极

主要由阳极、阴极和玻璃壳三部分组成。

主要优点：固定阳极X线管具有结构简单、价格低的有点，在小型X线机、治疗X线机（阳极循环冷却）等设备中仍被采用。

主要缺点：

、X线管的负载容量受限制。

、高速电子撞击靶面的面积受限制。

、连续负载（反复曝光）工作受限制。

第39页/共221页

2、旋转阳极X线管它的结构也是由阳极、阴极和玻璃壳组成，和固定阳极相比除阳极结构不同外其它并无太大差异。第40页/共221页X线管的焦点及其性能

1、焦点的概念在X线管中高速运行的电子束撞击阳极靶面时在靶面上形成的小面积即称为焦点。

2、X线管焦点分为实际焦点与有效焦点两种：

、实际焦点

是阴极电子在阳极靶面上的实际轰击面积。实际焦点的形状与大小取决于阴极聚焦槽的形状、宽度及深度。

、有效焦点

是实际焦点与X线管轴垂直方向上的投影。一般设备标注的焦点均为有效焦点。第41页/共221页

3、特殊X线管为了完成某些特殊X线摄影方法而生产出多种特殊X线管，这里我们只介绍三极X线管和钼靶X线管。

◆、三极X线管由阳极、阴极和控制栅极组成，又称栅控X线管。

◆、钼靶X线管阳极靶面采用钼或铑制成，主要用与乳房等软组织的摄影

第42页/共221页高压发生装置

高压发生器装置有时也称高压发生器或高压变压器组件。它是为X线管产生X线提供直流高压和灯丝加热电压的装置。

高压发生器的作用是产生X线管所需要的高压和灯丝加热电压。目前可分为工频高压发生器及高频高压发生器第43页/共221页工频X线机的缺点

、体积与重量庞大

、输出波形脉动率高、X线剂量不稳定、软摄线成分多

、曝光参量的准确性和重复性较差第44页/共221页中、高频X线机

中、高频X线机与工频机的不同之处在于发生器。

中、高频X线发生器供给高压变压器及X线管灯丝加热变压器初级的电源工作频率和工频不同，为直流逆变技术，所以管电压、管电流的实现和控制方法发生了很大（根本性）变化。第45页/共221页中、高频机的工作原理

工频电源电压经过整流、滤波之后变为几百伏的直流电压，此电压经过主逆变电路后变成几百Hz至100kHz的中、高频电压，该电压被送到高压变压器初级，经升压以及整流、滤波（多为倍压整流）后变为恒定直流高压，作为X线管的管电压。灯丝加热也采用类似方法将电压送至灯丝变压器初级，次级输出电压，作为X线管的灯丝加热电压。第46页/共221页第47页/共221页中、高频X线机的主要特点

1、病人的皮肤剂量低

2、成像质量高

3、实时控制

4、输出剂量大、重复性好

5、电源和高压发生器体积小、重量轻

6、可实现超短时间曝光

7、便于智能化

8、可直接用直流供电

第48页/共221页控制装置

1、控制装置有时也称为主机，或控制台。其主要任务是控制X线的产生时间，调节X线的“质”和“量”并对其进行指示的装置。2、控制装置的组成

、电源开关

、电源电压调节器及电压表

、管电压调节器及电压表

、管电流调节器及电流表

、曝光控制及指示器

、容量控制及指示器

、透视放射量限制器第49页/共221页外围装置

外围装置是X线机根据临床检查需要而装配的。

1、机械辅助装置

2、影像装置

3、记录装置第50页/共221页机械辅助装置

1、诊视床

、荧光屏式诊视床

、X-TV机械辅助装置式诊视床

、特殊诊视床①遥控床、②摇篮床

2、摄影床

、一般摄影床

、特殊摄影床①、间接摄影床、②、体层摄影床

、管头支持装置①、立柱式支持装置、②、悬吊式支持装置、③、C/U形臂式支持装置

3、滤线器、限束器、锁止器、压迫器、高压注射器等第51页/共221页滤线器X线管辐射的原发X线透过人体时，因撞击人体组织而产生向四周散射的波长较长的软射线，称为散射线或二次射线。这些散射线作用于胶片上，将使胶片背景灰雾，导致照片影像质量下降。X线投照部位的照射视野越大、组织的厚度越厚、密度越高、则摄影时所需要的管电压就越高，所产生的散射线也就越多，对照片影像质量的影响就越大。因此应设法消除这种不利的影响。虑线器就是为此而设计的一种摄影辅助装置，它能吸收散射线，使达到胶片的散射尽可能小，从而提高照片的影像质量。其组要组件是滤线栅。第52页/共221页滤线器的种类

1、固定滤线器它是一块在摄影过程中静止不动的滤线栅。使用时，将其置于病人和胶片之间，以达到吸收散射线的目的。

2、活动滤线器它是一块在曝光前的瞬间开始运动，曝光结束后才停止运动的滤线栅。

第53页/共221页滤线器的结构

其组要组件是滤线栅。滤线栅也叫滤线板，是虑线器的主要部件，多为聚焦式。

、滤线栅外观为一厚4～8mm的平板，内部有极薄的铅条和纸条（木条或铝片）交替向焦排列，上下再用薄铝板封装而成。

、滤线栅中心两侧的铅条向中心倾斜一定的角度，将所有铅条沿倾斜方向延长，会聚成一条线，该线与滤线栅平面中心垂直线的交点，称为滤线栅的焦点。

、聚焦的一面为正面，或称为聚焦面，另一面称为背面。聚焦面印有文字或图形标记，如“——⊙——”，圆点或圆圈表示中心，横线标记铅条方向，也有用X线管标记的。第54页/共221页滤线栅规格第55页/共221页影像装置

1、荧光屏

2、影像IP板

3、探测器

4、屏/片系统

5、X线电视系统（X-TV）

第56页/共221页屏/片系统

屏-片系统即增感屏与X线胶片组合系统，它做为透过受检体后带有人体信息的接受介质，即接收器，或称作带有人体信息的X线探测器。

屏-片系统中增感屏的作用个是利用X线激发屏中的荧光体获得荧光，荧光对胶片产生增感作用。用增感屏进行X线摄影时，对胶片的感光作用主要由屏发出的荧光产生，占到95%以上，而直接依靠X线产生的感光作用不到5%，从而大大减少了X线曝光条件。第57页/共221页增感屏的种类

1、钨酸钙屏荧光体为钨酸钙，发光光谱在350～560nm之间，峰值为420nm左右，与感蓝片组合使用。根据晶体颗粒的大小，这种屏可分为低速屏、中速屏、高速屏三种。主要缺点：是它对X线光子的吸收效率和荧光转换效率较低

2、稀土增感屏

1）、发光光谱在蓝紫色光区（峰值420nm），感蓝屏。

2）、发光光谱在黄绿色光区（峰值550nm），感绿屏。

第58页/共221页

3、特殊增感屏

1）、超高清晰屏

2）、高电压摄影用屏

3）、同时多层屏

4）、感度补偿型屏

5）、乳腺摄影专用屏

6）、连续摄影用屏第59页/共221页医用胶片的成像原理

医用胶片的结构及成像原理和银元素组成的卤化银，它们具有见光能产生光化学反应的特性。医用X射线胶片属于卤化银胶片，在光的作用下卤化银还原成金属银，生成不可见的潜影，经过显影剂的作用就变成可见的黑色金属银像1、普通医用胶片（感蓝片、感绿片）2、医用激光胶片3、热敏干式胶片第60页/共221页医用胶片的主要性能

1、感光度（S）

2、密度（Dmax）

3、灰雾度（D0）

4、对比度（γ）

5、宽容度（L）

6、解像力（R）和清晰度

7、颗粒性和颗粒度

8、保存性第61页/共221页X线电视系统（X-TV）

由于X线的荧光特性，在X线透视成像中，透过人体的X线照射到荧光物质时，荧光物质的原子被激发或电离放射出可见的荧光。X线高压发生器X线机控制台I.I电视控制器摄像头监视器自动亮度控制装置第62页/共221页记录装置※、自动洗片机※、多幅照相机※、激光相机※、热敏相机第63页/共221页目录

X线成像设备的发展

X线基础知识普通X线成像设备与原理计算机X线（CR）摄影成像设备与原理

DR摄影成像设备与原理鱼跃医疗DR产品介绍主要竞争对手介绍医学影像存储与传输系统（PACS）第64页/共221页计算机X线摄影概述

计算机X线摄影（CR）技术,是目前一种比较成熟的数字化X线摄影技术，它的摄影方式与传统暗盒的屏/片系统相似，以成像板（IP）代替X线胶片作为记录信息载体，IP经X线曝光以后送入读取装置读出X线影像信息，再由计算机处理后显示图像。

第65页/共221页CR的原理与流程CR采用IP作为载体经X线曝光后，IP的光激励荧光体形成了潜影。再将IP放入图像读取器中，通过激光扫描使存储在IP荧光体中的信号转换成光信号,用光电倍增管或CCD将光信号转换成电信号，再经过A/D转换后，输入计算机处理，最后获取高质量的数字X线图像。信息读取后IP被送到强光擦除系统进行强光照射，擦除IP全部信息，为下一次循环使用做准备。第66页/共221页IP板第67页/共221页1、CR的优势

1）、X线曝光量比常规X线摄影有一定程度的降低。

2）、IP替代胶片可重复使用

3）、可与原有的X线摄影设备匹配使用

4）、可取消暗室，实现全明室化操作

5）、具有多种后处理技术

6）、具有多种后处理功能

7）、显示的信息易被诊断医生阅读、理解

8）、数字化存储

9）、实现数据库管理CR的优势与特点第68页/共221页2、CR的特点

1）、灵敏度较高

2）、具有很高的线性度

3）、动态范围大

4）、识别性能优越

5）、CR系统曝光宽容度较大

第69页/共221页CR系统的主要缺陷1）、操作程序烦琐，比传统屏/片系统步骤还要多，技术人员工作量大；

2）、时间分辨率低，不能实现动态X线摄影。第70页/共221页CR的分类

CR系统按使用与结构的不同可分为普通型（暗盒式）与专用型（无暗盒式）两大类。

普通型CR系统是目前应用最广的一种类型。

单通道多通道移动式专用型CR系统是集投照与阅读为一体的装置。

立式卧式

第71页/共221页普通CR的基本组成1、图像记忆系统（IP板）

2、图像读取系统

3、图像处理系统

4、医用相机第72页/共221页IP的外形结构

IP作为记录图像信息的载体，是CR成像系统的关键部件，IP的外形、尺寸与传统的增感屏基本相似，在暗盒中放置与胶片基本类似。

IP的荧光层一般采用含有微量二价铕离子的氟卤化钡晶体作为光激发物质。第73页/共221页IP的类型与规格类型与规格

有高分辨率（HR）型和普通（ST）型两类。高分辨率型多用于乳腺摄影，普通型多用于常规摄影。基板类型

有硬基（刚性）板、软基（柔性）板及透明基（透明）板3种。读取方式

有单面阅读和双面阅读两种，单面板只能单面读取，双面IP采用透明支持层，两面设有读取器件。受激光激发时，双面同时采集，提高了输出信噪比，量子检测效率（DQE）值比普通IP增加了30%～40%，相应降低了曝光量。IP尺寸

与屏/片暗盒系统一致。第74页/共221页IP的特性发射光谱与激光光谱

激发IP的X线光谱称为发射光谱。在390～400nm波长处PSL取得峰值。荧光体受激光照射发出蓝-紫光，它由荧光体内少量的二价铕离子产生。发光强度依激发IP的激光波长而变，PSL强度与读取照射光波的关系曲线称为激发光谱，用600nm左右波长的红色氦-氖激光读取效果最佳。时间响应

当激光照射荧光体停止后，发光按其衰减规律主件终止。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，即IP具有很好的时间响应特征。动态范围

IP发射荧光的量以来与第一次激发的X线量，IP的动态范围比屏/片系统大得多，具有较大的曝光宽容度。第75页/共221页IP的特性存储信息的消退

X线激发IP后光子被浮获存储于荧光体内，在读取前的存储器件，一部分被俘的光子将逃逸，从而使第二次激发时荧光体发射的PSL强度减少，这种现象称消退。IP的消退表现很轻微，按标准条件曝光的IP在一定存储时间内几乎不受消退的影响，但若读取前存储过久，则致使噪声很大。天然辐射的影响

IP不仅对X线敏感，对其他形式的电磁波也敏感，如紫外线，γ射线等。随着这些射线能量的积蓄，在IP上会以影像的形式被检测出来。长期存放的IP直接使用，会在图像上出现黑斑，应在使用前用强光擦除，以消除天然辐射的影响。第76页/共221页图像读取系统

读取装置具有完成读取IP上的潜影信息，传送IP、擦除IP上的残留潜影等功能，故被称为读取器或阅读器或扫描器。其可分为：

普通（台式、柜式）专用型（立式、卧式）第77页/共221页普通型单通道CR系统多通道CR系统移动CR系统第78页/共221页专用型

专用型图像阅读器是与虑线器摄影床或立式摄影架组合在一起所构成的，分为立式和卧式摄影专用型。

IP结构与普通型CR基本一致，但仅有一块固定IP，IP不能单独移动，只能随机器一起移动。IP经过X线曝光后，自动完成读取图像，传送读取信息和残影消除等处理功能与DR工作流程相似，然后重复使用,其特点是功能相对单一，只能做立式或卧式X线摄影的其中一种，但不需要手工操作，工作效率高，适合专科或大型综合医院。第79页/共221页1、立式CR

立式CR主要用来进行胸部等立位X线摄影，外形与内部结构如图所示，这种类型的CR系统目前有FUJI、KONICAMINOLTA公司推出。第80页/共221页2、卧式CR

卧式CR系统外形结构上与普通升降摄影床基本相似，如图所示。由于床体中装配了IP阅读器（包括IP传送、激光发生器、激光扫描、光电转换、数据处理、潜影擦除等装置），故内部结构与普通升降摄影床有很大不同。这类型的CR系统目前有FUJI、KONICAMINOLTA、AGFA、公司。第81页/共221页图像处理系统

计算机系统在CR设备中具有及其重要的中枢控制和运算作用，控制着CR成像全过程中每个细小环节，CR的工作状态、稳定性、图像质量、个种技术指标的实现全在计算机的监控之中。

1、主要硬件配置及作用

2、软件配置第82页/共221页医用相机

目前市场上的医用相机生产厂家主要还是以Kodak、JUJI、AGFA和Konica四大传统胶片供应商及Sony、科多尼克公司所生产的。第83页/共221页医用相机的分类

医用激光相机的激光器（激光源）有两种，即气体激光器和半导体激光器。常用的气体激光器有氦氖（激光波长633nm）、半导体激光器有红外二极管（激光波长820nm）。★、干式相机根据成像技术分为激光型和非激光型。★、激光型分为光-热成像系列和激光诱导成像系列。★、非激光型分为喷墨成像和热成像打印，★、其中热敏打印技术又分为直热打印成像和染料升华成像。第84页/共221页激光干式相机工作原理激光干式相机采用光热式成像技术，是医疗影像应高倍领域中迅速崛起的一项高新技术，它以专用的胶片为图像载体，使用激光进行胶片曝光，然后经过加热使图像显现，不需要使用化学药剂进行复杂烦琐的显影、定影过程。由于光热式成像系统具有环保节水、操作简便等诸多优点，已逐渐开始成为医用胶片成像系统的主流产品。干式胶片经红外激光的照射后，胶片感光乳剂层中的卤化银形成目视不可见的潜像银，带有潜像银的胶片经过干式激光相机中的加热鼓加热122℃，持续15s吸收热能，潜影点在热能的作用下，通过催化反应过程使银原子形成银颗粒。这种“潜影”通过热处理发显影后，被显示出来，金属银颗粒的量与胶片所接受曝光量即光子数成正比，形成不同密度分布，而显示出可见的影像。第85页/共221页激光胶片成像原理乳化银颗粒激光曝光潜影热敏鼓加热可见银颗粒第86页/共221页激光干式相机基本结构1、冷却/输出部分：冷却胶片和输出胶片。2、控制面板：设定技术参数和调整影像。3、供片槽抽屉：放置胶片，提供胶片。4、胶片传输部分：传输胶片。5、曝光部分：（包括磁悬浮马达、透镜组、晶振衰减器、激光器），对胶片进行扫描。6、电器控制部分：接受和控制图像。7、抓片部分：把胶片送入传输系统。8、加热鼓组件：胶片显影。9、过滤器组件：过滤异味。10、胶片分拣器组件：分拣各主机设备的胶片。11、胶片无线表示阅读器：读取胶片盒上的信息。12、密度计组件：读取胶片灰阶密度。第87页/共221页Kodak公司干式激光相机第88页/共221页JUJI公司干式激光相机第89页/共221页Konica公司干式激光相机第90页/共221页直热式干式热敏相机热敏成像技术及原理：热敏打印成像技术分为直热式和热升华式两种，直热式较为常见。直热式相机同样保留数字化影像处理系统，但其打印部分与以往的激光相机完全不同。它不再使用打印、显/定影分开两步处理的传统方式，而是一步直接成像，它甚至不再使用激光器，而代之以热头阵列。因此，直热式相机采用的是一种全新的概念和技术。第91页/共221页成像工作原理采用用直接数字热敏银盐对应成像技术。热敏干式胶片是由保护层、热敏记录层（热敏银盐及其它物质）、聚酯基底层组成，在聚酯基底涂有热敏记录层，这些记录层中的银原子对直接热打印头的温度敏感，而电信号（模拟信号）的强弱变化使热敏头温度升高或降低作用于胶片的热敏层产生的像素增大或减少来完成影像的制作过程，与热敏头接触的胶片点会发生不同程度的还原反应：将银颗粒从银盐中还原出来。温度越高（100-200度），还原出的银越多，胶片上表现的颜色也就越深。第92页/共221页热敏干式胶片成像原理微型胶囊常温显影颗粒（发色剂）显色剂（受体）高温黑色影像颗粒降至常温第93页/共221页直热式干式相机的基本结构1、冷却/输出部分：冷却胶片和输出胶片。2、控制面板：设定技术参数和调整影像。3、供片槽抽屉：放置胶片，提供胶片。4、胶片传输部分：传输胶片。5、电器控制部分：接受和控制图像。6、抓片部分：把胶片送入传输系统。7、热打印头部分：（由热产生部分、电路控制部分和放热散热片等组成），使胶片成像。8、压纸卷筒：保证胶片与热打印头接触。第94页/共221页直热式干式相机的特点1、直热式相机的结构简单，2、使用方便简单，3、对图像调节处理能力强（插入法、边缘强化、平滑等），图像对比度好。4、此种相机图像形成的速度取决于热打印头的温度相应时间及能力，瞬间要让打印头温度快速升高或降低较为困难，所以这种打印方式的成像速度略慢，约每小时100张胶片。5、要求压纸卷筒转速恒定精确6）由于打印头和胶片直接接触，会使打印头损耗、变脏，产生伪影，影像图像质量。第95页/共221页JUJI公司热敏激光相机

第96页/共221页Agfa公司干式热敏相机第97页/共221页Sony公司干式热敏相机第98页/共221页/50100或5043.75或257839打印像素直径（um）4256×51743520×4280/8079×97254620×55969100×11037打印矩阵630或315508300/325650打印分辨率（dpi）激光温度激光激光激光激光信号载体Ag原子C颗粒Ag原子Ag原子Ag原子Ag原子显影微粒成分激光热敏激光激光激光激光成像原理AGFALR5200AGFA5500JUJI7000KonicaDrypro793KodakDV8700KodakDV8900项目2种2种2种2种1种3种同时在线胶片规格无6槽无无无6槽胶片分类器180100180120120180打印速度（14×17）小于50小于2510～23小于40小于40小于40胶片保存温度4种5种3种3种1种5种胶片尺寸3.83.2/3.0/3/6最大密度8/12/161214141214打印灰阶（比特）部分厂家相机技术参数第99页/共221页医用相机未来发展与趋势随着电子技术，特别是网络技术的飞速发展，医学影像设备的数字化、网络化是必然的趋势。虽然医学影像网络的发展大大减弱了诊断对胶片依赖，但是从目前的实际情况来看，数字化放射可还需要相机来拍摄影像，即使将来进入无胶片化阶段，相机在相当长的时期内还会有一定的使用价值。未来新一代相机发展趋势有以下几个特点：（一）、环保性（二）、网络化（三）、100%打印还原（四）、个性化、专用化（五）、简便化第100页/共221页目录

X线成像设备的发展

X线基础知识普通X线成像设备与原理计算机X线（CR）摄影成像设备与原理

DR摄影成像设备与原理鱼跃医疗DR产品介绍主要竞争对手介绍医学影像存储与传输系统（PACS）第101页/共221页DR的定义和特点

DR是在传统X线机的基础上发展起来的一种数字化X线摄影设备。X线透过人体后，经过X线探测器采集和计算机系统处理，可在数秒内快速地再现X线摄影图像。第102页/共221页1）DR是在传统X线机基础发展起来，高度集成化、数字化的X线摄影设备。

2）X线探测器是DR的核心组件，它的作用是采集X线信息，将透过人体的X线转换为相应的数字信号。

3）DR的计算机系统对数字化X线图像信息进行重建和各种后处理。

4）最终形成的数字X线图像由显示器显示。DR的特点第103页/共221页DR的基本优点

1）、成像速度快

2）、图像动态范围大

3）、图像后处理功能强

4）、PACS能力第104页/共221页

DR摄影工作流程

DR主机摄片采集工作站医师图像工作站相机PACS存档服务器（储存、调阅、报告）登记室(工作清单、工作流监控、量统计)第105页/共221页DR的基本成像过程

数字探测器采集工作站第106页/共221页模/数成像过程的比较X线摄影设备人体信息屏/片系统暗室洗片系统X线电视系统X线摄影设备人体信息X线探测器计算机处理显示系统后处理系统存储系统X线胶片显示模拟图像显示a.模拟X线成像模式b.数字化X线成像模式第107页/共221页准备曝光扫描准备准备曝光预览准备曝光冲片质控完成完成完成普通摄影CR摄影DR摄影6.10min7.00min1.30min3种摄影方法的比较第108页/共221页第109页/共221页第110页/共221页第111页/共221页第112页/共221页DR设备的基本构成

1、X线发生单元

2、X线采集单元

3、检查台/床单元

4、信息处理单元

5、图像显示单元第113页/共221页DR摄影成像设备的分类1、按X线曝光方式分类：

1）、面成像技术

2）、线扫描成像技术

2、按能量转换方式分类：

1）、直接转换方式非晶硒平板探测器数字化X线成像

2）、间接转换方式非晶硅平板探测器数字化X线成像

CCD探测器数字化X线成像

3、按机械结构方式分类：悬吊式UC复合臂式U型臂式移动式第114页/共221页单板-悬吊、岛屿单板-胸片架单板-胸片架第115页/共221页

单板-全悬吊第116页/共221页单板-多功能UC臂第117页/共221页直接数字X线摄影（DDR）的基本原理

X线投射到X线探测器上，光导半导体材料采集到X线光子后，直接将X线强度分布转换为可测量的电信号。

目前使用在DR设备上的X线探测器主要为非晶硒（a-Se）平板和碲化镉第118页/共221页间接数字X线摄影（IDR）的基本原理

X线投射到X线探测器上，先由某种闪烁发光晶体物质，该晶体吸了X线光子能量后，以可见荧光的形式将能量释放出来，经过空间光路传递，由光电二极管采集、转换后获得可测量的电信号。

用于空间转换的发光晶体物质主要有碘化铯（CsI）和氧化钆（GOS），已经用在X线探测器上主要有非晶硅（a-Si）平板探测器，电荷耦合器（CCD）探测器，第119页/共221页人体TFT读出电信号光导半导体将X线直接转换为电荷信号放大、A/D转换计算机图像重建显示器显示人体光电二极管将光信号转换为电信号闪烁晶体将X线转换为可见光TFT读出电信号信号放大、A/D转换计算机图像重建显示器显示1）、直接转换2）、间接转换X线X线第120页/共221页直接数字化X线摄影的特点

1、大面积非晶硒平板探测器中以像素为基本成像单元。

2、直接X线转换原理没有能量的中间转换过程。

3、由于在非晶硒表面加有电场，从成像原理上保证DR图像清晰度。

4、目前，非晶硒探测器开始运用于心血管成像、透视摄影床等动态成像领域。第121页/共221页非晶硅平板探测器的特点

非晶硅平板探测器数字成像技术是一种实时二维数字成像技术，它具有以下7个重要的技术特点。

1、快速图像采集和成像

2、照射在探测器上的X线转换为数字信号并输出到显示器，显示出数字化X线图像。

3、大面积平板采集X线信号

4、非晶硅平板探测器具有高量子探测效率

5、图像动态范围宽

6、工作性能稳定

7、高帧速

第122页/共221页非晶硅平板探测器数字化X线成像

非晶硅平板探测器的工作原理采用间接成像方式，整个X线成像过程可大体分为两步进行。

第一步，入射X线光子通过某种发光物质转换为可见光，再定向传送到大面积非晶硅传感器阵列，即能量转换、传导过程。

第二步，通过大规模集成非晶硅光电二极管/TFT阵列将屏上的可见光转换形成电荷，然后由读出电路将放大、A/D转换形成数字信号，传送到计算机中形成可显示的数字图像。即信号采集和数字化过程。目前，非晶硅平板探测器所使用的发光晶体主要为碘化铯（CsI,发光效率在47%-85%）和硫氧化钆（GOS,发光效率在13%）晶体。第123页/共221页第124页/共221页第125页/共221页在碘化铯中掺入其它物质可以调整发光光谱的波长范围。碘化铯掺钠可激发出蓝光（波长范围为430-750nm，主波峰在430nm的可见光)碘化铯掺铊主要激发出蓝绿光（主波峰在540nm-560nm）第126页/共221页碘化铯型的非晶硅平板X线探测器X线平板探测器由X线接收器、命令处理器和外接电源组成。X线接收器包含CsI闪烁晶体屏、大面积非晶硅传感器阵列以及读出电路等。基本结构也可称为由四部分组成碘化铯闪烁体层非晶硅光电二极管阵列行驱动电路图像信号读取电路第127页/共221页碘化铯型非晶硅平板X探测器的结构

碘化铯型的非晶硅平板X探测器的结构从上到下共有6层。分别如下:1）、保护层

2）、反射层

3）、闪烁晶体层

4）、探测元阵列层

5）、信号处理电路层

6）、支撑层第128页/共221页非晶硅光电二极管的结构方式

目前，非晶硅光电二极管采用PIN结构和MIS结构两种。

1、PIN结构是P区和N区之间夹一层本征半导体（或低浓度杂质的半导体）构造晶体二极管：

2、MIS结构是用金属-绝缘体半导体构造晶体二极管PINMIS光电二极管和开关位于不同的层光电二极管和开关位于相同的层光电二极管和开关可独立优化，性能高

层数少，与LCD工艺兼容，成本低光电转换前不需要刷新，成像速度快，光电转换效率高，动态范围大，可用于动态成像

光电转换前不需要刷新，成像速快，光电转换效率高、动态范大主要用于静态成像

第129页/共221页PIN结构和MIS结构共同的特点

结电容小、响应速度快、探测器效率高。能通过光耦合高效地接受可见光，并将可见光信号转换为电荷信号，在光电二极管自身的电容上形成储存电荷，阵列中的每个像素所储存的电荷量与对应空间位置上的X线能量及数量成线性比例关系。第130页/共221页几种碘化铯型的非晶硅平板探测器

目前临床使用的数字X线摄影系统中，以碘化铯晶体探测器为核心组件的主要机型有以下几种：

1、美国GE公司生产，探测器以GETM命名；

2、法国Thomsom公司、荷兰Pilips公司、德国Siemens公司3大公司共同研制，探测器以Trixell4600/4700/4800命名；

3、日本佳能公司生产，探测器以CXDI-50C命名。

4、东芝公司

5、韩国VIEWORKS公司第131页/共221页GETM探测器的主要技术参数

探测器类型非晶硅平板探测器GETM

成像范围41cm×41cm（16in×16in）闪烁体CsI:Tl像素数量420万像素（2050×2050矩阵）像素尺寸200um空间分辨率2.5lp/mmDQE（0）77%最短成像时间＜3s系统曝光周期＜5s像素深度（A/D）14bit工作温度范围5～35°C工作湿度范围30%～75%RH动态响应范围最小X线剂量响应0.5uR（1.0lp/mmDQE下降25%的剂量），X线饱和剂量X线饱和剂量13mR探测器校正周期每年1次第132页/共221页

Trixell4600探测器的主要技术参数

探测器类型Trixell4600成像范围43cm×43cm（17in×17in）闪烁体CsI:Tl像素数量900万像素（3001×3001矩阵）像素尺寸143um空间分辨率3.5lp/mmDQE（0）65%最短成像时间＜5s系统曝光周期＜15s像素深度（A/D）14bit工作温度范围5～35°C工作湿度范围30%～75%RH动态响应范围最小X线剂量响应1.25～2.5uGy/150～300uR,X线饱和剂量30uGy/3500uR探测器校正周期每月1次第133页/共221页佳能探测器技术参数CXDI-40GCXDI-50GCXDI-31CXDI-40EG传感器LANMIT3LANMIT4LANMIT2LANMIT6应用方式固定便携便携固定平板重量21kg4.8kg2.8kg21kg有效成像范围17in×17in14in×17in9in×11in17in×17in像素数量720万590万650万720万像素尺寸160um160um160um160um空间分辨率3.1lp/mm3.1lp/mm5.0lp/mm3.1lp/mm第134页/共221页探测器类型CXDI-50CLANMIT7成像范围36cm×43cm（14in×17in）闪烁体CsI:Tl像素数量590万像素（2208×2688矩阵）像素尺寸160um空间分辨率3.1lp/mmDQE（0）70%最短成像时间＜3s系统曝光周期＜15s像素深度（A/D）14bit工作温度范围5～35°C工作湿度范围30%～75%RH动态响应范围最小X线剂量响应0.01uGy,X线饱和剂量13mGy探测器校正周期每月1次第135页/共221页探测器CXDI-40EGLANMIT6CXDI-50GLANMIT4成像范围17in×17in14in×17in闪烁体GOS像素数量720万像素590万像素尺寸160um空间分辨率3.1lp/mm最短成像时间3s＜3s系统曝光周期＜6s＜15s素深度（A/D）14bitDQE（0）/30%工作温度范围5～35°C工作湿度范围30%～75%RH动态响应范围最小X线剂量响应0.01uGy,X线饱和剂量13mGy探测器校正周期每年1次每月1次第136页/共221页非晶硒探测器成像原理当入射的X线照射到平板探测器的非晶硒层时，由于导电特性激发非晶硒层的电子-空穴对，电子-空穴对在偏置高电压的电场作用下被分离并反向运动，形成信息电流，存储在TFT的积间电容上，由读取电路读出并进行A/D转换后形成图像。电流的大小与入射X线光子的数量成正比第137页/共221页第138页/共221页非晶硒探测器的结构

DR系统最重要的部件是平板探测器，直接数字化X线成像的平板探测器利用了非晶硒的光电导性，将X线直接转化成电信号，形成全数字图像。非晶硒平板探测器：

1、导电层

2、电介质层

3、硒层

4、顶层电极集电矩阵层

5、玻璃衬底

6、保护层

7、高压电源和输入输出电路其中硒层和集电矩阵是主要结构。第139页/共221页非晶硒平板探测器数字化X线成像

非晶硒（也称无定型硒）X线探测器属于一种实时成像的固体探测器。在成像原理上采用光导半导体材料能量转换原理与大面积TFT阵列信号采集原理相结合的方法，构成了直接成像的新一代数字化X线探测器。目前，生产大面积非晶硒平板探测器的公司有：美国IHOLOGC公司中国台湾新医科技（NewMedical）日本岛津公司（SHIMADZU）韩国公司（DR-Tich）北京德润特公司第140页/共221页非晶硒平板探测器的类型

目前，直接转换探测器以美国Hologic公司和日本岛津公司生产的非晶硒平板探测器为主要代表，这两个厂家在设计数字化X线成像设备时，采用了不同的理念并形成不同临床应用功能。由美国Hologic公司的DirectRay探测器构成的数字化X线机主要用于DR静态摄影，即主要用于数字化X线摄影检查；（硒层厚度在20um左右）日本岛津公司生产的非晶硒平板探测器主要用于动态采集，即主要用于数字化体层融合X线摄影和数字化胃肠检查。（硒层厚度在1000um，并将外加电压提高到1万v以上的水平）

第141页/共221页美国Hologic公司X线探测器

HOLOGC公司生产的X线探测器，目前有139um和100um两种像素矩阵。

1、139um像素矩阵构成的大面积非晶硒平板探测器，以DirectRay命名。目前已经广泛用于人体各部位的X线摄影。

2、100um像素矩阵构成的小面积非晶硒平板探测器，专用于乳房数字X线摄影检查。第142页/共221页Hologic探测器技术参数探测器类型非晶硒平板探测器成像范围36cm×43cm（14in×17in）像素数量786万像素（2560×3072矩阵）像素尺寸139um×139um空间分辨率3.6lp/mmDQE（0）70%最短成像时间5-7s系统曝光周期30s像素深度（A/D）14bit工作温度范围10～35°C工作湿度范围30%～65%RH动态响应范围最小X线剂量响应0.05mR,X线饱和剂量20mR第143页/共221页SHIMADZU公司动态平板探测器

岛津公司直接转换型动态平板探测器，直接数字化技术不仅应用于静态摄影检查，它已经发展到动态摄影技术，可实现实时、快速、连续的数字图像采集、显示等，从而开始了X线平板透视摄影床检查的功能。目前已经进入临床检查的设备主要来自岛津公司，主要设备有用于心脏、心血管系统检查的动态X线机（HeartSpeedSafire；BransistSafire

），用于胃肠系统检查的动态平板X线机（SonialvisionSafire)等

第144页/共221页岛津Safire探测器主要技术指标

探测器类型非晶硒平板探测器探测器视野9in×9in17in×17in

成像矩阵1536×15362880×2880X线转换材料非晶硒a-Se

像素尺寸150um

空间分辨率3.3lp/mm

DQE（0）58%（1lp/mm;1uGy）采集速度最大30fps

像素深度（A/D）14bit

应用范围心血管成像系统

工作温度范围20～27°C

工作湿度范围30%～70%RH

动态响应范围最小X线剂量响应0.05mR,X线饱和剂量

20mR第145页/共221页探测器类型非晶硒平板探测器

探测器视野17in×17in

成像矩阵2880×2880

X线转换材料非晶硒a-Se

像素尺寸150um

空间分辨率3.3lp/mm

快速R/F切换0.5s

DQE（0）58%（1lp/mm;1uGy）采集速度最大30fps

像素深度（A/D）14bit

工作温度范围20～27°C

工作湿度范围30%～70%RH

动态响应范围最小X线剂量响应0.05mR,X线饱和剂量

20mR第146页/共221页岛津HeartSpeedSafire主要技术指标

探测器类型非晶硒平板探测器最大视野9in×9in4视野变野22.1cm；19.2cm；15.3cm；11.5cm

成像矩阵1472×1472X线转换材料非晶硒a-S

像素尺寸150um

空间分辨率3.3lp/mm

快速R/F切换0.5sDQE（0）58%（1lp/mm;1uGy）采集速度1024×1024最大30fps

像素深度（A/D）14bit

工作温度范围20～27°C

工作湿度范围30%～70%RH

动态响应范围最小X线剂量响应0.05mR,X线饱和剂量20mR第147页/共221页CCD探测器成像原理采用碘化铯或硫氧化钆等发光晶体物质做X线能量转换层，入射X线光子被晶体物质吸收后转换为可见光；采用反光镜/透镜或光纤进行缩微和光传导，将光信号按确定的方向导入CCD芯片；CCD芯片将可见光信号转换成电信号，经A/D转换器转换为数字信号，送入计算机进行处理形成数字化影像。它与非晶硅数字平板X线摄影装置的主要区别是在X线能量转化过程中增加了光学信号传输系统，因而，CCD型X线设备一般在命名上被单独列出。

第148页/共221页第149页/共221页CCD型探测器光学缩微技术1、2次光学缩微技术

2、1次光学缩微技术

3、锥形光纤束缩微技术

4、平面移动采集缩微技术第150页/共221页第151页/共221页CCD型探测器的结构与特点CCD型探测器的基本结构：

1、大面积荧光闪烁晶体平板

2、反射镜面/透镜

3、定焦镜头