数字X线摄影系统(高教课件)

数字X线摄影系统X线影像系统的三次革命荧光体FilmLightX-Ray模拟图像TubeX-Ray1896年直接荧光成像伦琴发现X线激发荧光直接成像直接荧光成像效率较低1学习研究数字X线摄影系统X线影像系统的三次革命1957年影像增强器间接成像影像增强器大大提高图像的亮度影像增强器增加X线的利用率电子影像增强器电视摄像管X-Ray模拟图像LightTubeX-Ray2学习研究数字X线摄影系统X线影像系统的三次革命1999年数字平板探测器具有极高的X线利用率减少了引起信号衰减和变形的中间环节直接产生数字信号探测器TubeX-RayX-Ray数字图像3学习研究数字X线摄影系统数字平板探测器的应用，减少了影像链中的中间环节，从而减少了信号的衰减，变形和噪声的产生，图像质量大大提高4学习研究一、间接X线数字摄影装置(IDR)影像监视器影像接收器数据采集器影像处理器存储器X线机系统控制器IDR系统结构框图5学习研究一、间接X线数字摄影装置(IDR)X线X线影像增强器计算机处理系统电视摄像管CCD或真空摄像管电视信号处理A/D转换(图像板)数字信号显示打印球管人体6学习研究一、间接X线数字摄影装置（IDR）CCD摄像机在提高空间分辨力、改善信噪比和减少伪影等方面均有长足的进步，取代了真空摄像管．这种系统的主要缺陷：１．由子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；２．电视摄像管的动态范围小，不能发现微小的组织差异；３．I.I的视野小，边缘和中心分辨力不一致．

7学习研究二、直接X线数字摄影装置(DDR)DDR指采用一维或二维X线探测器直接把X线转换为模拟电信号进行数字化的方法，不同于先获得模拟图像，再对模拟图像进行数字化的方法。平板型探侧器（flatpaneldetector,FPD）DDR。

8学习研究二、直接X线数字摄影装置(DDR)9学习研究二、直接X线数字摄影装置(DDR)10学习研究二、直接X线数字摄影装置(DDR)11学习研究$0$100$200$300$400$500$60019981999200020012002全球拍片机市场情况DR的应用前景普通拍片CRDRUS$MillionsDR将成为主要的摄片方式DR市场的发展趋势从2002到2005，市场将增长五倍12学习研究工作效率三倍于CR或普通摄片DR提高图像质量和工作效率13学习研究6:20minCR检查7:30min较少的重复病人进检查室传统胶片检查1:301:002:30:30:20:308%重复率工作流程的革命病人进检查室第一次曝光和质控最后一次曝光质控病人离开1:30:45:302:45min最少重复DR检查检查速度提高三倍，降低了废片率第一次曝光最后一次曝光洗出第一次片洗出最后次片质量控制病人离开病人进检查室第一次曝光最后一次曝光取出IP板扫描和处理质量控制病人离开1:301:00:20:30:303:4014学习研究三、DDR使用的探测器

1．气体电离室探测器：由许多单元组成一行的阵列，每个单元构成一个像素，其间充以特定成分的惰性气体，如氙气．收集极是一组蚀刻在印刷电路板上的金属丝，每个收集极金属丝都与一个放大器相连。15学习研究三、DDR使用的探测器

２．非晶态硒型平板探测器：主要由集电矩阵、硒层、电介层、顶层电极和保护层等构成．集电矩阵由按阵元方式排列的薄膜晶体管（thin-filmtransistor,TFT)组成，非晶态硒层涂覆在集电矩阵上，它对X线敏感，并有很高的解像能力。16学习研究非晶态硒型平板探测器偏压入射X线光子非晶态硒储能电容场效应管输出信号读出控制+—+—+—+—17学习研究三、DDR使用的探测器

３．非晶态硅型FPD：是一种半导体探测器。把掺坨的碘化铯闪烁发光晶体层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．完全封装的非晶体硅数字平板有效接受面接41cm×41cm18学习研究X线光子碘化铯(CsI)碘化铯闪烁体吸收X线光子并转换成可见光可见光无定型硅(光电二极管/晶体管矩阵)低噪声的光电二极管矩阵吸收可见光并将其转换成电荷...每个光电二级管代表一个象素或者图像单元...数字信号电子读出电路每个象素的电荷由低噪声的电路读出并转换成数字信号送往图像处理器工作原理非晶体硅数字平板探测器…低噪声优化设计19学习研究探测器闪烁体碘化铯(CsI)针状晶体（

直径5－10µm）X线光子可见光光子由碘化铯针状晶体引导碘化铯针状晶体导引可见光光子，防止散射非晶体硅数字平板探测器20学习研究X线光子碘化铯针状晶体导引的可见光光子反射层5－10µmCsI针状晶体反射层提高X光的利用率非晶体硅数字平板探测器探测器反射层21学习研究四、DDR与CR的比较

１．DDR的图像清晰度优于CR，主要由像素尺寸决定DDR的噪声源比

CR少。２．没有二次激励过程引人的噪声。３．DDR的拍片速度快于CR直接出片４．DDR的X线转换效率高；而CR利用潜影成像，信号随时间而减．曝光剂量比DDR高。22学习研究四、DDR与CR的比较

５．DDR探测器寿命长，可用10年，CR的IP可用l年。６．DDR有升级为透视的能力，但不能应用于常规X线机，CR不能透视，但能与原有的X线摄影设备匹配工作，取消洗片机。23学习研究五、DDR存在的问题大面积TFT在工业生产中存在较大难度，36cm×43cm的平面矩阵需用4块18cm×21.5cm的小平面矩阵拼接而成。虽在时间分辨力上优于CR，但不能适应快速连续摄影的X线造影检查．因此，提高读出和建像速度是主攻方向之一。24学习研究临床功能的开发应用－DR进入功能化时代第二代功能DR25学习研究TissueEqualization(组织均衡）DualEnergySubtraction(能量减影）CAD---ComputerAidedDetection(计算机辅助诊断)

DR的高级临床应用功能第二代功能DR26学习研究组织均衡功能标准图像的处理组织均衡图像的处理标准图像进行窗宽/窗位处理提高了脊椎和心脏后部组织的显示FDAApproved27学习研究TissueEqualization(组织均衡功能）组织均衡功能使整个视野同样清晰Spine,DiaphragmLung,SkinLineSoftTissue

ImageBrightnessX-rayDetectedFilmLookDenseBreastSkinLineTypicalBreastMassSpine,DiaphragmLung,SkinLineSoftTissueTissueEqualization

更清晰地显示锥体，尤其C7—T1图像减少颈椎的摄片量增加病员流通量FDAApproved第二代功能DR28学习研究多重分解然后加全处理得到全视野均衡的图像重建反转滤波加权…分解滤波减影…...AnA1A2原始图像处理后的图像TissueEqualization(组织均衡功能）FDAApproved第二代功能DR29学习研究组织分割优化处理密度组织处理标准DR图像组织均衡图像+Spine,DiaphragmLungSoftTissueFDAApprovedTissueEqualization(组织均衡功能）第二代功能DR30学习研究TissueEqualizationNOTissueEqualizationTissueEqualization(组织均衡功能）第二代功能DR31学习研究TissueEqualization(组织均衡）DualEnergySubtraction(能量减影）CAD---ComputerAidedDetection(计算机辅助诊断)

DR的高级临床应用功能第二代功能DR32学习研究一次采集，两次曝光，三幅图像—“骨肉分离”标准胸片软组织骨组织Dual-EnergySubtraction双能量减影第二代功能DR33学习研究Dual-EnergySubtraction双能量减影在200ms时间内一次性采集高能和低能图像(减少呼吸伪影)提供3种图像:标准胸片,软组织,骨组织软组织图像:去除肋骨，使肺部结节得到更好显现高密度组织图像:鉴别钙化的结节(良性)肺癌检测的敏感性提高10％肺癌检测的特异性提高20％“骨肉分离”，分别观察骨组织和软组织FDAApproved第二代功能DR34学习研究能量减影

–

病例1第二代功能DR35学习研究能量减影

–

病例2第二代功能DR36学习研究平板读出时间0.13S，其他数字平板探测器的读出时间至少1.25S,甚至达15秒以上

DR能量减影、断面三维合

成及图像拼接技术的基础血管机连续采集成像的基础非晶体硅数字平板探测器能量减影的技术基础短时间(0.2秒)内连续曝光，消除减影图像的运动伪影37学习研究TissueEqualization(组织均衡）DualEnergySubtraction(能量减影）CAD---ComputerAidedDetection(计算机辅助诊断)

DR的高级临床应用功能第二代功能DR38学习研究Severalstudieshaveshownthattheobservervariabilityisthemainreasonformissedcancerinmammographyandchestx-ray.CADaddressesthisweaknessindiagnosticx-raybymarkingareasinthex-raywithhighprobabilityforamalignelesion,thushelpingthereviewertoinceaseher/hisdetectionrate.CAD-计算机辅助诊断第二代功能DR39学习研究30secondsforCADresults…5DRdevicessupportedwithnodelays5acquisitiondevicesDICOMNetworkCADProcessor80MBdatatransferredin8secImage#1Image#2Image#3Image#4Image#55LATImagesDeletedCADProcessingPA/APqueuedforprocessing30secondsperimageImagesqueuedfortransfertoPACS40学习研究病例10mm癌结节

血管CAD提示：第二代功能DR41学习研究CT证实10mm癌结节

第二代功能DR42学习研究CAD系统提供更多的有关病变的性质、部位、和范围的信息Courtesy:UniversityofChicagoCourtesy:UniversityofChicago肺癌肺间质病变CAD-计算机辅助诊断第二代功能DR43学习研究Tomosynthesis(断面三维合成)TemporalSubtraction(时间减影）ImagePasting（图像拼接）BoneMineralDensitometry(骨密度）….GEDR的高级临床应用第三代多功能DR44学习研究Tomosynthesis(断面三维合成)将一系列低剂量的断面图像重建成三维图像球管纵向移动成角5-15°层厚:1-2cm快速采集图像第三代多功能DR45学习研究Tomosynthesis(断面三维合成)临床意义分离重叠的组织结构多层面显示提高肺癌检出的敏感性和特异性10％提高病人流通量25％代替CT和MR的部分检查低剂量的三维立体重建显示类似CT但低X线剂量的断层重建CourtesyofDr.Dobbins,DukeUniversityandDr.Webber,WakeForestUniversity第三代多功能DR46学习研究Tomosynthesis(断面三维合成)TemporalSubtraction(时间减影）ImagePasting（图像拼接）BoneMineralDensitometry(骨密度检测）….GEDR的高级临床应用第三代多功能DR47学习研究当前的图像过去的图像区别第三代多功能DRTemporalSubtraction(时间减影)48学习研究ImagesarecourtesyofMDAndersonCancerCenterandprocessedbyU-Chicago气胸渗出和结节肺炎采集配准减影间质性疾病当前的胸部图像过去的胸部图像__TemporalSubtraction(时间减影)第三代多功能DR49学习研究Tomosynthesis(断面三维合成)TemporalSubtraction(时间减影）ImagePasting（图像拼接）BoneMineralDensitometry(骨密度检测）….GEDR的高级临床