数字X线摄影技术

第八章数字X线摄影技术襄樊职业技术学院-隗志峰第一节数字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025-3、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）DSA结构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

CR成像基本原理PSL1982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线污水排激发而形成潜影的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发逐渐终止,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；B－J线应用于头、颈、胸、腹及乳腺；K－L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0.3－2.6，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；RE>1,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的影你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PCRAC500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)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。非晶态硒型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2．CR设备可以改装成DR，但CR比DR费时。3．DR对X线敏感性高，灰度精度大，层次丰富，放射剂量小缺点：1.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3.DSI、CR、DR各有所长三、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