第五章影像接收装置05课件

第五章影像接收装置医学技术系陈小虎第一节

概述第二节X线增强电视系统第三节计算机X线摄影接收装置目录第五章影像接收装置第四节数字X线摄影接收装置第五节医用相机学习目标

掌握

计算机X线摄影、数字X线摄影的组成结构、工作原理及各部分的功能特点。

熟悉

熟悉X线增强电视系统的工作原理、系统组成及各自的优缺点。

了解

现代X线设备的发展历程及应用，医用监视器的技术参数和选用原则。第五章影像接收装置X线增强电视系统第二节第五章影像接收装置医用X线增强电视系统主要由X线影像增强器和闭路电视系统组成。作用：X线影像增强器把X线影像转换成可见光影像，亮度得到增强，输出亮度比荧光屏亮度高几千倍，透视诊察全部通过电视进行，把透视工作从暗室中解放出来。第二节X线增强电视系统一、X线增强电视系统的特点和组成1.明室操作使用X线电视系统在明室中进行诊察，对小儿透视、骨折复位、透视下手术取异物、心导管手术等更为方便，提高了诊断的正确率和工作效率。在明室内，受检者易于接受和乐于配合。监视器可以放置在最佳位置和角度，工作人员观察图像和操作更加便捷。（一）X线影像增强器电视系统的特点第二节X线增强电视系统2.X线剂量降低影像增强器把X线荧光亮度提高几千倍，灵敏度大大提高，X线辐射剂量明显降低，减少了受检者的X线辐射量，保护了受检者的健康。X线管负荷较小，便于用微焦点，大大提高了影像的质量。（一）X线影像增强器电视系统的特点第二节X线增强电视系统3.图像易实时远距离传送图像电信号可以方便地传送到一定距离外的监视器上，供多人同时观察使用，教学、会诊和科研十分便利。可以把影像用储存介质记录下来保存，便于病例存储和患者定期复诊对照。遥控床使放射医生完全脱离放射现场，有利于工作人员的X线防护。（一）X线影像增强器电视系统的特点第二节X线增强电视系统4.便于实现图像数字化电视信号很容易实现图像的数字化，图像的处理、网络传输和电子诊断成为可能。5.影像层次、密度对比差X线影像到电视影像，要经过多次转换和信号放大传递，信号放大的同时，图像噪声也得到了放大，再加上转换器件和放大器件的噪声，图像的信噪比大大降低，最终显示图像的层次、密度不如荧光屏丰富，细小的阴影不易显示而漏诊。（一）X线影像增强器电视系统的特点第二节X线增强电视系统由X线影像增强器、中央控制器、摄像机和监视器等组成。X线增强电视系统（二）X线影像增强器电视系统的组成第二节X线增强电视系统（1）影像增强器：是X线电视系统的主要部件。作用是将不可见的X线影像转换成可见光影像，将影像亮度提高几千倍，便于摄像机进行电视摄像。（二）X线影像增强器电视系统的组成X线增强电视系统第二节X线增强电视系统（2）摄像机：作用是把影像增强器输出的可见光影像转换为视频信号。（二）X线影像增强器电视系统的组成X线增强电视系统第二节X线增强电视系统（3）控制器：作用是对视频信号进行处理，监视器以最佳效果同步显示图像。（二）X线影像增强器电视系统的组成X线增强电视系统第二节X线增强电视系统（4）监视器：作用是将电视信号还原为影像。（二）X线影像增强器电视系统的组成X线增强电视系统第二节X线增强电视系统

X线影像增强器由增强管、管套和电源三部分组成。影像增强器的结构一、X线增强电视系统的特点和组成第二节X线增强电视系统1.结构影像增强管是影像增强器的核心部件，结构是在高真空玻璃壳内封装输入屏、聚焦电极、阳极（加速电极）、输出屏和离子泵等。影像增强管（一）影像增强管第二节X线增强电视系统

1.结构（1）输入屏封于玻璃壳内，由铝基板、荧光体层、隔离层和光电层组成。作用是将X线影像转换成电子影像。输入屏直径的大小决定观察视野的大小。输入屏的结构（一）影像增强管第二节X线增强电视系统1.结构（1）输入屏1）铝基板：由铝板制成，用以支持输入屏。2）荧光层：作用是将X线影像转换为可见光影像。荧光的强度与入射的X线光子强度呈正比。（一）影像增强管输入屏的结构第二节X线增强电视系统1.结构（1）输入屏对荧光物质的要求是：①对X线的吸收率要高，以获得较高的转换效率。②荧光效率要高，即在吸收相同X线剂量的情况下，能发出更强的可见光。③发光频谱与光电阴极的频谱响应特性要相匹配。④柱状结晶侧向散射要少，能提高输出图像分辨率。采用碘化铯(Csl)作为荧光材料。（一）影像增强管第二节X线增强电视系统1.结构（1）输入屏3）隔离层：分开荧光层和光电层，避免发生相互作用。是光电阴极的电位连接点，以确定光电阴极的电位。制作材料是Al2O3或SiO2等。（一）影像增强管输入屏的结构第二节X线增强电视系统1.结构（1）输入屏4）光电层：作用是使可见光影像转换成电子影像。当荧光层接受X线照射发出可见光时，光电层受可见光子的激发，发出光电子，光电子的数量与可见光强度呈正比。（一）影像增强管输入屏的结构第二节X线增强电视系统1.结构（2）静电透镜静电透镜又称电子透镜，对电子束起聚焦作用。由光电阴极、聚焦电极、辅助阳极和阳极形成。（一）影像增强管影像增强管第二节X线增强电视系统（2）静电透镜原理是利用不同电极施加不等的电压，形成不同形状的等位面。当电子由弱电场进入强电场时，穿过不同的等位面时电子方向会发生改变。（一）影像增强管影像增强管第二节X线增强电视系统1.结构（2）静电透镜电子在电场加速中从低电位向高电位倾斜于电场方向运动时，折射角小于入射角，电子将偏向等位面的法线。电子通过电场界面时发生折射（一）影像增强管第二节X线增强电视系统1.结构（3）输出屏用于把增强了的电子影像转换成可见光影像。其主要结构是荧光层、铝膜和玻璃层。

输出屏的结构（一）影像增强管第二节X线增强电视系统1.结构（3）输出屏1）荧光层：光电层发射的光电子受阳极电位加速，经电子透镜聚焦后，撞击到输出屏的荧光层上，电子的动能激发荧光物质产生可见光，得到需要的影像。（一）影像增强管输出屏的结构第二节X线增强电视系统1.结构（3）输出屏2）铝膜：阻止输出屏的荧光反射到输入屏的光电阴极上，使输出屏的荧光射向输出窗。铝膜与阳极相连吸收二次电子反跳，防止电子存储。

（一）影像增强管输出屏的结构第二节X线增强电视系统1.结构（4）管壁用高强度玻璃制成。管壁的作用是把输入屏、输出屏和管内各电极支持在固定位置上，并保持管内真空度。（一）影像增强管影像增强管第二节X线增强电视系统2.工作原理（1）影像转换及增强过程输入屏把透射人体的X线影像转换成可见光影像，并由输入屏的光电阴极转换成电子影像。电子影像在电子透镜作用下加速、聚焦，在输出屏上形成缩小、倒立、增强的电子影像。电子影像再由输出屏转换成可见光像。（一）影像增强管影像增强管第二节X线增强电视系统2.工作原理（2）增强原理1）缩小增益：增强管的输入屏面积较大，输出屏面积较小，把较大面积上的影像聚集在较小面积上，使亮度得到提高，称为缩小增益。

缩小增益

=输入屏有效面积/输出屏有效面积（一）影像增强管第二节X线增强电视系统影像增强管2.工作原理（2）增强原理

2）流量增益：是指在增强管内，由于阳极电位的加速，光电子获得较高的能量，撞击到输出屏荧光层时，可发出多个光子，光电子能量越大，可激发出的光子数目越多。增强管总的亮度增益等于缩小增益与流量增益的乘积，一般在103～104之间。（一）影像增强管第二节X线增强电视系统2.工作原理（3）增强管的变野功能

在管内设辅助阳极，根据电透镜原理，改变聚焦电极和辅助阳极间的电位，使输入屏中心一定范围的影像成像在输出屏上，这种增强器称为可变视野增强器。可变视野增强器示意图（一）影像增强管第二节X线增强电视系统3.增强器的主要技术性能

1）转换系数输出屏上的亮度和输入屏的X线剂量率的比值称为增强管的转换系数GX，单位是(Cd/m2)/(mR/S)。

GX=输出屏上的亮度(Cd/m2)/输入屏的X线剂量率(mR/S)2）亮度增益输出屏上的荧光亮度和输入屏荧光亮度之比称为增强管的亮度增益。

（一）影像增强管第二节X线增强电视系统3.增强器的主要技术性能3）

对比度在增强器的输入屏中心放置相当于输入屏面积10%的2mm厚的圆形铅板，从输出屏观察，没有铅影部分的最大亮度和铅板屏蔽部分的亮度之比称为影像对比度。影像增强管输出屏的对比度较荧光板有所下降。（一）影像增强管第二节X线增强电视系统3.增强器的主要技术性能4）分辨率

在适当的条件下，使用分辨率测试卡，观察输出影像在1mm宽度内能看清的黑白线对数称为影像分辨率。一般可达3～5LP/mm。5）视野指在一定的电极电压下，用平行于影像增强器的X线照射时，在输出屏上显示的最大输入影像尺寸。

（一）影像增强管第二节X线增强电视系统管套的作用：保护玻璃增强管的安全。夹持固定增强管的位置。防止外界磁场对管内电场的影响。吸收散乱射线。防止人体受小高压电击等。管套结构：增强管的管套分筒部、后端和前端三部分。（二）管套第二节X线增强电视系统增强管正常工作必须在各极加有适当电压，这些电极电压均由电源提供。所需的电压有：施加给光电阴极的零电位。

阳极的25～30kV直流电压。加给聚焦电极的-500~900V直流电压（可调）。可变视野增强器的辅助阳极电压。离子泵和定时装置的电源电压等。（三）电源第二节X线增强电视系统为了使影像增强管输出屏的可见光影像同时满足电视摄像、点片照相及电影摄影等功能的需要，在影像增强管和摄像机之间必须安装光学镜头和光分配器。1.物镜物镜对准增强器的输出屏，输出屏的位置在物镜的焦距上，使输出屏输出的影像经物镜后形成平行光束；再用目镜将平行光束聚焦到摄像机的靶面上。（四）光学系统第二节X线增强电视系统2.光分配器作用：完成光路转换。有单路式、双路式和三路式。光路分配器（四）光学系统第二节X线增强电视系统2.光分配器（1）单路式用于改变光路的方向。在增强器位于床下时，没有足够的空间直线安装摄像机，使用单路式光分配器，改变光束传送方向，缩短了结构的长度。弯型单通道光路分配器（四）光学系统第二节X线增强电视系统2.光分配器（2）两路式有一个与光轴成45°角的半透膜镜片。透视时镜片退出光路，光线全部传送到电视摄像机镜头。摄影时，镜片进入光路，使光通量的90%被反射，传送到摄影机镜头；10%的光通量透射，按原传送方向送至电视摄像机。（四）光学系统光路分配器第二节X线增强电视系统2.光分配器（3）三路式在光路中加有可转动的棱镜，根据需要把光束送到指定方向。具有半透膜特性，可在摄影过程中观察到曝光瞬间的实况。（四）光学系统光路分配器第二节X线增强电视系统X线增强电视系统

医用X线电视技术是将电视与X线相结合，用摄像机将活动的图像转换成电信号，通过传输，在终端监视器上重现活动图像的技术。三、摄像机和中央控制器第二节X线增强电视系统X线增强电视系统同普通电视相比，其特点：①X线电视属微光闭路电视，要求摄像机采用高灵敏度摄像管和高信噪比的放大电路。②电视图像亮度信号与X线剂量有关，电视系统不是通过调节摄像机的光圈进行补偿，而是通过X线源进行调整的。③要求影像密度分辨高，亮度分布均匀和低惰性。④要求操作简单可靠。⑤摄像机参数是固定的，使用中不用调整。三、摄像机和中央控制器第二节X线增强电视系统（一）摄像机作用是将二维的光学图像转变为一维的按一定时序排列的电信号。摄像机有真空摄像管式、CCD式和CMOS式三种。

CCD：电荷耦合器件。

CMOS：互补性氧化金属半导体。三、摄像机和中央控制器第二节X线增强电视系统（二）中央控制器用电视技术传送影像，首先要将构成影像的每个像素逐个按时间和空间顺序转换成电信号，再进行传送；在接收端，将接收到的电信号按与传送相同的顺序转换成像素亮度，在监视器上重现影像。基本功能分为视频处理器、圆消隐和自动剂量控制透视。三、摄像机和中央控制器第二节X线增强电视系统四、监视器X线增强电视系统将电视信号还原成影像的部件。早期以阴极射线管（CRT）监视器为主。近年来，选用液晶（LCD）监视器越来越多。第二节X线增强电视系统（一）医用监视器原理CRT监视器组成：显像管偏转系统附属电路四、监视器CRT监视器原理框图第二节X线增强电视系统（一）医用监视器原理监视器接收的全电视信号经射频放大后分为两路：一路经视频检波、放大、输出到显像管控制栅极调制电子束。一路经同步分离电路进行幅度分离和钳位分割，使复合同步信号从图像信号中分离出来，产生行同步脉冲和场同步脉冲。四、监视器CRT监视器原理框图第二节X线增强电视系统（二）医用监视器的参数选择1.亮度低亮度时，人眼对灰阶分辨率较差。为了提高灰阶分辨率，监视器的亮度必须要高。医用监视器设计制造的最大亮度为800~600cd/m2，普通监视器亮度为200~350cd/m2。四、监视器第二节X线增强电视系统（二）医用监视器的参数选择2.灰阶使用标准显示函数在不同亮度的显示系统上显示图像，能提供某种程度的相似性。经过函数转化的灰阶，人眼的反应近似呈线性关系。必须具备调整灰阶显示曲线、符合灰阶显示函数的功能。四、监视器第二节X线增强电视系统（二）医用监视器的参数选择3.分辨率指单位面积显示像素的数量。不仅要选择医用监视器，还要根据不同