简介：X线机.CR.DR.CT的原理ppt课件

1、简介： x射线机的原理，CR，DR机和CT机的原理，一，x射线机的原理，X-ray概论，X-ray是德国伦琴教授在1895年发现的。 从这种克鲁克斯管能透过物体的放射线，在电磁光谱中能量比可见光强，波长短，频率高，类似的放射线有宇宙线等。 目前，x射线诊断中常用的x射线波长范围为0.0080.031 nm (相当于40150kv的情况)。 使用高速电子撞击金属靶面产生x射线的真空电子器件，称为x射线管。 分为气管和真空管。 填充气管： 1895年W.K .伦琴在进行克鲁克斯管实验时发现了x射线。 库尔克斯管是最早的充气x射线管，其功率小、寿命短、难以控制，现在应用不大。 真空管： 1913年W

2、.D .库利发明了真空x射线管。 管内真空度为10-4以上。 阴极是直热型螺旋钨线，阳极是埋入铜块端面的金属靶。 阴极发射的电子在高压下加速后，撞击靶面产生x射线。 此后经过许多改良，至今仍在应用。 接通x射线管：电源，加热x射线管的灯丝产生自由电子云，供给高电压产生电位差，使电子高速从阴极向阳极行进，与阳极钨靶原子碰撞。 1%产生x射线，99%转换为热能，x射线的产生、透射作用x，CT的基本原理荧光作用使荧光物质电离为可见光(透视/摄影基础)电离作用半导体和惰性气体(DR )，x射线的基本特性是(三)生物效应，生物变异和破坏(防护和放射治疗)，x射线的质量和量，x - 通过调整电压(kVp

3、)，可以改变x射线的波长，即，可以改变放射线的透射能力，X-ray的量：表示单位时间内通过与放射线垂直的方向的单位面积的光子数的多少。 由球管灯丝的电子数决定。 通过调整球管的灯丝电流和曝光时间，可以改变辐射量，通常用mAs表示。 x射线图像的原理、x射线图像是人体内不同结构器官对x射线吸收的差异。 由于能量均匀的x射线投影到人体的不同部位，各部位吸收x射线，所以透过人体各部位的x射线的强度也不同，最后投影到一个检测平面上，形成人体的x射线透射图像。 x射线机的基本硬件配置，球管，高压发生器，供电控制球管和mA KV sec的变化，约束器是安装在x射线管输出窗前面的机电式光学装置，是一种有间隙

4、的锌板，主要作用是： 通过适当照射x射线，减少散射射线，指示照射区域的中心，通过滤光器网格、x射线摄影，减少散射射线的装置即薄的铅棒以一定的密度排列构成，铅棒的间隙与放射线平行的情况是，f0，网格焦距(f0) :铅棒聚集在网格上的垂直网格密度(N) :单位距离内的铅的根数N=1/C越大，滤波器的效果越好。、影像增强器、X-ray、输入屏幕上涂有荧光体(CsI )，将X-ray转换为可见光。CCD (电荷耦合元件)、用于检测光的硅晶片上，通过时钟电压产生、控制半导体阱的变化，积蓄并传输电荷信息的固体电子器件，能够比以往的薄膜更敏感地检测光的变化。x射线机的拍摄过程、IP板CR、高压发生器、成像单

5、元、球管、光器、照射目标、I.I RF、成像板DR、盒式胶卷、二、CR系统原理、CR的定义： Computed Radiography， 即“计算机x射线摄影”:将携带诊断信息的x射线图像记录在图像板(image plate，IP )上，用读取装置读取，用计算机处理，得到数字图像。 CR的含义：首次将传统屏幕系统的x射线照片数字化，得到的数字图像可以进行后处理，便于查询、检索、保存、传输、印刷等。CR的组成：图像板：用x射线记录潜像。 读取装置：将潜像转换成数字信号。 后处理站：将数字信号复原为图像，进行后处理。 另外，在CR的工作流程图中，IP是CR图像的重要设备，是x射线图像的记录介质，代

6、替以往的x射线摄影中的增感网屏胶片，CR图像不是直接被记录在胶卷中，而是被记录在IP中(先被记录后读取)，IP可以再利用图像板(IP )，基本结构： a，外层保护层：防止荧光层损伤。 要求透光、薄，聚酯树脂系纤维b、磷光层经常被使用：第一次照射光记录信号，再次受到光刺激后，释放积蓄的信号c、基底层：保护荧光层不受外力的影响。 IP盒的剖面模式图：，磷光层(含磷粒子)，外层保护层，基底层，盒，盒，IP成像原理， 入射的x光子被荧光层内的荧光体吸收，放出电子，其中一部分电子扩散到荧光体内成为半稳定状态，形成潜像的x射线图像信息的收集和积蓄完成的潜像电荷数与光子输入能量成比例，用激光扫描现有的潜像的

7、IP时，IP成为PSL (光激发发光/光电显示出现象，x射线图像信息的读取PSL (光激发发光)荧光强度与潜像电荷数成比例地PSL发光，某物质在初次照射照射光时蓄积一次激发光所携带的信息，并在再次照射照射光时发出与一次激发光所携带的信息相关联的荧光。 一次激发光(x射线光子)、二次激发光(读取激光)、潜像，这是光激发发光(photostimulated luminescence，PSL，光发光)，将该物质称为PSL物质的发光强度与x射线光子能量成比例。IP存储信息的消失、PSL物质中存储的x射线图像信息随着存储时间(读出前时间)变长而衰减，被称为淡入淡出。 消退是不可避免的，随着时间长、温度高

8、而加重，CR系统对消退自动补偿。 一般来说，要求在拍摄后8小时内完成信息的读取，不要丢失临床信息。消除IP信息，二次被激励的IP照射强光(约200W的强光灯)，消除IP上残留的潜像供下一次使用。 IP用强光消除潜像，是在PSL发光的相反过程中，实现IP存储信息的完全消除。 在盒式IP中，可见光被隔断，必须将IP插入读取装置，用强光自动擦除。环境因素对IP的干扰，IP对所有电磁波都很敏感。 长期处于空闲状态的IP需要在启用之前照射强光以消除环境干扰。读取装置、1、高精度步进电机使IP等速移动。 2 .激光束被光学系统(摆动反射镜和旋转反射镜)反射，沿与IP垂直的方向依次逐行正确且均匀地扫描IP。

9、 3、通过IP发出的PSL荧光由聚光器聚光，由光电倍增管转换为电信号，还被放大，由A/D转换器转换为数字信号。CR系统图像读取原理图，影响CR图像质量的因素，CR图像的空间分辨率：取决于PSL晶体的粒度和读取设备的电光特性。 PSL晶体尺寸越小，发光效率越高，图像空间分辨率越高。 激光束的光斑直径越小，读取信息量就越多，画质越高。 CR图像的空间分辨率还比传统的胶卷差。 CR图像的噪声： 1，x射线量子噪声：在IP吸收过程中产生，与IP吸收的x射线量子数(入射x射线量)成反比。 2、光量子噪声：在光电倍增管的光电转换中产生，与光电子数成反比。 3、系统固有噪音： IP结构噪音、光学系统噪音、电

10、子系统噪音、机械传导系统噪音等。 当x射线量低时，图像噪声确定为量化噪声，而当x射线量高时，图像噪声确定为固有噪声。、CR使用上的注意事项，因为在读取CR时根据曝光条件、曝光范围、部位、体位等信息自动地将图像调整为最佳状态，所以： 1张板仅用1张图像(正侧的位置用2张板照射)，避免曝光条件的差异和图像的重叠、图像的间隔等引起的画质的降低2 ) .选择符合部位大小的IP板，用大板照射小部位，另外，照射野地必须复盖整个IP。 3 ) .扫描前输入的检查部位、体位、投影资料等必须尽可能准确、完整。 4 ) .如果曝光时盒正确对准，图像扫描是正向的，可以节省旋转图像的时间。 5).IP上的画质随着时间

11、的经过而下降，所以最好在1小时内扫描IP，长时间不再使用IP时，先用强光熄灭，消除潜在的潜像6 ) .画质很大程度上被曝光量所左右，所以为了减少患者的照射量，不能无限地降低曝光条件.CR的优点和不足、优点：最后数字化的图像：可以对多个图像进行后处理，容易存储、检索和传输。 如果曝光条件不奇怪，则能够得到满意的图像，能够有效地减少再照片。 可以配合传统的x线机，节省成本，降低成本，实现图像数字化。 x射线照射量的动态范围大：可以显示微细的组织差异。 PSL物质灵敏度高，必要的曝光量低，能有效地减少患者的辐射量。 PR可以重复使用数万次。 不足：时间分辨率差，视频拍摄过程复杂，工作流程不改变，工作

12、效率比传统x射线拍摄提高不了，与DR相比，空间分辨率较传统x射线照片和DR、三、DR系统的原理，DR的种类，非晶硅平板检测器(间接射线拍摄) (IDR ) 主流：非晶硅(a-Si )根据将x射线影像转换为数字影像信号的过程分为IDR (间接放射成像)和DDR (直接放射成像)。 非晶硒平板探测器(直接辐射图像) (DDR) X射线图像直接转换成数字图像，没有中间部分。 主流：非晶硒(a-Se )、IDR的结构和工作原理、将x射线影像转换为可见光影像区分IDR和DDR类型的技术点、将可见光影像转换为模拟电信号、A/D将模拟电信号转换为数字信号，对数字信号实施各种图像处理，实现系统整体的存储、记录

13、数字图像，实时观测收集到的x射线影像，产生x射线，IDR的画质改善得比CR大，但该转换机构存在光线散射过程，必然导致图像分辨率的降低。各种类型的IDR，(1) I.I-TV (图像增强电视)成像方式：(2)胶卷数字扫描方式：，x射线胶卷数字扫描仪； 图像站高分辨率监视器图像处理系统软件，(3)闪烁结晶光学透镜CCD (闪烁结晶a-Si (非晶硅薄膜) TFT (薄膜晶体管)； a-Si (非晶硅薄膜)适度扩散，形成高集成的薄膜光电二极管(TFD )作为光电转换元件的薄膜晶体管(TFT )作为开关元件发挥功能。 转换效率最高，像素尺寸最小，画质最好。DDR的结构和工作原理，平板传感器FPD将x射

14、线影像直接转换成模拟电信号，A/D将模拟电信号转换成数字信号，对数字信号实施各种图像处理，与系统整体的控制协调，存储记录数字图像，实时观测收集到的x射线影像(1)气体离子化室探测器：由多个单元构成，每个单元构成一个像素，大小约为0.5mm0.5mm。 探针极板间填充惰性气体，照射x射线，气体电离，电离电荷在极间电场的作用下取向漂移。 外部电路能得到与x射线强度成比例的输出信号。 x射线强度电离电荷输出电信号成比例。(2)非晶硒(a-Se )型平板探针：由集电基质、硒层、介电体、顶电极和保护层等构成。 特征：依存型平板x射线吸收率低硒层的厚度与有效光子成正比，与成像时间成反比。 DDR使用的x射

15、线检测器、DDR的特征是使用a-Se (无定形硒)和TFT (薄膜晶体管)技术将入射x射线直接转换成电信号的非常高的转换效率(DQE ) :入射到检测器表面的x射线光子的吸收能力， 这是为了实现DR平板的x射线检测器的量化转换效率极其宽的动态范围(104 105 ) :曝光动态范围比通常的数字图像技术宽(即明暗差大)。 高空间分辨率(25603072 )完全消除了散射效果，并且具有优良的MTF (调制传递函数)特性。 MTF :通过空间频率在某个范围内的信号变换的判定，定量地表现图像清晰度。 调制传递函数(MTF )显示了成像系统维持物体的原始对比度的能力。 MTF值越高，系统对原始信息的复原

16、能力越强，意味着获得的图像越接近原始图像。PS和PS的优点和缺点，PS :优点： 1、转换效率高2 .动态范围宽3 .空间分辨率高4 .低分辨率区x射线吸收率高(原因是原子编号比非晶硒高) 5、环境适应性强。 缺点： 1、高剂量时，DQE比无定形硒型差2 .由于有荧光转换层有轻微的散射效果； 3 .锐度比非晶硒型稍低。 DDR :优点： 1、转换效率高2 .动态范围宽3 .空间分辨率高4，锐利。 缺点： 1、对x射线吸收率低，在低剂量条件下图像质量不能良好保证，不仅增大x射线剂量，增大患者的放射线吸收，对x射线系统也有很高的要求。 2、硒层对温度敏感，使用条件有限，环境适应性差。CR、DR使用

17、后处理技术以实现某一部位的最佳视觉效果，与窗宽度窗位调整、预设或CT窗宽度窗位处理类似，CR、DR以某个灰度值为中心，在选择的数字信号的数值范围内再现作为黑白灰度的范围的数字信号。 默认情况下，使用者可以根据实际经验对某个部位和体位设定适当的窗口宽度的窗口，通过在打开该部位和体位的图像时自动调用设定值，不用后处理就能获得比较好的图像显示效果。减影处理： a、时间减影：将血管造影系列图像中的几个帧作为造影像和掩模进行数字减影处理，可以得到CR血管减影图像。 优点：视野宽广，空间分辨率高，动态范围宽。 缺点：时间分辨率差，不能进行高频采集和实时显示。 b、能量减影(x射线吸收率减影)在2个不同的千伏的x射线摄影条件下分别拍摄，将任一个帧作为掩模进行