CT--医用X线增强电视系统 PPT课件

1、1 X X线发现以后在医学上的应用迅速发展，线发现以后在医学上的应用迅速发展，其中透视是对患者进行诊断检查的重要手其中透视是对患者进行诊断检查的重要手段，但由于技术条件的限制，只能是在暗段，但由于技术条件的限制，只能是在暗室中通过荧光屏进行透视观察。室中通过荧光屏进行透视观察。 研究人员也试图采用种种手段想改变研究人员也试图采用种种手段想改变这种工作环境，直到这种工作环境，直到2020世纪世纪5050年代后，由年代后，由于影像增强器（于影像增强器（image intensifierimage intensifier，I.II.I）的研制成功，并结合电视技术，才从根本的研制成功，并结合电视技术，

2、才从根本上解决了上述难题，实现了明室操作的诊上解决了上述难题，实现了明室操作的诊断检查。断检查。 第一节第一节 概述概述 影像增强器能将影像增强器能将X X线影像亮度提高，但线影像亮度提高，但由于其输出屏影像很小不便于直接观察，由于其输出屏影像很小不便于直接观察，必须与必须与X X线电视配套，通过监视器观察影像。线电视配套，通过监视器观察影像。与传统的与传统的X X线机相比，具有明显的优点。线机相比，具有明显的优点。一、一、X X线增强电视系统的特点线增强电视系统的特点（一）（一）X X线增强电视系统的线增强电视系统的优点优点1 1明室操作明室操作2 2剂量降低剂量降低3 3方便观察方便观察4

3、 4便于教学和科研便于教学和科研5 5便于实现影像数字化便于实现影像数字化（二）（二）X X线增强电视系统的线增强电视系统的缺点缺点 其缺点是影像层次、密度不如荧光屏其缺点是影像层次、密度不如荧光屏丰富，某些细小病灶不易显示而可能造成丰富，某些细小病灶不易显示而可能造成漏诊，这主要是电视部分的性能所限。漏诊，这主要是电视部分的性能所限。 当然对绝大多数检查，如胃肠钡餐透当然对绝大多数检查，如胃肠钡餐透视、骨折复位、手术下取异物、心导管手视、骨折复位、手术下取异物、心导管手术等，仍是理想的手段，所以使用十分广术等，仍是理想的手段，所以使用十分广泛。泛。二、二、X X线增强电视系统的构成线增强电视

4、系统的构成（一）系统组成（一）系统组成 X X线增强电视系统（线增强电视系统（X-TVX-TV）由影像增强）由影像增强器、摄像机、视频处理及协调工作的控制器、摄像机、视频处理及协调工作的控制器、监视器等组成。器、监视器等组成。1 1影像增强器影像增强器2 2摄像机摄像机3 3控制器控制器4 4监视器监视器（二）构成框图（二）构成框图 三、三、X X线增强电视系统的基本原理线增强电视系统的基本原理 透视时，透视时，X X线穿过患者照射到影像增强器线穿过患者照射到影像增强器的输入屏上，并形成一个亮度较弱的的输入屏上，并形成一个亮度较弱的荧光影荧光影像像，然后该影像经影像增强器增强后，在其，然后该影

5、像经影像增强器增强后，在其输出屏上形成缩小的、亮度增强数千倍的荧输出屏上形成缩小的、亮度增强数千倍的荧光影像。输出屏上的荧光影像，经光学镜头光影像。输出屏上的荧光影像，经光学镜头（物镜）变成平行光，再通过镜头（像镜）（物镜）变成平行光，再通过镜头（像镜）聚焦后投射到摄像管靶面上，被摄像机摄取，聚焦后投射到摄像管靶面上，被摄像机摄取，把光信号变成了把光信号变成了视频信号视频信号，经预放器放大，经预放器放大，在控制器的作用下进行信号处理和放大控制，在控制器的作用下进行信号处理和放大控制，得到得到全电视信号全电视信号，输送到监视器，通过显像，输送到监视器，通过显像管显示人体某部位的组织结构图像。并可

6、在管显示人体某部位的组织结构图像。并可在明室环境下观察和诊断。明室环境下观察和诊断。 第二节第二节 影像增强器影像增强器 X X线影像增强器的基本结构是由影像增线影像增强器的基本结构是由影像增强管、管套和电源三部分组成。强管、管套和电源三部分组成。 一、影像增强管一、影像增强管（一）基本结构（一）基本结构 影像增强管是影像增强器的核心部件，影像增强管是影像增强器的核心部件，其结构是在高真空玻璃壳内封装着其结构是在高真空玻璃壳内封装着输入屏输入屏、聚焦电极聚焦电极、阳极阳极、输出屏输出屏等。等。1 1输入屏输入屏 封于玻璃壳内，其作用是将封于玻璃壳内，其作用是将X X线像转换成电线像转换成电子像

7、。输入屏的直径有大有小，尺寸不一，略子像。输入屏的直径有大有小，尺寸不一，略呈球面形，由铝基板、荧光体层、隔离层和光呈球面形，由铝基板、荧光体层、隔离层和光电面四层组成。电面四层组成。（1 1）铝基板）铝基板：由很薄的铝板制成，用来支持输入：由很薄的铝板制成，用来支持输入屏。屏。（2 2）荧光体层）荧光体层：其作用是将：其作用是将X X线像转换为可见光线像转换为可见光像。对它的要求是：像。对它的要求是：对对X X线的吸收率要高，以获得较高的转换效率；线的吸收率要高，以获得较高的转换效率；荧光效率高，即在吸收相同荧光效率高，即在吸收相同X X线量的情况下，能线量的情况下，能转换成更多的可见光；转

8、换成更多的可见光；发光频谱与光电阴极的频谱响应特性相匹配；发光频谱与光电阴极的频谱响应特性相匹配；使用柱状结晶体，其特点是侧向散射少，能提使用柱状结晶体，其特点是侧向散射少，能提高输出影像分辨率。高输出影像分辨率。 近年来生产的影像增强器，输入近年来生产的影像增强器，输入屏的荧光体层都采用原子序数较高的屏的荧光体层都采用原子序数较高的碘碘化铯（化铯（CsICsI）作为荧光材料。作为荧光材料。 碘化铯的结晶形状更近于理想的碘化铯的结晶形状更近于理想的柱体，具有柱体，具有X X线吸收率高、荧光效率高、线吸收率高、荧光效率高、影像空间分辨率高，以及与光电阴极相影像空间分辨率高，以及与光电阴极相匹配的

9、优点。匹配的优点。 （3 3）隔离层）隔离层：用以分开荧光体层和光电层，：用以分开荧光体层和光电层，以免相互发生作用。它是光电阴极的电位以免相互发生作用。它是光电阴极的电位连接点，便于给光电阴极加确定电位。隔连接点，便于给光电阴极加确定电位。隔离膜的透光度要高，厚度要薄，以减少荧离膜的透光度要高，厚度要薄，以减少荧光散射，保证影像质量，其制作材料是光散射，保证影像质量，其制作材料是AlAl2 2O O3 3或或SiOSiO2 2等。等。（4 4）光电层）光电层：当荧光层接受：当荧光层接受X X线照射而发出线照射而发出可见光时，光电层受可见光的激发，发出可见光时，光电层受可见光的激发，发出光电子

10、。光电子的数量与可见光强度成正光电子。光电子的数量与可见光强度成正比，使比，使X X线像转换为电子像（肉眼不可见）。线像转换为电子像（肉眼不可见）。 2 2静电透镜静电透镜 静电透镜又称电子透镜，能对电子束起静电透镜又称电子透镜，能对电子束起聚焦作用，将输入屏面积较大的光电层发出聚焦作用，将输入屏面积较大的光电层发出的光电子加速、聚焦后打击到面积较小的输的光电子加速、聚焦后打击到面积较小的输出屏上，以使影像亮度得以提高。出屏上，以使影像亮度得以提高。 它由它由光电阴极光电阴极、聚焦电极聚焦电极、辅助阳极辅助阳极和和阳极的电位形成的阳极的电位形成的电场电场所决定。当电子由弱所决定。当电子由弱电场

11、进入强电场时，电子通过界面后，除速电场进入强电场时，电子通过界面后，除速度增大外电子方向也发生改变，并向法线方度增大外电子方向也发生改变，并向法线方向靠拢。这与光学的折射现象十分相似，所向靠拢。这与光学的折射现象十分相似，所以把这种电场称为电子透镜或静电透镜。以把这种电场称为电子透镜或静电透镜。 3 3输出屏输出屏 用于把增强了的电子像转换成可见光用于把增强了的电子像转换成可见光影像。其主要结构是输出光电层和玻璃层。影像。其主要结构是输出光电层和玻璃层。玻璃层是增强管外壳的一部分，是输出屏玻璃层是增强管外壳的一部分，是输出屏的支持体。荧光层内面敷有一层铝箔构成的支持体。荧光层内面敷有一层铝箔构

12、成输出光电面。输出光电面。 （1 1）荧光层）荧光层 （2 2）铝膜）铝膜 增强管的输出屏是平板形，由于光子增强管的输出屏是平板形，由于光子路径长度不同，边缘部分不如中心部分清路径长度不同，边缘部分不如中心部分清晰。最新的增强管其输出屏也是球面形，晰。最新的增强管其输出屏也是球面形，再用光纤把球面拉成平面，使边缘和中心再用光纤把球面拉成平面，使边缘和中心部分具有同样的清晰度。部分具有同样的清晰度。 这种增强管的基本结构如图这种增强管的基本结构如图9-69-6所示。所示。 4 4外壳外壳 用高强度玻璃制成。其作用是把输入用高强度玻璃制成。其作用是把输入屏、输出屏和管内各电极支持固定在适当位置屏、

13、输出屏和管内各电极支持固定在适当位置上，并保持管内真空度。除输入面、输出面外上，并保持管内真空度。除输入面、输出面外全部涂以石墨遮光，防止光线进入管内。全部涂以石墨遮光，防止光线进入管内。 另外，输入屏部分的玻璃厚度多为另外，输入屏部分的玻璃厚度多为3 34mm4mm，会，会引起引起X X线的散射，使影像质量下降。高质量影像线的散射，使影像质量下降。高质量影像增强器用金属铝或钛薄板作为输入窗材料，以增强器用金属铝或钛薄板作为输入窗材料，以减少散射，提高影像质量。输出屏部分的玻璃减少散射，提高影像质量。输出屏部分的玻璃也特别严格，密度均匀，不能太厚，以免产生也特别严格，密度均匀，不能太厚，以免产

14、生散射，更不能使影像发生畸变。散射，更不能使影像发生畸变。 影像增强管是高真空玻璃器件，管内真空度在影像增强管是高真空玻璃器件，管内真空度在1.331.331010-4-4PaPa以下。以下。（二）工作原理（二）工作原理1 1影像转换及增强过程影像转换及增强过程（1 1）输入屏把接受的输入屏把接受的X X线像转换成线像转换成可见光像可见光像，并由输入屏的光电阴极转换成并由输入屏的光电阴极转换成电子像电子像。（2 2）光电子在阴极电位、聚焦电极电位及阳极光电子在阴极电位、聚焦电极电位及阳极电位共同形成的电子透镜作用下聚焦、加速，电位共同形成的电子透镜作用下聚焦、加速，冲击在输出屏上形成缩小、倒立

15、并冲击在输出屏上形成缩小、倒立并增强增强了（电了（电子密度增大）的子密度增大）的电子像电子像。（3 3）电子像再由输出屏转换成电子像再由输出屏转换成可见光像可见光像。阳极。阳极电位越高，光电子的运动速度越快，撞击输出电位越高，光电子的运动速度越快，撞击输出屏时的动能越大，激发的光子越多，输出屏亮屏时的动能越大，激发的光子越多，输出屏亮度越高。度越高。 2 2亮度增益亮度增益 影像增强管的主要用途是提高影像亮度，影像增强管的主要用途是提高影像亮度，便于摄像机摄像。输出屏影像亮度与输入屏便于摄像机摄像。输出屏影像亮度与输入屏影像亮度之比定义为影像增强管的亮度增益，影像亮度之比定义为影像增强管的亮度

16、增益，亮度增益与以下两个因素有关。亮度增益与以下两个因素有关。（1 1）缩小增益缩小增益：增强管的输入屏面积大，输：增强管的输入屏面积大，输出屏面积小，输入屏上光电阴极发出的电子出屏面积小，输入屏上光电阴极发出的电子经电子透镜后集中投射到面积较小的输出屏经电子透镜后集中投射到面积较小的输出屏上。使输出屏单位面积接受的电子数量增加上。使输出屏单位面积接受的电子数量增加很多，导致输出屏亮度提高，称为缩小增益。很多，导致输出屏亮度提高，称为缩小增益。其关系是：其关系是：22输出屏有效直径输入屏有效直径输出屏有效面积输入屏有效面积缩小增益 如某一影像增强管输入屏有效直径为如某一影像增强管输入屏有效直径

17、为23cm23cm，输出屏有效直径为输出屏有效直径为2.54cm2.54cm，缩小增益为：，缩小增益为： 即单纯由于面积的缩小，其输出屏的亮度即单纯由于面积的缩小，其输出屏的亮度是输入屏荧光层发出荧光亮度的是输入屏荧光层发出荧光亮度的8181倍。倍。815 . 652954. 22322增益（2 2）流量增益流量增益： 是指在增强管内，由于阳极电位的加速，光是指在增强管内，由于阳极电位的加速，光电子获得较高能量，撞击到输出屏荧光层时，能电子获得较高能量，撞击到输出屏荧光层时，能激发出多个光子，光电子能量越大，激发出的光激发出多个光子，光电子能量越大，激发出的光子越多，荧光亮度越强。这种增益称为

18、流量增益子越多，荧光亮度越强。这种增益称为流量增益（又称能量增益）。增强管的流量增益一般在（又称能量增益）。增强管的流量增益一般在5050100100倍左右。倍左右。 增强管的增强管的亮度增益亮度增益等于缩小增益与流量增益等于缩小增益与流量增益的的乘积乘积。总增益一般在。总增益一般在10103 310104 4之间。增益过大，之间。增益过大，量子噪声明显，影响影像质量。这是因为输入屏量子噪声明显，影响影像质量。这是因为输入屏光电层单位面积在单位时间内发出的电子数目不光电层单位面积在单位时间内发出的电子数目不规律的结果。透视时，影像闪烁、不稳定；摄影规律的结果。透视时，影像闪烁、不稳定；摄影时，

19、照片上表现为亮斑。所以，增强管的亮度增时，照片上表现为亮斑。所以，增强管的亮度增益一般在益一般在5 510103 38 810103 3为宜。为宜。（三）变野功能（三）变野功能 X X线透视诊断时，对发现问题的部位有时线透视诊断时，对发现问题的部位有时需要需要局部放大局部放大后进行仔细观察，可变视野增强后进行仔细观察，可变视野增强管可满足这一要求。与固定视野增强管相比，管可满足这一要求。与固定视野增强管相比，可变视野增强管增加了一对可变视野增强管增加了一对辅助阳极辅助阳极，改变辅，改变辅助阳极和聚焦极的电位，即可改变电子透镜的助阳极和聚焦极的电位，即可改变电子透镜的放大倍率。放大倍率。 （四）

20、主要技术参数（四）主要技术参数1 1视野视野 视野是指在一定的电极电压下，用与影像视野是指在一定的电极电压下，用与影像增强管轴线平行的增强管轴线平行的X X线照射时，在线照射时，在输出屏输出屏上显示上显示的最大输入影像的尺寸。一般有的最大输入影像的尺寸。一般有6in6in、7in7in、9in9in、12in12in等固定视野增强管和等固定视野增强管和11in/7in11in/7in、9in/5in9in/5in、4in/6in/14in4in/6in/14in等各种可变视野增强管。等各种可变视野增强管。2 2影像空间分辨率影像空间分辨率 在适当的条件下，使用分辨率测试卡，观在适当的条件下，使

21、用分辨率测试卡，观察输出影像在察输出影像在1mm1mm宽度内能看清的黑白线对数。宽度内能看清的黑白线对数。测定的线对数称为影像分辨率。一般可达测定的线对数称为影像分辨率。一般可达3LP/mm3LP/mm左右，中心部分可达左右，中心部分可达5LP/mm5LP/mm。增强管中心部分较。增强管中心部分较边缘部分的分辨率高。另外，观察条件不同或不边缘部分的分辨率高。另外，观察条件不同或不同人观察，分辨率的数值有一定差异。同人观察，分辨率的数值有一定差异。3 3影像对比度影像对比度 在增强管在增强管输入屏中心输入屏中心放置相当于输入放置相当于输入屏有效面积屏有效面积10%10%的的2mm2mm厚的圆形铅

22、板，从厚的圆形铅板，从输输出屏出屏上观察没有铅影部分的最大亮度与铅上观察没有铅影部分的最大亮度与铅板屏蔽部分的亮度，二者之比称为影像对板屏蔽部分的亮度，二者之比称为影像对比度。比度。 一般约为一般约为6:16:1、12:112:1、15:115:1或更高。或更高。4 4转换系数转换系数 如图如图9-89-8所示。所示。输出屏的亮度输出屏的亮度和和输入屏输入屏的的X X线照射量率线照射量率的比值称为增强管的转换系的比值称为增强管的转换系数，用符号数，用符号GXGX表示，其单位是（表示，其单位是（cd/mcd/m2 2）/ /（mR/smR/s）。它用来衡量增强管的转换效率。）。它用来衡量增强管的

23、转换效率。s/mRXm/cd2线的照射量率输入屏接受输出屏显示的荧光亮度GX 在其它性能一样的情况下，转换系数在其它性能一样的情况下，转换系数与输入屏的面积成正比。同一个增强管，与输入屏的面积成正比。同一个增强管，如果是双野，则大视野要比小视野的如果是双野，则大视野要比小视野的GXGX大，大，大视野与小视野的大视野与小视野的GXGX之比等于两者有效视之比等于两者有效视野之比。野之比。 输出屏的亮度不变，转换系数愈大，输出屏的亮度不变，转换系数愈大，所需的所需的X X线量愈小。线量愈小。 转换系数一般在转换系数一般在100100250250之间为宜。之间为宜。二、电源二、电源 增强管工作时必须在

24、各极加适当电压。这增强管工作时必须在各极加适当电压。这些电极的电压均由电源提供。其中包括：些电极的电压均由电源提供。其中包括：加给光电阴极的零电位和阳极的加给光电阴极的零电位和阳极的252530kV30kV直流高压；加给聚焦电极的直流高压；加给聚焦电极的500500900V900V直流电压；加给可变视野增强管的辅助阳直流电压；加给可变视野增强管的辅助阳极电压；加给离子泵和定时装置的电压等极电压；加给离子泵和定时装置的电压等。对阳极高压的要求是输出持续、稳定，。对阳极高压的要求是输出持续、稳定，波动性小，以保证增强管输出屏上的影像波动性小，以保证增强管输出屏上的影像亮度稳定、噪声小。亮度稳定、噪

25、声小。 常见阳极高压的供电方式有两种。一种是常见阳极高压的供电方式有两种。一种是直接升压整流滤波，通过电缆输送至增强直接升压整流滤波，通过电缆输送至增强管；另一种是由电源盒提供低压直流输送管；另一种是由电源盒提供低压直流输送至增强器管套处的接线盒内，再通过直流至增强器管套处的接线盒内，再通过直流转换器（振荡升压）产生高压，直接连到转换器（振荡升压）产生高压，直接连到增强管的阳极。接线盒内还包括光分配器增强管的阳极。接线盒内还包括光分配器的控制接口，检测增强管输出亮度的光电的控制接口，检测增强管输出亮度的光电管电源和输出信号的连接等。目前采用第管电源和输出信号的连接等。目前采用第二种供电方式的较

26、多。如图二种供电方式的较多。如图9-99-9所示，是一所示，是一个常用的自激式多谐振荡高频电源电路。个常用的自激式多谐振荡高频电源电路。 图中图中Q Q1 1、Q Q2 2是振荡管，是振荡管，T T1 1是脉冲升压变压器，是脉冲升压变压器，D D3 3是中压整流二极管，是中压整流二极管，D D4 4DD8 8是高压整流二极是高压整流二极管，管，C C1 1、R R3 3、C C2 2、R R4 4控制振荡频率。二极管控制振荡频率。二极管D D3 3单向半波整流后经单向半波整流后经C C4 4滤波，输出滤波，输出550V550V的直的直流供给聚焦极；流供给聚焦极；T T1 1输出的高频高压交流经

27、五输出的高频高压交流经五倍压整流后，产生倍压整流后，产生25kV25kV的高压的高压。三、管壳三、管壳 因增强管属于贵重、精密、易碎的玻璃器因增强管属于贵重、精密、易碎的玻璃器件，为保证其安全和正常使用，增强管要件，为保证其安全和正常使用，增强管要由管套封装并夹持固定在合理位置。管套由管套封装并夹持固定在合理位置。管套分筒部、后端和前端三部分，其构成和功分筒部、后端和前端三部分，其构成和功能如下：能如下：（一）筒部（一）筒部 筒部是由支持重量和定位的主结构层（金属筒部是由支持重量和定位的主结构层（金属外壳）、外壳）、0.80.81.0mm1.0mm的铍膜合金层和的铍膜合金层和1 12mm2mm

28、的铅皮层三层组成。铍膜合金层、铅板层都的铅皮层三层组成。铍膜合金层、铅板层都附着在主结构层上，前后端结构也附其上，附着在主结构层上，前后端结构也附其上，共同夹持增强管。其外面设有与专用支架或共同夹持增强管。其外面设有与专用支架或悬吊装置相固定和连接的接口，有的设接线悬吊装置相固定和连接的接口，有的设接线板和调节钮等。板和调节钮等。 铍膜合金具有较高的导磁率，对增强管起屏铍膜合金具有较高的导磁率，对增强管起屏蔽作用，防止外磁场对增强管内电场的影响；蔽作用，防止外磁场对增强管内电场的影响；铅板层用于吸收进入管套但未被输入屏吸收铅板层用于吸收进入管套但未被输入屏吸收的的X X线和由增强器产生的二次射

29、线。线和由增强器产生的二次射线。（二）后端（二）后端 后端与筒部连为一体，并具有相同的结构后端与筒部连为一体，并具有相同的结构层，与筒部和前端共同完成对增强管的夹层，与筒部和前端共同完成对增强管的夹持、定位和准直。其中心部位正对增强管持、定位和准直。其中心部位正对增强管的输出屏，此处装有增强器光学系统的物的输出屏，此处装有增强器光学系统的物镜。镜。（三）前端（三）前端 管套前端由滤线栅和护板封口。用于台下管套前端由滤线栅和护板封口。用于台下X X线线管式胃肠诊视床时，管套前端还装有与点片架管式胃肠诊视床时，管套前端还装有与点片架相连的接口板。相连的接口板。 因管套前端没有屏蔽材料，外界磁场对增强管因管套前端没有屏蔽材料，外界磁场对增强管会有影响，常见的是地磁对增强管的影响，尤会有影响，常见的是地磁对增强管的影响，尤以南北方向安置时为甚。故安装机器时除注意以南北方向安置时为甚。故安装机器时除注意方向外，其附近不得有产生强磁场的设备。方向外，其附近不得有产生强磁场的设备。 除了上述增强器外，还有一种平板型增强器。除了上述增强器外，还有一种平板型增强器。其特点是输入屏与输出屏的有效面积相等，可其特点是输入屏与输出屏的有效面积相等，可直