第六章数字X线设备(一)概要课件

医学影像设备学第六章数字X线设备2023/6/62学习目标熟悉数字X线设备的分类及其优点；掌握计算机X线摄影装置的基本机构；掌握计算机X线摄影装置的工作原理。2023/6/63主要内容一、数字X线成像设备的分类与优点；二、计算机X线摄影装置的基本结构；三、计算机X线摄影装置的工作原理。2023/6/64数字X线设备

把X线透射图像数字化并进行系列处理，再转换成模拟图像显示的一种X线设备。模拟图像数字图像透射图像2023/6/65数字X线设备1.CR(ComputedRadiography)计算机X线摄影装置2.DR(DigitalRadiography)数字X线摄影装置

IP存储信息→激光扫描→存储信息转为电信号→计算机处理→数字图像

透过人体的X线通过探测器以直接或间接方式转换为数字图像

3.DSA(DigitalSubtractionAngiography)数字减影血管造影计算机与心血管造影X线机相结合的一种新的成像系统4.X-CT(X-rayComputedTomography)X线计算机体层成像2023/6/67数字X线设备成像方式2023/6/68数字X线设备发展历程1.1972年X-CT问世带来医学图像数字化浪潮2.1979年飞点扫描DR出现DSA得到高速发展4.1998年非晶硅(Si)平板探测器推出2001年非晶硒(Se)平板探测器面世3.20世纪80年代初CR研发成功90年代推入市场传统X线摄影影像数字化DR平板探测器可以分为两种：非晶硒平板探测器和非晶硅平板探测器，从能量转换的方式来看，前者属于直接转换平板探测器，后者属于间接转换平板探测器。在摄片中应根据不同的检查部位来选择不同类型平板探测器的DR。对于象胸部这样的检查，重点在于观察和区分不同组织的密度，因此对密度分辨率的要求比较高。在这种情况下，宜使用非晶硅平板探测器的DR，这样容易获得较高对比度的图像，更有利于诊断；对于象四肢关节、乳腺这些部位的检查，需要对细节要有较高的显像，对空间分辨率的要求很高，因此宜采用非晶硒平板探测器的DR，以获得高空间分辨率的图像。目前绝大多数厂家的数字乳腺机都采用了非晶硒平板探测器，正是由于乳腺摄片对空间分辨率要求很高，而只有非晶硒平板探测器才可能达到相应的要求。数字X线设备发展历程：①常规X线机→透视→荧光屏成像→X-TV成像→数字透视（DF）→数字胃肠→数字减影心血管造影（DSA）；②常规X线机→摄影→屏胶系统成像→飞焦点扫描、线扫描（DDR）、X-TV成像链（IDR）→IP板、FPD、CCD成像→CR、DR。2023/6/614数字X线设备数字X线成像优点①对比度分辨力高；②辐射剂量小，X线利用率高；③图像后处理功能强；④便于存储与传输。2023/6/615一计算机X线摄影装置工作原理IPIP接受X线照射→激光扫描转换成光信号→转换为电信号→转换为数字信号→获得数字影像

——发展历程：20世纪80年代初，CR研发成功，90年代投入临床应用。——主要优势：成本低（一次性投入、日常维护），便于推广。2023/6/617IP信息采集信息采集：IP代替胶片，形成潜影，IP在强光照射下可擦除记忆信息以重复使用一计算机X线摄影装置工作原理（二）依据成像原理看基本组成1.信息采集→IP板2.信息转换→读取装置3.信息处理→计算机4.信息存储和记录→计算机和激光相机2023/6/619IP信息转换信息转换：激光扫描使IP存储的信息转换成光信号,再转换成电信号，并进行A/D转换，得到数字化图像一计算机X线摄影装置工作原理2023/6/620IP信息处理信息处理：对数字化图像进行各种处理，如大小测量、放大、灰阶处理、空间频率处理、减影处理等一计算机X线摄影装置工作原理2023/6/621IP信息存储与记录信息存储：用存储媒体存储数字图像，或用激光相机

将图像打印记录，也能直接在计算机显示

器上显示一计算机X线摄影装置工作原理2023/6/622二IP(影像板)基本结构①保护层：保护荧光层，性

能稳定，耐弯曲、磨损，薄②荧光层：产生辉尽性荧光，

形成潜影，激光照射时释放

荧光，转换率高③支持层：保护荧光层免受

外力损伤，多为黑色④背衬层：材料与作用同①保护层PSL荧光层氟卤化钡晶体支持层背衬层2023/6/623成像原理二IP(影像板)X线量子射入IPPSL荧光体吸收，释放电子半稳定态电子形成潜影

二次激发IP，电子转换成光量子(光致发光)

荧光转换为电信号，形成数字图像

2023/6/624特性二IP(影像板)1.发射光谱与激发光谱：激发600nm最佳，发射390-400nm最佳2.时间响应：停止激光照射后，荧光体很快衰减，终止发光3.动态范围：比屏/片组合宽得多，精确检测组织差别4.存储信息的消退：额定存储时间内基本不受影响5.天然辐射的影响：IP对电磁波敏感，长期存放后要用激光消除2023/6/626分类二IP(影像板)高分辨率型(乳腺)普通型(常规)硬基板型透明板型软基板型单面存储型双面存储型使用注意事项①避免损伤，定期养护②注意屏蔽，避免漏光③再次使用前消除潜影④额定存储时间及时读取2023/6/628结构三读取装置1.暗盒型读取装置(可代替常规摄影暗盒使用)注意：有些CR的读取装置内没有设置IP缓冲堆栈和IP分类器，此类CR当暗盒插入后，在没有读取完毕前不允许强行取出暗盒。2023/6/630结构三读取装置2.无暗盒型读取装置

配置于专用机器，现用X线机不能配备此装置。IP在曝光后直接被传送到激光扫描和潜影消除部分处理。

数字图像信息、被检者信息(病历号、姓名、日期)、摄影条件、摄影部位等。读取信息：2023/6/631读出原理三读取装置1.电机带动IP匀

速移动2.激光束对IP精确扫描3.荧光体被激发

产生荧光4.荧光被导光器

采集与导向5.光电倍增管后

续处理①微弱激光瞬间粗略扫描②高强度激光精细读潜影①②④⑤③2023/6/632影响图像质量的因素三读取装置1.激光束的直径2.光电及传动系统的噪声

直径越小，信息量越多，图像质量越好

X线量子噪声(X线强度)、光量子噪声(X线强度、吸收效率、发光量、聚光效率、转换效率)、外来光、反射光、电流、传导3.数字化的影响

模拟信号取样与量化2023/6/634四计算机图像处理图像处理的环节1.系统检测功能相关2.显示功能相关

利用适当读取技术，自动获取最佳密度和对比度的图像

灰阶处理、频率处理、减影处理等，满足不同诊断目的，诊断价值高3.存储记录相关

获得高质量可视图像，不降低质量的前提下压缩图像数据2023/6/636四计算机图像处理图像读出灵敏度自动设定

自动控制图像读取特性，实现图像密度的稳定，即克服曝光过度或不足产生的图像密度不稳定性。目的：自动预读程序实现：微弱激光瞬间粗略扫描2023/6/638四计算机图像处理2023/6/639四计算机图像处理2023/6/640四计算机图像处理1.自动确定X线剂量范围2.计算读取装置的输入信号范围3.决定本次读出IP潜影的最佳条件2023/6/641四计算机图像处理图像后处理1.灰阶处理2.空间频率处理

改变灰阶函数自由控制X线剂量与输出图像密度的关系

通过频率响应的调节来影响图像的锐度，如边缘增强

低密度区域为中心的压缩和高密度区域为中心的压缩3.动态范围压缩2023/6/643五暗盒型CR实例IP接受X线照射→激光扫描转换成光信号→转换为电信号→转换为数字信号→获得数字影像2023/6/644五暗盒型CR实例CR总结1.实现了传统X线图像的数字化;2.提高了图像的密度分辨率；3.能实现图像