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1、文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院第五章第五章 数字数字X X线设备线设备 文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院传统X线机模拟图像数字X线机A/D转换数字图像何为数字何为数字X线设备？线设备？导言导言X线影像D/A转换增感屏-胶片图像 数字X线设备是指把X线
2、透射图像数字化并进行图像处理，再变换成模拟图像显示。文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院模拟图像 灰度（黑白程度）连续变化，如洗一寸的照片也可以洗二寸的照片，不影响视觉效果。数字图像 将二维图像以二维数字点阵的方式表示的图像叫数字图像。灰度是离散的（图）图） 二维数字图像中每一点称为像素。一般医学图像大小有256 256，512512，10241024等。 像素的黑白程度称为灰度，用一个数值表示，这个数值的最大值称为灰阶，灰阶
3、一般有256级、1024级，对应地可表示为8bit、10bit。灰阶决定了图像的对比度，即内容层次。（图（图）数字化数字化X X射线成像技术是传统射线成像技术是传统X X射线技术与现代计算机技术结合的产物射线技术与现代计算机技术结合的产物。灰阶文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学
4、院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院256 256，8bit64 256 512 文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院数字化数字化X X线机线机文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院数字数字X X线设备分类线设备分类 1、按成像原理：CRCR
5、IPIP板板A/DA/D数字图像数字图像DRDRDDRDDRIDRIDR探测器探测器I.I-TVI.I-TVDSA(DF)DSA(DF)X-TVX-TVA/DA/DA/DA/D打印、存储、进入打印、存储、进入PACSPACS文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院影像增强器影像增强器+CCD+CCD+图像板图像板X线线X线线影像增强器影像增强器计算机处理系统计算机处理系统电视摄像管电视摄像管CCD或真空或真空摄像管摄像管电视信号处
6、理电视信号处理 A/D 转换转换(图像板图像板)数字信号数字信号显示显示打印打印球管球管人体人体文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院 按按X X线束扫苗形状线束扫苗形状1、散射体积小2、光电倍增管灵敏度高散射线多文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院数字数字X
7、X线设备的优缺点线设备的优缺点优点优点（与屏一片系统比较）：1、低对比度分辨力（密度分辨率）高2、辐射剂量小：量子检出率*（DQE）60%3、图像后处理功能强大4、大容量光盘存储数字影像，方便接入PACS系统，高效、低耗、省时、省空间地实现影像储存，传输和诊断。缺点：1、高对比度分辨力（空间分辨力低）：20-40LP/cm，胶片则达到50-70LP/cm(理论值）。2、成本高3、收费高*DQE：X线输入信号转换成有用信号的效率。文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山
8、 医 院广西右江民族医学院附属文山医院密度分辨率(对比度分辨力) 低对比度情况下分辨物体密度微小差别的能力，密度分辨率表示的是影像中能显示的最小密度差别。密度分辨率能够区分开的密度差别程度以%表示。噪声和信噪比是影响密度分辨率的重要因素。噪声：干扰信号传输的能量场，称为噪音。信噪比：信号强度噪声与噪声强度的比值，信噪比高，图像质量好。文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院空间分辨率（高对比分辨力）在高对比分高对比分辨辨力力情况下
9、区分相邻最小物体的能力，空间分辨率是指图像中可辨认的临界物体空间几何长度的最小极限，即对细微结构的分辨率 。决定影像清晰度。常用多少线对/厘米，即LP/CM文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院第一节第一节 计计算算机线摄机线摄影装置（影装置（CRCR）一、基本组成与工作原理计算机X线摄影（成像）系统（Computed Radiography，简称CR）。它主要由信息采集、信息转换、信息处理、信息存储和记录等部分组成。CR是由日
10、本富士公司于七十年代研制，八十年代推出，九十年代上市的计算机X线摄影系统。CR的关键是用影像板（IP）取代X线胶片，摄片后由激光扫描仪读出IP板上的潜影，并转换成数字信号传入计算机作图像处理。曝光容量大、对比度分辨力高，辐射剂量低。文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院CRCR系统的基本结构系统的基本结构组成部分：信息采集、信息转换、信息处理、信息存储和记录组成部分：信息采集、信息转换、信息处理、信息存储和记录文 山 壮 族 苗
11、 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院二、影二、影像板像板( (Image Plate,Image Plate, IP) IP)文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院（一）影像板基本结构（一）影像板基本结构文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples H
12、ospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院PSLPSL荧光物荧光物（含有微量二价铕离子的氟卤化钡晶体含有微量二价铕离子的氟卤化钡晶体）是一种特殊的荧光物质，它是一种特殊的荧光物质，它能把第一次照射它的光信号记录下来，当它再次受到光刺激时，就会发出与第能把第一次照射它的光信号记录下来，当它再次受到光刺激时，就会发出与第一次照射光能量呈正比的荧光信号。一次照射光能量呈正比的荧光信号。多聚体溶液的作用是使荧光物的晶体互相结合。荧光物的晶体尺寸平均为47m。晶体直径越大，PSL现象也越强，但图像清晰度下降。文 山
13、壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附
14、属文山医院（二）影（二）影像板成像原理像板成像原理 射入IP的线被PSL荧光物质吸收，释放出电子。部分电子散布在荧光物质内呈半稳态，形成潜影，完成线信息的采集和存储。当用激光束逐行扫描（二次激发）已有潜影的IP时，半稳态的电子转换成荧光，所产生的荧光强度与第一次激发时线的能量精确地成正比，完成光学影像的读出。X射线PSL荧光物质潜影（半稳态电子）荧光模拟信号数字信号数字图像激光光电倍增管A/D计算机文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属
15、文山医院 白色三角表示未曝光 X线作用使电子激发，并储存起来，用灰色三角表示 在激光的作用下，储存的能量被激发出来 激发出来的能量以可见光的形式释放 三角又变成了白色，表示储存能量已全部释放影像板成像原理影像板成像原理文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院（三）影像板的（三）影像板的特特性：性：发发射与激发光谱射与激发光谱 IP受激发而释放出的光子波长与光强的关系称为发射光谱。最强波长为390400nm 激发激光波长与释放光子强
16、度的关系称为激发光谱。最强在600nm左右 保证光电倍增管在400nm 处有最高的检测效率，对提高影像的信噪比很重要文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院时时间响应特征间响应特征 停止用激光照射荧光体时，发光衰减并逐渐终止。IP的PSL强度衰减速度很快，不会发生采集和读出信息的重叠。 光发射寿命期为0.8s。 即停即止。文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wensha
17、n Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院动动态范围态范围动态范围是指IP板能记录原稿的色调范围，即原稿最暗点的密度（Dmax）和最l亮处密度值(Dmin)的差值。而对于胶片和感光元件来说，动态范围表示图像中所包含的从“最暗”至“最亮”的范围。动态范围越大，所能表现的层次越丰富，所包含的色彩空间也越广直线性：在1到10000范围内具有良好动态范围可精确检测到组织间极小的X线吸收差异曝光3.03.0胶片胶片影像屏影像屏密度输出10000100001000100010101001000.20.21.01.08008004004002002001
18、6001600100100文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院 X线激发IP后，潜影存储于荧光体中，在读取前一部分电子随时间延长将逃逸，从而使第二次激发时的荧光强度减少，称为消退。 IP消退很微弱，8h减少25%。受时间、温度影响。 受X线照射后，尽快读取。存存储信息的消退储信息的消退文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医
19、 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院天天然辐射与黑斑然辐射与黑斑 IP不仅对X线敏感，对其他电磁波也敏感，如紫外线、射线等。 来自天然放射性元素、IP板上微量放射性元素、宇宙射线。 长期存放会产生小黑斑。 使用前必须激光擦除，以消除可能存在的任何潜影。 IP上的荧光体对线的敏感度高于普通线胶片，保存要有很好的屏蔽。文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院（四）IP的分类文 山 壮 族 苗 族 自 治 州
20、人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院避免损伤；注意屏蔽；消除可能存在的任何潜影；及时读取。（五）（五）IP使用注意事项使用注意事项文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院（一）结构（一）结构1、暗合型读取装置：将IP置入与常规x线摄影暗合类似的盒内，它可替代常规摄影暗合在任何x线机上使用。2、无暗合
21、型读取装置：IP在x线曝光后直接被传送到激光扫描和潜影消除部分处理，供重复使用。三、读取装置文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院 （二）、读出装置原理文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院结构：分暗盒型和无暗盒型结构：分暗盒型和无暗盒型具体地，读出分两步（）用一
22、束微弱激光粗扫IP，立即算出读出图像的直方图。（）自动调整光电倍增管的灵敏度及放大器的增益，再用高强度激光精细地读出潜像，实现数字化，经过各种图像处理，获得最佳的适于诊断的数字线图像。 读出装置原理:文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院（三）影（三）影响图像质量的因素响图像质量的因素 激光束的直径：越小越好 光电及传动系统的噪声 数字化影响v取样频率低“马赛克”伪影v量化级数少“等高线”伪影一般数字化取样间隔为0.10.2mm
23、，像素的灰度级为bit时，就能获得满意的数字图像。“马赛克”伪影“等高线”伪影文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院 常规线照片的影像特性是由照相条件、增感屏及胶片决定，不能加以改变。CR系统则不同，由于使用高精度扫描及读出的数字信号可通过计算机进行图像后处理，所以能在大范围内改善图像质量，最终得到稳定、高质量的图像。四、计四、计算机图像处理算机图像处理文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples H
24、ospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院（一）图像处理环节 图像读出过程的处理：图像读出灵敏度自动设定，自动获得最佳密度和对比度的图像； 图像显示过程的处理：显示图像的特殊处理，以获得较高诊断价值的图像，也称后处理； 图像存储和记录过程的处理：在不影响图像质量的基础上压缩图像，并可进行保存和传输，还可用激光相机打印出图像。文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民
25、族医学院附属文山医院（二）图（二）图像读出灵敏度自动设定像读出灵敏度自动设定 为在不同X线剂量下，获得相同的图像质量（图像密度稳定），采用灵敏度自动设定功能 预读程序流程文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院 通过对直方图的分析和计算，自动确定X线剂量范围，再算出有诊断价值的PSL量的范围，即读取装置的输入信号范围，从而决定本次读出IP图像的最佳条件（决定光电倍增管的灵敏度和放大器的增益）。因此，不论以何种条件摄影，读出灵敏度自
26、动设定装置会自动校正X线曝光量的误差，使读取装置的输出信号总处于一定范围内，形成稳定的数字图像密度，以最佳的密度在胶片或显示器上重现。文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院（三）图（三）图像后处理像后处理 灰阶处理 空间频率处理 动态范围压缩 减影处理 叠加处理文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山
27、医 院广西右江民族医学院附属文山医院 大曝光剂量例1和小曝光剂量例2 图像读出灵敏度自动设定文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院五、暗盒型CR实例文 山 壮 族 苗 族 自 治 州 人 民 医 院The Peoples Hospital Of Wenshan Prefecture广 东 医 学 院 附 属 文 山 医 院广西右江民族医学院附属文山医院CR特点（总结）特点（总结） 实现了传统X线图像的数字化； 提高了图像的密度分辨率； 能实现图像后处理，增加了显示信息的功能； 降低了X线曝光量（为常规X线摄影剂量的1/51/10 ）； 可以不用胶片，而是以数字形式用磁盘或光盘存储，还能把信息传输给PACS。41