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1、CMUCCCMUCC第四章第四章 医学医学X X光影像设备与应用光影像设备与应用CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结章目录：章目录：医学医学医学医学X X射线影像设备简述射线影像设备简述射线影像设备简述射线影像设备简述1 传统医学传统医学传统医学传统医学X X射线影像设备与应用射线影像设备与应用射线影像设备与应用射线影像设备与应用2 数字医学数字医学数字医学数字医学X X射线影响设备与应用射线影响设备与应用射线影响设备与应用射线影响设备与应用3对对对对X X射线影像设备的保护射线影像设备的保护射线影像设备的保护射线影像设备的保护4CMUCCCMUC
2、C返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结4.1 4.1 医学医学X X光影像设备简述光影像设备简述4.1.1 4.1.1 4.1.1 4.1.1 医学医学医学医学X X X X射线影像设备的基本构成射线影像设备的基本构成射线影像设备的基本构成射线影像设备的基本构成医学医学医学医学X X X X射线影像设备主要由三大部分构成射线影像设备主要由三大部分构成射线影像设备主要由三大部分构成射线影像设备主要由三大部分构成X射线发生装置、成像系统和其他辅助装置。1.1.1.1.X X X X射线发生装置的发展射线发生装置的发展射线发生装置的发展射线发生装置的发展 X X
3、X X射线的发现射线的发现射线的发现射线的发现当电子X线管已经能够满足一般的透视、摄影和治疗后，人们又在追求高质量的影像和低剂量的X射线照射，人们已经发现阻碍影像清晰度提高的主要原因是运动模糊和几何模糊。克服运动模糊度就需要缩短曝光时间，但为了有足够的能量成像，就需要增加X射线管的功率。产生几何模糊是因为非点光源的问题，需要减小焦点的尺寸。CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结4.1 4.1 医学医学X X光影像设备简述光影像设备简述4.1.1 4.1.1 4.1.1 4.1.1 医学医学医学医学X X X X射线影像设备的基本构成射线影像设备的基本
4、构成射线影像设备的基本构成射线影像设备的基本构成2.X2.X2.X2.X射线成像系统的射线成像系统的射线成像系统的射线成像系统的发展发展发展发展 早期的用于摄影的医学X射线影像设备的成像系统主要就是感光胶片，它直接接受X射线的照射并发生光化学反应产生不同密度的组织器官影像。后来由于增感屏的使用，使X射线影像质量大大提高。随着医学影像技术的发展，计算机X射线放射影像CR设备 和数字X射线放射影像DR设备先后出现，成像系统发生了 革命性变化，CR的影像板（IP板）、DR的平板探测器，使X射线成像向数字化方向发展，功能的图像后处理系统，使影像质量进一步提高。CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2
5、节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结4.1 4.1 医学医学X X光影像设备简述光影像设备简述4.1.24.1.24.1.24.1.2医学医学医学医学X X X X射线影像设备及其成像质量的描述指标射线影像设备及其成像质量的描述指标射线影像设备及其成像质量的描述指标射线影像设备及其成像质量的描述指标2.2.2.2.医学医学医学医学X X X X射线影像设备成像质量的主要描述指标射线影像设备成像质量的主要描述指标射线影像设备成像质量的主要描述指标射线影像设备成像质量的主要描述指标（1）对比度 指X射线图像上相邻组织影像的密度差。（2）空间分辨率 空间分辨率反映了影像对细微结构的分辨能力和组织
6、重建能力，由单位面积内像素的数目所决定。数字成像方式中图像单位面积像素数目远远低于模拟方式。所以数字成像的空间分辨率不如传统模拟X射线图像的空间分辨率高。（3）图像的灰度级灰度级的数量由2N决定，N是二进制数的位数，常称为位，用来表示每个像素的灰度精度。CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结4.1 4.1 医学医学X X光影像设备简述光影像设备简述4.1.24.1.24.1.24.1.2医学医学医学医学X X X X射线影像设备及其成像质量的描述指标射线影像设备及其成像质量的描述指标射线影像设备及其成像质量的描述指标射线影像设备及其成像质量的描述指标
7、1.1.1.1.医学医学医学医学X X X X射线影像设备的主要描述指标射线影像设备的主要描述指标射线影像设备的主要描述指标射线影像设备的主要描述指标（1）X射线光源尺寸 包括光源直径和X光发射角度。（2）X射线管的电压和电流（3）X射线剂量（6种）（4）信噪比：有用的图像信息(信号)与无用信息(噪声)的数量之比（5）可探测的量子效率(DQE)。（6）动态曝光范围（可生成有用的信号的一定曝光范围）（7）调制传递函数(MTF)CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结4.1 4.1 医学医学X X光影像设备简述光影像设备简述4.1.24.1.24.1.24
8、.1.2医学医学医学医学X X X X射线影像设备及其成像质量的描述指标射线影像设备及其成像质量的描述指标射线影像设备及其成像质量的描述指标射线影像设备及其成像质量的描述指标3.3.3.3.影响影响影响影响X X X X射线影像设备成像质量的主要因素射线影像设备成像质量的主要因素射线影像设备成像质量的主要因素射线影像设备成像质量的主要因素（1）散射线 通常把一切离开原发射线方向的辐射称为散射线。它对照片具有感光作用，能产生影像密度，形成灰雾，使照片灰雾增加，影响图像锐利度和对比度，使影像变得模糊严重影响照片的诊断价值。（2）曝光条件 若曝光条件过低，就有可能遗漏诊断信息，在图像中表现为斑点、细
9、粒、网状或雪花状的异常结构;曝光条件过高，能使一些轻微病变很容易被穿透，各组织间对比度减小，分辨率降低（3）信号转换过程 对于数字化X射线影像设备，在模拟信号和数字信号的相互转换过程中，会有信号损失。（4）图像的后处理 图像的后处理虽然可以帮助我们得到高质量的影像，但如果使用不当也会带来负面影响CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结4.1 4.1 医学医学X X光影像设备简述光影像设备简述 医学医学医学医学X X X X射线影像设备的分类射线影像设备的分类射线影像设备的分类射线影像设备的分类1.1.1.1.按成像方式分类按成像方式分类按成像方式分类按
10、成像方式分类（1）模拟方式：传统的医学X射线影像设备采用的是模拟技术。模拟式X线设备的成像系统包括增感屏-胶片系统、影像增强器-电视系统等，具有曝光时间短，空间分辨率高及图像信息量大等优点。（2）数字方式：现代数字化的医学X射线影像设备采用的是数字技术。是为适应对X射线图像进行储存、处理、显示和传输而发展起来的。CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结4.1 4.1 医学医学X X光影像设备简述光影像设备简述 医学医学医学医学X X X X射线影像设备的分类射线影像设备的分类射线影像设备的分类射线影像设备的分类 医学医学医学医学X X X X射线影像设
11、备的分类射线影像设备的分类射线影像设备的分类射线影像设备的分类2.2.2.2.按机械结构方式分类按机械结构方式分类按机械结构方式分类按机械结构方式分类(1)固定式(2)移动式(3)便携式固定式固定式 移动式移动式 便携式便携式 CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结4.1 4.1 医学医学X X光影像设备简述光影像设备简述 医学医学医学医学X X X X射线影像设备的分类射线影像设备的分类射线影像设备的分类射线影像设备的分类3.按用途分类（1）诊断用X射线影像设备 根据用途又可分为胃肠诊断用X射线设备、口腔摄影X射线设备、乳腺摄影X射线设备和手术用X
12、射线影像设备等，也有集多种功能于一身的多功能X射线影像设备。（2）治疗用X射线影像设备胃肠诊断用胃肠诊断用X X射线设备射线设备 口腔全景口腔全景X线机线机 CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结CMUCC 传统医学传统医学传统医学传统医学X X X X射线影像设备的应用射线影像设备的应用射线影像设备的应用射线影像设备的应用1.1.1.1.传统医学传统医学传统医学传统医学X X X X射线影像设备在临床射线影像设备在临床射线影像设备在临床射线影像设备在临床诊断中诊断中诊断中诊断中的应用的应用的应用的应用应用类型应用类型应用类型应用类型(透视机和摄影机
13、透视机和摄影机透视机和摄影机透视机和摄影机 )1 1 1 1）X X X X射线射线射线射线透视机透视机透视机透视机X射线透视机是利用X射线的穿透性和荧光作用进行透视检查，X射线穿过受检组织或脏器后，将它们投影到荧光屏上，供医生观察，然后医生根据图像和相关的医学知识做出诊断。2 2 2 2）X X X X射线射线射线射线摄影机摄影机摄影机摄影机X X射线摄影机是利用射线摄影机是利用X X线的线的穿透性穿透性和和感光效应感光效应，将受检组，将受检组织或脏器显像在织或脏器显像在胶片胶片上，医生通过观察胶片并结合有关上，医生通过观察胶片并结合有关医学知识做出诊断。医学知识做出诊断。CMUCC返回本章
14、返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结CMUCC 传统医学传统医学传统医学传统医学X X X X射线影像设备的应用射线影像设备的应用射线影像设备的应用射线影像设备的应用2.2.2.2.传统医学传统医学传统医学传统医学X X X X射线设备在临床射线设备在临床射线设备在临床射线设备在临床治疗中治疗中治疗中治疗中的应用的应用的应用的应用传统医学X射线设备用于放射治疗的历史也很悠久。传统X射线治疗机主要是应用X射线发出的高能量，依据其生物效应，用不同的X射线对人体病灶部位的细胞进行照射时，使被照射的细胞组织受到破坏或抑制，从而达到对某些疾病、特别是肿瘤(体表淋巴瘤，血管瘤，
15、乳腺癌等)的治疗作用。（1）深部治疗机 常用于较深的皮肤损害（2）浅部治疗机 主要用于治疗较大面积的皮肤或浅层组织疾病（3）接触治疗机 穿透力低，易于防护，机器多为移动式 CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结CMUCC4.3.14.3.1获得数字化图像的方法获得数字化图像的方法1.1.传统的传统的传统的传统的X X X X射线胶片数字化射线胶片数字化射线胶片数字化射线胶片数字化常用的方法有两个，一是通过电视摄像机扫描X射线胶片，并对获得的视频信号进行模数转换从而得到数字化图像。2.2.2.2.直接从检测装置直接从检测装置直接从检测装置直接从检测装置
16、获得数字化的图像获得数字化的图像获得数字化的图像获得数字化的图像最简单的实现方法是类似胶片视频扫描系统，直接从监视器获得模拟输出，然后用捕捉帧的方法将其转化为数字图像。另一种实现方法是在现有成像设备的基础上改进图像接收部件，如使用影像板或者数字荧光X线摄影，由于不用改变现有的检查过程，因此容易实现。CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结CMUCC4.3.3 4.3.3 数字医学数字医学X X射线影像设备的类型射线影像设备的类型1.1.1.1.计算机计算机计算机计算机X X X X射线放射影像设备系统射线放射影像设备系统射线放射影像设备系统射线放射影像
17、设备系统 （1 1 1 1）CRCRCRCR数字化影像的形成和处理数字化影像的形成和处理数字化影像的形成和处理数字化影像的形成和处理CR设备是利用影像板（Imaging Plate，IP)上的感光物质，经X射线曝光也就是第一次激发，记录病人某一部位的影像信号，形成潜影，这个潜影是模拟影像。然后影像板（IP）经激光扫描仪扫描也就是第二次激发，来读出影像。至此，已将模拟影像转化成了数字影像。第二次激发过的（IP）用强光照射，使影像板上的潜影消失，这样影像板就可以反复使用,好的影像板可以重复使用万次以上。富士公司的富士公司的 CR设备设备 CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.
18、4节节要点要点总结总结CMUCC4.3.3 4.3.3 数字医学数字医学X X射线影像设备的类型射线影像设备的类型1.1.1.1.计算机计算机计算机计算机X X X X射线放射影像设备系统射线放射影像设备系统射线放射影像设备系统射线放射影像设备系统 （1 1 1 1）CRCRCRCR数字化影像的形成和处理数字化影像的形成和处理数字化影像的形成和处理数字化影像的形成和处理 CR系统将获得的数字影像转换为可见图像有三种方式：1)利用荧光屏显示，在荧屏上显示出人眼可见的灰阶图像，供观察和分析;2)用多幅相机将荧光屏显示的影像通过光学系统照射到胶 片上；3)用激光相机直接将影像信号记录在胶片上。数字影
19、像还可被传送到医院局域网或PACS系统中，用于诊断、存储、处理和检索，也可用磁盘和光盘长期保存。CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结CMUCC4.3.3 4.3.3 数字医学数字医学X X射线影像设备的类型射线影像设备的类型1.1.1.1.计算机计算机计算机计算机X X X X射线放射影像设备系统射线放射影像设备系统射线放射影像设备系统射线放射影像设备系统 （2 2 2 2）CRCRCRCR设备的设备的设备的设备的特点特点特点特点1）传统x射线能摄照的部位都可以用CR设备成像，所不同的是CR图像是由一系列的像素点构成的数字化图像。2）CR设备拍摄条
20、件的宽容范围较大，获取病人X射线图像所需的X射线剂量比传统方法大大减少。3）CR设备动态特性比传统X射线系统有明显提高，CR输出的图像清晰度大大高于传统图像，有利诊断。4）图像信息可由磁盘或光盘储存，网络传输。5）CR设备的不足在于，图像的时间分辨率不够，不能适应现代医学发展的需要CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结CMUCC4.3.3 4.3.3 数字医学数字医学X X射线影像设备的类型射线影像设备的类型1.1.1.1.计算机计算机计算机计算机X X X X射线放射影像设备系统射线放射影像设备系统射线放射影像设备系统射线放射影像设备系统 （3 3
21、 3 3）CRCRCRCR成像系统的发展成像系统的发展成像系统的发展成像系统的发展CR成像系统的主要改进和提高主要体现在三个方面：IP板（影像板）、IP板阅读器和软件。富士富士XG5000XG5000多用途多用途FCRFCR阅读器阅读器柯达柯达 DIRECTVIEW CR DIRECTVIEW CR CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结CMUCC4.3.3 4.3.3 数字医学数字医学X X射线影像设备的类型射线影像设备的类型2.2.2.2.数字数字数字数字X X X X射线放射影像（射线放射影像（射线放射影像（射线放射影像（DRDRDRDR）设备
22、系统）设备系统）设备系统）设备系统数字X射线放射影像（Digital Radiography，DR）是利用电子技术将X射线影像的信息的载体转变为电子载体，X射线照射人体后不直接作用于胶片，而是被探测器（Detector）接收并转换为数字化信号，获得X射线的衰减值（attenuation value）的数字矩阵，经计算机处理，重建成图像。数字图像数据可利用计算机显示，进行进一步处理、存储和传输，影像的分辨率比普通X射线照片高，包含的诊断信息丰富，并且能够更有效地使用诊断信息，提高信息利用率及X射线摄影检查的诊断价值。CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总
23、结CMUCC4.3.3 4.3.3 数字医学数字医学X X射线影像设备的类型射线影像设备的类型3.CR3.CR3.CR3.CR和和和和DRDRDRDR的比较的比较的比较的比较（1）CR与DR的相同点都是将x射线影像信息转化为数字影像信息。（2）都采用数字技术，都有很宽的曝光宽容度。（3）可以根据临床需要进行各种图像后处理，如对比度调整等。（4）CR系统由于自身的结构原因，x射线照射影像板时，存在着散射，会有潜像模糊，使图像模糊，降低了图像分辨率，因此CR的不足之处主要为时间分辨率较差，不能满足动态器官和结构的显示。而DR无光学散射而引起的图像模糊，其清晰度主要由像素尺寸大小决定。（5）CR系统
24、更适用于X射线平片摄影。DR系统则比较适用于透视与点片摄影及各种造影检查。胸部为DR最适合的部位，胸部组织密度差异大，不同的后处理，更有利于发现病变。（6）CR系统需要一定的技术经验以取得合适的摄影条件来获得质量好的图像，使其操作的简易性和图像质量的稳定性稍逊于DR。CMUCC返回本章返回本章4.1节节4.2节节4.3节节4.4节节要点要点总结总结CMUCC4.3.44.3.4数字医学数字医学X X射线影像设备的应用射线影像设备的应用在诊断领域，出现了对于不同检查部位的专门诊断设备；在治疗领域，数字医学X射线设备不仅被应用到普通放射治疗，还被应用到介入治疗中。1.数字医学X射线影像设备在医学诊断中的应用 2.数字医学X射线影像设备的在介入治疗中的应用3.在立体定向放射治疗中的应用3.在立体定向放射治疗中的应用