【醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)】CR—計(jì)算機(jī)X線攝影2018年6月CR：computedradiography光可激勵(lì)存儲(chǔ)熒光體成像CR普通工作流程示意圖用成像板（imagingplate,IP）代替膠片核心技術(shù)是將模擬影像轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像，使X線攝影全部實(shí)現(xiàn)影像數(shù)字化用成像板（imagingplate,IP）代替膠片CR的原理采用IP板為載體，經(jīng)人體后的X線直接照射IP板，IP板的光激勵(lì)（第一次激勵(lì)或激發(fā)）熒光體中形成潛影強(qiáng)光擦除IP板殘留影像，為下一次循環(huán)使用做好準(zhǔn)備將IP板放入閱讀器（imagereader）中，通過(guò)激光掃描使存儲(chǔ)在IP板內(nèi)熒光體中的信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)（第二次激勵(lì)）用光電倍增管或CCD將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī)，獲取數(shù)字X線圖像CR工作流程受檢者信息登記，選擇檢查部位、掃描方式、圖像預(yù)覽、打印等功能圖像采集即IP板形成潛影的過(guò)程IP板送入閱讀器，自動(dòng)打開(kāi)暗盒、提取并傳輸IP板，按順序進(jìn)行激光掃描，用光電倍增管或CCD接收IP發(fā)出的熒光，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)圖像后處理包括：大小測(cè)量、放大、灰階處理、空間頻率處理、減影處理等。最終存儲(chǔ)可用硬盤(pán)、光盤(pán)等CR的優(yōu)勢(shì)01射線劑量低02IP板性能穩(wěn)定03兼容性好05后處理功能強(qiáng)大06有助于醫(yī)生診斷07數(shù)字化存儲(chǔ)04全明室操作08易于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)管理CR的特點(diǎn)對(duì)射線寬容度大識(shí)別性能優(yōu)越圖像清晰靈敏度高圖像線性好操作程序繁瑣動(dòng)態(tài)范圍大特點(diǎn)CR的分類(lèi)普通型（有暗盒）普通型CR：又分為柜式機(jī)和臺(tái)式機(jī)柜式機(jī)又分為單槽與多槽手工操作、更換暗盒，IP隨需要任意移動(dòng)，與原有X線機(jī)可兼容使用，能適應(yīng)所有的檢查項(xiàng)目臺(tái)式機(jī)是柜式機(jī)的簡(jiǎn)易產(chǎn)品，掃描速度慢CR的分類(lèi)專(zhuān)用型（無(wú)暗盒）專(zhuān)用型CR將圖像閱讀器與濾線器攝影床或立式攝影架組合在一起，形成立式攝影專(zhuān)用型和臥式攝影專(zhuān)用型。一塊IP，曝光后，移動(dòng)讀取單元自動(dòng)完成讀取圖像殘影消除等功能功能單一，只能進(jìn)行立式或臥式檢查中的一種，適用于專(zhuān)項(xiàng)檢查，工作效率高立式CR內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能區(qū)域標(biāo)識(shí)圖臥式CR外形結(jié)構(gòu)與普通升降攝影床基本類(lèi)似但床體中配備了IP閱讀器激光發(fā)生器激光掃描光電轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理IP傳送潛影擦除包括可實(shí)現(xiàn)所有臥式X線攝影檢查項(xiàng)目臥式CR內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能區(qū)域標(biāo)識(shí)示意圖IP板類(lèi)型與規(guī)格高分辨率型（HR）、普通型（ST）。前者多用于乳腺類(lèi)型與規(guī)格硬基板、軟基板和透明基板三種按基板類(lèi)型分單面閱讀、雙面閱讀按讀取方式分8in×10in

、10’in×12in

、14in×14in、14in×17in。乳腺用8in×10in

尺寸與膠片相同IP板結(jié)構(gòu)能彎曲、耐摩擦、透光率高PSL光激發(fā)發(fā)光，含有微量二價(jià)銪離子的氟鹵化鋇晶體。晶體尺寸平均為4~7μm。晶體尺寸越大，PSL現(xiàn)象也越強(qiáng)，但影像清晰度下降為防止激光在熒光物質(zhì)層和支持層之間發(fā)生界面反射，故將支持層做成黑色，提高影像清晰度避免IP在使用過(guò)程中摩擦損傷IP的特性1——光譜特性發(fā)射光譜與激發(fā)光光譜光譜特性第一次激勵(lì)I(lǐng)P的X線譜。，其峰值范圍在390~400nm之間。它接近閱讀器中的發(fā)射檢波器（光電倍增管）的峰值光譜靈敏度發(fā)射光譜第二次激發(fā)IP的讀出光譜，其峰值波長(zhǎng)范圍在600~680nm之間。氦氖激光器的發(fā)射光譜為633nm、固態(tài)二極管的發(fā)射光譜為680nm激勵(lì)光譜發(fā)射光譜與激勵(lì)光譜波長(zhǎng)的峰值間需要有一定的差別，以保證兩者在光學(xué)上的不一致性，從而獲得最佳的圖像信噪比IP特性201響應(yīng)特性當(dāng)激光照射熒光體停止后，熒光按其衰減規(guī)律逐漸終止的時(shí)間。02動(dòng)態(tài)范圍1:10000之內(nèi)具有良好的線性。其動(dòng)態(tài)范圍比屏/膠系統(tǒng)大得多。03存儲(chǔ)信息的消退PSL熒光體第一次被激發(fā)后，儲(chǔ)存在熒光體中的信息部分將會(huì)逃逸，從而使得第二次激發(fā)時(shí)熒光體發(fā)射出的有效光強(qiáng)度減少，稱(chēng)之為消退。（<8h）04天然輻射的影響IP板對(duì)其它形式的電磁波也敏感，如紫外線、γ線等。長(zhǎng)期存放后使用，先用強(qiáng)光擦除，以防出現(xiàn)黑斑，消除天然輻射的影響。影像讀取裝置普通型（臺(tái)式、柜式）+專(zhuān)用型（立式、臥式）讀取器的內(nèi)部功能單元標(biāo)識(shí)圖功能完成讀取IP上的潛影信息、傳送IP、擦除殘留影像。圖像讀取原理激光掃描系統(tǒng)組成及讀取原理示意圖存儲(chǔ)于IP內(nèi)熒光晶體的模擬影像的讀出，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字化圖像顯示的全過(guò)程主要講述光學(xué)光收集放大A/D轉(zhuǎn)換處理傳送激光擦除六大部分組成閱讀器構(gòu)造——激光實(shí)際光學(xué)掃描過(guò)程示意圖激光的作用用來(lái)局部激發(fā)存儲(chǔ)熒光體，使其存儲(chǔ)的能量發(fā)射出來(lái)。早期有氣體激光，后期以激光二極管為主。飛點(diǎn)掃描用來(lái)局部激發(fā)存儲(chǔ)熒光體，使其存儲(chǔ)的能量發(fā)射出來(lái)。線掃描激光光源是一條強(qiáng)度分布均勻、線性度好的線光源。閱讀器構(gòu)造——光學(xué)系統(tǒng)飛點(diǎn)掃描讀取器與讀取原理示意圖作用將激光器發(fā)射出來(lái)的光進(jìn)行整形、準(zhǔn)確偏轉(zhuǎn)和聚焦，使得到達(dá)被掃描IP表面的激光束是非常精準(zhǔn)的點(diǎn)或線。閱讀器構(gòu)造——光學(xué)系統(tǒng)飛點(diǎn)掃描方式快掃描方向、慢掃描方向（IP移動(dòng)方向）線掃描方式由于1XN個(gè)陣列激光二極管發(fā)射出來(lái)的光源不是線形光源，強(qiáng)度分布也不均勻，故而在激光輸出到IP的光路中插入兩個(gè)平——凸柱面透鏡，以獲得線形激光束閱讀器構(gòu)造——光收集系統(tǒng)線掃描光聚集與光收集原理示意圖IP一旦被激發(fā)它就發(fā)射出與存儲(chǔ)的X線曝光量成正比例的藍(lán)光，這個(gè)光是所有方向發(fā)射的。光收集單元的目的是盡可能多的將發(fā)射的光收集和引導(dǎo)到光探測(cè)器的活性表面上。線掃描閱讀器的光探測(cè)器是：6個(gè)CCD光敏元件。每個(gè)CCD含有50μmX40μm的激活光元件。閱讀器構(gòu)造（A/D、傳送、強(qiáng)光擦除）放大即A/D轉(zhuǎn)換處理對(duì)數(shù)放大（減少動(dòng)態(tài)范圍）——時(shí)間濾波——A/D轉(zhuǎn)換。傳送系統(tǒng)將暗盒送到位置、打開(kāi)暗盒、提取IP、將IP板送到掃描傳送滾輪、IP掃描傳送（慢掃描方向）、IP擦除傳送、IP回暗盒、暗盒送出。強(qiáng)光擦除消除殘影。鹵鎢燈100W直線一排等列。在燈點(diǎn)亮控制電路中設(shè)有監(jiān)測(cè)電路。圖像質(zhì)量——其他IP熒光層熒光層有散射問(wèn)題，且越往深層越嚴(yán)重，要想銳利度好則熒光層要盡可能薄，但轉(zhuǎn)換效率就低。為了保證轉(zhuǎn)換效率，則熒光層應(yīng)該厚。流通量每小時(shí)30~120塊。如果掃描進(jìn)行太快，則一個(gè)像素的PSL信號(hào)在下一個(gè)像素來(lái)的PSL信號(hào)開(kāi)始之前不能完全衰減完，它會(huì)滲入下一個(gè)像素引起空間模糊。為了避免這種現(xiàn)象，在已讀出一個(gè)像素和下一個(gè)像素讀出之間應(yīng)有一定間隔的時(shí)間。雙面讀出閱讀器在IP的正面和背面同時(shí)同步讀出，兩套密切相關(guān)的光學(xué)收集系統(tǒng)。CR圖像的處理技術(shù)——曝光數(shù)據(jù)識(shí)別自動(dòng)控制圖像讀取特性，實(shí)現(xiàn)圖像密度的穩(wěn)定，克服X線成像期間由于曝光過(guò)度或不足產(chǎn)生的圖像密度不穩(wěn)定性，設(shè)置的讀取靈敏度自動(dòng)設(shè)定功能（自動(dòng)曝光數(shù)據(jù)識(shí)別）包含【曝光模式識(shí)別、曝光野識(shí)別、直方圖分析】。目的過(guò)程1過(guò)程2在被檢者信息輸入計(jì)算機(jī)后，用一束微弱激光粗略地對(duì)已有潛影的IP板快速掃描一次，得到一組掃描數(shù)據(jù)（約200X200像素，8BIT）根據(jù)攝影條件檢測(cè)有無(wú)分割攝影、照射野大小和IP板上的位置，形成一個(gè)預(yù)讀圖像的直方圖過(guò)程3通過(guò)對(duì)直方圖的計(jì)算分析，自動(dòng)確定X線劑量范圍，決定光電倍增管的靈敏度和放大器的增益，使讀取裝置的輸出信號(hào)總處于一定范圍內(nèi)，形成穩(wěn)定的數(shù)字圖像密度。四象限圖像理論曝光數(shù)據(jù)識(shí)別器（exposuredatarecognizer,EDR）把從成像板上閱讀到的X線影像數(shù)據(jù)變換成具有理想密度和對(duì)比度的影像CR四象限立論原理示意圖第一象限入射X線劑量與IP的光激勵(lì)發(fā)光強(qiáng)度之間的關(guān)系。超過(guò)1:104的范圍。因此CR具有很高的敏感性和大的動(dòng)態(tài)范圍。第二象限顯示EDR功能-描述了輸入到影像閱讀裝置的光激勵(lì)發(fā)光強(qiáng)度與通過(guò)EDR決定的閱讀條件所獲得的數(shù)字輸出信號(hào)之間的關(guān)系。第三象限影像的增強(qiáng)處理功能。第四象限顯示輸出影像的特征曲線。橫坐標(biāo)代表入射X線劑量，縱坐標(biāo)代表膠片的密度。自動(dòng)實(shí)施補(bǔ)償，以使相對(duì)曝光曲線的影像密度是線性的。圖像處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和灰度處理：從CR讀取的原始圖像一般為14~16bit，包含了IP全部動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)所有信息。但一般只有10~13bit含有有用信息。標(biāo)準(zhǔn)化處理首先是將有用信息提取出來(lái)，變成12bit的標(biāo)準(zhǔn)圖像。一般采用一點(diǎn)法：將感興趣區(qū)域的像素值作為參考像素值，平移LUT曲線，實(shí)現(xiàn)圖像標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換。LUT曲線：lookuptable。根據(jù)不同部位選擇不同的LUT曲線，一般CR內(nèi)會(huì)預(yù)置一些曲線，以適應(yīng)胸部、骨、軟組織的需要。圖像處理技術(shù)動(dòng)態(tài)范圍壓縮受DA轉(zhuǎn)換器的限制，顯示器的灰階分辨率為8bit，人眼的分辨率一般可達(dá)到6bit。無(wú)論是顯示器還是人眼都不能完全顯示標(biāo)準(zhǔn)化處理后的圖像，特別是對(duì)于動(dòng)態(tài)范圍比較大的圖像如胸腹部。所以要想看清楚肺的信息，就要犧牲縱膈部分的信息。對(duì)不同密度部分使用不同斜率的LUT曲線。動(dòng)態(tài)范圍壓縮原理示意圖圖像處理技術(shù)頻率處理：邊緣增強(qiáng)處理。通過(guò)原始圖像減去平滑圖像，提取圖像的高頻部分。把高頻部分疊加原始圖像，使得邊緣更加銳利。頻率提?。禾崛D像的邊緣、高頻、次高頻等不同部分頻率，然后按一定比例加權(quán)相加，得到調(diào)諧的高頻圖像，乘以增強(qiáng)系數(shù)C，疊加回原始圖像中去。但這種方法會(huì)在一些對(duì)比度比較高的邊緣上產(chǎn)生虛假信息。CR產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)意義掃描矩陣：評(píng)價(jià)CR圖像質(zhì)量的重要參數(shù)，表示能夠采集到的原始圖像的總像素量。單位掃描野內(nèi)，數(shù)值越大，說(shuō)明像素越多，圖像質(zhì)量越好。量子檢出率DQE：四個(gè)檔次10~37%；25%；30~37%；40~50%。越高越好。IP壽命：6個(gè)檔次（2萬(wàn)次、3萬(wàn)次、5萬(wàn)次；2年、3年、5年），越長(zhǎng)越好。空間分辨率：表達(dá)分辨CR圖像細(xì)節(jié)的分辨能力的重要參數(shù)，讀取裝置激光束的直徑?jīng)Q定像素的大小，決定了系統(tǒng)空間分辨率。（標(biāo)準(zhǔn)空間分辨率和高空間分辨率）單位：像素/毫米（pixel/mm）或直徑/像素（μm/pixel）。（前者越大越好，后者反之）標(biāo)準(zhǔn)空間分辨率100~175μm/pixel。高空間分辨率有43.75和87.5μm/pixel之分。CR的質(zhì)量控制（日常保養(yǎng)與維護(hù)、質(zhì)量控制檢測(cè)）激光束直徑越小越好噪聲X線量子噪聲、光量子噪聲、固有噪聲X線量子噪聲：X線被IP板吸收過(guò)程中產(chǎn)生的，與入射X線量、IP的X線吸收效率成反比光量子噪聲：光電倍增管把光激發(fā)發(fā)光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過(guò)程中產(chǎn)生的固有噪聲：計(jì)算機(jī)X線攝影系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的非X線量依賴(lài)性噪聲數(shù)字化的過(guò)程影響信息采集、信息讀出、信息處理三大環(huán)節(jié)共同決定了CR圖像設(shè)備的質(zhì)量激光束光點(diǎn)要足夠小圖像的銳利度、圖