1、,第五章 數(shù)字X線設(shè)備,第一節(jié)計(jì)算機(jī)線攝影裝置（CR） 第二節(jié)數(shù)字線攝影裝置（DR） 第三節(jié) 數(shù)字減影血管造影裝置（ DSA ） 第四節(jié) 激光相機(jī),傳統(tǒng)X線機(jī),模擬圖像,數(shù)字X線機(jī),A/D轉(zhuǎn)換,數(shù)字圖像,何為數(shù)字X線設(shè)備？,導(dǎo)言,X線影像,D/A轉(zhuǎn)換,增感屏-膠片圖像,數(shù)字X線設(shè)備是指把X線透射圖像數(shù)字化并進(jìn)行圖像處理，再變換成模擬圖像顯示。,模擬圖像 灰度（黑白程度）連續(xù)變化，如洗一寸的照片也可以洗二寸的照片，不影響視覺(jué)效果。 數(shù)字圖像 將二維圖像以二維數(shù)字點(diǎn)陣的方式表示的圖像叫數(shù)字圖像?；叶仁请x散的（圖）圖） 二維數(shù)字圖像中每一點(diǎn)稱為像素。一般醫(yī)學(xué)圖像大小有256 256，512512，1

2、0241024等。 像素的黑白程度稱為灰度，用一個(gè)數(shù)值表示，這個(gè)數(shù)值的最大值稱為灰階，灰階一般有256級(jí)、1024級(jí)，對(duì)應(yīng)地可表示為8bit、10bit?；译A決定了圖像的對(duì)比度，即內(nèi)容層次。（圖）,數(shù)字化X射線成像技術(shù)是傳統(tǒng)X射線技術(shù)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。,灰 階,256 256，8bit,64 64, 8bit,256 256, 5bit,512 512, 8bit,數(shù)字化X線機(jī),數(shù)字X線設(shè)備分類,1、按成像原理：,CR,IP板,A/D,數(shù)字圖像,DR,DDR,IDR,探測(cè)器,I.I-TV,DSA(DF),X-TV,A/D,A/D,打印、存儲(chǔ)、進(jìn)入PACS,影像增強(qiáng)器+CCD+圖像板,

3、X線,X線,影像增強(qiáng)器,計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng),電視攝像管CCD或真空攝像管,電視信號(hào)處理 A/D 轉(zhuǎn)換 (圖像板),數(shù)字信號(hào),顯示,打印,球管,人體,按X線束掃苗形狀,1、散射體積小 2、光電倍增管靈敏度高,散射線多,數(shù)字X線設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)（與屏一片系統(tǒng)比較）： 1、低對(duì)比度分辨力（密度分辨率）高 2、輻射劑量?。毫孔訖z出率*（DQE）60% 3、圖像后處理功能強(qiáng)大 4、大容量光盤(pán)存儲(chǔ)數(shù)字影像，方便接入PACS系統(tǒng)，高效、低耗、省時(shí)、省空間地實(shí)現(xiàn)影像儲(chǔ)存，傳輸和診斷。 缺點(diǎn)： 1、高對(duì)比度分辨力（空間分辨力低）：20-40LP/cm，膠片則達(dá)到50-70LP/cm(理論值）。 2、成本高 3、收

4、費(fèi)高,*DQE：X線輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成有用信號(hào)的效率。,密度分辨率(對(duì)比度分辨力),低對(duì)比度情況下分辨物體密度微小差別的能力，密度分辨率表示的是影像中能顯示的最小密度差別。密度分辨率能夠區(qū)分開(kāi)的密度差別程度以%表示。噪聲和信噪比是影響密度分辨率的重要因素。,噪聲：干擾信號(hào)傳輸?shù)哪芰繄?chǎng)，稱為噪音。 信噪比：信號(hào)強(qiáng)度噪聲與噪聲強(qiáng)度的比值，信噪比高，圖像質(zhì)量好。,空間分辨率（高對(duì)比分辨力）,在高對(duì)比分辨力情況下區(qū)分相鄰最小物體的能力，空間分辨率是指圖像中可辨認(rèn)的臨界物體空間幾何長(zhǎng)度的最小極限，即對(duì)細(xì)微結(jié)構(gòu)的分辨率 。,決定影像清晰度。 常用多少線對(duì)/厘米，即LP/CM,第一節(jié) 計(jì)算機(jī)線攝影裝置（CR）,

5、一、基本組成與工作原理 計(jì)算機(jī)X線攝影（成像）系統(tǒng)（Computed Radiography，簡(jiǎn)稱CR）。它主要由信息采集、信息轉(zhuǎn)換、信息處理、信息存儲(chǔ)和記錄等部分組成。 CR是由日本富士公司于七十年代研制，八十年代推出，九十年代上市的計(jì)算機(jī)X線攝影系統(tǒng)。 CR的關(guān)鍵是用影像板（IP）取代X線膠片，攝片后由激光掃描儀讀出IP板上的潛影，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳入計(jì)算機(jī)作圖像處理。 曝光容量大、對(duì)比度分辨力高，輻射劑量低。,CR系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),組成部分：信息采集、信息轉(zhuǎn)換、信息處理、信息存儲(chǔ)和記錄,二、影像板(Image Plate, IP),（一）影像板基本結(jié)構(gòu),保護(hù)層：聚酯樹(shù)脂類纖維制成，非常薄，

6、能彎曲、耐磨損、透光性好。保護(hù)熒光層不受外界溫度、濕度和輻射的影響。,熒光層：由光激勵(lì)發(fā)光（photon stimulation light,PSL）熒光物質(zhì)混于多聚體溶液中，涂在基板上制成，核心層。,PSL熒光物（含有微量二價(jià)銪離子的氟鹵化鋇晶體）是一種特殊的熒光物質(zhì)，它能把第一次照射它的光信號(hào)記錄下來(lái)，當(dāng)它再次受到光刺激時(shí)，就會(huì)發(fā)出與第一次照射光能量呈正比的熒光信號(hào)。多聚體溶液的作用是使熒光物的晶體互相結(jié)合。熒光物的晶體尺寸平均為47m。晶體直徑越大，PSL現(xiàn)象也越強(qiáng)，但圖像清晰度下降。,基板：聚酯樹(shù)脂類纖維制成。保護(hù)熒光物質(zhì)層免受外力損傷，延長(zhǎng)IP的使用壽命。兩萬(wàn)次以上重復(fù)使用。,背面保

7、護(hù)層：材料與表面層相同，防止IP摩擦損傷。,（二）影像板成像原理,射入IP的線被PSL熒光物質(zhì)吸收，釋放出電子。部分電子散布在熒光物質(zhì)內(nèi)呈半穩(wěn)態(tài)，形成潛影，完成線信息的采集和存儲(chǔ)。當(dāng)用激光束逐行掃描（二次激發(fā)）已有潛影的IP時(shí)，半穩(wěn)態(tài)的電子轉(zhuǎn)換成熒光，所產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度與第一次激發(fā)時(shí)線的能量精確地成正比，完成光學(xué)影像的讀出。,X射線,PSL熒光物質(zhì),潛影（半穩(wěn)態(tài)電子）,熒光,模擬信號(hào),數(shù)字信號(hào),數(shù)字圖像,激光,光電倍增管,A/D,計(jì)算機(jī),白色三角表示未曝光 X線作用使電子激發(fā)，并儲(chǔ)存起來(lái)，用灰色三角表示 在激光的作用下，儲(chǔ)存的能量被激發(fā)出來(lái) 激發(fā)出來(lái)的能量以可見(jiàn)光的形式釋放 三角又變成了白色，表

8、示儲(chǔ)存能量已全部釋放,影像板成像原理,（三）影像板的特性：發(fā)射與激發(fā)光譜,IP受激發(fā)而釋放出的光子波長(zhǎng)與光強(qiáng)的關(guān)系稱為發(fā)射光譜。最強(qiáng)波長(zhǎng)為390400nm 激發(fā)激光波長(zhǎng)與釋放光子強(qiáng)度的關(guān)系稱為激發(fā)光譜。最強(qiáng)在600nm左右 保證光電倍增管在400nm 處有最高的檢測(cè)效率，對(duì)提高影像的信噪比很重要,時(shí)間響應(yīng)特征,停止用激光照射熒光體時(shí)，發(fā)光衰減并逐漸終止。IP的PSL強(qiáng)度衰減速度很快，不會(huì)發(fā)生采集和讀出信息的重疊。 光發(fā)射壽命期為0.8s。 即停即止。,動(dòng)態(tài)范圍,動(dòng)態(tài)范圍是指IP板能記錄原稿的色調(diào)范圍，即原稿最暗點(diǎn)的密度（Dmax）和最l亮處密度值(Dmin)的差值。而對(duì)于膠片和感光元件來(lái)說(shuō)，動(dòng)

9、態(tài)范圍表示圖像中所包含的從“最暗”至“最亮”的范圍。動(dòng)態(tài)范圍越大，所能表現(xiàn)的層次越豐富，所包含的色彩空間也越廣 直線性：在1到10000范圍內(nèi)具有良好動(dòng)態(tài)范圍 可精確檢測(cè)到組織間極小的X線吸收差異,X線激發(fā)IP后，潛影存儲(chǔ)于熒光體中，在讀取前一部分電子隨時(shí)間延長(zhǎng)將逃逸，從而使第二次激發(fā)時(shí)的熒光強(qiáng)度減少，稱為消退。 IP消退很微弱，8h減少25%。受時(shí)間、溫度影響。 受X線照射后，盡快讀取。,存儲(chǔ)信息的消退,天然輻射與黑斑,IP不僅對(duì)X線敏感，對(duì)其他電磁波也敏感，如紫外線、射線等。 來(lái)自天然放射性元素、IP板上微量放射性元素、宇宙射線。 長(zhǎng)期存放會(huì)產(chǎn)生小黑斑。 使用前必須激光擦除，以消除可能存在

10、的任何潛影。 IP上的熒光體對(duì)線的敏感度高于普通線膠片，保存要有很好的屏蔽。,（四）IP的分類,避免損傷； 注意屏蔽； 消除可能存在的任何潛影； 及時(shí)讀取。,（五）IP使用注意事項(xiàng),（一）結(jié)構(gòu) 1、暗合型讀取裝置：將IP置入與常規(guī)x線攝影暗合類似的盒內(nèi)，它可替代常規(guī)攝影暗合在任何x線機(jī)上使用。 2、無(wú)暗合型讀取裝置：IP在x線曝光后直接被傳送到激光掃描和潛影消除部分處理，供重復(fù)使用。,三、讀取裝置,（二）、讀出裝置原理,結(jié)構(gòu)：分暗盒型和無(wú)暗盒型 具體地，讀出分兩步 （）用一束微弱激光粗掃IP，立即算出讀出圖像的直方圖。 （）自動(dòng)調(diào)整光電倍增管的靈敏度及放大器的增益，再用高強(qiáng)度激光精細(xì)地讀出潛像

11、，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，經(jīng)過(guò)各種圖像處理，獲得最佳的適于診斷的數(shù)字線圖像。,讀出裝置原理:,（三）影響圖像質(zhì)量的因素,激光束的直徑：越小越好 光電及傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲 數(shù)字化影響 取樣頻率低“馬賽克”偽影 量化級(jí)數(shù)少“等高線”偽影 一般數(shù)字化取樣間隔為0.10.2mm，像素的灰度級(jí)為bit時(shí)，就能獲得滿意的數(shù)字圖像。,“馬賽克”偽影,“等高線”偽影,常規(guī)線照片的影像特性是由照相條件、增感屏及膠片決定，不能加以改變。CR系統(tǒng)則不同，由于使用高精度掃描及讀出的數(shù)字信號(hào)可通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像后處理，所以能在大范圍內(nèi)改善圖像質(zhì)量，最終得到穩(wěn)定、高質(zhì)量的圖像。,四、計(jì)算機(jī)圖像處理,（一）圖像處理環(huán)節(jié),圖像讀出過(guò)程的處理

12、：圖像讀出靈敏度自動(dòng)設(shè)定，自動(dòng)獲得最佳密度和對(duì)比度的圖像； 圖像顯示過(guò)程的處理：顯示圖像的特殊處理，以獲得較高診斷價(jià)值的圖像，也稱后處理； 圖像存儲(chǔ)和記錄過(guò)程的處理：在不影響圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上壓縮圖像，并可進(jìn)行保存和傳輸，還可用激光相機(jī)打印出圖像。,（二）圖像讀出靈敏度自動(dòng)設(shè)定,為在不同X線劑量下，獲得相同的圖像質(zhì)量（圖像密度穩(wěn)定），采用靈敏度自動(dòng)設(shè)定功能 預(yù)讀程序流程,確定靈敏度,通過(guò)對(duì)直方圖的分析和計(jì)算，自動(dòng)確定X線劑量范圍，再算出有診斷價(jià)值的PSL量的范圍，即讀取裝置的輸入信號(hào)范圍，從而決定本次讀出IP圖像的最佳條件（決定光電倍增管的靈敏度和放大器的增益）。因此，不論以何種條件攝影，讀出靈敏度自動(dòng)設(shè)定裝置會(huì)自動(dòng)校正X線曝光量的誤差，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，以最佳的密度在膠片或顯示器上重現(xiàn)。,（三）圖像后處理,灰階處理 空間頻率處理 動(dòng)態(tài)范圍壓縮 減影處理 疊加處理,圖像處理：調(diào)節(jié)亮度、對(duì)比度、窗寬窗位，放