1、X線成像和處理技術(shù)新進展,X線成像技術(shù)的歷史及現(xiàn)狀,倫琴時代X線成像的醫(yī)學應用 近代X線醫(yī)學成像技術(shù)的重要發(fā)展 現(xiàn)代數(shù)字化X線成像技術(shù)的發(fā)展歷程 數(shù)字X線成像技術(shù)在臨床醫(yī)學的應用及前景 受到關(guān)注的幾個前瞻性要點,倫琴時代X線成像的醫(yī)學應用,Roentgen 于1895年拍攝的世界首張X線片。1896年拍攝的X線照片為1030分鐘的曝光時間，頭顱骨或骨盆需要幾小時。例如1895年倫琴為自己妻子拍攝的手的照片大約曝光15分鐘?；谶@種長的曝光時間，做腹部檢查的病人為消除運動，每次需屏息2030秒鐘，X線技術(shù)人員不得不在病人深吸氣后接通電源，呼氣時停止曝光。,近代X線醫(yī)學成像技術(shù)的重要發(fā)展,增感屏的

2、應用,由于增感屏的應用，使得X線曝光時間大大縮短，患者吸收劑量大幅度減少。早期的胸部X線攝影的曝光時間需要10秒以上，患者需要訓練憋氣。腹部X線曝光甚至達到數(shù)分鐘。1903年，得益于高輸出X光機和增感屏技術(shù)，手的曝光時間只需5秒到2分鐘，頭顱骨需1分鐘至15分鐘。1909年推出能進行1/100秒曝光的X線發(fā)生器。1912年用更加先進的設備，腹部曝光僅需3秒鐘，如“閃一下光”一樣短暫?，F(xiàn)代X光機使用的增感屏和大功率X線管使胸片攝影時間縮短到數(shù)十毫秒。,近代X線醫(yī)學成像技術(shù)的重要發(fā)展,Gustave Bucky 在1913 發(fā)明了鉛條式的濾線柵,采用緊密排列的鉛條來吸收散射線，使得胸部和腹部等厚體

3、位攝影清晰度提高。由于濾線柵的使用，不得不提高患者的入射劑量。 通過消除大部分二次射線和散射線，Potter-Bucky濾線板的使用，大大地提高了X線影像的質(zhì)量。Potter后來回憶到，當一位放射專家看到用新的濾線柵拍攝的清晰的照片時，生氣的把照片退回并指責道：“你們已經(jīng)對這些底片做修飾?！边@位放射專家不敢相信這么清晰的底片會是用X線管直接拍攝出來的。,近代X線醫(yī)學成像技術(shù)的重要發(fā)展,旋轉(zhuǎn)陽極X線管的發(fā)明和應用,旋轉(zhuǎn)陽極X線管的研制成功使X線輸出劑量大幅度提高，管電流可以達到1000毫安以上，管電壓達到150千伏，管套熱容量達到2MHU以上，滿足了心血管的運動物體成像需要，并且使計算機斷層攝影

4、技術(shù)成為可能。,近代X線醫(yī)學成像技術(shù)的重要發(fā)展,準直器的發(fā)明和應用,放射學發(fā)展的早期，散射線對X線片影像質(zhì)量及病人健康的影響沒有被人們認識到，1935年，波蘭的醫(yī)學博士Januszkiewiz因發(fā)明用限束器來限制X線束，減少了二次射線對圖像的影響，降低了影像的灰霧，提高了圖像對比度，減小了散射輻射對患者的傷害，因此獲得了發(fā)明專利。,現(xiàn)代X線醫(yī)學成像技術(shù)的重要發(fā)展,高頻高壓發(fā)生器的應用,高頻高壓發(fā)生器可以將網(wǎng)電源工頻交流電整流成直流，經(jīng)過高頻逆變器將直流轉(zhuǎn)換成高頻交流電，升壓后整流成紋波很小的直流高壓電，使X線中的軟射線成分降低，并可以滿足高速脈沖曝光應用，輸出功率大大提高。,現(xiàn)代X線醫(yī)學成像技

5、術(shù)的重要發(fā)展,影像增強器和CCD攝像機的應用,影像增強器的應用取代了早期的熒光屏透視，降低了透視劑量，提高了量子效率和空間分辨率。CCD攝像機使動態(tài)圖像得到廣泛應用，包括血管造影和DSA、消化道、泌尿道造影等技術(shù)。,現(xiàn)代X線醫(yī)學成像技術(shù)的重要發(fā)展,幀轉(zhuǎn)移CCD攝像機的應用,幀轉(zhuǎn)移CCD攝像機分為感光像素區(qū)域和幀轉(zhuǎn)移區(qū)域，可以在X線曝光的時間窗口內(nèi)同時完成圖像積累和圖像讀出兩個過程。為血管造影術(shù)和動態(tài)透視攝影提供了優(yōu)質(zhì)圖像。,現(xiàn)代X線醫(yī)學成像技術(shù)的重要發(fā)展,CR技術(shù)應用,CR技術(shù)將傳統(tǒng)X光膠片的屏片結(jié)構(gòu)逐步取代，是早期數(shù)字化的技術(shù)，目前在歐美和日本大量使用。由于中國傳統(tǒng)X光膠片在CR技術(shù)成熟階段

6、還沒有來得及大量普及，DR技術(shù)就已經(jīng)在國際上大受推崇，使得中國的DR數(shù)字化成像技術(shù)直接取代屏片結(jié)構(gòu)。目前DR的普及速度超過了CR的普及速度。,現(xiàn)代X線醫(yī)學成像技術(shù)的重要發(fā)展,TFT-CsI 探測器原理,采用CsI閃爍屏和TFT光電二極管陣列組成的X線探測器是目前DR成像技術(shù)的主流技術(shù)，也是應用最廣，最為成功的技術(shù)。主要應用廠商有西門子、飛利浦、GE等公司。,現(xiàn)代X線醫(yī)學成像技術(shù)的重要發(fā)展,Se-TFT原理,以Hologic為代表的廠商采用非晶硒技術(shù)制造X線探測器，目前更多地應用與乳腺X線探測器。,現(xiàn)代X線醫(yī)學成像技術(shù)的重要發(fā)展,CCD 探測器原理,CCD探測器是將CsI等閃爍屏的可見光通過光學

7、傳輸結(jié)構(gòu)在CCD傳感器上成像，具有高分辨率的優(yōu)點。目前國際上以4KX4K為主流產(chǎn)品，國內(nèi)已經(jīng)有廠家生產(chǎn)出5KX5K的高分辨率X線探測器。,現(xiàn)代X線醫(yī)學成像技術(shù)的重要發(fā)展,DR應用,現(xiàn)代X線醫(yī)學成像技術(shù)的重要發(fā)展,FPD與X線設備,血管造影DSA,多功能攝影裝置,平板乳腺X光機,平板數(shù)字胃腸機,現(xiàn)代X線醫(yī)學成像技術(shù)的重要發(fā)展,FPD與X線設備-VCT,Parkers 加權(quán),校正,容積數(shù)據(jù)重建,3D反投影,濾波,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和射線硬化校正,采集,現(xiàn)代X線醫(yī)學成像技術(shù)的重要發(fā)展,體積CT的實現(xiàn),數(shù)字化X線圖像處理技術(shù)進展,數(shù)字化X線圖像處理技術(shù)進展,X線圖像的數(shù)字化及處理 1. 平行束CT扇束CT 多排

8、螺旋CT VCT 2. II+Camera+A/D DSA DSI 3. CR 4. 靜態(tài)FPDDR成像系統(tǒng) 5. 動態(tài)FPD血管造影DSACone Beam CT 6. Counting-Readout 技術(shù),中國醫(yī)療器械近年來快速發(fā)展狀況II+Camera+A/D DSA DSI,平行束CT扇束CT 多排螺旋CT,靜態(tài)FPDDR成像系統(tǒng),動態(tài)FPD血管造影DSACone Beam CT,國產(chǎn)大型平板血管造影機，具有實時DSA，旋轉(zhuǎn)DSA，Cone Beam CT 重建功能，與國際先進水平接近。,數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進展,灰度量化數(shù)字圖像技術(shù) 三維重建 可視化 融合技術(shù) 虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù) 數(shù)字

9、減影技術(shù)（時間減影 能量減影） 數(shù)字化抗散射線技術(shù)（虛擬濾線柵） 圖像壓縮技術(shù) 圖像傳輸技術(shù),數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進展,灰度量化數(shù)字圖像技術(shù),數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進展,三維重建（采用平板采集進行VCT重建）,數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進展,能量減影技術(shù),寬能譜圖像,低能區(qū)吸收圖像,高能區(qū)吸收圖像,雙能量采集方式可以采用兩次曝光技術(shù)和雙層TFT中間夾重濾過的三明治采集方式。前者可以在普通TFT平板或CCD探測器上實現(xiàn)，后者只能在專門設計的雙能平板探測器上實現(xiàn)。,數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進展,內(nèi)窺鏡技術(shù),通過血管造影機三維旋轉(zhuǎn)完成VCT重建，并實現(xiàn)內(nèi)窺鏡可視化,數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進展,傳統(tǒng)抗散射技術(shù) 傳統(tǒng)

10、濾線柵 抗散射線技術(shù) 減少散射線的環(huán)節(jié) 高頻發(fā)生器 X線管材料 KV 濾過程度和物質(zhì) 抗散射線濾線柵,數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進展,現(xiàn)代數(shù)字抗散射技術(shù) （中國學者首次在國際上提出）,一種對傳統(tǒng)濾線柵的革命性變革,采用鉛條制造成的一組指向焦點的柵格 可以透過焦點射線，吸收非焦點射線 到達成像單元的X線主要以焦點射線為主，散射線被抑制,在成像單元之前沒有任何物理裝置 焦點射線和非焦點射線同時到達成像單元 通過對成像單元采集的數(shù)據(jù)處理來區(qū)分焦點射線和散射成分并對后者加以抑制,數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進展,數(shù)字化抗散射線技術(shù)的原理（虛擬濾線柵）,上述公式表達了散射線生成的退化模型,G(x,y) 為最終得到全部圖像信息的函數(shù),F(x,y) 為初級射線圖像信息,S(x,y) 為射線透過被測物體后產(chǎn)生的散射線,N(x,y) 是量子噪聲,G(x,y)=F(x,y)+S(x,y)+N(x,y),數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進展,數(shù)字化抗散射線技術(shù)的原理（虛擬濾線柵）,原始圖像，含有焦點射線和散射線成分，圖像灰霧高，對比度低。射線劑量只有用物理濾線柵的40%左右即可達到圖像整體密度適中。,經(jīng)過虛擬濾線柵過濾的圖像，抑制了散射線成分，適當提升焦點射線成分，射線劑量與無附加物理濾線柵一致。,數(shù)字X線圖像處理技術(shù)