全国卫生专业技术资格考试指导放射医学技术中级专业知识CR

全国卫生专业技术资格考试指导放射医学技术中级专业知识CR 计算机X线摄影（简称CR），是光激励存储荧光体（Photostimulable Storage Phosphor，PSP）成像。

CR利用IP取代传统的屏/片体系，进行病人影像的高敏感性记录。

尽管看上去与传统的增感屏很相似，但其功能有很大的差异，它在光激励荧光体中记录X线影像，并使其影像信息以电信号方式提取出来，是实现常规X线摄影数字化的最早成像技术。

一、成像原理
（一）工作流程
1、信息采集（acquisition of information）传统的X
线摄影都是以X线胶片为探测器，接受一次性曝光后，经冲洗形成影像，但所获得的影像始终是一种模拟影像。

CR系统实现了用成像板来接受X线的模拟信息，然后经过模/数转换来实现影像的数字化。

对IP的曝光过程就是信息采集。

2、信息转换（transformation of information）是指存
储在IP上的模拟信息转化为数字信息的过程。

CR的信息转换部分主要由激光阅读仪、光电倍增管和模/数转换器组成。

IP在X 线下受到第一次激发时储存连续的模拟信息，在激光阅读仪中进行激光扫描时受到第二次激发，而产生荧光（荧光的强弱与第一次激发时的能量精确地成比例，呈线性正相关），该荧光经高效光导器采集和导向，进入光电倍增管转换为相应强弱的电信号，然后进行增幅放大、模数转换成为数字信号。

3、信息处理（processing of information）是指使用不同的相关技术根据诊断的需要对影像实施的处理，从而达到影像质量的最优化。

CR的常用处理技术包括有谐调处理技术、空间频率处理技术和减影处理技术。

4、信息的存储与输出（archving and output of information）在CR系统中，IP被扫描后所获得的信息可以同时进行存储和打印。

影像信息一般被存储在光盘中，随刻录随读取。

一张存储量为2G的光盘（有A、B两面），在压缩比为1:20的前提下，若每幅影像平均所占据的存储空间是4M，那么，每张盘可以存图像5000幅。

而且能够长久的作为网络资源保存，以供检索和查询为医学诊断提供帮助。

（二）成像原理
在CR成像系统中，成像板（IP）作为一种辐射接收部件替代了常规X线摄影用的胶片，成为影像记录的载体。

成像板上涂有一层“光激励荧光体（PSP）”，选用的材料必须具有“光激励发光（PSL）”的特性。

许多化合物具有这种特性，但适宜X线摄影所需要特性的却为数不多。

最接近X线摄影要求的化合物是“碱土卤化物”，如BaFBr:Eu2+，
BaF(BrI):Eu2+，BaSrFBr:Eu2+。

微量的Eu2+混杂物加在光激励荧光体中，以改变它的结构和物理特性。

微量的混杂物，也叫作活化剂，替代了晶体中的碱土，形成了发光中心。

曝光后的成像板，由于吸收X线而发生电离，在光激励荧光体的晶体中产生电子/空穴对（陷阱）。

一个电子/空穴对将一个Eu2+跃迁到激发态Eu3+，以俘获电子的形式存储的能量形成潜影，也就是说，光激励荧光体的晶体结构“陷阱”中存储的是吸收的X线能量，所以有时称作“存储”荧光体。

当Eu3+在适当波长的附加可见光能量的激励下，再返回到基态Eu2+时，会将俘获的能量以可见光的方式被释放出来。

曝光后的成像板在读取仪内，经过用低能量高度聚焦和放大的红色激光扫描，一种较高能量低强度的蓝色光激励发光（PSL）信号被释放出，它的强度与接受器中吸收的X线光子的数量呈正比。

蓝色的光激励发光（PSL）信号从红色激光中分离，导入一个或多个光电倍增管。

最常用的激光是HeNe（λ=633nm）激光和“二极管”（λ=680nm）激光，光激励发光的波长为390nm-490nm范围，恰好与光电倍增管（PMT）光电阴极探测敏感度的波长（400nm）相匹配。

光电倍增管将接收到的光信号转换成电压，电压经过增幅，输入模/数转换器转换成数字，通过釆样和量化，以数字影像矩阵的方式存储。

对采集到的原始数据影像分析，确定有用影像的相关区域，按照用户选择的解剖部位程序将物体对比度转换成模仿模拟胶片
的灰阶影像。

最后，重建出影像在监视器上显示或通过打印机打印出照片影像。

影像读取过程完成后，IP的影像数据可通过施加强光照射来消除，这就使得IP可重复使用。

（三）相关概念解释
1.扫描方向又称激光扫描方向或称快速扫描方向，指的是沿激光束偏转路径的方向。

2.慢扫描方向又称屏扫描方向或称副扫描方向，指的是成像板传送方向。

IP的传送速度根据不同的IP尺寸来选择，使扫描和副扫描方向上的有效采样尺寸相同。

3.激励发光信号的衰减当激励光停止后，光激励发光的信号即刻由强变弱直至消失，此过程称之为衰减。

各种荧光物质的荧光衰减时间长短，用衰减时间常数表示。

成像板中氟溴化钡 铕（BaFBr:Eu2+）晶体的光激励发光信号的衰减时间常数约为
0.8ms。

这是一个限制读出时间的主要因素，它制约了激光束横越荧光体板的扫描速度。

4.模数转换速率指模/数转换器在单位时间内将输入的模拟信号转换成数字信号的频率。

在CR系统读取中，模数转换器转换光电倍增管（PMT）信号的速率远大于激光的快速扫描速率，是快速扫描速度的2000倍，约与扫描方向的像素数相对应。

5.自发荧光消退曝光后的成像板中已形成潜影，既便成像板未被读取，仍在暗盒内存放着，随着时间的推移，俘获的信号会呈指数规律逐渐消退，这种现象称为自发荧光消退。

一次曝光后，典型的成像板会在10分钟到8小时之间损失25%的存储信号，这个时间段之后逐渐变慢。

信号的消退在读取时表现出曝光的不足，故要求我们在工作中对曝光后的成像板及时读取，以消除自发荧光消退的影响。

二、四象限理论
计算机Ｘ线摄影系统应用数字成像处理技术把从IP上阅读到的Ｘ线影像数据变换为能进行诊断的数字图像，这些数据能够在CRT上显示，也可以通过胶片进行记录。

当Ｘ线采集条件在不理想的情况下，导致过度曝光或曝光不足，但CR系统能把它们变成具有理想密度和对比度的影像，实现这种功能的装置就是曝光数据识别器(Exposure Data Recognizer EDR)。

EDR结合先进的图像识别技术，诸如：分割曝光识别、曝光野识别和直方图分析来很好地控制图像的质量。

(一)EDR的基本原理
EDR是利用在每种成像采集菜单(成像部位和摄影技术)中Ｘ线影像的密度和对比度具有自己独特的性质来运作的，EDR数据来自于IP和成像菜单，在成像分割模式和曝光野的范围被识别后，就得出了每一幅图像的密度直方图。

对于不同的成像区域和采集菜单，直方图都有不同的类型相对应。

由于这种特性，运用
有效的成像数据的最大值S1和最小值S2的探测来决定阅读条件，从而获得与原图像一致的密度和对比度。

阅读条件由两个参数来决定，阅读的灵敏度与宽容度，更具体地说是光电倍增管的灵敏度和放大器的增益。

调整以后，将得到有利于处理和贮存的理想成像数据。

EDR的功能和CR系统工作原理将归纳为四个象限来进行描述，如图11-1-1所示。

图10-1 四象限理论示意图
（一）第一象限
涉及IP的固有特征，即X线的辐射剂量与激光束激发IP的光激励发光（PSL）强度之间的关系。

二者之间的关系在大于1:104的范围是线性的。

该线性关系使CR系统具有高敏感性和宽动态范围。

（二）第二象限
涉及输入到影像阅读装置（image reader，IRD）的光激励发光强度（信号）与通过EDR决定的阅读条件所获得的数字输出信号之间的关系。

IRD有一个自动设定每幅影像敏感性范围的机制，根据记录在IP上的成像信息（X线剂量和动态范围）来决定影像的阅读条件。

图11-1-1中所示，例1的读出条件由A线指示，使用了较高的X线剂量和较窄的动态范围；例2的读出条件由B线指示，使用了较低的X线剂量和较宽的动态范围。

由于在第一象限中IP性质的特性化和在第二象限的自动设定机制，成像
与显示的特征是分别独立控制的。

读出的影像信息被馈送到第三象限的影像处理装置中。

（三）第三象限
涉及影像处理装置（image Processor,IPC）显示出适用于诊断的影像。

也就是说，显示的特征是可以独立控制的，可根据诊断要求施行谐调处理、空间频率处理和减影处理等，使影像能够达到最佳的显示。

（四）第四象限
涉及影像记录装置（image recorder,IRC）。

馈入IRC的影像信号重新被转换为光学信号以获得X线照片。

IRC对CR系统使用的胶片特性曲线自动实施补偿，以使相对于曝光曲线的影像密度是线性的。

这样，第四象限决定了CR系统中输出的X线照片的特性曲线和常规X线照片的特性曲线不同。

CR系统的特性曲线是依据X线剂量和成像范围自动改变的。

上述四象限理论中，第一象限涉及IP的固在特征，在系统运行中是不能调节的。

第二至四象限则在系统运行中可充分调节，实施影像处理功能。