数字X线设备12

–曝光容量大、对比度分辨力高，辐射剂量低。
CR系统的基本结构
组成部分：信息采集、信息转换、信息处理、信息存储和记录
影像板(Image Plate, IP)
影像板结构
保护层：聚酯树脂类 纤维制成，非常薄， 能弯曲、耐磨损、透 光性好。保护荧光层 不受外界温度、湿度 和辐射的影响。
荧光层：由光激励发 光（photon stimulation light,PSL ）荧光物质混于多聚 体溶液中，涂在基板 上制成，核心层。
Ｘ线计算机摄影装置（CR）
系统原理和概念
–计算机X线摄影（成像）系统（Computed Radiography，简称CR）
–CR是由日本富士公司于七十年代研制，八十年 代推出，九十年代上市的计算机X线摄影系统。
–CR的关键是用影像板（IP）取代X线胶片，摄 片后由激光扫描仪读出IP板上的潜影，并转换 成数字信号传入计算机作图像处理。
打印、存储、进入PACS
DSA(DF) X-TV
A/D
影像增强器+CCD+图像板
电视摄像管 CCD或真空 摄像管
X线 球管
X线 人体
影像增强器
显示 打印
数字信号 电视信号处理 A/D 转换
(图像板)
计算机处理系统
• 按X线束扫苗形状
散射线多
1、散射体积小 2、光电倍增管
灵敏度高
数字X线设备的优缺点
• 激发激光波长与释 放光子强度的关系 称为激发光谱。最 强在600nm左右
• 保证光电倍增管在 400nm 处有最高的 检测效率，对提高 影像的信噪比很重 要
IP的特性：时间响应特征
• 停止用激光照射荧 光体时，发光衰减 并逐渐终止。IP的 PSL强度衰减速度很 快，不会发生采集 和读出信息的重叠。
• 数字图像
• 将二维图像以二维数字点阵的方式表示的图像叫数字图像。灰度是离散的 （图）图）
• 二维数字图像中每一点称为像素。一般医学图像大小有256× 256，512× 512，1024× 1024等。
• 像素的黑白程度称为灰度，用一个数值表示，这个数值的最大值称为灰阶， 灰阶一般有256级、1024级，对应地可表示为8bit、10bit。灰阶决定了图像 的对比度，即内容层次。（图）
影像板成像原理
• 白色三角表示未曝光 • X线作用使电子激发，
并储存起来，用灰色三 角表示 • 在激光的作用下，储存 的能量被激发出来 • 激发出来的能量以可见 光的形式释放 • 三角又变成了白色，表 示储存能量已全部释放
IP的特性：发射与激发光谱
• IP受激发而释放出 的光子波长与光强 的关系称为发射光 谱。最强波长为 390~400nm
读出装置原理
读出装置原理:
结构：分暗盒型和无暗盒型 具体地，读出分两步
（１）用一束微弱激光粗扫IP，立即算出读出图像 的直方图。
（２）自动调整光电倍增管的灵敏度及放大器的增 益，再用高强度激光精细地读出潜像，实现数字 化，经过各种图像处理，获得最佳的适于诊断的 数字Ｘ线图像。
影响图像质量的因素
Sun
第五章 数字X线设备
第一节 Ｘ线计算机摄影装置 第二节 Ｘ线数字摄影装置 第三节 DSA装置
导言
何为数字X线设备？
传统X线机
X线影像
A/D转换
增感屏-胶片图像
数字X线机
数字图像
模拟图像
D/A转换
数字X线设备是指把X线透射图像数字化并进行图像 处理，再变换成模拟图像显示。
• 模拟图像
灰度（黑白程度）连续变化，如洗一寸的照片也可以洗二寸的照片，不影响视 觉效果。
• 为在不同X线剂量下，获得相同的图像质量 （图像密度稳定），采用灵敏度自动设定功 能
• 预读程序流程
确定灵敏度
• 通过对直方图的分析和计算，自动确定X线剂量范 围，再算出有诊断价值的PSL量的范围，即读取装 置的输入信号范围，从而决定本次读出IP图像的 最佳条件（决定光电倍增管的灵敏度和放大器的 增益）。因此，不论以何种条件摄影，读出灵敏 度自动设定装置会自动校正X线曝光量的误差，使 读取装置的输出信号总处于一定范围内，形成稳 定的数字图像密度，以最佳的密度在胶片或显示 器上重现。
• 优点（与屏一片系统比较）： • 1、低对比度分辨力（密度分辨率）高 • 2、辐射剂量小：量子检出率*（DQE）>60% • 3、图像后处理功能强大 • 4、大容量光盘存储数字影像，方便接入PACS系统，高效、低耗、省
时、省空间地实现影像储存，传输和诊断。
• 缺点： • 1、高对比度分辨力（空间分辨力低）：20-40LP/cm，胶片则达到50-
• IP消退很微弱，8h减少 25%。受时间、温度影 响。
• 受X线照射后，尽快读 取。
IP的特性：天然辐射与黑斑
• IP不仅对X线敏感，对其他电磁波也敏感，如紫外线、 γ射线等。
• 来自天然放射性元素、IP板上微量放射性元素、宇宙 射线。
• 长期存放会产生小黑斑。 • 使用前必须激光擦除，以消除可能存在的任何潜影。 • IP上的荧光体对Ｘ线的敏感度高于普通Ｘ线胶片，保
• 光发射寿命期为 0.8μs。
• 即停即止。
IP的特性：动态范围
• 动态范围是指IP板能记录
输出
原稿的色调范围，即原稿
最暗点的密度（Dmax）和 最l亮处密度值(Dmin)的
10000
差值。而对于胶片和感光
元件来说，动态范围表示
图像中所包含的从“最暗” 至“最亮”的范围。动态 范围越大，所能表现的层
◆噪声：干扰信号传输的能量场，称为噪音。 ◆信噪比：信号强度噪声与噪声强度的比值，信噪比高，图像质量好。
空间分辨率（高对比分辨力）
在高对比分辨力情况下区分相邻最小物体的能力，空 间分辨率是指图像中可辨认的临界物体空间几何长度 的最小极限，即对细微结构的分辨率 。
决定影像清晰度。 常用多少线对/厘米，即LP/CM
PSL荧光物（含有微量二价铕离子的氟卤化钡晶体）是一种特殊的荧光物质，它 能把第一次照射它的光信号记录下来，当它再次受到光刺激时，就会发出与第 一次照射光能量呈正比的荧光信号。多聚体溶液的作用是使荧光物的晶体互相 结合。荧光物的晶体尺寸平均为4～7μm。晶体直径越大，PSL现象也越强，但 图像清晰度下降。
1000
1600
次越丰富，所包含的色彩
空间也越广
100
• 直线性：在1到10000范围 内具有良好动态范围
• 可精确检测到组织间极小 的X线吸收差异
Байду номын сангаас
10
800 400
200 100
密度
3.0 1.0 0.2
胶片 影像屏
曝光
IP的特性：存储信息的消退
• X线激发IP后，潜影存 储于荧光体中，在读取 前一部分电子随时间延 长将逃逸，从而使第二 次激发时的荧光强度减 少，称为消退。
• 激光束的直径：越小越好 • 光电及传动系统的噪声 • 数字化影响
❖ 取样频率低—“马赛克”伪影 ❖ 量化级数少—“等高线”伪影
一般数字化取样间隔为 0.1~0.2mm，像素的灰度级为 ８bit时，就能获得满意的数 字图像。
“马赛克” 伪影
“等高线”伪 影
计算机图像处理
常规Ｘ线照片的影像特性是由照相条件、 增感屏及胶片决定，不能加以改变。CR系统则 不同，由于使用高精度扫描及读出的数字信号 可通过计算机进行图像后处理，所以能在大范 围内改善图像质量，最终得到稳定、高质量的 图像。
灰 阶
数字化X射线成像技术是传统X射线技术与现代计算机技术结合的产物。
256 × 256，8bit
64 ×64, 8bit
256 ×256, 5bit
512 ×512, 8bit
数字化X线机
数字X线设备分类
• 1、按成像原理：
CR
DR
IP板
A/D
DDR 探测器
IDR I.I-TV
A/D
数字图像
图像处理环节
– 图像读出过程的处理：图像读出灵敏度自动 设定，自动获得最佳密度和对比度的图像；
– 图像显示过程的处理：显示图像的特殊处理， 以获得较高诊断价值的图像，也称后处理；
– 图像存储和记录过程的处理：在不影响图像 质量的基础上压缩图像，并可进行保存和传 输，还可用激光相机打印出图像。
图像读出灵敏度自动设定
70LP/cm(理论值）。 • 2、成本高 • 3、收费高
*DQE：X线输入信号转换成有用信号的效率。
密度分辨率(对比度分辨力)
低对比度情况下分辨物体密度微小差别的能力，密 度分辨率表示的是影像中能显示的最小密度差别。密 度分辨率能够区分开的密度差别程度以%表示。噪声和 信噪比是影响密度分辨率的重要因素。
基板：聚酯树脂类纤 维制成。保护荧光物 质层免受外力损伤， 延长IP的使用寿命。
两万次以上重复使用 。
背面保护层：材料与 表面层相同，防止IP 摩擦损伤。
影像板成像原理
X射线
PSL荧光物质 数字图像
激光
潜影（半稳态电子）
荧光
光电倍增管
计算机
数字信号
A/D 模拟信号
射入IP的Ｘ线被PSL荧光物质吸收，释放出电子。 部分电子散布在荧光物质内呈半稳态，形成潜影，完 成Ｘ线信息的采集和存储。当用激光束逐行扫描（二 次激发）已有潜影的IP时，半稳态的电子转换成荧光， 所产生的荧光强度与第一次激发时Ｘ线的能量精确地 成正比，完成光学影像的读出。
图像后处理
• 灰阶处理 • 空间频率处理 • 动态范围压缩 • 减影处理 • 叠加处理
图像处理：调节亮 度、对比度、窗宽 窗位，放大、反转, 旋转，距离、面积 测量。
文字注释。
更改病人资料
图像读出灵敏度自动设定