医学影像设备学第4章 数字X线设备

缺点
第四节 数字减影血管造影设备
目录
一、基本结构 二、 影响图像质量的因素 三、对X线机的要求 四、X线管及探测器支撑装臵 五、导管床 六、高压注射器 七、数字系统 八、DSA系统的特殊功能 九、图像质量参数及检测 十、日常维护与保养
第四节 数字减影血管造影设备 一、基本结构
不含对比剂的影像称为掩模像（mask image） 或蒙片，注入对比剂后得到的影像称为造影像或 充盈像。 造影像减去掩模像得到减影像。 减影后的图像信号与对比剂的厚度成正比，与背 景无关。在减影像中，骨骼和软组织等背景影像 被消除，只留下含有对比剂的血管影像。
第二节 计算机X线摄影设备
（三）影响图像质量好坏的因素
1.激光束的直径：越小越好
2.光电及传动系统的噪声
3.数字化的影响 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，就可获得较满意的数字图像
第二节 计算机X线摄影设备 五、计算机图象处理
大面积金属绝缘体半导体传感器
第三节 数字X线摄影设备
3.多丝正比室扫描 型DR （1）结构： 高压 电源、水平狭缝、 多丝正比室、机械 扫描系统、数据采 集、计算机控制、 图像处理系统等组 成。
第三节 数字X线摄影设备
（2）工作原理
锥形X线束经水平狭缝准直后形成平面扇形X线束。 通过病人被检部位后射入水平放臵的多丝正比室窗 口，在被探测器接收后，机械扫描装臵使X线管头 、水平狭缝及探测器沿垂直方向作均匀的同步平移 扫描，到达新位臵后再作水平照射投影；如此重复 进行，就完成一幅图像的采集。多丝正比室的每根 金属丝都与一路放大器相连，经A/D转换器将电压 信号数字化后，输入计算机进行图像处理。
长期存放会产生小黑斑。 使用前必须激光擦除。
第二节 计算机X线摄影设备
（四）使用注意事项
1.选用较大得IP来记录X线影像，大大减少胶片尺寸 的选择次数。 2.IP再次使用时，最好重作一次光照射，以消除潜 影。
3.由于IP的荧光物质对X线得敏感度高，要求很好的 屏蔽。
第二节 计算机X线摄影设备
四、读取装臵
第三节 数字X线摄影设备
二、分类
1.非晶硒平板探测器型 2.非晶硅平板探测器型
3.多丝正比室扫描型
4.CCD摄像机型
第三节 数字X线摄影设备
三、工作原理
1.非晶硒平板探测器 （1）结构：基板、 集电矩阵、硒层、电 介层、顶层电极、保 护层等组成
第三节 数字X线摄影设备
（2）工作原理
入射X线光子在硒层中的产生电子-空穴对，在顶层电 极和集电矩阵间外加高电压电场的作用下，电子和空 穴向反方向移动，形成信号电流，被相应单元的接受 电极所收集，形成信号电荷，每个像素都有一个场效 应管，起开关作用，在读取控制信号的作用下，依次 读出并经放大后被同步转换成数字图像信号
大大提高，成像时间约 5s ，超过 同普通X线摄影，而且增加了繁琐的人 30人次/小时 工处理过程
图像灰阶等级 12～16bit
信噪比 曝光剂量
10～12bit
1LP/mm 时 DQE 55% ，提供优 1LP/mm 时 DQE 13% 不及 400 速胶 异的成像质量 片质量 同样质量图像约为CR的2/3 与400速增感屏感绿片组合剂量相当 1.IP 板间接转换时因荧光散线导致分 1. 技术工艺水平高，因而价格昂 辨率降低 贵 2. 工作过程类似暗盒摄影方式，无法 2. 图像采集板成品率较低，因而 提高工作效率，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ放劳动力 采集板尺寸受限 3.IP 板属消耗品，无形中增加了摄影 成本
第三节 数字X线摄影设备
4.CCD摄像机型DR （1）结构：主要由荧光板、反光板、CCD摄像机、 计算机控制及处理系统等组成。
第三节 数字X线摄影设备
（2）工作原理 X线透过人体被检部位后，经滤线栅滤除散射线到达 荧光板，将X线图像转换成荧光图像，荧光经透镜反 射后，通过镜头聚焦将可见光投射到CCD芯片上， CCD芯片再将可见光转换为电信号，最终获得数字化 图像。
激光扫描IP板，发生光激发辉尽现象（光致发光现 象），发出的荧光强度与第一次激发时X线的能量成 正比，完成光学影像的读出。
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（三）特性
1.发射光谱与激发光谱 由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 。 PSL强度与读取光波波长的关系曲线称为激发光谱。 最强在600nm左右。
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，称为存储信息的消退。 IP消退很微弱，8h减少25%。受时间、温度影响。
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5.天然辐射的影响
来自建筑物上固定装臵、天然放射性元素、宇宙射 线、IP板上微量放射性元素。 IP不仅对X线敏感，对其他电磁波也敏感，如紫外 线、γ射线、α射线β射线及电子线等。
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2.非晶态硅平板探测器
（1）结构：由基板、非晶硅阵列、碘化铯层等构成
X-ray
CsI
TF T
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（2）工作原理
非晶硅FPD受X射线照射后，将X线图像转换为荧光 图像，再经非晶硅光电二极管构成的矩阵转换成图像 电信号，在计算机读出电路的控制下，依次读出，再 经A/D转换后，获得数字图像信号。
第二节 计算机X线摄影设备
它把第一次照射光的信号记录下来，当再次受 到光刺激时，会释放存储的信号．（掺入二价 铕Eu 2+的氟囟化钡BaFXEu 2+ X=Cl、Br、I）

荧光成像层： 用多聚体溶液 把微量的二价 铕的氟卤化钡 晶体相互均匀 结合涂布而成 。
第二节 计算机X线摄影设备
基板：聚酯树 脂类纤维制成 。保护荧光物 质层免受外力 损伤。 颜色：黒色
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2.图象读出灵敏度自动设定
为在不同X线剂量下，获得相同图像质量，采用灵 敏度自定设定功能。
预读程序流程：
第二节 计算机X线摄影设备
3.图像后处理 灰阶处理 空间频率处理 动态范围压缩
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修改病 人资料等
第四节 数字减影血管造影设备
第三节 数字X线摄影设备
一、构成 DR由X线发生器、X线探测器、图像处理器、图像显示 器等组成 1.X线发生器：采用中、高频逆变发生器。
2.X线探测器：是将X线信息转换成电信号的器件
3.图像处理器：其功能包括各种图像处理，如灰阶变换、 黑白反转、图像滤波降噪、放大等。 4.图像显示器：用于摄影图像的重现阅读
第四节 数字减影血管造影设备
第四节 数字减影血管造影设备
ALU 输 入查 找表 帧 储 存 器 输 出 查找表
A/ D
D/ A
监视器
计算机
数字图像硬件框图
第四节 数字减影血管造影设备 二、影响图像质量的因素
1．成像方式
（1）脉冲方式：采用间歇X线脉冲来形成掩模像和 造影像，每秒摄取数帧影像，脉冲持续时间一般大 于视频信号一帧的时间。由于曝光X线脉冲的脉宽较 大（例如100ms左右）它主要用于脑血管、颈动脉 、肝动脉、四肢动脉等活动较缓慢的部位。
第一节 概述
数字X线成像与传统增感屏、胶片成像的比较
1.对比度分辨率高
2.动态范围广、曝光容度宽
3.辐射剂量小 4.图像后处理功能强 5.可利用大容量存储器存储数字图像，并可方便接入PACS 系统实现图像的存储、传输和诊断。 6.数字X线设备的空间分辨力（约为20~40LP/cm）不如 屏-胶组合（理论值为50~70LP/cm）的高。
减影处理
叠加处理
第二节 计算机X线摄影设备
图像读出灵敏度自动设定
大曝光剂量例1和小曝光剂量例2
第二节 计算机X线摄影设备 六、存储与记录装置
硬盘 光盘 七、评价标准（参考教材） 八、使用注意事项和保养（参考教材）
Sun
第三节 数字X线摄影设备
第三节 数字X线摄影设备
一、构成 二、分类 三、工作原理 四、 CR 与DR的比较
第二节 计算机X线摄影设备

背面保护层： 材料与表面层 相同，避免IP 在使用过程中 的摩擦。
第二节 计算机X线摄影设备
（二）影像板工作原理
射入IP板的X线光子被IP荧光层内辉尽性荧光体 （ PSL）吸收，释放出电子，其中部分电子散布在荧 光体内呈半稳定态，形成潜影，完成X线信息的采集 和存储。
第二节 计算机X线摄影设备
第二节 计算机X线摄影设备 三、影像板
（一）影像板结构
表面保护层 光激励发光荧光层（PSL) 基板 背面保护层
第二节 计算机X线摄影设备
表面保护层： 聚酯树脂类纤 维制成，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。涂布兰色 滤光层，提高 清晰度
第二节 计算机X线摄影设备
第二节 计算机X线摄影设备
一、基本组成 CR主要由信息采集、信息转换、信息处理、信息存 储和记录等部份组成
第二节 计算机X线摄影设备
信息采集:IP代替胶片,以潜影的形式记忆X线图像
信息转换:由影像读取装臵实现,将潜影变为数字图 像信号 信息处理:由计算机完成,对数字图像进行各种相关 后处理
信息存储和记录:利用存储媒介如光盘等激光相机 打印CT扫描机主要由硬件结构和软件结构两大部 分组成
第二节 计算机X线摄影设备
二、CR工作原理： 用存储屏记录X线影像，通过激光扫描使存储信 号转换成光信号，此光信号经过光电倍增管转换 成电信号，再经过A/D转换后输入计算机处理， 形成高质量的数字图像。
第三节 数字X线摄影设备
CCD摄像机型DR
第三节 数字X线摄影设备
四、DR与CR的比较
详见下页。
DR 成像过程 转换过程 空间分辨率 像素尺寸 工作效率 X线→人体→图像采集板→数字 化图像→图像处理→显示、打印 直接数字化 4.6lp/mm 140μm
CR X线→人体→IP板→阅读器→图像采集 、诊断、质量控制工作站→显示、打 印 间接数字化 2.0lp/mm 127μm
１.图象处理环节
图像读出过程的处理：图像读出灵敏自动设定， 图度自动获得最佳密度和对比度图像。 图像显示图像过程的处理：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。
第二节 计算机X线摄影设备
2.时间响应 当停止用激光照射荧光物时，PSL强度按其衰减规 律逐渐终止。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。
3.动态范围 直线性 特大宽容度1:10000 可以精确地检测到每 一种组织间极小X线吸收差异
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4.存储信息的消退
第三节 数字X线摄影设备
外罩 闪烁体GOS 非晶体硅传感器
闪烁体： GOS 传感器: 非晶体硅 成像范围： 14″x 17″ 像素： 2,208 x 2,688 pixel 象素尺寸： 160μm 分辨率： 3.1 lp/ mm 灰阶度： A/D: 14bits
操作环境： 5 ~35°C 30％~75% RH
医学影像设备学
第四章 数字 X线设备
学习目标
一、掌握X线计算机摄影的基本结构及成像原理。 二、掌握数字摄影装臵的基本结构和成像原理。 三、孰悉数字减影血管造影像装臵的基本结构和对设 备的特殊要求。
目录
一、概述 二、计算机X线摄影装臵
三、数字X线摄影装臵
第一节 概述
第一节 概述
数字X线成像设备 是指X线透射图像数字化并进行图 像处理再变成模拟图像显示的一种设备。
（一）结构
1.暗盒型读取装臵：将IP臵入常规X线摄影暗盒类似 的盒内，它可替代常规摄影暗盒在任何X线机上使用。
2.无暗盒型读取装臵：IP在X线曝光后直接被传送到 激光扫描和潜影消除处理，供重复使用。
第二节 计算机X线摄影设备
（二）读取装臵原理：

第二节 计算机X线摄影设备
读出原理：
（1）用一束微弱的激光粗扫IP，并立即算出读出图像 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影，并实现数字化，经 过各种图像处理，获得最佳的适合于诊断的数字X线 图像。