数字化X线进展

CCD 探测器原理
CCD探测器是将CsI等闪烁屏的可见光通过光学传输结构在CCD传感器上成像，具 有高分辨率的优点。目前国际上以4KX4K为主流产品，国内已经有厂家生产出 5KX5K的高分辨率X线探测器。

DR应用

FPD与X线设备
血管造影DSA
多功能摄影装置
平板乳腺X光机
平板数字胃肠机

伦琴时代X线成像的医学应用 近代X线医学成像技术的重要发展 现代数字化X线成像技术的发展历程 数字X线成像技术在临床医学的应用及前景 受到关注的几个前瞻性要点

Roentgen 于1895年拍摄的世界首张X线片。1896年拍摄的X线照片为10～ 30分钟的曝光时间，头颅骨或骨盆需要几小时。例如1895年伦琴为自己 妻子拍摄的手的照片大约曝光15分钟。基于这种长的曝光时间，做腹部 检查的病人为消除运动，每次需屏息20～30秒钟，X线技术人员不得不在 病人深吸气后接通电源，呼气时停止曝光。

TFT-CsI 探测器原理
采用CsI闪烁屏和TFT光电二极管阵列组成的X线探测器是目前DR成像技术的主流 技术，也是应用最广，最为成功的技术。主要应用厂商有西门子、飞利浦、GE 等公司。

Se-TFT原理
以Hologic为代表的厂商采用非晶硒技术制造X线探测器，目前更多地应用与乳 腺X线探测器。

Gustave Bucky 在1913 发明了铅条式的滤线栅
采用紧密排列的铅条来吸收散射线，使得胸部和腹部等厚体位摄影清 晰度提高。由于滤线栅的使用，不得不提高患者的入射剂量。
通过消除大部分二次射线和散射线，Potter-Bucky滤线板的使用，大大地提高了X线影像 的质量。Potter后来回忆到，当一位放射专家看到用新的滤线栅拍摄的清晰的照片时， 生气的把照片退回并指责道：“你们已经对这些底片做修饰。”这位放射专家不敢相信 这么清晰的底片会是用X线管直接拍摄出来的。
国产大型平板血管造影机，具有实时DSA，旋转DSA，Cone Beam CT 重建功能，与国际先进水平接近。
灰度量化数字图像技术 三维重建 可视化 融合技术 虚拟内窥镜技术 数字减影技术（时间减影 能量减影） 数字化抗散射线技术（虚拟滤线栅） 图像压缩技术 图像传输技术
数字化抗散射线技术的原理（虚拟滤线栅）
原始图像，含有焦点射线和散射线成分，图像 灰雾高，对比度低。射线剂量只有用物理滤线 栅的40%左右即可达到图像整体密度适中。
经过虚拟滤线栅过滤的图像，抑制了散射线 成分，适当提升焦点射线成分，射线剂量与 无附加物理滤线栅一致。
数字化抗散射线技术的原理（虚拟滤线栅）
FPD与X线设备---VCT
数据转换和射 线硬化校正
Parker’s 加权
滤波
校正
采集
3D反投影
容积数 据重建

体积CT的实现
•
X线图像的数字化及处理 1. 平行束CT—扇束CT– 多排螺旋CT – VCT 2. II+Camera+A/D DSA DSI 3. CR 4. 静态FPD—DR成像系统 5. 动态FPD—血管造影DSA—Cone Beam CT 6. Counting-Readout 技术

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灰度量化数字图像技术

三维重建（采用平板采集进行VCT重建）

能量减影技术
宽能谱图像 低能区吸收图像 高能区吸收图像
双能量采集方式可以采用两次曝光技术和双层TFT中间夹重滤过的三明治 采集方式。前者可以在普通TFT平板或CCD探测器上实现，后者只能在专 门设计的双能平板探测器上实现。

内窥镜技术
可以根据APR调整虚拟滤线栅的格比数，线密度，甚至可以调整铅当量数。不用 根据SID的变化更换滤线栅，仅仅调整滤波参数即可满足散射线过滤的需要。实 际应用中十分方便。数字滤线栅是未来取代传统物理滤线栅的趋势。
数字化抗散射线技术的原理（虚拟滤线栅）
普通滤线栅
所需要的X线剂量 患者受到的辐照量是虚拟滤线栅近3倍
虚拟滤线栅
仅有普通滤线栅的1/3，患者 受到的辐照大大降低。
空间频率造成畸变 SID距离的要求 X线系统的复杂度
无法避免因为栅格在图像上造成的干涉 无空间频率畸变 要求严格，焦距范围很小 不要求，焦距范围很大
需要有物理结构，需要精细调整滤线栅 无物理结构，无须调整滤线 与X线探测器间的位置关系 栅 广泛，可以用于增感屏-胶片结构和数 字式X线成像设备 需要有物理结构的制造过程，成本高 高剂量辐照具有较强的环境辐射污染 仅能用于数字式X线成像设 备 软件数学运算过程，成本低 低剂量辐照，对环境影响小

帧转移CCD摄像机的应用
帧转移CCD摄像机分为感光像素区域和帧转移区域，可以在X线曝光的时间 窗口内同时完成图像积累和图像读出两个过程。为血管造影术和动态透视 摄影提供了优质图像。

CR技术应用
CR技术将传统X光胶片的屏片结构逐步取代，是早期数字化的技术，目前在欧美和日 本大量使用。由于中国传统X光胶片在CR技术成熟阶段还没有来得及大量普及，DR技 术就已经在国际上大受推崇，使得中国的DR数字化成像技术直接取代屏片结构。目前 DR的普及速度超过了CR的普及速度。

旋转阳极X线管的发明和应用
旋转阳极X线管的研制成 功使X线输出剂量大幅度 提高，管电流可以达到 1000毫安以上，管电压 达到150千伏，管套热容 量达到2MHU以上，满足 了心血管的运动物体成 像需要，并且使计算机 断层摄影技术成为可能。

准直器的发明和应用
放射学发展的早期，散射线对X 线片影像质量及病人健康的影 响没有被人们认识到，1935年， 波兰的医学博士Januszkiewiz因 发明用限束器来限制X线束，减 少了二次射线对图像的影响， 降低了影像的灰雾，提高了图 像对比度，减小了散射辐射对 患者的伤害，因此获得了发明 专利。

增感屏的应用
由于增感屏的应用，使得X线曝光时间大大缩短，患者吸收剂量大幅度减少。 早期的胸部X线摄影的曝光时间需要10秒以上，患者需要训练憋气。腹部X线 曝光甚至达到数分钟。1903年，得益于高输出X光机和增感屏技术，手的曝光 时间只需5秒到2分钟，头颅骨需1分钟至15分钟。1909年推出能进行1/100秒 曝光的X线发生器。1912年用更加先进的设备，腹部曝光仅需3秒钟，如“闪一 下光”一样短暂。现代X光机使用的增感屏和大功率X线管使胸片摄影时间缩短 到数十毫秒。
通过血管造影机三维旋转完成VCT重建，并实现内窥镜可视化
传统抗散射技术
传统滤线栅 抗散射线技术
减少散射线的环节 高频发生器 X线管材料 KV 滤过程度和物质 抗散射线滤线栅

现代数字抗散射技术 （中国学者首次在国际上提出）
一种对传统滤线栅的革命性变革
采用铅条制造成的一组指向焦 点的栅格 可以透过焦点射线，吸收非焦 点射线 到达成像单元的X线主要以焦点 射线为主，散射线被抑制
用途范围
成本 环境影响
在成像单元之前没有任何物理装 置 焦点射线和非焦点射线同时到达 成像单元 通过对成像单元采集的数据处理 来区分焦点射线和散射成分并对 后者加以抑制
数字化抗散射线技术的原理（虚拟滤线栅）
G(x,y)=F(x,y)+S(x,y)+N(x,y)
上述公式表达了散射线生成的退化模型 G(x,y) 为最终得到全部图像信息的函数 F(x,y) 为初级射线图像信息 S(x,y) 为射线透过被测物体后产生的散射线 N(x,y) 是量子噪声

高频高压发生器的应用
高频高压发生器可以将网电源工频交流电整流成直流，经过高频逆变器将 直流转换成高频交流电，升压后整流成纹波很小的直流高压电，使X线中的 软射线成分降低，并可以满足高速脉冲曝光应用，输出功率大大提高。

影像增强器和CCD摄像机的应用
影像增强器的应用取代了早期的荧光屏透视，降低了透视剂量，提高了量子 效率和空间分辨率。CCD摄像机使动态图像得到广泛应用，包括血管造影和 DSA、消化道、泌尿道造影等技术。