数字化X线机成像设备

数字化X线机成像设备上海医疗器械高等专科学校黄勇ShanghaiMedicalInstrumentationCollege第一节概述数字化X线机成像设备的发展数字化X线机成像设备是指把X线透射的影像转换成数字图像的一种X线设备。分类计算机X线摄影(ComputedRadiography,CR)数字X线摄影(DigitalRadiography,DR)特点辐射剂量小、成像质量高、数字化媒体记录的量大空间小、可实现数字图像可处理技术及远距离传输技术ShanghaiMedicalInstrumentationCollege第一节概述影像信号的数字化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。二维数字图像中的每一个点称为像素。像素的数目等于行数和列数的乘积，即为图像的大小。一般医学中的图像大小有256×256，512×512，1024×1204等。像素的黑白程度称为灰度，用一个数值可以表示灰度，这个数值的最大值称为灰阶，灰阶一般有256级、1024级，对应地也可表示为8bit、10bit。ShanghaiMedicalInstrumentationCollege第一节概述几种X线图像数字化的方式胶片扫描系统影像增强器+CCD+图像板计算机X线摄影(ComputedRadiography,CR)数字X线摄影(DigitalRadiography,DR)ShanghaiMedicalInstrumentationCollege胶片扫描系统扫描仪计算机X线胶片专用设备ShanghaiMedicalInstrumentationCollege影像增强器+CCD+图像板X线X线影像增强器计算机处理系统电视摄像管CCD或真空摄像管电视信号处理A/D转换(图像板)数字信号显示打印球管人体ShanghaiMedicalInstrumentationCollege第二节计算机X线摄影系统系统原理和概念计算机X线摄影（成像）系统（ComputedRadiography，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的关键是用成像板（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。ShanghaiMedicalInstrumentationCollegeCR系统的基本结构ShanghaiMedicalInstrumentationCollege系统流程扫描主机PCbaseIDStation（病人信息输入）影像处理工作站激光打印机网络服务器（PACS）ShanghaiMedicalInstrumentationCollege影像板(ImagePlate,IP)结构表面保护层：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ShanghaiMedicalInstrumentationCollege影像板(ImagePlate,IP)结构荧光成像层：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。ShanghaiMedicalInstrumentationCollege影像板(ImagePlate,IP)结构基板：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的试用寿命。两万次以上重复使用。ShanghaiMedicalInstrumentationCollege影像板(ImagePlate,IP)结构背面保护层：材料与表面层相同，避免IP在使用过程中的摩擦。ShanghaiMedicalInstrumentationCollege影像板(ImagePlate,IP)成像原理某些荧光物质可将第一次被激发的信息储存下来,当再次受激发时会释放出与第一次信息相应的荧光。这种现象称为光激发发光或光致发光。具有这一特性的物质称为辉尽性荧光物质。成像板(IP)采用氟卤化钡晶体。它的激发发光现象最强。ShanghaiMedicalInstrumentationCollege影像板(ImagePlate,IP)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ShanghaiMedicalInstrumentationCollegeIP的特性：发射与激发光谱由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ShanghaiMedicalInstrumentationCollegeIP的特性：时间响应特征激光激发荧光体停止时，发射的荧光依其发生过程的衰减特征逐渐终止。否则将与后面读出的信息重叠，重而降低影像质量。IP的光发射寿命期为0.8μs。ShanghaiMedicalInstrumentationCollegeIP的特性：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线吸收差异曝光3.0膠片影像屏密度輸出100001000101000.21.08004002001600100ShanghaiMedicalInstrumentationCollegeIP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,从而使激发产生的荧光强度减少，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。受X线照射后，尽快读取。ShanghaiMedicalInstrumentationCollegeIP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、α射线β射线及电子线等。来自建筑物上固定装置、天然放射性元素、宇宙射线、IP板上微量放射性元素。长期存放会产生小黑斑。使用前必须激光擦除。ShanghaiMedicalInstrumentationCollegeIP实物ShanghaiMedicalInstrumentationCollege读出装置原理ShanghaiMedicalInstrumentationCollege读出装置输出缓冲区10个暗盒输入缓冲区10个暗盒缓冲作用输出及输入各10个暗盒，合供20个无需等候時间每小时70张阅读影像資料及病人資料12bit影像信息输出到:-自动化工作站-互动/交互处理工作站ShanghaiMedicalInstrumentationCollege计算机图像处理图像处理环节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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。ShanghaiMedicalInstrumentationCollege图像读出灵敏度自动设定为在不同X线剂量下，获得相同的图像质量，采用灵敏度自动设定功能预读程序流程确定灵敏度ShanghaiMedicalInstrumentationCollege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2ShanghaiMedicalInstrumentationCollege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、反轉,旋转，距离、面积测量。文字注释。更改病人资料ShanghaiMedicalInstrumentationCollegeShanghaiMedicalInstrumentationCollege图像的储存和记录装置磁带硬盘光盘磁光盘（MOD）SunShanghaiMedicalInstrumentationCollege图像的储存和记录装置激光照相机激光发生器光调制器光学扫描器胶片传输系统供片库ShanghaiMedicalInstrumentationCollegeCR特点(总结)实现了传统X线图象的数字化；提高了图象的密度分辨率和显示能力；能实现图象后处理，增加了显示信息的功能；降低了X线曝光量；可以不用胶片的形式存储图片，而是以数字形式用磁盘或光盘存储，还能把信息传输给PACS。ShanghaiMedicalInstrumentationCollege第三节数字X线摄影系统DR系统的原理框图平板数字探测器（FlatPanelDetector,FPD）ShanghaiMedicalInstrumentationCollege平板数字探测器材料种类：CCD探测器CMOS探测器非晶硅探测器非晶硒探测器ThinFilmTransistorarray薄膜晶体管阵列ShanghaiMedicalInstrumentationCollegeGlassSubstrateAmorphousSiliconArrayContactFingersScintillator(CsI)ContactLeadsForRead-OutElectronicsGE平板数字探测器结构ShanghaiMedicalInstrumentationCollegea-Si平板探测器工作原理PhotonsCesiumIodide(CsI)DETECTORCesiumiodidescintillatorabsorbsX-RayphotonsandconvertsthemtolightLightAmorphousSiliconPanel(Photodiode/TransistorArray)Low-noisephotodiodearrayabsorbslightandconvertsitintoanelectroniccharge...Eachphotodioderepresentsapixelorpictureelement...DigitalDataElectronsReadOutElectronicsChargeateachpixelisreadoutbylow-noiseelectronicsandturnedintodigitaldatasenttoanimageprocessorTheGEDigitalDetectorisOptimized......ForLowNoiseandTopImageQualityShanghaiMedicalInstrumentationCollegea-Se平板探测器原理ShanghaiMedicalInstrumentationCollege非晶硅非晶硒平板数字探测器原理ShanghaiMedicalInstrumentationCollege平板数字探测器参数技术参数：平板尺寸：17×17，单位英寸灰度等级：14bit像素：720万个像素点分辨率：3.1LP/MM显示器：2K×2K曝光间隔：6秒ShanghaiMedicalInstrumentationCollege平板数字探测器性能曝光剂量更低1101001000100001000001,0E-41,0E-21,0E+01,0E+2ExposuremRRelativesignalGEDig.Det.CR(ST)SeleniumFilmFilm/screen200Film/screen400CR(HR)ShanghaiMedicalInstrumentationCollege多丝正比室扫描投影X线机ShanghaiMedicalInstrumentationCollegeDigitalRADImagingShanghaiMedicalInstrumentationCollege数字化X线机ShanghaiMedicalInstrumentationCollege医院放射科数字化网络ImagesWorklistImageRetrievalNewImages