DR成像技术PPT课件.ppt

第13章 DR成像技术湖北医药学院生物工程学院 敖 锋一、DR (Digital radiography)概述 将X线穿过人体后由平板探测器（FPD）探测的模拟信号直接数字化而形成数字影像的检查技术 根据DR平板探测器结构类型和成像技术的不同，分为直接数字化X线成像（非晶硒）、间接数字化X线成像（非晶硅）、 CCD X线成像、多丝正比电离室成像 DR的优点：更高的空间分辨力，更大的动态范围，更低的x线照射量，更丰富的图像层次，改善了工作流程，提高了工作效率 二、非晶硒探测器成像 直接数字化直接数字化X线成像的平板探成像的平板探测器利用了非晶硒器利用了非晶硒的光的光电导性，将性，将X线直接直接转换成成电信号，信号，经模模/数数转换成数字化影像成数字化影像一）基本（一）基本结构：包括构：包括4部分部分（（1））X线转换介介质：位于探：位于探测器的上器的上层，，为非晶硒非晶硒光光电材料它利用非晶硒的光材料它利用非晶硒的光电导特性，将特性，将X线转换成成电子信号当子信号当X线照射非晶硒照射非晶硒层时，可，可产生正生正负电荷（荷（电子空穴子空穴对），），这些些电荷在偏置荷在偏置电压作用下以作用下以电流的形式沿流的形式沿电场移移动，由探，由探测器器单元元阵列收集。

列收集空穴在物理学中指共价键上流失一个电子，最后空穴在物理学中指共价键上流失一个电子，最后在共价键上留下空位的现象即共价键中的一些在共价键上留下空位的现象即共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴空穴带正电荷位，我们称这些空位为空穴空穴带正电荷（（2）探）探测器器单元元阵列：位于非晶硒的底列：位于非晶硒的底层，用薄，用薄膜晶体管（膜晶体管（TFT）技）技术在玻璃底在玻璃底层上形成几百万上形成几百万个个检测单元整列，每一个元整列，每一个检测单元含有一个元含有一个电容和一个容和一个TFT，且，且对应图像的一个像素像的一个像素3）高速信号）高速信号处理：每个理：每个储存在存在电容内的容内的电荷按荷按地址信号被地址信号被顺序序读出，形成出，形成电信号，然后信号，然后进行行放大放大处理，再送到理，再送到A/D转换器器进行模行模/数数转换4）数字影像）数字影像传输：将：将电信号信号转换成数字信号并成数字信号并传输到到计算机算机显示、打印。

示、打印（二）成像原理（二）成像原理 入射的入射的X射射线照射非晶硒照射非晶硒层使硒使硒层产生生电子子-空穴空穴对，在，在外加偏外加偏压电场作用下，作用下，电子子-空穴空穴对向相反的方向移向相反的方向移动形成形成电流，流，电流的大小与入射流的大小与入射X线光子数量成正比，光子数量成正比，这些些电流信号被存流信号被存储在在TFT的极的极间电容上每个容上每个TFT形成一形成一个采集个采集图像的最小像的最小单元（像素），每个像素内有一个元（像素），每个像素内有一个场效效应管在读出控制信号的控制下，开关出控制信号的控制下，开关导通，把存通，把存储于于电容内的像素信号逐一按容内的像素信号逐一按顺序放大，序放大，输送到送到A/D转换器将像素器将像素电荷荷转换为数字化数字化图像信号三、非晶硅探测器成像非晶硅平板探测器是一种以非晶硅光电二极管阵列为核非晶硅平板探测器是一种以非晶硅光电二极管阵列为核心的心的X线影像探测器目前非晶硅平板探测器使用的荧光线影像探测器目前非晶硅平板探测器使用的荧光材料主要有材料主要有碘化铯（碘化铯（se）和硫氧化钆（）和硫氧化钆（ga）其原理是其原理是将入射后的将入射后的X线光子转换成可见光，再由具有光电二极管线光子转换成可见光，再由具有光电二极管作用的非晶硅阵列变为电信号，通过外围电路检出及作用的非晶硅阵列变为电信号，通过外围电路检出及A/D变换，从而获得数字化图像。

由于经历了变换，从而获得数字化图像由于经历了X线线—可见可见光光—电荷图像电荷图像—数字图像的成像过程，因此被称作间接数字图像的成像过程，因此被称作间接转换型平板探测器转换型平板探测器一）基本结构（一）基本结构与非晶硒平板探测器比较，除了荧光材料层和探测元阵与非晶硒平板探测器比较，除了荧光材料层和探测元阵列不同，其信号读出、放大、列不同，其信号读出、放大、A/D转换和输出等部分基转换和输出等部分基本相同（二）成像原理（二）成像原理位于探测器顶层的碘化铯闪烁位于探测器顶层的碘化铯闪烁晶体将入射的晶体将入射的X线转换为可见光线转换为可见光可见光再激发碘化铯层下的可见光再激发碘化铯层下的非晶硅光电二极管阵列，使光非晶硅光电二极管阵列，使光电二极管的电容上形成储存电电二极管的电容上形成储存电荷每一像素电荷量的变化与荷每一像素电荷量的变化与入射入射X线强弱成正比，同时该阵线强弱成正比，同时该阵列还将空间上连续的列还将空间上连续的X线图像转线图像转换为一定数量的行和列构成的换为一定数量的行和列构成的总阵式图像在中央时序控制总阵式图像在中央时序控制器的统一控制下，读取电路信器的统一控制下，读取电路信号将电荷信号逐行取出，转换号将电荷信号逐行取出，转换为串行脉冲序列，经为串行脉冲序列，经A/D转换转换为数字信号。

为数字信号四、CCD X线成像 CCD （（charge coupled device））X线成像的核心成像的核心部件是部件是电荷耦合器件，它是一种半荷耦合器件，它是一种半导体器件，体器件，在光照下能在光照下能产生与光生与光强度成正比的度成正比的电子子电荷，荷，形成形成电信号 由于由于CCD对X射射线不敏感，所以需要先将不敏感，所以需要先将X射射线激激发荧光屏光屏产生生荧光，光，经增增强后成后成为Video信信息，息，经反光反光镜反射到反射到CCD镜头，被采集并，被采集并转换为电信息，再信息，再转换为数字信息，从而数字信息，从而获得数字得数字影像 原理：原理：CCD 摄像机阵列技术是采用近百个性能一致的摄像机阵列技术是采用近百个性能一致的CCD 摄像机整齐排列在同一平面上，它们前方一定距离摄像机整齐排列在同一平面上，它们前方一定距离（共同的焦点）上是一张荧光屏共同的焦点）上是一张荧光屏X 线对被检体曝光时，线对被检体曝光时，荧光屏发出人体组织的可见光影像，每一个荧光屏发出人体组织的可见光影像，每一个CCD 摄影机摄影机摄取一定范围的荧光影像，并转换成数字信号，再由计摄取一定范围的荧光影像，并转换成数字信号，再由计算机进行处理，将图像拼接，形成一幅完整的图像。

算机进行处理，将图像拼接，形成一幅完整的图像五、DR操作技术（一）DR的成像过程（二）DR操作流程 1．准备流程 ①接通配电柜电源总闸； ②接通接线板电源； ③接通X线机控制器电源； ④接通电脑主机电源； ⑤开启技术工作站及其医生工作站； ⑥开启激光打印机或文字报告打印机； ⑦系统处于开始正常状态2．工作流程(1)核对患者资料，确定摄影部位2)录入患者的信息：如姓名、性别、年龄、编号等3)在技术工作站设定摄影部位及其曝光参数4)摆位及对准中心线5)曝光采集影像信息6)调节采集图像的窗宽、窗位，使之符合诊断要求7)根据需要选择打印规格，打印激光胶片8)发送影像至诊断工作站或PACS系统3．关机流程①关闭技术工作站；②关闭医生工作站；③关闭激光打印机；④关闭X线高压；⑤关闭配电柜电源总闸(三) DR参数选择与影像效果 1．DR一般参数选择与影像效果 脏器名称，kV自动或手动选择，kV固定方式或曲线方式选择，剂量选择，曝光参数根据透视条件自动选择，边缘增强选择，滤过系数调节，窗宽上下限选择，骨的黑白显示选择，标记，选择曲线，黑化度校正选择，X线管焦点选择等 DR设备在曝光控制界面上都趋于标准化、程序化 曝光方式分为手动和自动 DR系统图像具有动态调节的优越性 DR系统的图像后处理功能主要是运用窗技术调节图像，以此调节影像的层次与影像对比度 边缘增强的调整可使图像边缘更为锐利，轮廓更为清晰； 恰当的亮度和对比度(窗宽窗位)可使图像具有更佳的层次和丰富的信息； 组织均衡通过调节组织密度高低的区域和均衡的强度范围，使曝光不足或曝光过度的部分的图像信息重新显示出来，解决了摄影部位组织间的密度或厚度的差异造成的图像信息缺失。

 2．DR的图像质量评价参数与影像效果(1)探测器调制传递函数：用于衡量系统如实传递和记录空间信息的能力2)噪声功率谱与空间频率响应 系统的噪声水平是影响最终成像质量的关键因素探测器的噪声主要来源于两个方面：①探测器电子学噪声；②X射线图像量子噪声 (3)量子检测效率(DQE)：是成像系统的有效量子利用率， 探测器的DQE被定义为输出SNR的平方与输入SNR的平方之比，通常用百分数来表示： DQE=(SNR出)2／(SNR入)2×100％(4)FPD设计：大部分FPD多采用四板或两板拼接而成 多板拼接的拼接缝会在图像中央留下300μm宽的盲区，影响成像质量，在日常工作中需要经常对平板进行校准5)探测器尺寸： 目前的FPD尺寸大多为43cm×43cm或41cm×41cm或36cm×43cm(6)像素大小和空间分辨力： 图像上的空间分辨力主要是由像素大小决定 临床使用时像素尺寸的选择应该是最优的而不是最小的7)刷新和成像速度： 串行A／D转换模式 Definium 6000系统采用并行A／D转换设计 减小了数据采集时间和成像时间。

数据采集时间的缩短，提高了FPD的刷新速度，使双能成像等高级临床应用的实现成为可能(8)动态范围：是指FPD所能检出的最强信号和最弱信号之间的范围 动态范围越大，表明探测器所能检出的信息越多 (9)平板感光度：表示探测器对信号的敏感程度 常见的DR系统的平板感光度最大值，一般为800在相同条件下，平板感光度越高，曝光时问越短(10)填充因子：为探测器面积与像素总面积的比值 这个比值越大，可见光信号转换成电信号的比例越大，信号损失越小 目前常见的DR系统FPD的填充因子一般为65％由于采用纳米技术设计扫描电路和读出电路，DR系统的填充因子为80％发展趋势： 整板技术、高DQE、宽动态范嗣、快速成像和低辐射剂量(四)DR的应用1．DR的一般临床应用(1)用于人体全身各个部位平片数字x线摄影2)特殊造影检查(如排泄性肾盂造影、膀胱造影、T形管造影、子宫输卵管造影等)3)数字乳腺摄影一般使用非晶硒FPD，且要求像素很小4)心血管造影，常用非晶硅FPD5)胃肠道造影检查时常用CCD2．DR的特殊临床应用 (1)DR双能量减影技术：是以x线管输出不同的能量(kVp)对被摄物体在很短间隔时间内进行两次独立曝光，获得两幅图像或数据，并进行图像减影或数据分离整合，分别生成软组织密度像、骨密度像和普通DR胸片3幅图像。

双能量减影在胸部应用的优势在于：Ø提高肺内结节的检出率Ø提高肺部钙化的检出率Ø提高气胸的检出率Ø提高肋骨骨折检出率(2)DR的体层融合技术：也称为三维体层容积成像技术，该功能通过一次扫描可以获得检查区域内任意深度层面的多层面高清晰度的体层图像可以实现站立位和卧位的两种摄影方式探测器分为移动式或固定式两种(3)DR的图像拼接技术：是在DR自动控制程序模式下，一次性采集不同位置的多幅图像，然后由计算机进行全景拼接，合成为大幅面X线图像 自动无缝拼接技术的临床意义：一次检查能完成大幅面、无重叠、无拼缝、最小几何变形、密度均匀的数字化X线图像例如，骨科或者矫形外科对人体大范围结构做整体性结构显示，精确测量全脊柱、全肢体的结构结构改变(4) 组织均衡技术：通过图像后处理，对图像进行加权整合，使不同密度的区域的图像(如鼻骨信号和软组织信号)能在同一幅图像中同时显示六、DR图像质量控制（一）影像（一）影像图像像质量的因素量的因素u设备的性能和的性能和稳定性定性u人人为操作因素操作因素u摄影条件及后影条件及后处理技理技术u伪影影u滤线栅u屏幕屏幕显示一致性示一致性u激光打印机激光打印机输出出（二）图像质量控制措施（二）图像质量控制措施p设备日常维护及保养设备日常维护及保养p提高技术员素质提高技术员素质p选择合适曝光参数及应用选择合适曝光参数及应用 后处理技术的应用后处理技术的应用p消除伪影消除伪影p滤线栅滤线栅p显示器校准显示器校准p激光打印机校准激光打印机校准。