数字化摄影X线摄影.ppt

X X线新进展线新进展————————数字化数字化X X线摄影线摄影山西医科大学第一医院山西医科大学第一医院 郑郑 玄玄 中中概 述X X线成像设备的发展历程：线成像设备的发展历程：（一）诊断用（一）诊断用X X线机发展史线机发展史 1 1、气体、气体X X线管、感应圈时期（线管、感应圈时期（1895-19161895-1916））2 2、热电子、热电子X X线管、变压器式高压发生器时线管、变压器式高压发生器时期（期（1916-19251916-1925年）为现代年）为现代X X线机奠定了基线机奠定了基础础3 3、防电击、防散射、防电击、防散射X X线装置的实用化时期线装置的实用化时期 （（1925-19451925-1945年）标志着诊断用年）标志着诊断用X X线机已线机已 进入成熟时期进入成熟时期 以上各个时期以上各个时期X X线管均为固定阳极线管均为固定阳极4 4、高条件、大容量、控制技术现代化时期、高条件、大容量、控制技术现代化时期 （（19451945年以后），大功率旋转阳极年以后），大功率旋转阳极X X线管线管 的问世，是的问世，是X X线机实现大容量的前提线机实现大容量的前提 。

阳极分为固定阳极和旋转阳极）（阳极分为固定阳极和旋转阳极）n n二十世纪五十年代，影像增强器的研制二十世纪五十年代，影像增强器的研制 成功，使成功，使X X线机的性能和应用范围有了新线机的性能和应用范围有了新 的突破，最引人注目的是的突破，最引人注目的是X X线电视、录像线电视、录像 和动态摄影，在一定程度上解决了动态和动态摄影，在一定程度上解决了动态 检查、影像再现等问题（检查、影像再现等问题（IITVsIITVs，即影像，即影像 增强电视系统）使图像质量得以提高增强电视系统）使图像质量得以提高 ，并解决了暗室向明室的转变的这一难，并解决了暗室向明室的转变的这一难 题我国七十年代以后才广泛应用我国七十年代以后才广泛应用n n19751975年以来，逆变技术在年以来，逆变技术在X X线机中得到线机中得到广泛应用，使高压变压器的体积和重广泛应用，使高压变压器的体积和重量明显减小，从而得到迅速普及量明显减小，从而得到迅速普及 二）（二）X X线线CTCT机的诞生机的诞生19721972年，英国工程师汉斯菲（年，英国工程师汉斯菲（HounsfieldHounsfield ））首次研制成功世界上第一台首次研制成功世界上第一台CTCT扫描机。

这扫描机这 是电子技术、计算机技术和是电子技术、计算机技术和X X线技术相结合线技术相结合 的产物，是的产物，是18951895年年X X线发现以来医学影像设线发现以来医学影像设 备的一个革命性进展，为现代医学影像设备的一个革命性进展，为现代医学影像设 备学奠定了基础备学奠定了基础 CTCT对密度分辨率高）对密度分辨率高）（三）数字（三）数字X X线成像设备的发展线成像设备的发展 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，再转换成模拟图像显示的一种x线设备数字X线设备可分为CR、DR、DSA n根据x线束的形状，数字x线成像又可分为锥形成像法、扇形和笔形成像法CR和DF属于数字锥形成像DDR采用扇形X线束或笔形x线束进行扫描投影成像， 亦可采用锥形成像 n n数字X线成像与传统的增感屏-胶片成像相比有许多优点：①对比度分辨力高（分辨力单位：LP即线对）；②辐射剂量小；③图像的后处理功能强；④可利用大容量的光盘存储数字影像，消除用胶片记录X线影像带来的种种不便，并可方便地接人PACS，实施联网，更高效、低耗、省时间、省空间地实现影像的储存、传输和诊断n数字x线设备的对比度分辨力高，但其空间分辨力(约为20～40LP／cm)不如胶片的高(理论值为50～70LP／cm)。

数字图象与比特(bit)n比特没有颜色、尺寸或重量，能以光 速传播，是信息的最小单位n是一种存在的状态：开或关，真或伪 ，上或下，入或出，黑或白n比特用“1”或“0”来表示，比特通常代表 的是数字信息如：1，10，11，100 ，101，110，111，代表了1，2，3，4 ，5，6，7等数字像素与比特n就像比特是信息的原子一样，像素可视为图形的 分子，一个像素由不止一个比特来代表它是由“ 图像”（picture）和“元素”（e1ement）两个词缩 合而成的n对于任何一个特定的单色图像（monochrome image），你都可以决定要用多少行和多少列来构 图你用的行和列越多，每个方块的面积就越小 ，图形的颗粒就～越精细，效果也就越好 数字化的特点n数据压缩（data comparession）和纠正错误 （error correction）的功能，如果是在非常 昂贵或杂音充斥的信道（channel）上传递信 息，这两个功能就显得更加重要了n比特会毫不费力地相互混合，可以同时或分别 地被重复使用声音、图像和数据的混合被称 作 “多媒体”（mu1timedia），这个名词听起来 很复杂，但实际上，不过是指混合的比特（ commingled bits）n以光速传输什么是数字影像n模拟影像----图像的密度随空间位置连续变化 随空间位置连续变化。

n数字影像---图像的密度是由许多不连续的不 同密度值(可用数字表示)的点组成的模拟信息与数字信息可以通过“模数转换器”A/D 或“数模转换器” D/A 相互转换:A/D转换 模拟影像 数字影像 D/A转换数字影像系统主要组成 影像信息的采集 影像信息的转换 及输入存储器 处理系统 显示器 输出传输 系统 数字影像显著的优点 成像速度快: S/F体系:约10分钟 CR:几十 秒 DR:几秒钟)图像清晰:数字影像具有很高的密度分辨率图像处理功能强: 获取信息更多: 一次拍摄可以看到多种组织 ;图像保存方便: 图像可以远程传送: 提高工作效率 :典型的医学数字影像 CT---- Computed Tomography 计算机断层扫描MRI----Magnetic Resonance Imaging 磁共振成像DSA----Digital SubtractionAngiography 数字减影血管造影DF---- Digital Fluorography 数字荧光摄影 DSI---- DigitL Spot Imaging 数字点片成像ECT---- 放射性核素发射计算机断层扫描成像DR----CR---- 第一节 X线计算机摄影装置nCR（Computed Radiograph）是采用影像板（image plate IP）作探测器。

与常规X线摄影相比，除了信息数字化带来的优点外，还具有对比度分辨力高、辐射剂量小等优点但其空间分辨力不如胶片的高IP代替了胶片成像）X-线信息 IP 潜影 激光扫描 紫外光信息 光电倍增管 电信号 A/D 数字信息n注：光电倍增管功能：光信号转换为电信号;增强光信号强度1、信息采集由IP代替胶片实现，它以潜影的形式记忆X线图像2、信息转换由影像读取装置实现，它可将x线图像(潜影)变换为数字图像信号3、信息处理由计算机来完成，对数字影像作各种相关的后处理，如大小测量、放大、灰阶处理、空间频率处理、减影处理等4、信息记录利用存储媒体如光盘等，通常在存储前进行数据压缩；用于诊断的模拟影像(照片)可通过激光相机打印激光胶片获得；也可采用热敏打印胶片或热敏纸等记录影像激光打印胶片是常规的记录方式CR图像还能直接在计算机显示器上显示一、基本组成与工作原理CR工作流程示意 X 射线对IP板曝光激光扫描IP板采集影像信息并数字化擦除IP板信息影像采集工作站影像采集工作站打印管理工作站质量管理工作站网络集线器激光打印输出CD 刻录存档 二、影像板nCR影像不是直接记录于胶片上，而是先记录在IP上；IP可以重复使用，但它不能直接显示图像1．结构(1)表面保护层：其作用是防止荧光层受到 损伤。

它非常薄且透光率高2)光激励发光(photon stimtJlation light， PSI)荧光层核心结构）(3)基板：其作用是保护荧光层免受外力的 损伤4)背面保护层：其作用是防止IP摩擦损伤n光激励发光(photon stimtJlation light PSL )荧光层：它由PSL荧光物混于多聚体溶液中，涂在基板上制成PSL荧光物是一种特殊的荧光物质，它能把第一次照射的光信号记录下来，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2．成像原理n射入IP的x线量子被PSL荧光层内的PSL荧光物吸收，释放出电子其中部分电子散布在荧光物内呈半稳态，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，即发生PSL现象，亦简称光致发光现象 光致发光现象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IP的输出信号还需由读取装置完成光电转换和A／D转换，再经计算机图像处理后，形成数字影像A/DA/D（模数转换器）即（模数转换器）即analogue-to- analogue-to- digital convertr, digital convertr,将模拟图像（将模拟图像（analogue imageanalogue image）转化成数字图像（）转化成数字图像（digital imagedigital image）） A B CA B C上图上图A A为一幅手的为一幅手的X X线照片，其中有一条横线。

现线照片，其中有一条横线现 分析沿这条线的一维像，图分析沿这条线的一维像，图B B给出横线上一维像的密度给出横线上一维像的密度 随距离变化的连续函数，图随距离变化的连续函数，图C C是用数字表示的一维数字是用数字表示的一维数字 图像图像 3．特性(1)发射光谱与激发光谱：PSL荧光体可发出蓝-紫光，发光强度依激发IP光线的波长而变，把PSL强度与读取照射光波长的关系曲线称为激发光谱 在读取激发光谱下，已存储x线图像IP中PSL荧光体发射出强度与X线强度成正比的蓝-紫光PSL强度与其波长的关系曲线称为发射光谱2)时间响应：当停止用激光照射荧光体时，发光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，即IP具有很好的时间响应特征3)动态范围：IP发射荧光的量依赖于第一次激发的X线量，在1：10的范围内具有良好的动态范围IP的动态范围比屏／片组合宽得多，可以精确地检测每次摄影中各组织间X线吸收的差别 4)存储信息的消退：X线激发IP后模拟影像被存储于荧光体内，在读出前的存储期间，一部分被俘获的光电子将逃逸，从而使第二次激发时荧光体发射的PSL强度减少，这种现象称消退。

IP的消退现象很轻微，读出前存储8小时的IP，其发光量只减少25％由于CR设备对光电倍增管增益有一定的补偿，故按标准条件曝光的IP在额定存储时间内几乎不受消退的影响但若IP曝光不足或存储过久，则会由于X线量子不足和天然辐射的影响，致使噪声加大因此，最好在第一次激发后的8小。