第六章数字X线设备(一)概要课件

医学影像设备学医学影像设备学第六章第六章 数字数字X X线设备线设备医学影像医学影像设备设备学第六章学第六章 数字数字X线设备线设备2024/7/52学习目标学习目标1.熟悉数字熟悉数字X线设备的分类及其优点；线设备的分类及其优点；2.掌握计算机掌握计算机X线摄影装置的基本机构；线摄影装置的基本机构；3.掌握计算机掌握计算机X线摄影装置的工作原理。线摄影装置的工作原理。2023/8/132学学习习目目标标熟悉数字熟悉数字X线设备线设备的分的分类类及其及其优优点；点；2024/7/53主要内容主要内容一、数字一、数字X X线成像设备的分类与优点；线成像设备的分类与优点；二、计算机二、计算机X X线摄影装置的基本结构；线摄影装置的基本结构；三、计算机三、计算机X X线摄影装置的工作原理。线摄影装置的工作原理。2023/8/133主要内容一、数字主要内容一、数字X线线成像成像设备设备的分的分类类与与优优点点2024/7/54数字数字X X线设备线设备 把把X X线透射图像线透射图像数字化数字化并进行系列处并进行系列处理，再转换成理，再转换成模拟图像模拟图像显示的一种显示的一种X X线线设备。设备。模拟图像模拟图像数字图像数字图像透射图像透射图像2023/8/134数字数字X线设备线设备 把把X线线透射透射图图像数字化像数字化2024/7/55数字数字X X线设备线设备1.CR(Computed Radiography)1.CR(Computed Radiography)计算机计算机X X线线摄影装置摄影装置2.DR(Digital Radiography)2.DR(Digital Radiography)数字数字X X线摄影线摄影装置装置 IPIP存储信息存储信息激光扫描激光扫描存储信息存储信息转为电信号转为电信号计算机处理计算机处理数字图像数字图像 透过人体的透过人体的X X线通过线通过探测器探测器以直接或以直接或间接方式转换为数字图像间接方式转换为数字图像 2023/8/135数字数字X线设备线设备1.CR(Computed 3.DSA(Digital Subtraction 3.DSA(Digital Subtraction Angiography)Angiography)数字减影血管造影数字减影血管造影计算机与心血管造影计算机与心血管造影X X线机相结合的一种新线机相结合的一种新的成像系统的成像系统4.X-CT(X-ray Computed Tomography)4.X-CT(X-ray Computed Tomography)X X线线计算机体层成像计算机体层成像3.DSA(Digital Subtraction Angi2024/7/57数字数字X X线设备线设备成像方式成像方式2023/8/137数字数字X线设备线设备成像方式成像方式2024/7/58数字数字X X线设备线设备发展历程发展历程1.19721.1972年年 X-CTX-CT问世问世 带来医学图像数带来医学图像数字化浪潮字化浪潮2.19792.1979年年 飞点扫描飞点扫描DRDR出现出现 DSADSA得到高得到高速发展速发展2023/8/138数字数字X线设备发线设备发展展历历程程1.1972年年 X-4.19984.1998年年 非晶硅非晶硅(Si)(Si)平板探测器推出平板探测器推出 2001 2001年年 非晶硒非晶硒(Se)(Se)平板探测器面世平板探测器面世3.203.20世纪世纪8080年代初年代初 CRCR研发成功研发成功 90 90年代推入市场年代推入市场 传统传统X X线摄影影像线摄影影像数字化数字化4.1998年年 非晶硅非晶硅(Si)平板探平板探测测器推出器推出3.20世世纪纪80DR平板探测器可以分为两种：非晶硒平板探测器和非晶硅平板探测器，从能量转换的方式来看，前者属于直接转换平板探测器，后者属于间接转换平板探测器。DR平板探平板探测测器可以分器可以分为为两种：非晶硒平板探两种：非晶硒平板探测测器和非晶硅平板探器和非晶硅平板探测测在摄片中应根据不同的检查部位来选择不同类型平板探测器的DR。对于象胸部这样的检查，重点在于观察和区分不同组织的密度，因此对密度分辨率的要求比较高。在这种情况下，宜使用非晶硅平板探测器的DR，这样容易获得较高对比度的图像，更有利于诊断；对于象四肢关节、乳腺这些部位的检查，需要对细节要有较高的显像，对空间分辨率的要求很高，因此宜采用非晶硒平板探测器的DR，以获得高空间分辨率的图像。在在摄摄片中片中应应根据不同的根据不同的检查检查部位来部位来选择选择不同不同类类型平板探型平板探测测器的器的DR。目前绝大多数厂家的数字乳腺机都采用了非晶硒平板探测器，正是由于乳腺摄片对空间分辨率要求很高，而只有非晶硒平板探测器才可能达到相应的要求。目前目前绝绝大多数厂家的数字乳腺机都采用了非晶硒平板探大多数厂家的数字乳腺机都采用了非晶硒平板探测测器，正是由器，正是由数字X线设备发展历程：常规X线机透视荧光屏成像X-TV成像数字透视（DF）数字胃肠数字减影心血管造影（DSA）；常规X线机摄影屏胶系统成像飞焦点扫描、线扫描（DDR）、X-TV成像链（IDR）IP板、FPD、CCD成像CR、DR。数字数字X线设备发线设备发展展历历程：程：常常规规X线线机机透透视视荧荧光屏成像光屏成像X-T2024/7/514数字数字X X线设备线设备数字数字X X线成像优点线成像优点对比度分辨力高；对比度分辨力高；辐射剂量小，辐射剂量小，X X线利用率高；线利用率高；图像后处理功能强；图像后处理功能强；便于存储与传输。便于存储与传输。2023/8/1314数字数字X线设备线设备数字数字X线线成像成像优优点点对对比度分比度分2024/7/515一一 计算机计算机X X线摄影装置工作原理线摄影装置工作原理IPIPIPIP接受接受X X线照射线照射激光扫描转换成激光扫描转换成光信号光信号转换为转换为电信号电信号转换为转换为数字信号数字信号获得获得数字影像数字影像2023/8/1315一一 计计算机算机X线摄线摄影装置工作原理影装置工作原理IPIP 发展历程：20世纪80年代初，CR研发成功，90年代投入临床应用。主要优势：成本低（一次性投入、日常维护），便于推广。发发展展历历程：程：20世世纪纪80年代初，年代初，CR研研发发成功，成功，90年代年代2024/7/517IPIP信息采集信息采集信息采集：信息采集：IPIP代替胶片，形成潜影，代替胶片，形成潜影，IPIP在在强光照射下可擦除记忆信息以重复使用强光照射下可擦除记忆信息以重复使用一一 计算机计算机X X线摄影装置工作原理线摄影装置工作原理2023/8/1317IP信息采集信息采集：信息采集信息采集：IP代替胶片，形代替胶片，形（二）依据成像原理看基本组成 1.信息采集IP板 2.信息转换读取装置 3.信息处理计算机 4.信息存储和记录计算机和激光相机（二）依据成像原理看基本（二）依据成像原理看基本组组成成2024/7/519IPIP信息转换信息转换信息转换：信息转换：激光扫描使激光扫描使IPIP存储的信息转换存储的信息转换成光信号成光信号,再转换成电信号，并进行再转换成电信号，并进行A/DA/D转转换，得到数字化图像换，得到数字化图像一一 计算机计算机X X线摄影装置工作原理线摄影装置工作原理2023/8/1319IP信息信息转换转换信息信息转换转换：激光：激光扫扫描使描使IP存存2024/7/520IPIP信息处理信息处理信息处理：信息处理：对数字化图像进行各种处理，对数字化图像进行各种处理，如大小测量、放大、灰阶处理、空间频率如大小测量、放大、灰阶处理、空间频率处理、减影处理等处理、减影处理等一一 计算机计算机X X线摄影装置工作原理线摄影装置工作原理2023/8/1320IP信息信息处处理信息理信息处处理：理：对对数字化数字化图图像像进进行行2024/7/521IPIP信息存储信息存储与记录与记录信息存储：信息存储：用存储媒体存储数字图像，或用激光相机用存储媒体存储数字图像，或用激光相机 将图像打印记录，也能直接在计算机显示将图像打印记录，也能直接在计算机显示 器上显示器上显示一一 计算机计算机X X线摄影装置工作原理线摄影装置工作原理2023/8/1321IP信息存信息存储储与与记录记录信息存信息存储储：用存：用存储储媒体媒体2024/7/522二二 IP(IP(影像板影像板)基本结构基本结构保护层保护层：保护荧光层，性保护荧光层，性 能稳定，耐弯曲、磨损，薄能稳定，耐弯曲、磨损，薄荧光层荧光层：产生辉尽性荧光，产生辉尽性荧光，形成潜影，激光照射时释放形成潜影，激光照射时释放 荧光，转换率高荧光，转换率高支持层支持层：保护荧光层免受保护荧光层免受 外力损伤，多为黑色外力损伤，多为黑色背衬层背衬层：材料与作用同材料与作用同保护层保护层 PSLPSL荧光层荧光层氟卤化钡晶体氟卤化钡晶体支持层支持层背衬层背衬层2023/8/1322二二 IP(影像板影像板)基本基本结结构构保保护层护层：保：保2024/7/523成像原理成像原理二二 IP(IP(影像板影像板)X X线量子射入线量子射入IPIPPSLPSL荧光体吸收，释放电子荧光体吸收，释放电子半稳定态电子形成潜影半稳定态电子形成潜影 二次激发二次激发IPIP，电子转换，电子转换成光量子成光量子(光致发光光致发光)荧光转换为电信号，形荧光转换为电信号，形成数字图像成数字图像 2023/8/1323成像原理二成像原理二 IP(影像板影像板)X线线量子射入量子射入2024/7/524特性特性二二 IP(IP(影像板影像板)1.1.发射光谱与激发光谱：发射光谱与激发光谱：激发激发600nm600nm最佳，发最佳，发射射390-400nm390-400nm最佳最佳2.2.时间响应：时间响应：停止激光照射后，荧光体很快停止激光照射后，荧光体很快衰减，终止发光衰减，终止发光3.3.动态范围：动态范围：比屏比屏/片组合宽得多，精确检测片组合宽得多，精确检测组织差别组织差别2023/8/1324特性二特性二 IP(影像板影像板)1.发发射光射光谱谱与激与激4.4.存储信息的消退：存储信息的消退：额定存储时间内基本额定存储时间内基本不受影响不受影响5.5.天然辐射的影响：天然辐射的影响：IPIP对电磁波敏感，长对电磁波敏感，长期存放后要用激光消期存放后要用激光消除除4.存存储储信息的消退：信息的消退：额额定存定存储时间储时间内基本不受影响内基本不受影响5.天然天然辐辐射的射的2024/7/526分类分类二二 IP(IP(影像板影像板)高分辨率高分辨率型型(乳腺乳腺)普通普通型型(常规常规)硬基板硬基板型型透明板透明板型型软基板软基板型型单面存储单面存储型型双面存储双面存储型型2023/8/1326分分类类二二 IP(影像板影像板)高分辨率型高分辨率型(乳腺乳腺使用注意事项避免损伤，定期养护避免损伤，定期养护注意屏蔽，避免漏光注意屏蔽，避免漏光再次使用前消除潜影再次使用前消除潜影额定存储时间及时读取额定存储时间及时读取使用注意事使用注意事项项避免避免损伤损伤，定期养，定期养护护注意屏蔽，避免漏光注意屏蔽，避免漏光再次使再次使2024/7/528结构结构三三 读取装置读取装置1.1.暗盒型暗盒型读取装置读取装置(可代替常规摄影暗可代替常规摄影暗盒使用盒使用)2023/8/1328结结构三构三 读读取装置取装置1.暗盒型暗盒型读读取装置取装置(可可注意：有些CR的读取装置内没有设置IP缓冲堆栈和IP分类器，此类CR当暗盒插入后，在没有读取完毕前不允许强行取出暗盒。注意：有些注意：有些CR的的读读取装置内没有取装置内没有设设置置IP缓缓冲堆冲堆栈栈和和IP分分类类器，器，2024/7/530结构结构三三 读取装置读取装置2.2.无暗盒型无暗盒型读取装置读取装置 配置于配置于专用专用机器，现用机器，现用X X线机不能线机不能配备此装置。配备此装置。IPIP在曝光后直接被传送在曝光后直接被传送到激光扫描和潜影消除部分处理。到激光扫描和潜影消除部分处理。数字图像信息、被检者信息数字图像信息、被检者信息(病历号、病历号、姓名、日期姓名、日期)、摄影条件、摄影部位等。、摄影条件、摄影部位等。读取信息：读取信息：2023/8/1330结结构三构三 读读取装置取装置2.无暗盒型无暗盒型读读取装置取装置 2024/7/531读出原理读出原理三三 读取装置读取装置1.1.电机带动电机带动IPIP匀匀 速移动速移动2.2.激光束对激光束对IPIP精精 确扫描确扫描3.3.荧光体被激发荧光体被激发 产生荧光产生荧光4.4.荧光被导光器荧光被导光器 采集与导向采集与导向5.5.光电倍增管光电倍增管后后 续处理续处理微弱激光瞬间粗略扫描微弱激光瞬间粗略扫描高强度激光精细读潜影高强度激光精细读潜影2023/8/1331读读出原理三出原理三 读读取装置取装置1.电电机机带动带动IP匀匀2024/7/532影响图像质量的因素影响图像质量的因素三三 读取装置读取装置1.1.激光束的直径激光束的直径2.2.光电及传动系统的噪声光电及传动系统的噪声 直径越小，信息量越多，图像质量越直径越小，信息量越多，图像质量越好好 X X线量子噪声线量子噪声(X(X线强度线强度)、光量子噪、光量子噪声声(X(X线强度、吸收效率、发光量、聚线强度、吸收效率、发光量、聚光效率、转换效率光效率、转换效率)、外来光、反射光、外来光、反射光、电流、传导电流、传导2023/8/1332影响影响图图像像质质量的因素三量的因素三 读读取装置取装置1.激光激光3.3.数字化的影响数字化的影响 模拟信号取样与量化模拟信号取样与量化3.数字化的影响数字化的影响 模模拟拟信号取信号取样样与量化与量化2024/7/534四四 计算机图像处理计算机图像处理图像处理的环节图像处理的环节1.1.系统检测功能相关系统检测功能相关2.2.显示功能相关显示功能相关 利用适当利用适当读取读取技术，自动获取技术，自动获取最佳最佳密度和对比度密度和对比度的图像的图像 灰阶灰阶处理、处理、频率频率处理、处理、减影减影处理等，处理等，满足满足不同诊断目的不同诊断目的，诊断价值高诊断价值高2023/8/1334四四 计计算机算机图图像像处处理理图图像像处处理的理的环节环节1.系系3.存储记录相关 获得获得高质量可视图像高质量可视图像，不降低质量不降低质量的前提下的前提下压缩压缩图像数据图像数据 获获得高得高质质量可量可视图视图像，不降低像，不降低质质量的前提下量的前提下压缩图压缩图像数据像数据2024/7/536四四 计算机图像处理计算机图像处理图像读出灵敏度自动设定图像读出灵敏度自动设定 自动控制自动控制图像读取特性，实现图像读取特性，实现图像图像密度的稳定密度的稳定，即克服曝光过度或不足产，即克服曝光过度或不足产生的图像密度不稳定性。生的图像密度不稳定性。目的目的：自动预读程序自动预读程序实现实现：2023/8/1336四四 计计算机算机图图像像处处理理图图像像读读出灵敏度自出灵敏度自动设动设微弱激光瞬间粗略扫描微弱激光瞬间粗略扫描微弱激光瞬微弱激光瞬间间粗略粗略扫扫描描2024/7/538四四 计算机图像处理计算机图像处理2023/8/1338四四 计计算机算机图图像像处处理理2024/7/539四四 计算机图像处理计算机图像处理2023/8/1339四四 计计算机算机图图像像处处理理2024/7/540四四 计算机图像处理计算机图像处理1.1.自动确定自动确定X X线剂量范围线剂量范围2.2.计算读取装置的输入信号范围计算读取装置的输入信号范围3.3.决定本次读出决定本次读出IPIP潜影的最佳条件潜影的最佳条件2023/8/1340四四 计计算机算机图图像像处处理理1.自自动动确定确定X线剂线剂量量2024/7/541四四 计算机图像处理计算机图像处理图像后处理图像后处理1.1.灰阶处理灰阶处理2.2.空间频率处理空间频率处理 改变灰阶函数自由控制改变灰阶函数自由控制X X线剂量与输出线剂量与输出图像密度的关系图像密度的关系 通过频率响应的调节来影响图像的锐通过频率响应的调节来影响图像的锐度，如边缘增强度，如边缘增强2023/8/1341四四 计计算机算机图图像像处处理理图图像后像后处处理理1.灰灰阶处阶处 低密度区域为中心的压缩和高密度区低密度区域为中心的压缩和高密度区域为中心的压缩域为中心的压缩3.3.动态范围压缩动态范围压缩 低密度区域低密度区域为为中心的中心的压缩压缩和高密度区域和高密度区域为为中心的中心的压缩压缩3.动动2024/7/543五五 暗盒型暗盒型CRCR实例实例IPIP接受接受X X线照射线照射激光扫描转换成激光扫描转换成光信号光信号转换为转换为电信号电信号转换为转换为数字信号数字信号获得获得数字影像数字影像2023/8/1343五五 暗盒型暗盒型CR实实例例IP接受接受X线线照射照射激激2024/7/544五五 暗盒型暗盒型CRCR实例实例2023/8/1344五五 暗盒型暗盒型CR实实例例 CR总结1.实现了传统X线图像的数字化;2.提高了图像的密度分辨率；3.能实现图像后处理，增加了显示信息的功能；4.降低了X线的曝光量;5.可以不用胶片，而是以数字形式用磁盘或光盘存储，还能把信息传输给PACS.CR总结总结1.实现实现了了传传2024/7/546课程小结课程小结一、数字一、数字X X线成像设备的分类与优点；线成像设备的分类与优点；二、计算机二、计算机X X线摄影装置的基本结构；线摄影装置的基本结构；三、计算机三、计算机X X线摄影装置的工作原理。线摄影装置的工作原理。请认真分析与总结计算机请认真分析与总结计算机X X线摄影装置的线摄影装置的基本机构及其工作原理，并认真完成课后基本机构及其工作原理，并认真完成课后思考题思考题1 1、2 2题。题。2023/8/1346课课程小程小结结一、数字一、数字X线线成像成像设备设备的分的分类类与与优优