計(jì)算機(jī)X線攝像系統(tǒng)課件

計(jì)算機(jī)X線攝像系統(tǒng)

ComputedRadiography(CR)計(jì)算機(jī)X線攝像系統(tǒng)課件1一，CR成像原理一、CR成像基本原理二、CR系統(tǒng)的工作流程三、CR的四象限理論一，CR成像原理一、CR成像基本原理2一、CR成像原理一、CR基本原理一、CR成像原理一、CR基本原理3一、CR成像原理（一）CR系統(tǒng)的工作流程

1、信息采集：傳統(tǒng)的X線攝影都是以普通的X線膠片為探測(cè)器，接受一次性曝光后，經(jīng)沖洗來(lái)形成影像，但所獲得的影像始終是一種模擬信息，不能進(jìn)行任何處理。CR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了用影像板來(lái)接受X線下的模擬信息，然后經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)影像的數(shù)字化，從而使傳統(tǒng)的X線影像能夠進(jìn)入存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行處理和傳輸。一、CR成像原理（一）CR系統(tǒng)的工作流程4一、CR成像原理

2、信息轉(zhuǎn)換：是指存儲(chǔ)在IP上的X線模擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息的過(guò)程。CR的信息轉(zhuǎn)換部分主要由激光閱讀儀、光電倍增管和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器組成。IP在X線下受到第一次激發(fā)時(shí)儲(chǔ)存連續(xù)的模擬信息，在激光閱讀儀中進(jìn)行激光掃描時(shí)受到第二次激發(fā)，而產(chǎn)生熒光（熒光的強(qiáng)弱與第一次激發(fā)時(shí)的能量精確地成比例，呈線性正相關(guān)），該熒光經(jīng)高效光導(dǎo)器采集和導(dǎo)向，進(jìn)入光電倍增管轉(zhuǎn)換為相應(yīng)強(qiáng)弱的電信號(hào)，然后進(jìn)行增幅放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)。一、CR成像原理2、信息轉(zhuǎn)換：是指存儲(chǔ)在IP上的X線5一、CR成像原理

3、信息處理：是指用不同的相關(guān)技術(shù)根據(jù)診斷的需要實(shí)施對(duì)影像的處理，從而達(dá)到影像質(zhì)量的最優(yōu)化。CR的常用處理技術(shù)包括有諧調(diào)處理技術(shù)、空間頻率處理技術(shù)和減影處理技術(shù)。一、CR成像原理3、信息處理：是指用不同的相關(guān)技術(shù)根據(jù)6一、CR成像原理

4、信息的存儲(chǔ)與輸出：在CR系統(tǒng)中，IP被掃描后所獲得的信息可以同時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)和打印。影像信息一般被存儲(chǔ)在光盤中，隨刻錄隨讀取，一盤存儲(chǔ)量為2G的光盤（有A、B兩面），在壓縮比為1:20的前提下，若每幅影像平均所占據(jù)的存儲(chǔ)空間是4M，那么，每面盤可以存圖像5000幅。而且能夠長(zhǎng)久的作為網(wǎng)絡(luò)資源保存，以供檢索和查詢?yōu)獒t(yī)學(xué)診斷提供幫助。一、CR成像原理4、信息的存儲(chǔ)與輸出：在CR系統(tǒng)中，7一、CR成像原理

CR系統(tǒng)本身存在著一個(gè)小網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)影像的儲(chǔ)存和傳輸，那么信息的輸出是指一個(gè)是向其它的網(wǎng)絡(luò)輸送影像資料，另一個(gè)是傳送影像信息到打印機(jī)上進(jìn)行打印輸出。打印的方式主要是激光膠片、熱敏膠片和熱敏打印紙三種類型。進(jìn)行打印的圖像可以來(lái)自激光閱讀儀、影像處理工作站和光盤存儲(chǔ)系統(tǒng)。一、CR成像原理CR系統(tǒng)本身存在著一個(gè)小網(wǎng)8一、CR成像原理

（二）IP中X線信息影像的閱讀過(guò)程

1、IP置于暗盒內(nèi)，利用傳統(tǒng)X線設(shè)備曝光，X線穿透被照體后與IP發(fā)生作用，形成潛影。

2、潛影經(jīng)過(guò)激光掃描進(jìn)行讀取，IP被激勵(lì)后，以紫外線形式釋放出存儲(chǔ)的能量。這種現(xiàn)象叫光激勵(lì)發(fā)光（PSL）。

3、利用光電倍增管，將發(fā)射光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。一、CR成像原理（二）IP中X線信息影像的閱讀過(guò)程9一、CR成像原理

4、電信號(hào)在計(jì)算機(jī)屏幕上重建成可見影像，并根據(jù)診斷的特性要求進(jìn)行影像的后處理。影像讀取過(guò)程完成后，IP的影像數(shù)據(jù)可通過(guò)施與強(qiáng)光來(lái)消除，這就使得IP可重復(fù)使用。一、CR成像原理4、電信號(hào)在計(jì)算機(jī)屏幕上重建成可見影10一、CR成像原理影像板是怎樣記錄影像信息的呢？讀取時(shí)又是怎樣將模擬信息變成一、CR成像原理影像板是怎樣記錄影像信息的呢？讀取時(shí)又是怎樣11一、CR成像原理

影像板上涂有一層“光激勵(lì)熒光體（PSP）”，選用的材料必須具有“光激勵(lì)發(fā)光（PSL）”的特性。許多化合物具有這種特性，但適宜X線攝影所需要特性的卻為數(shù)不多。最接近X線攝影要求的化合物是“堿土鹵化物”，如BaFBr:Eu2+，BaF(BrI):Eu2+，BaSrFBr:Eu2+。一、CR成像原理影像板上涂有一層“光激勵(lì)熒光12一、CR成像原理

微量的Eu2+混雜物加在PSP中，以改變它的結(jié)構(gòu)和物理特性。微量的混雜物，也叫作活化劑，替代了晶體中的堿土，形成了發(fā)光中心。曝光后，由于X線吸收而發(fā)生電離，在PSP晶體中產(chǎn)生電子/空穴對(duì)。一個(gè)電子/空穴對(duì)將一個(gè)Eu2+躍遷到激發(fā)態(tài)Eu3+，當(dāng)Eu3+返回到基態(tài)Eu2+時(shí)會(huì)產(chǎn)生可見光，以俘獲電子的形式存儲(chǔ)的能量形成潛影。一、CR成像原理微量的Eu2+混雜物加在P13一、CR成像原理

這種存儲(chǔ)的能量形成潛影，隨著時(shí)間推移，潛影會(huì)由于磷光的產(chǎn)生而自然消退。如果用適當(dāng)波長(zhǎng)的可見光激勵(lì)，激勵(lì)發(fā)光的過(guò)程可以立即釋放出部分俘獲的能量，發(fā)出的可見光為產(chǎn)生數(shù)字化影像的信號(hào)。一、CR成像原理這種存儲(chǔ)的能量形成潛影，隨著14一、CR成像原理

積存在已曝光BaFBr:Eu熒光體中的“電子”潛影與激活的光激勵(lì)發(fā)光復(fù)合物（F中心）相對(duì)應(yīng)，局部的電子數(shù)量與大曝光范圍的一次X線量直接呈正比，一般超過(guò)10000比1（是曝光量的4個(gè)數(shù)量級(jí)）。

一、CR成像原理積存在已曝光BaFBr:15一、CR成像原理

Eu3+-F中心復(fù)合物的激勵(lì)和存儲(chǔ)電子的釋放至少需要2eV的能量，給定波長(zhǎng)的高度聚焦激光源最容易完成此任務(wù)，最常用的是HeNe（=633nm）和“二極管”（680nm）產(chǎn)生的激光。一、CR成像原理Eu3+-F中心復(fù)合物的激勵(lì)16一、CR成像原理633~680nm390~490nm400nm一、CR成像原理633~680nm390~490nm400n17一、CR成像原理

激光掃描是由HeNe或二極管發(fā)出的激光束，經(jīng)由幾個(gè)光學(xué)組件后對(duì)熒光板進(jìn)行掃描。首先，激光束分割器將激光的一部分輸出到監(jiān)視器，通過(guò)參照探測(cè)器的使用來(lái)補(bǔ)償強(qiáng)度的漲落。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)楸患?lì)可見光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)激光源的強(qiáng)度。一、CR成像原理激光掃描是由HeNe或二極18一、CR成像原理

激光束的大部分能量被掃描鏡（旋轉(zhuǎn)多角反射鏡或擺動(dòng)式平面反射鏡）反射，通過(guò)光學(xué)濾過(guò)器、遮光器和透鏡裝置，從而提供一個(gè)同步的掃描激光束。為了保持恒定的聚焦和在PSP板上的線性掃描速度，激光束經(jīng)過(guò)了一個(gè)f-q透鏡到達(dá)一個(gè)靜止鏡面（一般是圓柱狀和平面鏡面的組合）。激光點(diǎn)在熒光體上的分布調(diào)整為一個(gè)直徑為1/e2的高斯分布，在大多數(shù)閱讀儀系統(tǒng)中大約為100m。一、CR成像原理激光束的大部分能量被掃描鏡（19一、CR成像原理

激光束橫越熒光體板的速度的調(diào)整，要根據(jù)激勵(lì)后發(fā)光信號(hào)的衰減時(shí)間常數(shù)來(lái)確定（BaFBr:Eu2+約為0.8ms），這是一個(gè)限制讀出時(shí)間的主要因素。激光束能量決定著存儲(chǔ)能量的釋放，影響著掃描時(shí)間、熒光滯后效果和殘余信號(hào)。較高的激光能量可以釋放更多的俘獲電子，但后果是由于在熒光體層中激光束深度的增加和被激發(fā)可見光的擴(kuò)散而引起空間分辨率降低。一、CR成像原理激光束橫越熒光體板的速度的調(diào)整20一、CR成像原理

到達(dá)掃描線的終點(diǎn)時(shí)，激光束折回起點(diǎn)。熒光體屏同步移動(dòng)，傳輸速度經(jīng)過(guò)調(diào)整使得激光束的下次掃描從另一行掃描線開始。熒光體屏的移動(dòng)距離等于沿快速掃描方向的有效采樣間隔，從而確保采樣尺寸在X和Y方向上相等。熒光屏的掃描和傳送繼續(xù)以光柵的樣子覆蓋屏的整個(gè)區(qū)域。一、CR成像原理到達(dá)掃描線的終點(diǎn)時(shí)，激光束折回21一、CR成像原理

掃描方向、激光掃描方向、或快速掃描方向都是指沿激光束偏轉(zhuǎn)路徑的方向；慢掃描、屏掃描、或副掃描方向是指熒光屏傳送方向。屏的傳送速度根據(jù)給定屏的尺寸來(lái)選擇，使掃描和副掃描方向上的有效采樣尺寸相同。激光經(jīng)過(guò)熒光屏?xí)r光激勵(lì)發(fā)光（PSL）的強(qiáng)度正比于這個(gè)區(qū)域吸收的X線能量。一、CR成像原理掃描方向、激光掃描方向、22一、CR成像原理

讀出過(guò)程結(jié)束后，殘存的潛影信號(hào)保留在熒光屏中。在投入下一次重復(fù)使用之前，需要用高強(qiáng)度的光源對(duì)屏進(jìn)行擦除。除非是極度曝光過(guò)度，在擦除過(guò)程中，幾乎所有的殘存俘獲電子都能有效去除。在有些系統(tǒng)中，屏的擦除是與整體曝光量相關(guān)聯(lián)的過(guò)程，由此較長(zhǎng)的曝光需要較長(zhǎng)的擦除周期。一、CR成像原理讀出過(guò)程結(jié)束后，殘存的潛影信23一、CR成像原理

光激勵(lì)發(fā)光（PSL）從熒光屏的各個(gè)方向發(fā)射出來(lái)，光學(xué)采集系統(tǒng)（沿掃描方向上位于激光-熒光體界面的鏡槽或丙烯酸可見光采集導(dǎo)向體）捕獲部分發(fā)射的可見光，并將其引入一個(gè)或多個(gè)光電倍增管（PMT）的光電陰極。光電陰極材料的探測(cè)敏感度與PSL的波長(zhǎng)（例如400nm）相匹配。一、CR成像原理光激勵(lì)發(fā)光（PSL）從熒光24一、CR成像原理

從光電陰極發(fā)射出的光電子經(jīng)過(guò)一系列PMT倍增電極的加速和放大，增益（也就是探測(cè)器的感度）的改變可通過(guò)調(diào)整倍增電極的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此可以獲得有用輸出電流以適應(yīng)滿足適宜影像質(zhì)量的曝光量。PMT輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍比熒光板高的多，在整個(gè)寬曝光范圍上獲得高信號(hào)增益。一、CR成像原理從光電陰極發(fā)射出的光電子經(jīng)過(guò)25一、CR成像原理

可見光強(qiáng)度相對(duì)于一次輻射曝光量的改變?cè)?-10000或“四個(gè)數(shù)量級(jí)放大”的范圍內(nèi)呈線性。輸出信號(hào)的數(shù)字化需要最小和最大信號(hào)范圍的確認(rèn)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)臨床使用曝光量在100-400動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)改變。一、CR成像原理可見光強(qiáng)度相對(duì)于一次輻射曝光量26一、CR成像原理

在一些光激勵(lì)熒光體（PSP）閱讀儀中，用一束低能量的激光粗略的預(yù)掃描已曝光的PSP接受器進(jìn)行采樣，確定有用的曝光范圍。然后調(diào)整光電倍增管（PMT）的增益（增加或降低），在高能量掃描時(shí)對(duì)PSL進(jìn)行數(shù)字化。絕大多數(shù)系統(tǒng)中，PMT放大器預(yù)調(diào)整為對(duì)0.01mR至100mR曝光范圍產(chǎn)生的光繳勵(lì)發(fā)光（PSL）的敏感。一、CR成像原理在一些光激勵(lì)熒光體（PSP27一、CR成像原理

大多數(shù)PSP閱讀儀系統(tǒng)然后用模擬對(duì)數(shù)放大器或“平方根”放大器對(duì)PMT輸出信號(hào)進(jìn)行放大。對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換為一次X線曝光量和輸出信號(hào)幅度之間提供一種線性關(guān)系，平方根放大為量子噪聲與曝光量提供線性關(guān)系。無(wú)論哪種情況，信號(hào)的總體動(dòng)態(tài)范圍被壓縮以保護(hù)在整個(gè)有限離散灰階數(shù)量上的數(shù)字化精度。一、CR成像原理大多數(shù)PSP閱讀儀系統(tǒng)然后用28一、CR成像原理

數(shù)字化是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散數(shù)字值的一個(gè)兩步過(guò)程，信號(hào)必須被采樣和量化。采樣確定了PSP接受器上特定區(qū)域中PSL信號(hào)的位置和尺寸，量化則確定了在采樣區(qū)域內(nèi)信號(hào)幅度的平均值。PMT的輸出在特定的時(shí)間頻率和激光掃描速率下測(cè)量，然后根據(jù)信號(hào)的幅度和可能數(shù)值的總量，將其量化為離散整數(shù)。一、CR成像原理數(shù)字化是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離29一、CR成像原理

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換PMT信號(hào)的速率遠(yuǎn)大于激光的快速掃描速率（大約快出2000倍，與掃描方向的像素?cái)?shù)相對(duì)應(yīng)）。特定信號(hào)在掃描線上某一物理位置的編碼時(shí)間與像素時(shí)鐘相匹配，因此，在掃描方向上，ADC采樣速率與快速掃描（線）速率間的比率決定著像素大小。一、CR成像原理模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換PM30一、CR成像原理

副掃描方向上，熒光板的傳輸速度與快速掃描像素尺寸相匹配，以使得掃描線的寬度等同于像素的長(zhǎng)度（也就是說(shuō)，像素是“正方形”的）。像素尺寸一般在100200m，據(jù)接受器的尺寸而定。一、CR成像原理副掃描方向上，熒光板的傳輸速31一、CR成像原理

由于來(lái)自PMT的模擬輸出在最小和最大電壓之間具有無(wú)限范圍的可能值，所以ADC要將此信號(hào)分解成一系列離散的整數(shù)值（模擬到數(shù)字單位）以完成信號(hào)幅度的編碼。用于近似模擬信號(hào)的“位”數(shù)，或者“像素濃度”決定了整數(shù)值的數(shù)量。一、CR成像原理由于來(lái)自PMT的模擬輸出在32一、CR成像原理

PSP系統(tǒng)一般有10、12或16位ADC，故而有210=1024、212=4096、216=65536個(gè)可能數(shù)值來(lái)表達(dá)模擬信號(hào)幅度。Kodak使用16位數(shù)字化形式來(lái)執(zhí)行最終12位/像素影像的數(shù)字化對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換。一、CR成像原理PSP系統(tǒng)一般有10、12或33一、CR成像原理

其它生產(chǎn)商在信號(hào)的預(yù)數(shù)字化時(shí)使用模擬對(duì)數(shù)放大器（Fuji）或平方根放大器（Agfa）。當(dāng)ADC的位數(shù)（量化等級(jí)）受限時(shí)，模擬放大可以在信號(hào)估算時(shí)避免量化誤差。一、CR成像原理其它生產(chǎn)商在信號(hào)的預(yù)數(shù)字化34二、四象限理論計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）系統(tǒng)，應(yīng)用數(shù)字成像處理技術(shù)，把從成像板（IP）上閱讀到的X線影像信息（模擬量）變換為能進(jìn)行診斷的數(shù)字圖像，通過(guò)顯示器或膠片顯示出來(lái)，提供診斷。二、四象限理論計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）系統(tǒng)，應(yīng)用數(shù)字成像處理技35二、四象限理論信息的轉(zhuǎn)換和圖像處理是由影像閱讀處理器完成的。CR系統(tǒng)在進(jìn)行讀取時(shí)能把它們變成具有理想密度和對(duì)比度的影像，實(shí)行這種功能的裝置就是曝光數(shù)據(jù)識(shí)別器（EDR）。曝光數(shù)據(jù)識(shí)別器能把握?qǐng)D像的質(zhì)量，依靠的是圖像識(shí)別技術(shù)，諸如：分割曝光識(shí)別、曝光野識(shí)別和直方圖分析。二、四象限理論信息的轉(zhuǎn)換和圖像處理是由影像閱讀處理器完成的。36二、四象限理論EDR是利用在每種成像采集菜單（成像部位和攝影技術(shù)）中X線影像的密度和對(duì)比度具有自己獨(dú)特的性質(zhì)而運(yùn)作的，EDR數(shù)據(jù)來(lái)自于IP和成像菜單，在成像分割模式和曝光野的范圍被識(shí)別后，就得出了每一幅圖像的密度直方圖。對(duì)于不同的成像區(qū)域和采集菜單，直方圖都有不同的類型相對(duì)應(yīng)。二、四象限理論EDR是利用在每種成像采集菜單（成像部位和攝影37二、四象限理論由于這種特性，運(yùn)用有效地成像數(shù)據(jù)的最大值S1和最小值S2的探測(cè)來(lái)決定閱讀條件，從而獲得與原圖像一致的密度和對(duì)比度，閱讀條件由兩個(gè)參數(shù)來(lái)決定，閱讀的靈敏度與寬容度，更具體地說(shuō)是光電倍增管的靈敏度和放大器的增益。調(diào)整以后，將得到有利于處理和儲(chǔ)存的理想成像數(shù)據(jù)。二、四象限理論由于這種特性，運(yùn)用有效地成像數(shù)據(jù)的最大值S1和38二、四象限理論

對(duì)曝光數(shù)據(jù)識(shí)別器（EDR）的功能和CR系統(tǒng)運(yùn)作原理歸納為四個(gè)象限來(lái)進(jìn)行描述，故稱為四象限理論。二、四象限理論對(duì)曝光數(shù)據(jù)識(shí)別器（EDR）的功能39二、四象限理論第一象限表示X線的曝光量與IP的光激發(fā)發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系。它是IP的一個(gè)固有特性，即光激發(fā)發(fā)光強(qiáng)度與X線曝光量成線性比例關(guān)系，兩者之間超過(guò)1:104范圍。二、四象限理論第一象限表示X線的曝光量與IP的光激40二、四象限理論X線被照體IP兩者關(guān)系二、四象限理論X線被照體IP兩者關(guān)系41二、四象限理論從橫座標(biāo)看，越向右表示X線曝光量越大。IP接受曝光量越大的部分，光激發(fā)發(fā)光強(qiáng)度越強(qiáng)，產(chǎn)生頻率就越高；反之，X線曝光量越小，IP二次激發(fā)后發(fā)光強(qiáng)度越弱，頻率低。用直方圖可以表示IP激發(fā)發(fā)光不同頻率段所占據(jù)的統(tǒng)計(jì)量。二、四象限理論從橫座標(biāo)看，越向右表示X線曝光42二、四象限理論此象限實(shí)際反映出IP潛影形成及二次受激發(fā)的過(guò)程，取決于IP的特性。IP—發(fā)光層---含有微量二價(jià)銪的氟鹵化鋇晶體（離子晶體）---X線激發(fā)下形成“F中心”，又叫色彩中心。銪離子在形成熒光體時(shí)而結(jié)晶就產(chǎn)生了發(fā)光中心。F中心與發(fā)光中心共同完成記錄、貯存X線影像信息的任務(wù)。這是IP潛影形成的過(guò)程。二、四象限理論此象限實(shí)際反映出IP潛影形成及二次受激發(fā)的過(guò)程43二、四象限理論光激發(fā)發(fā)光（PSL）：形成潛影的IP---受二次激發(fā)（約633nm的激勵(lì)紅光），此激發(fā)光譜與F中心吸收光譜具有很好的一致性---發(fā)射出藍(lán)紫光（稱其為光激發(fā)發(fā)光，光譜的峰值在400nm）。400nm時(shí)，光電倍增管能獲得最佳的檢測(cè)效率。二、四象限理論光激發(fā)發(fā)光（PSL）：形成潛影的IP---受二44二、四象限理論

第二象限

此象限表示閱讀器閱讀到IP二次激發(fā)發(fā)光強(qiáng)度（信息）與閱讀器輸出數(shù)字信號(hào)之間的關(guān)係。此關(guān)係取決于閱讀條件的設(shè)定。????二、四象限理論45二、四象限理論IP產(chǎn)生的光激發(fā)發(fā)光沿著激光掃描線設(shè)置的高效光導(dǎo)器，通過(guò)采集器導(dǎo)向，導(dǎo)入光電倍增管，被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)強(qiáng)度的電信號(hào)。繼而，電信號(hào)被饋入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。二、四象限理論IP產(chǎn)生的光激發(fā)發(fā)光沿著激光掃描線設(shè)置的高效光46二、四象限理論實(shí)際上，在這里已顯示了曝光數(shù)據(jù)識(shí)別器（EDR）的功能，描述了輸入到影像閱讀裝置（imagereader，IRD）的光激勵(lì)發(fā)光強(qiáng)度（信號(hào)）與通過(guò)EDR決定的閱讀條件所獲得的數(shù)字輸出信號(hào)之間的關(guān)系。二、四象限理論實(shí)際上，在這里已顯示了曝光數(shù)47二、四象限理論

《閱讀條件》是根據(jù)多年來(lái)臨床醫(yī)生對(duì)各部位優(yōu)秀照片密度閱讀經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，而人為設(shè)定的，目的在于提高照片密度的穩(wěn)定性。若攝影時(shí)曝光量不足或過(guò)高，讀取時(shí)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，盡量向預(yù)想設(shè)定的最佳密度和對(duì)比度影像靠近?！堕喿x條件》即然是人為設(shè)定，故根據(jù)實(shí)效可以修定。二、四象限理論《閱讀條件》是根據(jù)多年來(lái)臨床醫(yī)生48二、四象限理論閱讀條件系指閱讀裝置（IRD）本身有一個(gè)自動(dòng)設(shè)定每幅影像敏感性范圍的機(jī)制。也就是說(shuō)，在進(jìn)行IP激光掃描前，先有個(gè)預(yù)測(cè)，根據(jù)記錄在IP上成像信息（攝影條件的高低所產(chǎn)生的光強(qiáng)）耒決定影像的閱讀條件。它是通過(guò)總的影像直方圖來(lái)決定高頻域值和低頻域值（特征值）。二、四象限理論閱讀條件系指閱讀裝置（IRD）本身有一個(gè)自動(dòng)設(shè)49二、四象限理論圖中例1為有效圖像信號(hào)的最大強(qiáng)度范圍S1~S2；例2為最小強(qiáng)度閾值S1’~S2’。對(duì)應(yīng)在第二象限中的就是A線和B線；A線表達(dá)的讀出條件是具有較高的X線劑量和較窄的動(dòng)態(tài)范圍；B線表達(dá)相反。二、四象限理論圖中例1為有效圖像信號(hào)的最大50二、四象限理論光屬于非電量的量，對(duì)其進(jìn)行量測(cè)，首先應(yīng)將這些非電量轉(zhuǎn)換成電量（電壓或電流），在CR閱讀器內(nèi)，完成非電量轉(zhuǎn)換的器件是光電倍增管。然后再對(duì)電量進(jìn)行量測(cè)。?二、四象限理論光屬于非電量的量，對(duì)其進(jìn)行量測(cè)，首先應(yīng)將這些非51二、四象限理論將電量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，由A/D完成，A/D轉(zhuǎn)換時(shí)需要一套基準(zhǔn)電壓使之與被轉(zhuǎn)換的電壓進(jìn)行比較。也就是說(shuō)，必須用一定的計(jì)量單位使連續(xù)量整量化，才能得到近似的數(shù)字量。二象限中的頻率范圍選擇，確定了A線和B線，決定著量測(cè)的基準(zhǔn)。該基準(zhǔn)可根據(jù)攝影部位人為設(shè)定，它關(guān)係到影像的密度范圍。二、四象限理論將電量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，由A/D52二、四象限理論總之，第二象限根據(jù)建立后的自動(dòng)設(shè)置每幅像敏感性范圍的機(jī)制，將IP上讀出的影像信息轉(zhuǎn)換為最佳的數(shù)字化信號(hào)并傳輸?shù)降谌笙?。二、四象限理論總之，第二象限根?jù)建立后的自動(dòng)53二、四象限理論將模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)過(guò)程中，每個(gè)象素點(diǎn)中的數(shù)字是怎樣獲得的？模/數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，常說(shuō)的比特值又在其中怎樣是體現(xiàn)的？有些同道對(duì)此不太清楚，現(xiàn)對(duì)于模/數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程做一形象比喻。二、四象限理論將模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)過(guò)程中，每個(gè)象素點(diǎn)中的數(shù)54二、四象限理論

把連續(xù)變化的量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能送給數(shù)字計(jì)算機(jī)運(yùn)算，這就是模/數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)際上也就是數(shù)字測(cè)量。為了使連續(xù)量變成數(shù)字量，必須用一定的計(jì)量單位使連續(xù)量整量化，才能得到近似的數(shù)字量，計(jì)量單位越小，整量化的誤差也越小，數(shù)字量就越接近于連續(xù)量本身的值。二、四象限理論把連續(xù)變化的量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，55二、四象限理論

連續(xù)量的范圍很廣，有各種各樣的物理量，如溫度、時(shí)間、亮度、電壓、電流等等。實(shí)際上，經(jīng)常是把很多物理量先轉(zhuǎn)換成電壓，然后再由電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字，所以電壓---數(shù)字轉(zhuǎn)換是我們了解的重點(diǎn)。二、四象限理論連續(xù)量的范圍很廣，有各種各樣56二、四象限理論電壓—數(shù)字轉(zhuǎn)換的方法很多，總分兩大類一、直接法：直接由電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。二、間按法：電壓不是直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字，而是首先轉(zhuǎn)換成某一中間量，再由中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字。1.電壓—時(shí)間間隔（V-T）型；

2.電壓---頻率（V-F）型。二、四象限理論電壓—數(shù)字轉(zhuǎn)換的方法很多，總分兩大類57二、四象限理論1.電壓—時(shí)間間隔（V-T）型：（1）線性電壓比較法；（2）積分比較法；（3）積分脈沖調(diào)寬法。

2.電壓---頻率（V-F）型：（1）積分比較法；（2）電壓反饋積分比較法；（3）兩次采樣積分比較法。二、四象限理論1.電壓—時(shí)間間隔（V-T）型：58二、四象限理論

以反饋比較型電壓—數(shù)字轉(zhuǎn)換器作一討論從以上介紹的幾種模/數(shù)轉(zhuǎn)換器類型的名稱，可以看出它們有一個(gè)共同的基本思想在于“比較”，通過(guò)不斷比較、不斷鑒別，逐步認(rèn)識(shí)，最后得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果。

為加深對(duì)其理解，以生活中天平稱物為舉說(shuō)明二、四象限理論以反饋比較型電壓—數(shù)字轉(zhuǎn)換器作59二、四象限理論現(xiàn)有一臺(tái)天平，砝碼有2g、1g、0.5g、0.25g、0.125g、0.0625g共六種；后一砝碼是前一砝碼重量的1/2，相互間可看成是二進(jìn)制的關(guān)係。二、四象限理論現(xiàn)有一臺(tái)天平，砝碼有2g、160二、四象限理論

假設(shè)現(xiàn)在有一個(gè)要稱的東西，它的重量是3.5627g，我們是怎樣來(lái)稱它呢？第一步：因預(yù)先不知所稱東西有多重，所以把最重的砝碼2g放在右盤上，與左盤重物相“比較”，發(fā)現(xiàn)砝碼不夠，于是把2g砝碼保留在右盤上，我們記上“1”；第二步：再加1g砝碼比較，仍未超過(guò)重量，保留這兩個(gè)砝碼，記為“11”；二、四象限理論假設(shè)現(xiàn)在有一個(gè)要稱的東西，它61二、四象限理論

第三步：再加0.5g砝碼比較，仍未超過(guò)重量，保留這三個(gè)砝碼，記為“111”；第四步：再加0.25g砝碼比較，已超重，取下0.25g砝碼，記為“1110”；第五步：兩加0.125g砝碼比較，已超重，取下0.125g砝碼，記為“11100”；第六步：再加0.0625g砝碼比較，未超重，但已很接近，保留0.0625g砝碼，記為“111001”。二、四象限理論第三步：再加0.5g砝碼比較，仍未超過(guò)重62

這樣六步，所有的砝碼都試過(guò)了，就算稱完了東西。若用二進(jìn)制來(lái)表示這個(gè)東西的重量，可以寫成：

111001表示2g用上表示1g用上表示0.5g用上表示0.25g沒(méi)用表示0.125g沒(méi)用表示0.0625g用上二、四象限理論這樣六步63二、四象限理論

把用上的砝碼加起來(lái)，就是稱得的重量，等于3.5625g，它和實(shí)際重量相差為：

3.5627-3.5625=0.0002g砝碼越多，誤差越小，表示測(cè)量精度越高，越接近實(shí)際重量。但做為0.0002g的誤差己很小，再稱下去沒(méi)什么實(shí)際意義了。二、四象限理論把用上的砝碼加起來(lái)，就是稱得的64二、四象限理論

設(shè)有一套標(biāo)準(zhǔn)電壓，分別為：2.5V、1/2x2.5V（1.25V）、1/22x2.5V（0.625V）、1/23x2.5V（0.6125V）·····1/210x2.5V共11種電壓，相鄰兩個(gè)電壓為2倍關(guān)係，即二進(jìn)制的關(guān)系。利用此套標(biāo)準(zhǔn)電壓，采用上述的方法，在量測(cè)一個(gè)電壓時(shí)，就可以把電壓轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)碼來(lái)表示。二、四象限理論設(shè)有一套標(biāo)準(zhǔn)電壓，分別為：65二、四象限理論第一步：先用最大電壓2.5V與3V比較，結(jié)果2.5<3V，保留下來(lái)記為“1”。第二步：在2.5V上再加1.25V后與3V比較，結(jié)果是（2.5+1.25）V>3V，把1.25V去掉，記為“10”。第三步：把0.625V加上去后與3V比較，結(jié)果（2.5+0.625）V>3V，拖0.625V也去掉，記為“100”。二、四象限理論第一步：先用最大電壓2.5V與3V比較，結(jié)果266二、四象限理論

第四步：把0.3125V加上去后與3V比較，結(jié)果（2.5+0.3125）V<3V，把它保留，記為“1001”。

……依次類推，直至試到1/210x2.5V這個(gè)電壓為止，這祥就可以把3V電壓轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)碼來(lái)表示。即為：

10011001100二、四象限理論第四步：把0.3125V加上去后與3V67二、四象限理論由上述的過(guò)程，我們可以看到要把一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制(或十進(jìn)制)數(shù)碼表示的形式，必須具有以下的條件：

1.有一套標(biāo)準(zhǔn)電壓，它們相鄰之間的關(guān)係為二進(jìn)制(或十進(jìn)制)，我們把這套部件稱為“解碼網(wǎng)絡(luò)”。

2.要有一個(gè)比較鑒別器，把由解碼網(wǎng)絡(luò)來(lái)的、每次進(jìn)行試探的電壓送到比較鑒別器與被轉(zhuǎn)換電壓進(jìn)行比較，并判別出誰(shuí)大誰(shuí)小，以決定是否保留這位電壓。二、四象限理論由上述的過(guò)程，我們可以看68二、四象限理論標(biāo)準(zhǔn)電壓分得越細(xì)，比較器靈敏度越高，則斜換精度越高，但這也不是無(wú)限制的。

3.要有一個(gè)寄存器，每次比較結(jié)果由它保存下來(lái)，是“1”或是“0”，稱之為數(shù)碼寄存器。

4.有一套相應(yīng)控制線路來(lái)完成下列兩個(gè)任務(wù)：（1）比較是由最高位開始，到低位逐位比較（2）每1次比較結(jié)果，使相應(yīng)位數(shù)碼寄存器計(jì)“1”或是“0”，并決定是否保留這位“解碼網(wǎng)絡(luò)”來(lái)的電壓。二、四象限理論標(biāo)準(zhǔn)電壓分得越細(xì)，比較器靈敏69二、四象限理論

所以，由數(shù)碼寄存器的狀態(tài)決定“解碼網(wǎng)絡(luò)”的輸出電壓，而這個(gè)電壓反過(guò)來(lái)又要與輸入的被轉(zhuǎn)換電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果再來(lái)決定這位數(shù)碼寄存器的狀態(tài)。這是一個(gè)互相聯(lián)系，互相依賴的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程叫“電壓反饋”，而整個(gè)過(guò)程又是一位一位地進(jìn)行的，因而，這種電壓—數(shù)字轉(zhuǎn)換的方法可用“電壓反饋逐位比較”這個(gè)名稱來(lái)概括它的意義。二、四象限理論所以，由數(shù)碼寄存器的狀態(tài)決定70二、四象限理論

通過(guò)以上A/D介紹，我們不難理：1.解碼網(wǎng)絡(luò)需要一套標(biāo)準(zhǔn)電壓，這套標(biāo)準(zhǔn)電壓的最大值與最小值如何確定？這就是人為設(shè)定的CR閱讀參數(shù)。在第二象限中的頻率范圍選擇確定的A線和B線，它決定了量測(cè)的基準(zhǔn)。直接關(guān)係到影像的密度范圍。二、四象限理論通過(guò)以上A/D介紹，我們不難理：71二、四象限理論

2.標(biāo)準(zhǔn)電壓范圍內(nèi)，到底將其劃分為多少個(gè)數(shù)值（n值）去一次一次的比較，也就意味著用多少個(gè)砝碼去測(cè)量，即2n，n值就是我們所說(shuō)的比特值，又稱位深。8比特、10比特、12比特等。比特值越高，測(cè)量精度越高，灰階密度差越小，密度分辨力越高。二、四象限理論2.標(biāo)準(zhǔn)電壓范圍內(nèi)，到底將其72二、四象限理論上面所講，只解決了一個(gè)模擬量輸入如何轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)碼的問(wèn)題。一幅圖像有上百萬(wàn)個(gè)點(diǎn)的輸入模擬量，如何把它們一個(gè)一個(gè)地送到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。這一工作是由采樣切換控制電路來(lái)完成。采樣開關(guān)的控制電路由計(jì)數(shù)器、譯碼器、電子開關(guān)等部件組成。計(jì)數(shù)器的組成數(shù)量與矩陣量相對(duì)應(yīng)。下面不再解示了。二、四象限理論上面所講，只解決了一個(gè)模擬量輸入如何轉(zhuǎn)換成二進(jìn)73二、四象限理論第三象限圖像的后處理用第三象限表示，關(guān)鍵是將直線改變成適合人體各部位的曲線。二、四象限理論74二、四象限理論

影像處理：通過(guò)各種后處理模式選擇，顯示了影像的增強(qiáng)處理功能（諧調(diào)處理、空間頻率處理和減影處理等），使影像能夠達(dá)到最佳的顯示，以求最大程度的滿足放射和臨床的診斷需求。二、四象限理論影像處理：通過(guò)各種后處理模式選75二、四象限理論第四象限此象限是把饋給影像閱讀器的影像信息重新轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào)以獲得X線照片。表達(dá)了CR系統(tǒng)輸出影像的特性曲線。二、四象限理論76二、四象限理論橫坐標(biāo)代表了入射的X線劑量，縱坐標(biāo)（向下）代表膠片的密度，這種曲線類似于增感屏/膠片系統(tǒng)的X線膠片特性曲線，其特征曲線是自動(dòng)實(shí)施補(bǔ)償?shù)模允瓜鄬?duì)曝光曲線的影像密度是線性的。二、四象限理論橫坐標(biāo)代表了入射的X線劑量77謝謝！謝謝！78

計(jì)算機(jī)X線攝像系統(tǒng)

ComputedRadiography(CR)計(jì)算機(jī)X線攝像系統(tǒng)課件79一，CR成像原理一、CR成像基本原理二、CR系統(tǒng)的工作流程三、CR的四象限理論一，CR成像原理一、CR成像基本原理80一、CR成像原理一、CR基本原理一、CR成像原理一、CR基本原理81一、CR成像原理（一）CR系統(tǒng)的工作流程

1、信息采集：傳統(tǒng)的X線攝影都是以普通的X線膠片為探測(cè)器，接受一次性曝光后，經(jīng)沖洗來(lái)形成影像，但所獲得的影像始終是一種模擬信息，不能進(jìn)行任何處理。CR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了用影像板來(lái)接受X線下的模擬信息，然后經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)影像的數(shù)字化，從而使傳統(tǒng)的X線影像能夠進(jìn)入存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行處理和傳輸。一、CR成像原理（一）CR系統(tǒng)的工作流程82一、CR成像原理

2、信息轉(zhuǎn)換：是指存儲(chǔ)在IP上的X線模擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息的過(guò)程。CR的信息轉(zhuǎn)換部分主要由激光閱讀儀、光電倍增管和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器組成。IP在X線下受到第一次激發(fā)時(shí)儲(chǔ)存連續(xù)的模擬信息，在激光閱讀儀中進(jìn)行激光掃描時(shí)受到第二次激發(fā)，而產(chǎn)生熒光（熒光的強(qiáng)弱與第一次激發(fā)時(shí)的能量精確地成比例，呈線性正相關(guān)），該熒光經(jīng)高效光導(dǎo)器采集和導(dǎo)向，進(jìn)入光電倍增管轉(zhuǎn)換為相應(yīng)強(qiáng)弱的電信號(hào)，然后進(jìn)行增幅放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)。一、CR成像原理2、信息轉(zhuǎn)換：是指存儲(chǔ)在IP上的X線83一、CR成像原理

3、信息處理：是指用不同的相關(guān)技術(shù)根據(jù)診斷的需要實(shí)施對(duì)影像的處理，從而達(dá)到影像質(zhì)量的最優(yōu)化。CR的常用處理技術(shù)包括有諧調(diào)處理技術(shù)、空間頻率處理技術(shù)和減影處理技術(shù)。一、CR成像原理3、信息處理：是指用不同的相關(guān)技術(shù)根據(jù)84一、CR成像原理

4、信息的存儲(chǔ)與輸出：在CR系統(tǒng)中，IP被掃描后所獲得的信息可以同時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)和打印。影像信息一般被存儲(chǔ)在光盤中，隨刻錄隨讀取，一盤存儲(chǔ)量為2G的光盤（有A、B兩面），在壓縮比為1:20的前提下，若每幅影像平均所占據(jù)的存儲(chǔ)空間是4M，那么，每面盤可以存圖像5000幅。而且能夠長(zhǎng)久的作為網(wǎng)絡(luò)資源保存，以供檢索和查詢?yōu)獒t(yī)學(xué)診斷提供幫助。一、CR成像原理4、信息的存儲(chǔ)與輸出：在CR系統(tǒng)中，85一、CR成像原理

CR系統(tǒng)本身存在著一個(gè)小網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)影像的儲(chǔ)存和傳輸，那么信息的輸出是指一個(gè)是向其它的網(wǎng)絡(luò)輸送影像資料，另一個(gè)是傳送影像信息到打印機(jī)上進(jìn)行打印輸出。打印的方式主要是激光膠片、熱敏膠片和熱敏打印紙三種類型。進(jìn)行打印的圖像可以來(lái)自激光閱讀儀、影像處理工作站和光盤存儲(chǔ)系統(tǒng)。一、CR成像原理CR系統(tǒng)本身存在著一個(gè)小網(wǎng)86一、CR成像原理

（二）IP中X線信息影像的閱讀過(guò)程

1、IP置于暗盒內(nèi)，利用傳統(tǒng)X線設(shè)備曝光，X線穿透被照體后與IP發(fā)生作用，形成潛影。

2、潛影經(jīng)過(guò)激光掃描進(jìn)行讀取，IP被激勵(lì)后，以紫外線形式釋放出存儲(chǔ)的能量。這種現(xiàn)象叫光激勵(lì)發(fā)光（PSL）。

3、利用光電倍增管，將發(fā)射光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。一、CR成像原理（二）IP中X線信息影像的閱讀過(guò)程87一、CR成像原理

4、電信號(hào)在計(jì)算機(jī)屏幕上重建成可見影像，并根據(jù)診斷的特性要求進(jìn)行影像的后處理。影像讀取過(guò)程完成后，IP的影像數(shù)據(jù)可通過(guò)施與強(qiáng)光來(lái)消除，這就使得IP可重復(fù)使用。一、CR成像原理4、電信號(hào)在計(jì)算機(jī)屏幕上重建成可見影88一、CR成像原理影像板是怎樣記錄影像信息的呢？讀取時(shí)又是怎樣將模擬信息變成一、CR成像原理影像板是怎樣記錄影像信息的呢？讀取時(shí)又是怎樣89一、CR成像原理

影像板上涂有一層“光激勵(lì)熒光體（PSP）”，選用的材料必須具有“光激勵(lì)發(fā)光（PSL）”的特性。許多化合物具有這種特性，但適宜X線攝影所需要特性的卻為數(shù)不多。最接近X線攝影要求的化合物是“堿土鹵化物”，如BaFBr:Eu2+，BaF(BrI):Eu2+，BaSrFBr:Eu2+。一、CR成像原理影像板上涂有一層“光激勵(lì)熒光90一、CR成像原理

微量的Eu2+混雜物加在PSP中，以改變它的結(jié)構(gòu)和物理特性。微量的混雜物，也叫作活化劑，替代了晶體中的堿土，形成了發(fā)光中心。曝光后，由于X線吸收而發(fā)生電離，在PSP晶體中產(chǎn)生電子/空穴對(duì)。一個(gè)電子/空穴對(duì)將一個(gè)Eu2+躍遷到激發(fā)態(tài)Eu3+，當(dāng)Eu3+返回到基態(tài)Eu2+時(shí)會(huì)產(chǎn)生可見光，以俘獲電子的形式存儲(chǔ)的能量形成潛影。一、CR成像原理微量的Eu2+混雜物加在P91一、CR成像原理

這種存儲(chǔ)的能量形成潛影，隨著時(shí)間推移，潛影會(huì)由于磷光的產(chǎn)生而自然消退。如果用適當(dāng)波長(zhǎng)的可見光激勵(lì)，激勵(lì)發(fā)光的過(guò)程可以立即釋放出部分俘獲的能量，發(fā)出的可見光為產(chǎn)生數(shù)字化影像的信號(hào)。一、CR成像原理這種存儲(chǔ)的能量形成潛影，隨著92一、CR成像原理

積存在已曝光BaFBr:Eu熒光體中的“電子”潛影與激活的光激勵(lì)發(fā)光復(fù)合物（F中心）相對(duì)應(yīng)，局部的電子數(shù)量與大曝光范圍的一次X線量直接呈正比，一般超過(guò)10000比1（是曝光量的4個(gè)數(shù)量級(jí)）。

一、CR成像原理積存在已曝光BaFBr:93一、CR成像原理

Eu3+-F中心復(fù)合物的激勵(lì)和存儲(chǔ)電子的釋放至少需要2eV的能量，給定波長(zhǎng)的高度聚焦激光源最容易完成此任務(wù)，最常用的是HeNe（=633nm）和“二極管”（680nm）產(chǎn)生的激光。一、CR成像原理Eu3+-F中心復(fù)合物的激勵(lì)94一、CR成像原理633~680nm390~490nm400nm一、CR成像原理633~680nm390~490nm400n95一、CR成像原理

激光掃描是由HeNe或二極管發(fā)出的激光束，經(jīng)由幾個(gè)光學(xué)組件后對(duì)熒光板進(jìn)行掃描。首先，激光束分割器將激光的一部分輸出到監(jiān)視器，通過(guò)參照探測(cè)器的使用來(lái)補(bǔ)償強(qiáng)度的漲落。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)楸患?lì)可見光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)激光源的強(qiáng)度。一、CR成像原理激光掃描是由HeNe或二極96一、CR成像原理

激光束的大部分能量被掃描鏡（旋轉(zhuǎn)多角反射鏡或擺動(dòng)式平面反射鏡）反射，通過(guò)光學(xué)濾過(guò)器、遮光器和透鏡裝置，從而提供一個(gè)同步的掃描激光束。為了保持恒定的聚焦和在PSP板上的線性掃描速度，激光束經(jīng)過(guò)了一個(gè)f-q透鏡到達(dá)一個(gè)靜止鏡面（一般是圓柱狀和平面鏡面的組合）。激光點(diǎn)在熒光體上的分布調(diào)整為一個(gè)直徑為1/e2的高斯分布，在大多數(shù)閱讀儀系統(tǒng)中大約為100m。一、CR成像原理激光束的大部分能量被掃描鏡（97一、CR成像原理

激光束橫越熒光體板的速度的調(diào)整，要根據(jù)激勵(lì)后發(fā)光信號(hào)的衰減時(shí)間常數(shù)來(lái)確定（BaFBr:Eu2+約為0.8ms），這是一個(gè)限制讀出時(shí)間的主要因素。激光束能量決定著存儲(chǔ)能量的釋放，影響著掃描時(shí)間、熒光滯后效果和殘余信號(hào)。較高的激光能量可以釋放更多的俘獲電子，但后果是由于在熒光體層中激光束深度的增加和被激發(fā)可見光的擴(kuò)散而引起空間分辨率降低。一、CR成像原理激光束橫越熒光體板的速度的調(diào)整98一、CR成像原理

到達(dá)掃描線的終點(diǎn)時(shí)，激光束折回起點(diǎn)。熒光體屏同步移動(dòng)，傳輸速度經(jīng)過(guò)調(diào)整使得激光束的下次掃描從另一行掃描線開始。熒光體屏的移動(dòng)距離等于沿快速掃描方向的有效采樣間隔，從而確保采樣尺寸在X和Y方向上相等。熒光屏的掃描和傳送繼續(xù)以光柵的樣子覆蓋屏的整個(gè)區(qū)域。一、CR成像原理到達(dá)掃描線的終點(diǎn)時(shí)，激光束折回99一、CR成像原理

掃描方向、激光掃描方向、或快速掃描方向都是指沿激光束偏轉(zhuǎn)路徑的方向；慢掃描、屏掃描、或副掃描方向是指熒光屏傳送方向。屏的傳送速度根據(jù)給定屏的尺寸來(lái)選擇，使掃描和副掃描方向上的有效采樣尺寸相同。激光經(jīng)過(guò)熒光屏?xí)r光激勵(lì)發(fā)光（PSL）的強(qiáng)度正比于這個(gè)區(qū)域吸收的X線能量。一、CR成像原理掃描方向、激光掃描方向、100一、CR成像原理

讀出過(guò)程結(jié)束后，殘存的潛影信號(hào)保留在熒光屏中。在投入下一次重復(fù)使用之前，需要用高強(qiáng)度的光源對(duì)屏進(jìn)行擦除。除非是極度曝光過(guò)度，在擦除過(guò)程中，幾乎所有的殘存俘獲電子都能有效去除。在有些系統(tǒng)中，屏的擦除是與整體曝光量相關(guān)聯(lián)的過(guò)程，由此較長(zhǎng)的曝光需要較長(zhǎng)的擦除周期。一、CR成像原理讀出過(guò)程結(jié)束后，殘存的潛影信101一、CR成像原理

光激勵(lì)發(fā)光（PSL）從熒光屏的各個(gè)方向發(fā)射出來(lái)，光學(xué)采集系統(tǒng)（沿掃描方向上位于激光-熒光體界面的鏡槽或丙烯酸可見光采集導(dǎo)向體）捕獲部分發(fā)射的可見光，并將其引入一個(gè)或多個(gè)光電倍增管（PMT）的光電陰極。光電陰極材料的探測(cè)敏感度與PSL的波長(zhǎng)（例如400nm）相匹配。一、CR成像原理光激勵(lì)發(fā)光（PSL）從熒光102一、CR成像原理

從光電陰極發(fā)射出的光電子經(jīng)過(guò)一系列PMT倍增電極的加速和放大，增益（也就是探測(cè)器的感度）的改變可通過(guò)調(diào)整倍增電極的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此可以獲得有用輸出電流以適應(yīng)滿足適宜影像質(zhì)量的曝光量。PMT輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍比熒光板高的多，在整個(gè)寬曝光范圍上獲得高信號(hào)增益。一、CR成像原理從光電陰極發(fā)射出的光電子經(jīng)過(guò)103一、CR成像原理

可見光強(qiáng)度相對(duì)于一次輻射曝光量的改變?cè)?-10000或“四個(gè)數(shù)量級(jí)放大”的范圍內(nèi)呈線性。輸出信號(hào)的數(shù)字化需要最小和最大信號(hào)范圍的確認(rèn)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)臨床使用曝光量在100-400動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)改變。一、CR成像原理可見光強(qiáng)度相對(duì)于一次輻射曝光量104一、CR成像原理

在一些光激勵(lì)熒光體（PSP）閱讀儀中，用一束低能量的激光粗略的預(yù)掃描已曝光的PSP接受器進(jìn)行采樣，確定有用的曝光范圍。然后調(diào)整光電倍增管（PMT）的增益（增加或降低），在高能量掃描時(shí)對(duì)PSL進(jìn)行數(shù)字化。絕大多數(shù)系統(tǒng)中，PMT放大器預(yù)調(diào)整為對(duì)0.01mR至100mR曝光范圍產(chǎn)生的光繳勵(lì)發(fā)光（PSL）的敏感。一、CR成像原理在一些光激勵(lì)熒光體（PSP105一、CR成像原理

大多數(shù)PSP閱讀儀系統(tǒng)然后用模擬對(duì)數(shù)放大器或“平方根”放大器對(duì)PMT輸出信號(hào)進(jìn)行放大。對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換為一次X線曝光量和輸出信號(hào)幅度之間提供一種線性關(guān)系，平方根放大為量子噪聲與曝光量提供線性關(guān)系。無(wú)論哪種情況，信號(hào)的總體動(dòng)態(tài)范圍被壓縮以保護(hù)在整個(gè)有限離散灰階數(shù)量上的數(shù)字化精度。一、CR成像原理大多數(shù)PSP閱讀儀系統(tǒng)然后用106一、CR成像原理

數(shù)字化是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散數(shù)字值的一個(gè)兩步過(guò)程，信號(hào)必須被采樣和量化。采樣確定了PSP接受器上特定區(qū)域中PSL信號(hào)的位置和尺寸，量化則確定了在采樣區(qū)域內(nèi)信號(hào)幅度的平均值。PMT的輸出在特定的時(shí)間頻率和激光掃描速率下測(cè)量，然后根據(jù)信號(hào)的幅度和可能數(shù)值的總量，將其量化為離散整數(shù)。一、CR成像原理數(shù)字化是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離107一、CR成像原理

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換PMT信號(hào)的速率遠(yuǎn)大于激光的快速掃描速率（大約快出2000倍，與掃描方向的像素?cái)?shù)相對(duì)應(yīng)）。特定信號(hào)在掃描線上某一物理位置的編碼時(shí)間與像素時(shí)鐘相匹配，因此，在掃描方向上，ADC采樣速率與快速掃描（線）速率間的比率決定著像素大小。一、CR成像原理模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換PM108一、CR成像原理

副掃描方向上，熒光板的傳輸速度與快速掃描像素尺寸相匹配，以使得掃描線的寬度等同于像素的長(zhǎng)度（也就是說(shuō)，像素是“正方形”的）。像素尺寸一般在100200m，據(jù)接受器的尺寸而定。一、CR成像原理副掃描方向上，熒光板的傳輸速109一、CR成像原理

由于來(lái)自PMT的模擬輸出在最小和最大電壓之間具有無(wú)限范圍的可能值，所以ADC要將此信號(hào)分解成一系列離散的整數(shù)值（模擬到數(shù)字單位）以完成信號(hào)幅度的編碼。用于近似模擬信號(hào)的“位”數(shù)，或者“像素濃度”決定了整數(shù)值的數(shù)量。一、CR成像原理由于來(lái)自PMT的模擬輸出在110一、CR成像原理

PSP系統(tǒng)一般有10、12或16位ADC，故而有210=1024、212=4096、216=65536個(gè)可能數(shù)值來(lái)表達(dá)模擬信號(hào)幅度。Kodak使用16位數(shù)字化形式來(lái)執(zhí)行最終12位/像素影像的數(shù)字化對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換。一、CR成像原理PSP系統(tǒng)一般有10、12或111一、CR成像原理

其它生產(chǎn)商在信號(hào)的預(yù)數(shù)字化時(shí)使用模擬對(duì)數(shù)放大器（Fuji）或平方根放大器（Agfa）。當(dāng)ADC的位數(shù)（量化等級(jí)）受限時(shí)，模擬放大可以在信號(hào)估算時(shí)避免量化誤差。一、CR成像原理其它生產(chǎn)商在信號(hào)的預(yù)數(shù)字化112二、四象限理論計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）系統(tǒng)，應(yīng)用數(shù)字成像處理技術(shù)，把從成像板（IP）上閱讀到的X線影像信息（模擬量）變換為能進(jìn)行診斷的數(shù)字圖像，通過(guò)顯示器或膠片顯示出來(lái)，提供診斷。二、四象限理論計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）系統(tǒng)，應(yīng)用數(shù)字成像處理技113二、四象限理論信息的轉(zhuǎn)換和圖像處理是由影像閱讀處理器完成的。CR系統(tǒng)在進(jìn)行讀取時(shí)能把它們變成具有理想密度和對(duì)比度的影像，實(shí)行這種功能的裝置就是曝光數(shù)據(jù)識(shí)別器（EDR）。曝光數(shù)據(jù)識(shí)別器能把握?qǐng)D像的質(zhì)量，依靠的是圖像識(shí)別技術(shù)，諸如：分割曝光識(shí)別、曝光野識(shí)別和直方圖分析。二、四象限理論信息的轉(zhuǎn)換和圖像處理是由影像閱讀處理器完成的。114二、四象限理論EDR是利用在每種成像采集菜單（成像部位和攝影技術(shù)）中X線影像的密度和對(duì)比度具有自己獨(dú)特的性質(zhì)而運(yùn)作的，EDR數(shù)據(jù)來(lái)自于IP和成像菜單，在成像分割模式和曝光野的范圍被識(shí)別后，就得出了每一幅圖像的密度直方圖。對(duì)于不同的成像區(qū)域和采集菜單，直方圖都有不同的類型相對(duì)應(yīng)。二、四象限理論EDR是利用在每種成像采集菜單（成像部位和攝影115二、四象限理論由于這種特性，運(yùn)用有效地成像數(shù)據(jù)的最大值S1和最小值S2的探測(cè)來(lái)決定閱讀條件，從而獲得與原圖像一致的密度和對(duì)比度，閱讀條件由兩個(gè)參數(shù)來(lái)決定，閱讀的靈敏度與寬容度，更具體地說(shuō)是光電倍增管的靈敏度和放大器的增益。調(diào)整以后，將得到有利于處理和儲(chǔ)存的理想成像數(shù)據(jù)。二、四象限理論由于這種特性，運(yùn)用有效地成像數(shù)據(jù)的最大值S1和116二、四象限理論

對(duì)曝光數(shù)據(jù)識(shí)別器（EDR）的功能和CR系統(tǒng)運(yùn)作原理歸納為四個(gè)象限來(lái)進(jìn)行描述，故稱為四象限理論。二、四象限理論對(duì)曝光數(shù)據(jù)識(shí)別器（EDR）的功能117二、四象限理論第一象限表示X線的曝光量與IP的光激發(fā)發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系。它是IP的一個(gè)固有特性，即光激發(fā)發(fā)光強(qiáng)度與X線曝光量成線性比例關(guān)系，兩者之間超過(guò)1:104范圍。二、四象限理論第一象限表示X線的曝光量與IP的光激118二、四象限理論X線被照體IP兩者關(guān)系二、四象限理論X線被照體IP兩者關(guān)系119二、四象限理論從橫座標(biāo)看，越向右表示X線曝光量越大。IP接受曝光量越大的部分，光激發(fā)發(fā)光強(qiáng)度越強(qiáng)，產(chǎn)生頻率就越高；反之，X線曝光量越小，IP二次激發(fā)后發(fā)光強(qiáng)度越弱，頻率低。用直方圖可以表示IP激發(fā)發(fā)光不同頻率段所占據(jù)的統(tǒng)計(jì)量。二、四象限理論從橫座標(biāo)看，越向右表示X線曝光120二、四象限理論此象限實(shí)際反映出IP潛影形成及二次受激發(fā)的過(guò)程，取決于IP的特性。IP—發(fā)光層---含有微量二價(jià)銪的氟鹵化鋇晶體（離子晶體）---X線激發(fā)下形成“F中心”，又叫色彩中心。銪離子在形成熒光體時(shí)而結(jié)晶就產(chǎn)生了發(fā)光中心。F中心與發(fā)光中心共同完成記錄、貯存X線影像信息的任務(wù)。這是IP潛影形成的過(guò)程。二、四象限理論此象限實(shí)際反映出IP潛影形成及二次受激發(fā)的過(guò)程121二、四象限理論光激發(fā)發(fā)光（PSL）：形成潛影的IP---受二次激發(fā)（約633nm的激勵(lì)紅光），此激發(fā)光譜與F中心吸收光譜具有很好的一致性---發(fā)射出藍(lán)紫光（稱其為光激發(fā)發(fā)光，光譜的峰值在400nm）。400nm時(shí)，光電倍增管能獲得最佳的檢測(cè)效率。二、四象限理論光激發(fā)發(fā)光（PSL）：形成潛影的IP---受二122二、四象限理論

第二象限

此象限表示閱讀器閱讀到IP二次激發(fā)發(fā)光強(qiáng)度（信息）與閱讀器輸出數(shù)字信號(hào)之間的關(guān)係。此關(guān)係取決于閱讀條件的設(shè)定。????二、四象限理論123二、四象限理論IP產(chǎn)生的光激發(fā)發(fā)光沿著激光掃描線設(shè)置的高效光導(dǎo)器，通過(guò)采集器導(dǎo)向，導(dǎo)入光電倍增管，被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)強(qiáng)度的電信號(hào)。繼而，電信號(hào)被饋入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。二、四象限理論IP產(chǎn)生的光激發(fā)發(fā)光沿著激光掃描線設(shè)置的高效光124二、四象限理論實(shí)際上，在這里已顯示了曝光數(shù)據(jù)識(shí)別器（EDR）的功能，描述了輸入到影像閱讀裝置（imagereader，IRD）的光激勵(lì)發(fā)光強(qiáng)度（信號(hào)）與通過(guò)EDR決定的閱讀條件所獲得的數(shù)字輸出信號(hào)之間的關(guān)系。二、四象限理論實(shí)際上，在這里已顯示了曝光數(shù)125二、四象限理論

《閱讀條件》是根據(jù)多年來(lái)臨床醫(yī)生對(duì)各部位優(yōu)秀照片密度閱讀經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，而人為設(shè)定的，目的在于提高照片密度的穩(wěn)定性。若攝影時(shí)曝光量不足或過(guò)高，讀取時(shí)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，盡量向預(yù)想設(shè)定的最佳密度和對(duì)比度影像靠近?！堕喿x條件》即然是人為設(shè)定，故根據(jù)實(shí)效可以修定。二、四象限理論《閱讀條件》是根據(jù)多年來(lái)臨床醫(yī)生126二、四象限理論閱讀條件系指閱讀裝置（IRD）本身有一個(gè)自動(dòng)設(shè)定每幅影像敏感性范圍的機(jī)制。也就是說(shuō)，在進(jìn)行IP激光掃描前，先有個(gè)預(yù)測(cè)，根據(jù)記錄在IP上成像信息（攝影條件的高低所產(chǎn)生的光強(qiáng)）耒決定影像的閱讀條件。它是通過(guò)總的影像直方圖來(lái)決定高頻域值和低頻域值（特征值）。二、四象限理論閱讀條件系指閱讀裝置（IRD）本身有一個(gè)自動(dòng)設(shè)127二、四象限理論圖中例1為有效圖像信號(hào)的最大強(qiáng)度范圍S1~S2；例2為最小強(qiáng)度閾值S1’~S2’。對(duì)應(yīng)在第二象限中的就是A線和B線；A線表達(dá)的讀出條件是具有較高的X線劑量和較窄的動(dòng)態(tài)范圍；B線表達(dá)相反。二、四象限理論圖中例1為有效圖像信號(hào)的最大128二、四象限理論光屬于非電量的量，對(duì)其進(jìn)行量測(cè)，首先應(yīng)將這些非電量轉(zhuǎn)換成電量（電壓或電流），在CR閱讀器內(nèi)，完成非電量轉(zhuǎn)換的器件是光電倍增管。然后再對(duì)電量進(jìn)行量測(cè)。?二、四象限理論光屬于非電量的量，對(duì)其進(jìn)行量測(cè)，首先應(yīng)將這些非129二、四象限理論將電量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，由A/D完成，A/D轉(zhuǎn)換時(shí)需要一套基準(zhǔn)電壓使之與被轉(zhuǎn)換的電壓進(jìn)行比較。也就是說(shuō)，必須用一定的計(jì)量單位使連續(xù)量整量化，才能得到近似的數(shù)字量。二象限中的頻率范圍選擇，確定了A線和B線，決定著量測(cè)的基準(zhǔn)。該基準(zhǔn)可根據(jù)攝影部位人為設(shè)定，它關(guān)係到影像的密度范圍。二、四象限理論將電量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，由A/D130二、四象限理論總之，第二象限根據(jù)建立后的自動(dòng)設(shè)置每幅像敏感性范圍的機(jī)制，將IP上讀出的影像信息轉(zhuǎn)換為最佳的數(shù)字化信號(hào)并傳輸?shù)降谌笙?。二、四象限理論總之，第二象限根?jù)建立后的自動(dòng)131二、四象限理論將模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)過(guò)程中，每個(gè)象素點(diǎn)中的數(shù)字是怎樣獲得的？模/數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，常說(shuō)的比特值又在其中怎樣是體現(xiàn)的？有些同道對(duì)此不太清楚，現(xiàn)對(duì)于模/數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程做一形象比喻。二、四象限理論將模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)過(guò)程中，每個(gè)象素點(diǎn)中的數(shù)132二、四象限理論

把連續(xù)變化的量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能送給數(shù)字計(jì)算機(jī)運(yùn)算，這就是模/數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)際上也就是數(shù)字測(cè)量。為了使連續(xù)量變成數(shù)字量，必須用一定的計(jì)量單位使連續(xù)量整量化，才能得到近似的數(shù)字量，計(jì)量單位越小，整量化的誤差也越小，數(shù)字量就越接近于連續(xù)量本身的值。二、四象限理論把連續(xù)變化的量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，133二、四象限理論

連續(xù)量的范圍很廣，有各種各樣的物理量，如溫度、時(shí)間、亮度、電壓、電流等等。實(shí)際上，經(jīng)常是把很多物理量先轉(zhuǎn)換成電壓，然后再由電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字，所以電壓---數(shù)字轉(zhuǎn)換是我們了解的重點(diǎn)。二、四象限理論連續(xù)量的范圍很廣，有各種各樣134二、四象限理論電壓—數(shù)字轉(zhuǎn)換的方法很多，總分兩大類一、直接法：直接由電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。二、間按法：電壓不是直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字，而是首先轉(zhuǎn)換成某一中間量，再由中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字。1.電壓—時(shí)間間隔（V-T）型；

2.電壓---頻率（V-F）型。二、四象限理論電壓—數(shù)字轉(zhuǎn)換的方法很多，總分兩大類135二、四象限理論1.電壓—時(shí)間間隔（V-T）型：（1）線性電壓比較法；（2）積分比較法；（3）積分脈沖調(diào)寬法。

2.電壓---頻率（V-F）型：（1）積分比較法；（2）電壓反饋積分比較法；（3）兩次采樣積分比較法。二、四象限理論1.電壓—時(shí)間間隔（V-T）型：136二、四象限理論

以反饋比較型電壓—數(shù)字轉(zhuǎn)換器作一討論從以上介紹的幾種模/數(shù)轉(zhuǎn)換器類型的名稱，可以看出它們有一個(gè)共同的基本思想在于“比較”，通過(guò)不斷比較、不斷鑒別，逐步認(rèn)識(shí)，最后得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果。

為加深對(duì)其理解，以生活中天平稱物為舉說(shuō)明二、四象限理論以反饋比較型電壓—數(shù)字轉(zhuǎn)換器作137二、四象限理論現(xiàn)有一臺(tái)天平，砝碼有2g、1g、0.5g、0.25g、0.125g、0.0625g共六種；后一砝碼是前一砝碼重量的1/2，相互間可看成是二進(jìn)制的關(guān)係。二、四象限理論現(xiàn)有一臺(tái)天平，砝碼有2g、1138二、四象限理論

假設(shè)現(xiàn)在有一個(gè)要稱的東西，它的重量是3.5627g，我們是怎樣來(lái)稱它呢？第一步：因預(yù)先不知所稱東西有多重，所以把最重的砝碼2g放在右盤上，與左盤重物相“比較”，發(fā)現(xiàn)砝碼不夠，于是把2g砝碼保留在右盤上，我們記上“1”；第二步：再加1g砝碼比較，仍未超過(guò)重量，保留這兩個(gè)砝碼，記為“11”；二、四象限理論假設(shè)現(xiàn)在有一個(gè)要稱的東西，它139二、四象限理論

第三步：再加0.5g砝碼比較，仍未超過(guò)重量，保留這三個(gè)砝碼，記為“111”；第四步：再加0.25g砝碼比較，已超重，取下0.25g砝碼，記為“1110”；第五步：兩加0.125g砝碼比較，已超重，取下0.125g砝碼，記為“11100”；第六步：再加0.0625g砝碼比較，未超重，但已很接近，保留0.0625g砝碼，記為“111001”。二、四象限理論第三步：再加0.5g砝碼比較，仍未超過(guò)重140

這樣六步，所有的砝碼都試過(guò)了，就算稱完了東西。若用二進(jìn)制來(lái)表示這個(gè)東西的重量，可以寫成：

111001表示2g用上表示1g用上表示0.5g用上表示0.25g沒(méi)用表示0.125g沒(méi)用表示0.0625g用上二、四象限理論這樣六步141二、四象限理論

把用上的砝碼加起來(lái)，就是稱得的重量，等于3.5625g，它和實(shí)際重量相