數(shù)字化線進(jìn)展

數(shù)字化線進(jìn)展第一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三倫琴時代X線成像的醫(yī)學(xué)應(yīng)用近代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展現(xiàn)代數(shù)字化X線成像技術(shù)的發(fā)展歷程數(shù)字X線成像技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)的應(yīng)用及前景受到關(guān)注的幾個前瞻性要點(diǎn)第二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三Roentgen于1895年拍攝的世界首張X線片。1896年拍攝的X線照片為10～30分鐘的曝光時間，頭顱骨或骨盆需要幾小時。例如1895年倫琴為自己妻子拍攝的手的照片大約曝光15分鐘?；谶@種長的曝光時間，做腹部檢查的病人為消除運(yùn)動，每次需屏息20～30秒鐘，X線技術(shù)人員不得不在病人深吸氣后接通電源，呼氣時停止曝光。第三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三增感屏的應(yīng)用由于增感屏的應(yīng)用，使得X線曝光時間大大縮短，患者吸收劑量大幅度減少。早期的胸部X線攝影的曝光時間需要10秒以上，患者需要訓(xùn)練憋氣。腹部X線曝光甚至達(dá)到數(shù)分鐘。1903年，得益于高輸出X光機(jī)和增感屏技術(shù)，手的曝光時間只需5秒到2分鐘，頭顱骨需1分鐘至15分鐘。1909年推出能進(jìn)行1/100秒曝光的X線發(fā)生器。1912年用更加先進(jìn)的設(shè)備，腹部曝光僅需3秒鐘，如“閃一下光”一樣短暫?，F(xiàn)代X光機(jī)使用的增感屏和大功率X線管使胸片攝影時間縮短到數(shù)十毫秒。第四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三GustaveBucky在1913發(fā)明了鉛條式的濾線柵采用緊密排列的鉛條來吸收散射線，使得胸部和腹部等厚體位攝影清晰度提高。由于濾線柵的使用，不得不提高患者的入射劑量。通過消除大部分二次射線和散射線，Potter-Bucky濾線板的使用，大大地提高了X線影像的質(zhì)量。Potter后來回憶到，當(dāng)一位放射專家看到用新的濾線柵拍攝的清晰的照片時，生氣的把照片退回并指責(zé)道：“你們已經(jīng)對這些底片做修飾。”這位放射專家不敢相信這么清晰的底片會是用X線管直接拍攝出來的。第五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三旋轉(zhuǎn)陽極X線管的發(fā)明和應(yīng)用旋轉(zhuǎn)陽極X線管的研制成功使X線輸出劑量大幅度提高，管電流可以達(dá)到1000毫安以上，管電壓達(dá)到150千伏，管套熱容量達(dá)到2MHU以上，滿足了心血管的運(yùn)動物體成像需要，并且使計算機(jī)斷層攝影技術(shù)成為可能。第六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三準(zhǔn)直器的發(fā)明和應(yīng)用放射學(xué)發(fā)展的早期，散射線對X線片影像質(zhì)量及病人健康的影響沒有被人們認(rèn)識到，1935年，波蘭的醫(yī)學(xué)博士Januszkiewiz因發(fā)明用限束器來限制X線束，減少了二次射線對圖像的影響，降低了影像的灰霧，提高了圖像對比度，減小了散射輻射對患者的傷害，因此獲得了發(fā)明專利。第七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三高頻高壓發(fā)生器的應(yīng)用高頻高壓發(fā)生器可以將網(wǎng)電源工頻交流電整流成直流，經(jīng)過高頻逆變器將直流轉(zhuǎn)換成高頻交流電，升壓后整流成紋波很小的直流高壓電，使X線中的軟射線成分降低，并可以滿足高速脈沖曝光應(yīng)用，輸出功率大大提高。第八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三影像增強(qiáng)器和CCD攝像機(jī)的應(yīng)用影像增強(qiáng)器的應(yīng)用取代了早期的熒光屏透視，降低了透視劑量，提高了量子效率和空間分辨率。CCD攝像機(jī)使動態(tài)圖像得到廣泛應(yīng)用，包括血管造影和DSA、消化道、泌尿道造影等技術(shù)。第九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三幀轉(zhuǎn)移CCD攝像機(jī)的應(yīng)用幀轉(zhuǎn)移CCD攝像機(jī)分為感光像素區(qū)域和幀轉(zhuǎn)移區(qū)域，可以在X線曝光的時間窗口內(nèi)同時完成圖像積累和圖像讀出兩個過程。為血管造影術(shù)和動態(tài)透視攝影提供了優(yōu)質(zhì)圖像。第十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三CR技術(shù)應(yīng)用CR技術(shù)將傳統(tǒng)X光膠片的屏片結(jié)構(gòu)逐步取代，是早期數(shù)字化的技術(shù)，目前在歐美和日本大量使用。由于中國傳統(tǒng)X光膠片在CR技術(shù)成熟階段還沒有來得及大量普及，DR技術(shù)就已經(jīng)在國際上大受推崇，使得中國的DR數(shù)字化成像技術(shù)直接取代屏片結(jié)構(gòu)。目前DR的普及速度超過了CR的普及速度。第十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三TFT-CsI探測器原理采用CsI閃爍屏和TFT光電二極管陣列組成的X線探測器是目前DR成像技術(shù)的主流技術(shù)，也是應(yīng)用最廣，最為成功的技術(shù)。主要應(yīng)用廠商有西門子、飛利浦、GE等公司。第十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三Se-TFT原理以Hologic為代表的廠商采用非晶硒技術(shù)制造X線探測器，目前更多地應(yīng)用與乳腺X線探測器。第十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三CCD探測器原理CCD探測器是將CsI等閃爍屏的可見光通過光學(xué)傳輸結(jié)構(gòu)在CCD傳感器上成像，具有高分辨率的優(yōu)點(diǎn)。目前國際上以4KX4K為主流產(chǎn)品，國內(nèi)已經(jīng)有廠家生產(chǎn)出5KX5K的高分辨率X線探測器。第十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三DR應(yīng)用第十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三FPD與X線設(shè)備血管造影DSA多功能攝影裝置平板乳腺X光機(jī)平板數(shù)字胃腸機(jī)第十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三FPD與X線設(shè)備---VCTParker’s加權(quán)校正容積數(shù)據(jù)重建3D反投影濾波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和射線硬化校正采集第十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三體積CT的實(shí)現(xiàn)第十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三

第十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三X線圖像的數(shù)字化及處理1.平行束CT—扇束CT–多排螺旋CT–VCT2.II+Camera+A/DDSADSI3.CR4.靜態(tài)FPD—DR成像系統(tǒng)5.動態(tài)FPD—血管造影DSA—ConeBeamCT6.Counting-Readout技術(shù)

第二十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三

第二十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三第二十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三第二十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三國產(chǎn)大型平板血管造影機(jī)，具有實(shí)時DSA，旋轉(zhuǎn)DSA，ConeBeamCT重建功能，與國際先進(jìn)水平接近。第二十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三灰度量化數(shù)字圖像技術(shù)三維重建可視化融合技術(shù)虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù)數(shù)字減影技術(shù)（時間減影能量減影）數(shù)字化抗散射線技術(shù)（虛擬濾線柵）圖像壓縮技術(shù)圖像傳輸技術(shù)第二十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三灰度量化數(shù)字圖像技術(shù)第二十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三三維重建（采用平板采集進(jìn)行VCT重建）第二十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三能量減影技術(shù)寬能譜圖像低能區(qū)吸收圖像高能區(qū)吸收圖像雙能量采集方式可以采用兩次曝光技術(shù)和雙層TFT中間夾重濾過的三明治采集方式。前者可以在普通TFT平板或CCD探測器上實(shí)現(xiàn)，后者只能在專門設(shè)計的雙能平板探測器上實(shí)現(xiàn)。第二十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三內(nèi)窺鏡技術(shù)通過血管造影機(jī)三維旋轉(zhuǎn)完成VCT重建，并實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡可視化第二十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三傳統(tǒng)抗散射技術(shù)傳統(tǒng)濾線柵抗散射線技術(shù)減少散射線的環(huán)節(jié)高頻發(fā)生器X線管材料KV濾過程度和物質(zhì)抗散射線濾線柵第三十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三現(xiàn)代數(shù)字抗散射技術(shù)（中國學(xué)者首次在國際上提出）一種對傳統(tǒng)濾線柵的革命性變革采用鉛條制造成的一組指向焦點(diǎn)的柵格可以透過焦點(diǎn)射線，吸收非焦點(diǎn)射線到達(dá)成像單元的X線主要以焦點(diǎn)射線為主，散射線被抑制在成像單元之前沒有任何物理裝置焦點(diǎn)射線和非焦點(diǎn)射線同時到達(dá)成像單元通過對成像單元采集的數(shù)據(jù)處理來區(qū)分焦點(diǎn)射線和散射成分并對后者加以抑制第三十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字化抗散射線技術(shù)的原理（虛擬濾線柵）上述公式表達(dá)了散射線生成的退化模型G(x,y)為最終得到全部圖像信息的函數(shù)F(x,y)為初級射線圖像信息S(x,y)為射線透過被測物體后產(chǎn)生的散射線N(x,y)是量子噪聲G(x,y)=F(x,y)+S(x,y)+N(x,y)第三十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字化抗散射線技術(shù)的原理（虛擬濾線柵）原始圖像，含有焦點(diǎn)射線和散射線成分，圖像灰霧高，對比度低。射線劑量只有用物理濾線柵的40%左右即可達(dá)到圖像整體密度適中。經(jīng)過虛擬濾線柵過濾的圖像，抑制了散射線成分，適當(dāng)提升焦點(diǎn)射線成分，射線劑量與無附加物理濾線柵一致。第三十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字化抗散射線技術(shù)的原理（虛擬濾線柵）可以根據(jù)APR調(diào)整虛擬濾線柵的格比數(shù)，線密度，甚至可以調(diào)整鉛當(dāng)量數(shù)。不用根據(jù)SID的變化更換濾線柵，僅僅調(diào)整濾波參數(shù)即可滿足散射線過濾的需要。實(shí)際應(yīng)用中十分方便。數(shù)字濾線柵是未來取代傳統(tǒng)物理濾線柵的趨勢。第三十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字化抗散射線技術(shù)的原理（虛擬濾線柵）

普通濾線柵虛擬濾線柵所需要的X線劑量患者受到的輻照量是虛擬濾線柵近3倍僅有普通濾線柵的1/3，患者受到的輻照大大降低?？臻g頻率造成畸變無法避免因?yàn)闁鸥裨趫D像上造成的干涉無空間頻率畸變SID距離的要求要求嚴(yán)格，焦距范圍很小不要求，焦距范圍很大X線系統(tǒng)的