放射醫(yī)學(xué)技術(shù)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備知識CR

放射醫(yī)學(xué)技術(shù)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備知識CR一、CR系統(tǒng)的構(gòu)成及功能（一）CR的分類以使用模式分有通用型和專用型；以閱讀方式分有單面閱讀和雙面閱讀型。通用型CR是將IP置于與屏一膠系統(tǒng)類似的暗盒內(nèi)，曝光后在閱讀器進行讀取。其暗盒規(guī)格與屏膠系統(tǒng)相同，適用于原有X線機和使用屏一膠暗盒進行的所有檢查項目。專用型CR有胸部專用和攝影床專用兩種。其閱讀器被5=1組合在濾線器攝影床或立位攝影架內(nèi)。IP經(jīng)過X線曝光后，被自動傳送，依次進行讀取、擦除處理，然后重復(fù)使用。其特點是不需要手工操作，工作效率高，但功能單一。5=1雙面閱讀型CR其IP采用透明支持層，兩面設(shè)有讀取器件，受激光激發(fā)時，雙面同時采集，提高了輸出信噪比，DQE值比普通IP增加了30%?40%，相應(yīng)降低了曝光量。（二）CR的構(gòu)成和功能現(xiàn)以通用型為例介紹CR系統(tǒng)的構(gòu)成。CR按設(shè)備功能主要分為影像讀取裝置、控制臺、后處理工作站、存儲裝置和成像板（IP）組成。影像讀取裝置其功能是通過激光掃描和光電轉(zhuǎn)換讀取IP的潛影信息，形成圖像數(shù)據(jù)，向工作站輸出圖像數(shù)據(jù)，對IP進行擦除處理。其構(gòu)成主要由IP拾取器、激光掃描器、光電倍增管、A/D轉(zhuǎn)換器和擦除燈組成。工作過程：暗盒進入閱讀器，機械手取出其中帶有潛影的IP，自動將IP送入激光掃描區(qū)，潛影經(jīng)過激光掃描被激勵后，以藍-紫光的形式釋放出存儲的能量。IP的熒光體被二次光激發(fā)發(fā)光（PSL）產(chǎn)生熒光的強弱與第一次激發(fā)時所接收的能量精確地成正比（即呈線性關(guān)系）。該熒光體被二次激發(fā)的光被高效光導(dǎo)器采集并導(dǎo)入光電倍增管內(nèi)，轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)強弱的電信號，繼而被饋入模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號?？刂婆_登記患者的基本信息，選擇檢查部位、圖像掃描方式（auto、semi或fix選項）、圖像預(yù)覽、圖像預(yù)處理等功能。有的控制臺帶有打印功能。后處理工作站帶有專業(yè)處理圖像軟件和高分辨率專業(yè)顯示器（分辨率一般在2-5M之間）。進行影像的諧調(diào)處理、空間頻率處理、測量、黑白翻轉(zhuǎn)、打印等多種處理功能。存儲裝置采用如光盤（CD）、磁光盤（MO）、磁盤陣列等方式，將經(jīng)影像閱讀器輸出的影像數(shù)據(jù)進行存貯。二、成像板結(jié)構(gòu)IP作為記錄信息的載體，是CR成像系統(tǒng)的關(guān)鍵部件°IP的組成包括：保護層、熒光層（光激發(fā)物質(zhì)X支持層（基板）和背襯層（背面保護層）。保護層由一層非常薄的聚酯類纖維制成，能彎曲、耐磨擦、透光率高，作用是保護熒光層不受外界溫度、濕度的影響，使用過程中可防止熒光層受到損傷。熒光層其內(nèi)的熒光物質(zhì)可將第一次被X線激發(fā)的信息記錄下來，再次受激光照射時釋放出與初次激發(fā)所接收的信息強度相對應(yīng)的熒光，這種現(xiàn)象稱為“光激發(fā)發(fā)光（PSL）”，具有此現(xiàn)象的物質(zhì)稱作“光激發(fā)物質(zhì)"oIP的熒光層采用含有微量二價銪離子的氟鹵化鋇晶體作為光激發(fā)物質(zhì)。熒光層是用多聚體溶液把含有微量二價銪離子的氟鹵化鋇晶體相互均勻結(jié)合而成，它有適度的柔韌性和強度。光激發(fā)物質(zhì)結(jié)構(gòu)晶體的尺寸平均為4?7um。晶體直徑越大，PSL現(xiàn)象也越強，但影像清晰度下降。支持層用聚酯纖維膠制成，該材料具有較好的平面性、適度的柔韌性和良好的機械強度。支持層的作用是作為熒光層的載體，減少熒光層的受力延長IP壽命。為防止激光在熒光層和支持層之間發(fā)生界面反射，將支持層制成黑色，提高影像清晰度。背面保護層該層的取材與表面保護層相同。主要作用是避免IP在使用過程中的磨擦損傷。三、主要技術(shù)參數(shù)時間響應(yīng)IP具有很好的時間響應(yīng)特征，不會發(fā)生采集和讀出信息的重迭。動態(tài)范圍1:104激光束的直徑50?150mIP分辨率：標準型IP的讀出像素一般為5?6pixels/mm(14"X17”),空間分辨率在2.5?3.0LP/mm；高分辨率型IP的讀出像素一般為9?10pixels/mm(14"X17”)，空間分辨率在4.5?5?0LP/mm。第九節(jié)DR成像設(shè)備一、DR的構(gòu)成及功能DR由探測器、影像處理器、圖像顯示器等構(gòu)成。1.探測器是將乂線信息轉(zhuǎn)換為電信號的器件。探測器把X線模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送計算機處理。2.影像處理器主要包括各種圖像處理功能，如灰階變換、黑白反轉(zhuǎn)、圖像濾波降噪、放大、各種測量、數(shù)字減影等。顯示器用于攝影圖像的重現(xiàn)、軟閱讀。二、探測器的結(jié)構(gòu)探測器是DR的關(guān)鍵部件。根據(jù)探測器的不同DR可分為：非晶硒平板探測器、碘化銫平板探測器、多絲正比室掃描型和CCD攝像機型四種。非晶硒(a-Se)平板型探測器主要結(jié)構(gòu)由基板、集電矩陣、硒層、電介層、頂層電極和保護層等構(gòu)成。集電矩陣由按矩陣排列的接收電極和薄膜晶體管(TFT)組成。非晶態(tài)硒層涂覆在集電矩陣上，再上是電介層、頂層電極。放大器和A/D轉(zhuǎn)換器都置于探測器封裝扁平外殼內(nèi)，所以稱作平板探測器(FPD)；從外部看，探測器是接收X線照射而直接輸出數(shù)字圖像信息，所以稱作直接X線攝影。其工作原理是入射X線光子在硒層中產(chǎn)生電子-空穴對,在頂層電極和集電矩陣間外加高壓電場的作用下，電子和空穴向相反方向移動，形成信號電流，被相應(yīng)單元的接收電極所收集，存儲在儲能電容中；電荷量與入射乂線強度成正比，所以每個集電矩陣就成為一個采集圖像的最小單元，即像素。每個像素區(qū)域內(nèi)還形成一個場效應(yīng)管，它起開關(guān)作用。在讀取控制信號的作用下，開關(guān)依次導(dǎo)通，把像素存儲的電荷按順序傳送到外電路，經(jīng)讀取放大器放大后被同步轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。信號讀取后，掃描電路自動清除硒層中的潛影和電容的殘余電荷，以保證探測器能反復(fù)使用。TFT像素的尺寸直接決定圖像的空間分辨率，如每個像素為139midX139gm，在36cmX43cm（14”X17"）的范圍內(nèi)有2560X3072個像素。（二）碘化銫平板型探測器閃爍晶體+非晶硅（TFT）型平板探測器，由基板層、非晶硅陣列、碘化銫層等各層組成。其工作原理是探測器接受X線照射后，CSI晶體將X線信號轉(zhuǎn)化為可見光信號，可見光沿碘化銫針狀晶體傳遞到非晶硅光電二極管，由光電二極管變?yōu)殡娦盘?。計算機控制讀出電路TFT晶體管陣列自動讀取矩陣像素的信息，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，把像素數(shù)據(jù)傳送到圖像處理器。數(shù)字圖像信號由圖像處理器進行處理和存儲，在監(jiān)視器上顯示。曝光后5秒鐘能快速瀏覽圖像。由于有可見光的轉(zhuǎn)換過程，光的散射不可避免，影響圖像的空間分辨率。但CI閃爍晶體直徑為6gm左右，相對于成像單元S143gmX143gm的面積要小的多，因此對空間分辨率影響很小。由于在成像板內(nèi)CI閃爍體的作用，使得圖像信號增強，這樣可以S降低曝光劑量。（三）多絲正比室掃描DR主要由高壓電源、水平狹縫，多絲正比室、機械掃描系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、計算機控制及圖像處理系統(tǒng)組成。1.多絲正比室是一種氣體探測器，可看作成由許多獨立的正比計數(shù)管組合而成。其基本結(jié)構(gòu)是在兩塊平行的大面積金屬板之間平行并列許多條金屬絲。這些金屬絲彼此絕緣，各施加一定的正電壓（1kV左右），形成許多陽極，金屬板接地形成公共的陰極。室內(nèi)充以隋性氣體，如氬（Ar）氣，或有機氣體，如CH4，室壁裝有薄金屬（如鋁）窗。當(dāng)外部輻射線經(jīng)金屬窗射入正比室后，使氣體介質(zhì)電離。電離電子在金屬絲與金屬板之間的電場作用下向金屬絲移動，并與氣體分子碰撞，兩次碰撞間隔時間內(nèi)，電子從電場獲得的能量大于氣體電離能量時，會引起氣體進一步電離。在每根金屬絲附近，電子越接近金屬絲，電場越強，因而導(dǎo)致電荷雪崩式增加，結(jié)果在金屬絲上收集到的電荷比原始電離電荷增加102?104倍。由于正比室對電離電荷有放大作用，故具有較高的探測靈敏度。另外每根金屬絲上收集的電荷正比于其附近的初始電離電荷，亦即正比于該處的入射輻射線強度。2.工作原理X線管輻射的錐形X線束經(jīng)水平狹縫準直后形成平面扇形X線束。X線通過病人射入水平放置的多絲正比室窗口，在被探測器接收后，機械掃描裝置使X線管、水平狹縫及探測器沿垂直方向作均勻的同步平移掃描，到達新位置后再作水平照射投影；如此重復(fù)進行，就完成一幅圖像的采集。多絲正比室的每根金屬絲都與一路放大器相連，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器將電壓信號數(shù)字化后，輸入計算機進行圖像處理。監(jiān)視器既可顯示存儲器內(nèi)未經(jīng)處理的圖像，又可顯示計算機處理后的圖像。（四）CCD攝像機型DR5=1熒光板+CCD攝像機型DR主要由熒光板、反光板、任。攝像機、計算機控制及處理系統(tǒng)組成。5=1其工作原理是X線透過人體后經(jīng)過濾線柵濾到達熒光板，激發(fā)熒光，熒光經(jīng)過一組透鏡反射，進入CCD攝像機采集，采集后的視頻圖像信號經(jīng)電纜傳送到采集機，經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送后處理計算機進行圖像處理，得到數(shù)字影像。三、技術(shù)參數(shù)（一）平板型探測器的技術(shù)參數(shù)有效面積：36cmX43cm（14〃X17〃）；像素尺寸：139?200um；空間分辨率：2?5?3?6LP/mm；動態(tài)范圍：104?105；密度分辨率：14bit；成像時間：5s?10s預(yù)覽，10?20s成像;感光度相當(dāng)于400度X線片；工作溫度：10?30°C。（二）多絲正比室掃描投影DR系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)多絲正比室尺寸：450mmX200mmX50mm；采集效率高，背景噪聲幾乎為零；密度分辨率寬，數(shù)字化量化深