第五章 數(shù)字X線成像系統(tǒng)

第五章數(shù)字X線成像系統(tǒng)范能勝5.1概述1、什么是數(shù)字X線成像系統(tǒng)？2、根據(jù)成像原理不同分為：計(jì)算機(jī)X線攝影(CR)系統(tǒng)；數(shù)字熒光X線攝影(DF)系統(tǒng)；數(shù)字X線攝影(DR)系統(tǒng)（又分為DDR和IDR）；3、根據(jù)X線束的形狀分類：4、數(shù)字X線成像的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)比度分辨力高：輻射劑量?。撼上褓|(zhì)量高：數(shù)字圖像易于傳輸、儲(chǔ)存、查閱、圖像后處理等5、空間分辨力比較： 數(shù)字X線成像：2~4LP/mm

膠片：5~7LP/mm5.2計(jì)算機(jī)Ｘ線攝影系統(tǒng)CR特點(diǎn)：出現(xiàn)時(shí)間：1982年探測(cè)器：影像板（IP板）優(yōu)點(diǎn)：對(duì)比度分辨率高，需要的輻射劑量小5.2.1CR的基本組成和工作原理信息采集信息轉(zhuǎn)換信息處理信息記錄和保存5.2.2成像板1、IP板的基本結(jié)構(gòu)：2、IP成像原理：PSL熒光層釋放電子二次激發(fā)讀出光電裝換A/D轉(zhuǎn)換形成潛影透射X線數(shù)字影像3、IP的特性發(fā)射光譜和激發(fā)光譜時(shí)間響應(yīng)： 從激光照射熒光體發(fā)光到其衰減逐漸終止的時(shí)間，動(dòng)態(tài)范圍：動(dòng)態(tài)范圍寬，達(dá)到1：10000存儲(chǔ)信息的消退： 存儲(chǔ)在IP板中的電子影像，在讀出前出現(xiàn)部分被俘獲的的光電子逃逸的現(xiàn)象。天然輻射的影響： 對(duì)X線、紫外線、伽瑪射線等敏感。4、IP使用注意事項(xiàng)：使用較大的IP板來記錄圖像，減少反復(fù)選擇IP板的次數(shù)；再次使用前做一次強(qiáng)光照射，消除潛影；做好IP板屏蔽工作；5.2.3讀取裝置1、結(jié)構(gòu)：暗盒型讀取裝置非暗盒型讀取裝置暗盒型讀取裝置：IP緩沖堆棧IP分類器病人信息攝影信息輸入部分計(jì)算機(jī)/圖像處理部分影像板暗盒暗盒插口讀取部分消除部分無暗盒讀取裝置：

集X線投照、讀取于一體，IP板在曝光后直接被傳送到激光掃描和殘影消除部分處理2、讀出原理：分兩步進(jìn)行：1、預(yù)讀取：確定讀出條件2、讀?。韩@得數(shù)字影像3、影響圖像質(zhì)量的因數(shù)：激光束的直徑：光電及傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲：X線量子噪聲光量子噪聲其它因素影響數(shù)字化的影響：量化噪聲等5.2.4計(jì)算機(jī)圖像處理： 主要目的：改善圖像質(zhì)量。分為讀出前的處理和讀出后的處理。1、圖像處理的環(huán)節(jié)與系統(tǒng)檢測(cè)功能有關(guān)的處理：預(yù)讀取，確定讀出靈敏度。與顯示功能有關(guān)的處理：灰階處理、頻率處理、減影處理等。與圖像信息的存儲(chǔ)和記錄有關(guān)的處理：圖像的壓縮。數(shù)字圖像后處理軟件介紹：窗寬窗位邊緣增強(qiáng)圖像平滑對(duì)比度增強(qiáng)圖像放大縮小圖像裁減感興趣區(qū)分析圖像壓縮連續(xù)圖像回放2、圖像讀出靈敏度自動(dòng)設(shè)定：1）預(yù)讀程序：分割范圍識(shí)別照射野識(shí)別直方圖分析X線劑量和范圍的計(jì)算確定讀出調(diào)件2）照射野邊界的識(shí)別：測(cè)定探測(cè)的起始點(diǎn)：利用照射野和非照射野密度差別較大的特性；測(cè)定照射野邊緣的候補(bǔ)點(diǎn)：照射野形狀的修正：主要是區(qū)別組織密度對(duì)比強(qiáng)烈的候補(bǔ)點(diǎn)。3）讀出系統(tǒng)工作特性：X線劑量大,吸收差別小X線劑量小,吸收差別大3、圖像的后處理：灰階變換處理： 灰階變換函數(shù)：膠片密度數(shù)字圖像信號(hào)空間頻率處理： 通過頻率響應(yīng)的條節(jié)來影響圖像的銳度，常用邊緣增強(qiáng)的方法。動(dòng)態(tài)范圍壓縮：以低密度區(qū)域?yàn)橹行牡膲嚎s以高密度區(qū)域?yàn)橹行牡膲嚎s減影處理： 時(shí)間分辨率差，只能用于對(duì)時(shí)間分辨率要求不高的場(chǎng)合。疊加處理：

使用多張IP板重疊起來進(jìn)行攝影，將信息量疊加平均處理，提高影像的信噪比，改善圖像質(zhì)量。5.2.5圖像存儲(chǔ)和處理裝置存儲(chǔ)圖像：硬盤；光盤；磁帶；將X線影像記錄在膠片上：激光照相機(jī)2、激光相機(jī)：1）基本結(jié)構(gòu)和工作原理 2）灰階密度校正調(diào)節(jié)功能：選擇合適的窗口輸入信息；選定機(jī)內(nèi)提供的標(biāo)準(zhǔn)灰階測(cè)試圖像；選擇合適的膠片特性曲線；3）主要特點(diǎn)：數(shù)字化，灰階密度調(diào)整范圍為8~12b；圖像放大（或縮小）技術(shù)；自動(dòng)窗口技術(shù)；多幅照相；標(biāo)準(zhǔn)圖像密度；4）技術(shù)指標(biāo)：像素灰度等級(jí)：10b；采樣間隔：0.1mm激光束直徑：80um；處理能力：最多240張/h；5）CR系統(tǒng)改進(jìn)方向：提高時(shí)間分辨率，以適應(yīng)動(dòng)態(tài)器官和結(jié)構(gòu)的顯示；進(jìn)一步提高X線的轉(zhuǎn)換效率；減小IP熒光體內(nèi)顆粒的尺寸，以提高發(fā)光效率。5.3數(shù)字X線攝影系統(tǒng)間接數(shù)字X線攝影IDR直接數(shù)字X線攝影DDR5.3.1IDR的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1、基本結(jié)構(gòu)圖像監(jiān)視器圖像接收器數(shù)據(jù)采集器圖像處理器存儲(chǔ)器X線機(jī)系統(tǒng)控制器2、工作原理I．I光學(xué)系統(tǒng)電視攝像機(jī)A/D透射X線數(shù)字圖像信號(hào)3、主要缺點(diǎn)：5.3.2直接X線數(shù)字?jǐn)z影定義：DDR指采用一維或二維X線探測(cè)器直接把X線轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的方法，它不同于先獲得模擬圖像，再對(duì)模擬圖像進(jìn)行數(shù)字化的方法。掃描投影數(shù)字X線攝影平板檢測(cè)器數(shù)字X線攝影系統(tǒng)點(diǎn)掃描法線（扇）形掃描法分類：1）、點(diǎn)掃描法：（1）特點(diǎn)：掃描X線束呈點(diǎn)狀。（2）優(yōu)點(diǎn)：散射線少；使用光電倍增管，靈敏度高；（3）缺點(diǎn)：機(jī)械裝置復(fù)雜，掃描時(shí)間長(zhǎng)。1.掃描投影數(shù)字X線攝影2）、線（扇）形法：（1）特點(diǎn)：掃描X線束呈線狀或扇狀。（2）優(yōu)點(diǎn)：

照射野大，X線利用率高，掃描速度快。2.DDR使用的X線檢測(cè)器：1）氣體電離室檢測(cè)器： 利用X線的電離效應(yīng)，電離電荷的多少與X線強(qiáng)度成正比，收集電離電荷并形成電信號(hào)。2）非晶態(tài)硒型平板檢測(cè)器：（1）結(jié)構(gòu)： 產(chǎn)生電子空穴對(duì)（2）工作原理：入射X線光子在硒層中產(chǎn)生“電子-空穴”對(duì)；電子-空穴在極間電場(chǎng)的作用下向相反的方向移動(dòng)形成電流并儲(chǔ)藏在極間電容；儲(chǔ)藏的電荷在讀出控制信號(hào)的作用下被順序讀出并送放大電路；像素矩陣3）非晶態(tài)硅型平板檢測(cè)器：（1）結(jié)構(gòu)： 把摻鉈的碘化銫閃爍發(fā)光晶體層覆蓋在光電二極管矩陣上，每個(gè)光電管就是一個(gè)像素，由薄膜非晶態(tài)氫化硅制成。（2）工作原理：X線入射閃爍晶體被轉(zhuǎn)換為可見光；由光電二極管將可見光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將此電信號(hào)儲(chǔ)藏在光電二極管自身電容上；在讀出信號(hào)的控制下將儲(chǔ)藏電荷讀出并加以放大。3、DDR系統(tǒng)實(shí)例：1）多絲正比室掃描投影X線機(jī)：（1）多絲正比室結(jié)構(gòu)：（2）工作原理（3）技術(shù)參數(shù)：圖像面積：320mm×256mm像素矩陣：640×512動(dòng)態(tài)范圍：14~16B曝光劑量：膠片系統(tǒng)的1/100~1/30采集時(shí)間：2）平板探測(cè)器DDR系統(tǒng)（1）組成：探測(cè)器矩陣圖像處理器監(jiān)視器X線機(jī)系統(tǒng)控制臺(tái)網(wǎng)絡(luò)X線數(shù)據(jù)控制電子暗盒（2）圖像質(zhì)量空間分辨率：3.6LP/mm。對(duì)比度分辨力：取決于動(dòng)態(tài)范圍的大小，平板探測(cè)器的