第三章 数字化X线机原理

图像的储存和记录装置
激光照相机
激光发生器 光调制器 光学扫描器 胶片传输系统 供片库
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CR特点(总结) CR特点 总结) 特点(
实现了传统X线图象的数字化； 实现了传统 线图象的数字化； 线图象的数字化 提高了图象的密度分辨率和显示能力； 提高了图象的密度分辨率和显示能力； 能实现图象后处理， 能实现图象后处理，增加了显示信息的 功能； 功能； 降低了X线曝光量 线曝光量； 降低了 线曝光量； 可以不用胶片的形式存储图片， 可以不用胶片的形式存储图片，而是以 数字形式用磁盘或光盘存储， 数字形式用磁盘或光盘存储，还能把信 息传输给PACS。 息传输给 。
影像板( 影像板(Image Plate, IP)结构 IP)结构
基板：聚酯树脂 基板： 类纤维制成。保 护荧光物质层免 受外力损伤，延 长IP的试用寿命 IP的试用寿命 。两万次以上重 复使用。
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影像板( 影像板(Image Plate, IP)结构 IP)结构
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影像板( 影像板(Image Plate, IP)结构 IP)结构
表面保护层：聚 表面保护层： 酯树脂类纤维制 成，能弯曲、耐 磨损、透光性好 。保护荧光层不 受外界温度、湿 度和辐射的影响 。涂布兰色滤光 层 ，提高清晰 度
曝光
IP的特性： IP的特性：存储信息的消退 的特性
X线激发IP后，潜影存 储于荧光体中，在读取 前一部分电子随时间延 长将逃逸从而使第二次 激发时的荧光强度减少， 称为存储信息的消退。 IP消退很微弱，8h减少 25%。受时间、温度影 响。 受X线照射后，尽快读 取。
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CR系统的基本结构 CR系统的基本结构
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系统流程 系统流程
PC base ID Station （病人信息输入） 扫描主机
影像处理工作站
网络服务器 （PACS） 激光打印机
IP的特性： IP的特性：动态范围 的特性
輸出
直线性
特大宽容度 1:10000
10000 1000
1600 800 400 200 100
密度
可以精确地检 测到每一种组 织间极小X线 吸收差异
3.0
100 10
1.0 0.2
膠片 影像屏
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第三节 数字X线摄影系统 数字X
DR系统的原理框图 系统的原理框图
平板数字探测器 （Flat Panel Detector, FPD） ）
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X线 线 球管 人体
X线 线 影像增强器
显示 数字信号 打印
电视信号处理 A/D 转换
(图像板 图像板) 图像板
计算机处理系统
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第二节 计算机X线摄影系统 计算机X
系统原理和概念
计算机X线摄影（成像）系统（ 计算机X线摄影（成像）系统（Computed Radiography，简称CR CR） Radiography，简称CR） CR是由日本富士公司于七十年代研制，八十 CR是由日本富士公司于七十年代研制， 是由日本富士公司于七十年代研制 年代推出，九十年代上市的计算机X 年代推出，九十年代上市的计算机X线摄影 系统。 系统。 CR的关键是用成像板 IP）取代X线胶片， 的关键是用成像板（ CR的关键是用成像板（IP）取代X线胶片， 摄片后由激光扫描仪读出IP板上的潜影， IP板上的潜影 摄片后由激光扫描仪读出IP板上的潜影，并 转换成数字信号传入计算机作图像处理。 转换成数字信号传入计算机作图像处理。
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IP的特性： IP的特性：时间响应特征 的特性
激光激发荧光体停 止时，发射的荧光 依其发生过程的衰 减特征逐渐终止。 否则将与后面读出 的信息重叠，重而 降低影像质量。IP 的光发射寿命期为 0.8μs。
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胶片扫描系统
扫描仪 X线胶片
计算机
专用设备
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影像增强器+CCD+图像板 影像增强器+CCD+图像板
电视摄像管 CCD或真空 或真空 摄像管
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IP的特性： IP的特性：发射与激发光谱 的特性
由IP受激发而释 放出的光子波长 与光强的关系称 为发射光谱。最 强波长为 390~400nm 激发激光波长与 释放光子强度的 关系称为激发光 谱。最强在 600nm左右
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图像的储存和记录装置
磁带 硬盘 光盘 磁光盘（ 磁光盘（MOD） ）
Sun
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IP的特性： IP的特性：天然辐射与黑斑 的特性
IP不仅对X线敏感，对其他电磁波也敏感， 如紫外线、γ射线、α射线β射线及电子 线等。 来自建筑物上固定装置、天然放射性元 素、宇宙射线、IP板上微量放射性元素。 长期存放会产生小黑斑。 使用前必须激光擦除。
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影像板( 影像板(Image Plate, IP)结构 IP)结构
荧光成像层：用 荧光成像层： 多聚体溶液把微 量的二价铕的氟 卤化钡晶体相互 均匀结合涂布而 成。
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图像读出灵敏度自动设定
大曝光剂量例1和小曝光剂量例 大曝光剂量例 和小曝光剂量例2 和小曝光剂量例
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图像后处理
灰阶处理 空间频率处理 动态范围压缩 减影处理 叠加处理 图像处理：调节亮 图像处理： 对比度、 度、对比度、窗宽 窗位，放大、反轉, 窗位，放大、反轉, 旋转，距离、 旋转，距离、面积 测量。 测量。 文字注释 注释。 文字注释。 更改病人资料
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图像读出灵敏度自动设定
为在不同X线剂量下， 为在不同 线剂量下，获得相同的图像质 线剂量下 量，采用灵敏度自动设定功能 预读程序流程
确定灵敏度
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第一节 概述
影像信号的数字化
数字图像
将二维图像以二维数字点阵的方式表示的图像叫 数字图像。 数字图像。 二维数字图像中的每一个点称为像素。 二维数字图像中的每一个点称为像素。像素的数 目等于行数和列数的乘积，即为图像的大小。 目等于行数和列数的乘积，即为图像的大小。一 般医学中的图像大小有256× 256，512× 般医学中的图像大小有 × ， × 512，1024× 1204等。 ， × 等 像素的黑白程度称为灰度， 像素的黑白程度称为灰度，用一个数值可以表示 灰度，这个数值的最大值称为灰阶， 灰度，这个数值的最大值称为灰阶，灰阶一般有 256级、1024级，对应地也可表示为 级 级 对应地也可表示为8bit、 、 10bit。 。
What Does it Replace ?
MAMMOGRAPHY & RADIOGRAPHY - TODAY
Phosphor X-Ray Tube X-Ray Light Film
ANALOG IMAGE
FLUOROSCOPY - TODAY
X-Ray Tube X-Ray
背面保护层：材 背面保护层： 料与表面层相同 ，避免IP在使用 ，避免IP在使用 过程中的摩擦。
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影像板( 影像板(Image Plate, IP)成像原理 IP)成像原理
某些荧光物质可将第一 次被激发的信息储存下 来,当再次受激发时会释 放出与第一次信息相应 的荧光。这种现象称为 光激发发光或光致发光。 具有这一特性的物质称 为辉尽性荧光物质。成 像板(IP)采用氟卤化钡 晶体。它的激发发光现 象最强。
计算机X线摄影 计算机 线摄影(Computed Radiography, CR) 线摄影 数字X线摄影 线摄影(Digital Radiography, DR) 数字 线摄影
特点
辐射剂量小、成像质量高、 辐射剂量小、成像质量高、数字化媒体记录的量 大空间小、 大空间小、可实现数字图像可处理技术及远距离 传输技术
第三章 数字化X线机成像设备 数源自文库化X
上海医疗器械高等专科学校 黄 勇
第一节 概述
数字化X线机成像设备的发展 数字化 线机成像设备的发展
数字化X线机成像设备是指把 线透射的影 数字化 线机成像设备是指把X线透射的影 线机成像设备是指把 像转换成数字图像的一种X线设备 线设备。 像转换成数字图像的一种 线设备。 分类
IP实物 IP实物
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读出装置原理
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读出装置
输出缓冲区 10个 10个暗盒
缓冲作用 出及输 缓冲作用 输出及输入各 暗盒，合供20 20个 10 个暗盒，合供20个 需等候時间 无需等候時间 每小时70张 每小时70张 阅读影像資料及病人資料 阅读影像資料及病人資料 12bit影像信息输出到: bit影像信息输出到 12bit影像信息输出到: 自动化工作站 - 自动化工作站 互动/交互处理工作站 - 互动/交互处理工作站
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输入缓冲区 10个暗盒 10个
计算机图像处理
图像处理环节
图像读出过程的处理：图像读出灵敏度自动 设定，自动获得最佳密度和对比度的图像 显示图像过程的处理：显示图像的特殊处理， 以获得较高诊断价值的图像，也称后处理 图像存储和记录过程的处理：在不影响图像 质量的基础上压缩图像，并可进行保存和传 输。还可用激光相机打印出图像。
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影像板( 影像板(Image Plate, IP)成像原理 IP)成像原理
白色三角表示未曝光 X线作用使电子激发， 并储存起来，用灰色 三角表示 在激光的作用下，储 存的能量被激发出来 激发出来的能量以可 见光的形式释放 三角又变成了白色， 表示储存能量已全部 释放
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第一节 概述
几种X线图像数字化的方式 几种 线图像数字化的方式
胶片扫描系统 影像增强器+CCD+图像板 影像增强器 图像板 计算机X线摄影 计算机 线摄影(Computed Radiography, 线摄影 CR) 数字X线摄影 线摄影(Digital Radiography, DR) 数字 线摄影