数字X线检查技术.ppt
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1、数字X线检查技术n n1982年年 研研 制制 出出 计计 算算 机机 摄摄 影影(Computed radiology CR)系系统统,20世世纪纪90年年代代末末数数 字字 化化 摄摄 影影(Digital radiology DR)系系统统问问世世,使使传传统统X线线摄摄影影成成功功地地走走向向数数字字化化,实实现现了了影影像像信信息息的的数数字字化化贮贮存存和和传输。传输。DR(Digital Radiography)DR(Digital Radiography),即直接数,即直接数,即直接数,即直接数字化字化字化字化XX射线摄影系统,是由数据采集板、扫射线摄影系统,是由数据采集板、扫
2、射线摄影系统,是由数据采集板、扫射线摄影系统,是由数据采集板、扫描控制器、系统控制器、影像监示器等组成,描控制器、系统控制器、影像监示器等组成,描控制器、系统控制器、影像监示器等组成,描控制器、系统控制器、影像监示器等组成,是直接将是直接将是直接将是直接将XX线光子通过数据采集板转换为数线光子通过数据采集板转换为数线光子通过数据采集板转换为数线光子通过数据采集板转换为数字化图像,是一种广义上的直接数字化字化图像,是一种广义上的直接数字化字化图像,是一种广义上的直接数字化字化图像,是一种广义上的直接数字化XX线线线线摄影。摄影。摄影。摄影。n n而狭义上的直接数字化摄影即而狭义上的直接数字化摄影
3、即n nDDR(DirectDigit Radiography),通通常常指指采采用用平平板板探探测测器器的的影影像像直直接接转转换换技技术术的的数数字字放放射射摄摄影影,是是真真正正意意义义上上的的直直接接数数字字化化X射射线摄影系统。线摄影系统。CR IP板和激光扫描仪IP板激光扫描仪DR 机DR DR 探测板n n DR 探测器分类n n1 1、直接转换式平板探测器、直接转换式平板探测器 一是直接转换,系指该探测器利用的光导一是直接转换,系指该探测器利用的光导半导体材料是非晶硒,直接将接受到的半导体材料是非晶硒,直接将接受到的X-X-线光子线光子转换成电信号,故称直接转换。二是平板,系指
4、转换成电信号,故称直接转换。二是平板,系指探测器的单元阵列采用的薄膜晶体管(探测器的单元阵列采用的薄膜晶体管(TFTTFT)技)技术,外形类似平板状,这种探测器称为直接转换术,外形类似平板状,这种探测器称为直接转换式平板探测器。式平板探测器。n n2 2、间接转换式平板探测器、间接转换式平板探测器 间接转换式平板探测器系指间接转换式平板探测器系指X-X-线影像信息在转线影像信息在转换为电子信号过程中,中间需要经过光电转换后换为电子信号过程中,中间需要经过光电转换后在变为电信号。在变为电信号。直接转换平板探测器工作原理间接转换平板探测器工作原理图数字X线成像基本知识n n在信息科学中,能够计数的
5、离散量称为数字信号,不能计数的连续量称为模拟信号。n n将模拟量转换为数字信号的介质为模/数转换器(Analog-to-Digital converter,ADC)。模/数转换器把模拟量(如电压、电流、频率、相移、位移、脉宽、转角等)通过采样转换成离散的数字量,该过程称为数字化。n n1 1、定义、定义n n(1 1)矩阵()矩阵(matrixmatrix)n n矩阵是一个数学概念,它表示一个横成行、纵成矩阵是一个数学概念,它表示一个横成行、纵成列的数字方阵。列的数字方阵。n n矩阵有影像矩阵(矩阵有影像矩阵(image matriximage matrix)和显示矩阵)和显示矩阵(displ
6、ay matrixdisplay matrix)之分。影像矩阵指)之分。影像矩阵指CTCT重建得重建得到的影像或到的影像或CRCR、DRDR采集到的每幅影像所用矩阵;采集到的每幅影像所用矩阵;显示矩阵是指显示器上显示的影像矩阵。常用的显示矩阵是指显示器上显示的影像矩阵。常用的矩阵有矩阵有320320320320、512512512512、1024102410241024等。等。n n像素(pixel)n n数字矩阵中的每一个栅格单元称为像素(Pixel),是数字图像的基本构成单位,像素是一个二维概念,其大小可由像素尺寸表示,如100um100um。n n2、矩阵与像素的关系n n数字图像是用阵
7、列表示的图像,该阵列中的每一个元素称为像素,像素是组成数字图像的基本元素。n n数字图像是由有限个像素点组成的,构成数字图像的所有像素构成了矩阵。矩阵大小能表示构成一幅图像的像素数量多少。矩阵与像素大小的关系,可由下述公式表示:重建像素多少=视野大小/矩阵大小矩阵、像素与图像的关系 n n如果构成图像的像素数量少,像素的尺寸大,可如果构成图像的像素数量少,像素的尺寸大,可观察到的原始图像细节较少,图像的空间分辨力观察到的原始图像细节较少,图像的空间分辨力低;反之,像素数量多,图像的空间分辨力高。低;反之,像素数量多,图像的空间分辨力高。n n描述一幅图像需要的像素数量是由每个像素的大描述一幅图
8、像需要的像素数量是由每个像素的大小和整个图像的尺寸决定的。在空间分辨力一定小和整个图像的尺寸决定的。在空间分辨力一定的条件下,图像大比图像小需要的像素多,每个的条件下,图像大比图像小需要的像素多,每个单独像素的大小决定图像的空间分辨力。若图像单独像素的大小决定图像的空间分辨力。若图像矩阵的大小固定,视野增加时,图像的空间分辨矩阵的大小固定,视野增加时,图像的空间分辨力降低。力降低。(三)分辨力n n1 1、时间分辨力:、时间分辨力:又称动态分辨力,是指成像系统对又称动态分辨力,是指成像系统对运动部位成像的瞬间显示能力。时间分辨力越高,对运动部位成像的瞬间显示能力。时间分辨力越高,对动态组织器官
9、的成像显示能力越强,影像越清晰。动态组织器官的成像显示能力越强,影像越清晰。n n2 2、密度分辨力:、密度分辨力:又称低对比分辨力,是从影像中所又称低对比分辨力,是从影像中所能辨别密度差别的最小极限,是对影像细微密度差别能辨别密度差别的最小极限,是对影像细微密度差别的辨别能力。密度分辨力常以百分比(的辨别能力。密度分辨力常以百分比(%)表示。)表示。n n3 3、空间分辨力:、空间分辨力:又称高对比分辨力,是从影像中可又称高对比分辨力,是从影像中可辨认的组织几何尺寸的最小极限,是对影像空间细微辨认的组织几何尺寸的最小极限,是对影像空间细微结构的辨别能力。它是表示一幅图像质量的量化指标,结构的
10、辨别能力。它是表示一幅图像质量的量化指标,常用毫米(常用毫米(mm)mm)、单位距离内的线对数(、单位距离内的线对数(LP/mm)LP/mm)或单位距离内的像素数(或单位距离内的像素数(pixels/mmpixels/mm)等表示。)等表示。噪声(noise):n n在X线数字成像中,影像上观察到的亮度水平中随机出现的波动称为噪声。信噪比(SNR):n n信号强度与噪声强度的比值简称为信噪比,SNR是评价影像质量的指标之一。伪影(artifact):n n系指在成像过程中产生的错误图像特征。伪影是附加在正常图像上的异常影像,它会干扰对正常图像的判读,是影响图像质量的重要因素。灰阶(gray l
11、evel):n n在照片或显示器上所呈现的黑白图像上的各点表现出不同深度灰色。把白色与黑色之间分成若干级,称为“灰度等级”,表现的亮度(或灰度)信号的等级差别称为灰阶。n nDR与与CR的共同点都是将的共同点都是将X线影像信息线影像信息转化为数字影像信息,其曝光宽容度相转化为数字影像信息,其曝光宽容度相对于普通的增感屏对于普通的增感屏-胶片系统体现出某些胶片系统体现出某些优势优势。CR和DR由于采用数字技术,动态范围广,都有很宽的曝光宽容度,因而允许照相中的技术误差,即使在一些曝光条件难以掌握的部位,也能获得很好的图像;n nCR和和DR可可以以根根据据临临床床需需要要进进行行各各种种图图像像
12、后后处处理理,如如各各种种图图像像滤滤波波,窗窗宽宽窗窗位位调调节节、放放大大漫漫游游、图图像像拼拼接接以以及及距距离离、面面积积、密密度度测测量量等等丰丰富富的的功功能能,为为影影像像诊诊断断中中的的细细节节观观察察、前前后后对对比比、定定量量分分析析提提供供技技术术支支持。持。两者的性能比较 n n1、成成像像原原理理:DR是是一一种种X线线直直接接转转换换技技术术,它它利利用用硒硒作作为为X线线检检测测器器,成成像像环环节节少少;CR是是一一种种X线线间间接接转转换换技技术术,它它利利用用图图像像板板作作为为X线线检检测测器器,成成像像环环节节相相对对于于DR较较多。多。n n2、图像分
13、辨率:、图像分辨率:DR系统无光学散射而系统无光学散射而引起的图像模糊,其清晰度主要由像素引起的图像模糊,其清晰度主要由像素尺寸大小决定;尺寸大小决定;n nCR系系统统由由于于自自身身的的结结构构,在在受受到到X线线照照射射时时,图图像像板板中中的的磷磷粒粒子子X线线存存在在着着散散射射,引引起起潜潜像像模模糊糊;在在判判读读潜潜像像过过程程中中,激激光光扫扫描描仪仪的的激激发发光光在在穿穿过过图图像像板板的的深深部部时时产产生生着着散散射射,沿沿着着路路径径形形成成受受激激荧荧光光,使使图图像像模模糊糊,降降低低了了图图像像分分辨辨率率,因因此此当当前前CR系系统统的的不不足足之之处处主主
14、要要为为时时间间分分辨辨率率较较差差,不不能能满满足足动动态态器器官官和和结结构构的的显显示。示。n n3、DR是是今今后后的的发发展展方方向向,但但就就目目前前而而言言,DR电电子子暗暗盒盒的的结结构构14 in17 in(1 in=2.54 cm)由由4块块5 in 8 in 所所组组成成,每每块块的的接接缝缝处处由由于于工工艺艺的的限限制制不不能能做做得得没没缝缝,且且一一旦旦其其中中一一块块损损坏坏必必将将导导致致4块块全全部部更更换换,不不但但费费用用昂昂贵贵,还还需需改改装装已已有有的的X线线机机设设备备,而而CR相相对对费费用用较较低低,且且多多台台X线线机机可可同同时时使使用用
15、,无无需改变现有设备。需改变现有设备。n n4、CR系统更适用于系统更适用于X线平片摄影,其线平片摄影,其非专用机型可和多台常规非专用机型可和多台常规X线摄影机匹配线摄影机匹配使用,且更适用于复杂部位和体位的使用,且更适用于复杂部位和体位的X线线摄影;摄影;n nDR系统则较适用于透视与点片摄影及各种系统则较适用于透视与点片摄影及各种造影检查,由于单机工作时的通量限制,造影检查,由于单机工作时的通量限制,不易取代大型医院中多机同时工作的常规不易取代大型医院中多机同时工作的常规X线摄影设备,但较适用于小医疗单位和诊线摄影设备,但较适用于小医疗单位和诊所的一机多用目的。所的一机多用目的。n n事事
16、实实上上,CR和和DR系系统统在在相相当当长长的的一一段段时间内将是一对并行发展的系统。时间内将是一对并行发展的系统。数字化数字化X线影像技术的特点线影像技术的特点n n第第一一,它它最最突突出出的的优优点点是是组组织织结结构构分分辩辩率率高高,图图像像清清晰晰、细细腻腻,医医生生可可根根据据需需要要进进行行诸诸如如数数字字减减影影等等多多种种图图像像后后处处理理,以以期期获得理想的诊断效果。获得理想的诊断效果。n n第第二二,该该设设备备在在透透视视状状态态下下,可可实实时时显显示示数数字字图图像像,医医生生再再根根据据患患者者病病症症的的状状况况进进行行数数字字摄摄影影,然然后后通通过过一
17、一系系列列影影像像后后处处理理如如边边缘缘增增强强、放放大大、黑黑白白翻翻转转、图图像像平平滑滑等等功功能能,可可从从中中提提取取出出丰丰富富可可靠靠的的临临床床诊诊断断信信息息,尤尤其其对对早早期期病病灶灶的的发现可提供良好的诊断条件。发现可提供良好的诊断条件。n n第第三三,数数字字化化X线线机机形形成成的的数数字字化化图图像像比比传传统统胶胶片片成成像像所所需需的的X射射线线计计量量要要少少,因因而而它它能能用用较较低低的的X线线剂剂量量得得到到高高清清晰晰的的图图像像,同同时也使病人减少了受时也使病人减少了受X射线辐射的危害。射线辐射的危害。n n第四,由于它改变了已往传统的胶片摄影第
18、四,由于它改变了已往传统的胶片摄影方法,可使医院放射线科取消原来的图像方法,可使医院放射线科取消原来的图像管理方式和省去片库房,而可采用计算机管理方式和省去片库房,而可采用计算机无片化档案管理方法取而代之,可节省大无片化档案管理方法取而代之,可节省大量的资金和场地,极大地提高工作效率。量的资金和场地,极大地提高工作效率。n n此外,由于数字化此外,由于数字化X线图像的出现,结束了线图像的出现,结束了X线图像不能进入医院线图像不能进入医院PACS系统的历史,系统的历史,为医院进行远程专家会诊和网上交流提供为医院进行远程专家会诊和网上交流提供了极大的便利。了极大的便利。n n另另外外,该该设设备备
19、还还可可进进行行多多幅幅图图像像显显示示,进进行行图图像像比比较较,以以利利于于医医生生准准确确判判别别、诊诊断断。通通过过图图像像滚滚动动回回放放功功能能,还还可可为为医医生生回回忆忆整个透视检查过程。整个透视检查过程。n n数字化图像对骨结构、关结软骨及软组织数字化图像对骨结构、关结软骨及软组织的显示优于传统的的显示优于传统的X线成像,还可行矿物盐线成像,还可行矿物盐含量的定量分析。含量的定量分析。n n数字化图像易于显示纵隔结构如血管和气数字化图像易于显示纵隔结构如血管和气管。对结节性病变的检出率高于传统的管。对结节性病变的检出率高于传统的X线线成像,成像,但显示肺间质与肺泡病变则不及传
20、但显示肺间质与肺泡病变则不及传统的统的X线图像。线图像。n nDR在观察肠管积气、气腹和结石等含钙病在观察肠管积气、气腹和结石等含钙病变优于传统变优于传统X线图像。线图像。n n用数字化图像行体层成像优于用数字化图像行体层成像优于X线体层摄影。线体层摄影。n胃胃肠肠双双对对比比造造影影在在显显示示胃胃小小区区、微微小小病病变变和和肠肠粘粘膜膜皱皱襞襞上上,数数字字化化图图像像优优于于传传统统的的X线造影。线造影。一、一、CRCR系统构造系统构造n nCRCR(computed radiographycomputed radiography)系统使用成)系统使用成像板(像板(imaging pl
21、ateimaging plate,IPIP)为探测器,利)为探测器,利用现有的用现有的X X线设备进行线设备进行X X线信息的采集来实线信息的采集来实现图像的获取。它主要由现图像的获取。它主要由X X线机、成像板、线机、成像板、图像阅读仪、图像处理工作站、图像存储图像阅读仪、图像处理工作站、图像存储系统和打印机组成。系统和打印机组成。1 1、X X线机线机n n CR系统所用的系统所用的X线机与线机与CR系统的种类系统的种类有关。有关。n nCR系统的激光阅读器分为暗盒型系统的激光阅读器分为暗盒型(cassette type)和无暗盒型()和无暗盒型(non-cassette type)两种。
22、)两种。n n暗盒型阅读器的暗盒型阅读器的CR需要暗盒作为载体装载需要暗盒作为载体装载IP经历曝光、激光扫描的过程,系统所用经历曝光、激光扫描的过程,系统所用的的X线机与传统的线机与传统的X线机兼容,不需要单独线机兼容,不需要单独配置。配置。n n无暗盒型无暗盒型CRCR系统的系统的IPIP曝光和阅读装置组合曝光和阅读装置组合为一体,连同成像板向工作站传输的整个为一体,连同成像板向工作站传输的整个过程都是自动完成,需要配置单独的过程都是自动完成,需要配置单独的X X线发线发生装置。生装置。n n目前,临床使用的绝大多数都是暗盒型阅目前,临床使用的绝大多数都是暗盒型阅读器的读器的CRCR系统,不
23、需要单独购置新的系统,不需要单独购置新的X X线机,线机,摄影技师的工作流程也与传统屏摄影技师的工作流程也与传统屏-片系统基片系统基本相同。本相同。2 2、成像板、成像板成像板的结构成像板的结构n nIP是是CR成像系统的关键元器件,是采集成像系统的关键元器件,是采集或记录图像信息的载体,并代替了传统或记录图像信息的载体,并代替了传统的屏的屏-片系统。它适用于各种类型的片系统。它适用于各种类型的X线线机,也适用于各种机,也适用于各种X线检查,具有很大的线检查,具有很大的灵活性和广泛的用途。灵活性和广泛的用途。n nIPIP可以重复使用,但不具备图像显示功可以重复使用,但不具备图像显示功能。能。
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- 数字 检查 技术
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