醫(yī)用X線電視系統(tǒng).ppt

第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng) 定義 將X線透視所獲得的低亮度熒光圖像 通過(guò)影響增強(qiáng) TV攝像和放大處理后 在X TV監(jiān)視器上高亮度顯示 1 優(yōu)點(diǎn)X線劑量低X TV是一種低照度 微光的閉路電視 X線的劑量大為降低 這樣不僅減少了對(duì)病員和醫(yī)生的輻射危害 也降低了X線管的工作負(fù)載 有利于延長(zhǎng)X線管的壽命圖像亮度高使X線透視徹底擺脫了傳統(tǒng)暗室作業(yè) 實(shí)現(xiàn)了在寬敞明亮的環(huán)境里進(jìn)行遙控操作和診斷 對(duì)心血管 骨科復(fù)位 整形 摘除異物等手術(shù)都具有重要意義提高了影像清晰度和信噪比由于劑量低 線管負(fù)載減輕 有條件采用更小焦點(diǎn)來(lái)進(jìn)行工作 2 便于實(shí)現(xiàn)遙控使觀察者完全避免了X線的輻射便于傳遞錄像和圖像的信息處理X線電視可把獲得的圖像經(jīng)A D轉(zhuǎn)換 計(jì)算機(jī)處理 可獲得數(shù)字圖像便于進(jìn)行動(dòng)態(tài)記錄和觀察由于圖像亮度顯著增強(qiáng) 可通過(guò)光學(xué)系統(tǒng) 透鏡組 光學(xué)纖維 直接把圖像耦合至快速電影機(jī)或攝像機(jī)上 A D analog digital 耦合 指兩個(gè)或兩個(gè)以上的電路元件的輸入與輸出之間存在緊密配合和互相影響 并通過(guò)相互作用從一側(cè)向另一側(cè)傳輸能量的現(xiàn)象 3 X TV 影像增強(qiáng)器 imageintensifier I I X線閉路電視系統(tǒng) 攝像機(jī) 監(jiān)視器 自動(dòng)亮度控制裝置 X TV的構(gòu)成 4 X TV透視式X線機(jī)的構(gòu)成方框圖 5 基本工作原理 透過(guò)人體X線 X線圖像 照射到I I的輸入屏上獲得熒光影像 經(jīng)I I增強(qiáng)后在輸出屏上獲得亮度比較亮的熒光影像 熒光影像經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)被攝像管攝取 攝像管輸出視頻電流信號(hào)經(jīng)預(yù)放器放大 控制器進(jìn)行處理后獲得全電視信號(hào) 送到監(jiān)視器上顯示X線透視圖像 6 轉(zhuǎn)換過(guò)程和傳輸過(guò)程 1 用I I實(shí)現(xiàn)X線圖像與熒光圖像的轉(zhuǎn)換2 光學(xué)系統(tǒng)的作用是將I I輸出屏上的熒光圖像經(jīng)光路傳輸?shù)綌z像機(jī)的靶面或光敏區(qū)3 由攝像機(jī)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換 將傳輸?shù)綌z像機(jī)上的熒光圖像轉(zhuǎn)換成全電視信號(hào)4 由電纜線將全電視信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)視器5 由監(jiān)視器進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換 將全電視信號(hào)轉(zhuǎn)換為熒光圖像 7 影像增強(qiáng)器 I I 1952年問(wèn)世它是X線電視的關(guān)鍵器件 其主要作用為 將不可見(jiàn)的X線圖像轉(zhuǎn)換成為可見(jiàn)的光圖像 將圖像亮度提高到近千倍乃至萬(wàn)倍 再通過(guò)光電導(dǎo)攝像管把圖像分解成具有一定電平的亮度信息 進(jìn)行電視攝像 I I 8 影像增強(qiáng)器 I I 的結(jié)構(gòu)示意圖 影像增強(qiáng)器的基本結(jié)構(gòu) 增強(qiáng)管 殼體和電源 9 1 增強(qiáng)管 結(jié)構(gòu) 由輸入窗 閃爍晶體 光電陰極 電極 輸出熒光屏 輸出窗 管殼等輸入窗 是X線的入射窗口 由球面或雙曲面玻璃對(duì)X線吸收較小的薄金屬板構(gòu)成閃爍體 碘化銫 是X線換能器 可將X線圖像轉(zhuǎn)換成熒光圖像 藍(lán)光 10 光電陰極 極薄光電發(fā)射薄 藍(lán)光 電極 管內(nèi)特制金屬零件輸出屏 用于把電子能轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)熒光管殼 輸出窗由玻璃或光纖面板制成 11 工作原理 X線圖像輸入到輸入屏 使光電陰極激發(fā)出光電子 在陽(yáng)極和陰極之間的高壓加速以及柵極聚焦電位的聚焦下 光電子轟擊到輸出屏上 因此在輸出屏上可獲得縮小了幾十分之一的 亮度比普通熒光屏強(qiáng)數(shù)千倍乃至上萬(wàn)倍的熒光影像 12 影像轉(zhuǎn)換及增強(qiáng)過(guò)程 1 輸入屏把接受的X線像轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光像 并由輸入屏的光電陰極轉(zhuǎn)換成電子像 2 光電子在陰極電位 聚焦電極電位及陽(yáng)極電位共同形成的電子透鏡作用下聚焦 加速 沖擊在輸出屏上形成縮小 倒立并增強(qiáng)了 電子密度增大 的電子像 3 電子像再由輸出屏轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光像 陽(yáng)極電位越高 光電子的運(yùn)動(dòng)速度越快 撞擊輸出屏?xí)r的動(dòng)能越大 激發(fā)的光子越多 輸出屏亮度越高 13 增強(qiáng)管的主要技術(shù)參數(shù) 轉(zhuǎn)換系數(shù)為輸出屏亮度和輸入屏接受的X線劑量率之比分辨力它是衡量增強(qiáng)管分解影像細(xì)節(jié)能力的物理量 以每厘米能區(qū)分的線對(duì)數(shù)來(lái)表示分辨力的大小 單位為L(zhǎng)p cm對(duì)比度它是體現(xiàn)增強(qiáng)管輸出影像反差強(qiáng)弱的物理量 14 15 增強(qiáng)管使用中必須注意以下幾點(diǎn) 工作狀態(tài)的增強(qiáng)管應(yīng)避免接受較強(qiáng)的X線輻射 否則會(huì)縮短其使用壽命 不允許強(qiáng)X線或強(qiáng)光線從光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入增強(qiáng)管的輸出屏 I I外界磁場(chǎng)會(huì)引起圖像散焦 清晰度下降 影像畸變 周?chē)粦?yīng)放置磁性物體 16 增強(qiáng)管的壽命特性曲線 增強(qiáng)管的使用壽命直接與使用時(shí)間的長(zhǎng)短和接受X線劑量的大小等因素有關(guān) 17 殼體 殼體 為防止電磁場(chǎng)對(duì)增強(qiáng)管工作的干擾和X線泄漏 需采用金屬管殼進(jìn)行電磁屏蔽并吸收X線殼體材料一般由鋁材或鐵皮加工而成 且殼體內(nèi)加有鉛層和鈹膜合金屏蔽層 18 電源 X線增強(qiáng)管用的電源 小高壓 23cm 9 野增強(qiáng)管電源輸出兩組電壓 100 550V的可調(diào)聚焦電壓 25kV的加速電壓 小高壓 19 小高壓的要求 輸出高壓持續(xù) 穩(wěn)定 紋波系數(shù)小 噪聲小 聚焦電壓穩(wěn)定 且可調(diào) 以使增強(qiáng)管有良好的聚焦效果 并可根據(jù)不同的增強(qiáng)管 適當(dāng)調(diào)整聚焦電壓值 20 多視野影像增強(qiáng)器及其工作原理 通過(guò)調(diào)節(jié)輔助陽(yáng)極和柵極上的電位 可改變電子透鏡的放大倍率 就可改變輸入影像的尺寸 輸出屏大小不變 21 變視野增強(qiáng)管原理 22 增強(qiáng)器圖像 23 光學(xué)系統(tǒng) 串列式鏡頭光分配器 24 串列式鏡頭 平行光傳送影像的優(yōu)點(diǎn) 能獲得高質(zhì)量的影像 可減小光通量的損失 在平行光路中可插入反射鏡 改變傳送方向 并保持平行光傳送 25 光分配器 單通道直通雙通道彎通三通道 26 攝像與顯像基礎(chǔ) 一 人眼的視覺(jué)特性1 相對(duì)視敏函數(shù) 380nm 555nm 700nm2 視覺(jué)范圍 亮度范圍為200 20000尼特3 對(duì)比度 Bmax與Bmin之比不超過(guò)404 分辨力 相鄰兩點(diǎn)的視角的倒數(shù)0 29mm5 視覺(jué)惰性 高于45 8Hz 電視基礎(chǔ) 27 二 圖像的攝取與顯像1 圖像的構(gòu)成 像素1024X1024 512X5122 攝像與顯像原理 同時(shí)制攝像與顯像分時(shí)制攝像與顯像 28 掃描原理與電視制式 掃描原理 攝像管的光敏靶面 顯像管的熒光面 l 掃描掃描是光電信號(hào)或電光信號(hào)的轉(zhuǎn)換2 掃描方式 逐行掃描 隔行掃描 掃描的同步 29 二 掃描的同步 同步掃描是指攝像端與顯像端的掃描點(diǎn)幾何位置應(yīng)一一對(duì)應(yīng) 30 隔行掃描逐行掃描 三 電視制式中國(guó)行頻15625Hz場(chǎng)頻50Hz625行掃描線日本行頻15750Hz場(chǎng)頻60Hz525行掃描線 31 全電視信號(hào)的形成 電視信號(hào)由圖像信號(hào) 行 場(chǎng)同步信號(hào)和行 場(chǎng)消隱信號(hào)等組合而成 32 1 X TV的構(gòu)成有A 影像增強(qiáng)器 攝像頭 電視控制器 監(jiān)視器 自動(dòng)亮度控制裝置B 影像增強(qiáng)器 攝像頭 放大處理器C 影像增強(qiáng)器 攝像頭 接收平板D 影像增強(qiáng)器 攝像頭 電視控制器 接收平板2 X TV較于熒光屏的優(yōu)點(diǎn)有A 圖像亮度高 收照劑量小 圖像清晰 便于保存 可遠(yuǎn)距離傳輸B 圖像亮度高 收照劑量小 圖像清晰 便于保存 可遠(yuǎn)距離傳輸 可獲得數(shù)字圖像C 圖像亮度高 收照劑量小 便于保存 可遠(yuǎn)距離傳輸 可獲得數(shù)字圖像D 圖像亮度高 收照劑量小 圖像清晰 便于保存 可獲得數(shù)字圖像 33 CCD攝像機(jī) chargecoupleddivice CCD是電荷耦合器件 是由很多個(gè)光敏單元組成 用于成像的CCD攝像器件有兩種 一種是線陣式 它的光敏單元有序地排成一行或一列 用于傳真機(jī) 掃描儀等 另一種是面陣式 它的光敏單元以行列方式排列成矩陣 用于攝像機(jī) 數(shù)碼相機(jī)等 34 CCD攝像機(jī) 結(jié)構(gòu) 光電轉(zhuǎn)換和電荷存儲(chǔ) 電荷轉(zhuǎn)移及信號(hào)輸出 35 CCD攝像器件的工作原理 平面掃描 36 CCD攝像機(jī) 37 含有CCU的攝像機(jī)構(gòu)成方框圖 中心控制器 centercontrolunit CCU 38 自動(dòng)亮度控制 作用 X TV透視中 使圖像不隨被檢部位的厚度 密度變化而變化視頻信號(hào)取樣方法 整個(gè)視窗的亮度平均值 視窗中心一定范圍的亮度平均值 39 監(jiān)視器 監(jiān)視器是視頻信號(hào)接收機(jī)接收電視信號(hào) 經(jīng)同步分離電路分離出行 場(chǎng)同步信號(hào) 用于控制監(jiān)視器的行 場(chǎng)掃描電路 產(chǎn)生行 場(chǎng)掃描鋸齒波電流 供給行 場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線圈 使監(jiān)視器的掃描與攝像機(jī)的掃描同步由顯像管 行 場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線圈 行掃描及高壓電路 場(chǎng)掃描電路 視頻放大電路 同步分離電路及供電電路等構(gòu)成 40 CRT cathoderaytube 監(jiān)視器 陰極射線管 CathodeRayTube 的顯示器 主要有電子槍 ElectronGun 偏轉(zhuǎn)線圈 Defiectioncoils 熒光粉層 Phosphor 玻璃外殼 41 CRT的工作原理 使用電子槍發(fā)射高速電子 經(jīng)過(guò)垂直和水平的偏轉(zhuǎn)線圈控制高速電子的偏轉(zhuǎn)角度 最后高速電子擊打屏幕上的磷光物質(zhì)使其發(fā)光 就會(huì)在屏幕上形成明暗不同的光點(diǎn)形成各種圖案和文字通過(guò)電壓來(lái)調(diào)節(jié)電子束的功率 42 監(jiān)視器電路 視頻通道同步分離電路掃描電路電源電路 43 液晶顯示器 液晶顯示器使用的是向列型的液晶 采用此類(lèi)液晶制造的液晶顯示器被稱(chēng)為L(zhǎng)CD LiquidCrystalDisplay 不存在屏幕閃爍現(xiàn)象 不易造成視覺(jué)疲勞 44 液晶顯示器與CRT監(jiān)視器性能 優(yōu)點(diǎn) 體積小 重量輕 省電 精準(zhǔn)缺點(diǎn) 亮度低 觀察角度大 影像實(shí)際觀察效果 圖像層次低 色彩鮮艷度低 45 高清晰度醫(yī)用顯示器 1 掃描行數(shù)與信號(hào)帶寬 2 觀看距離與影像寬高比高清晰度電視系統(tǒng)的掃描行數(shù)應(yīng)當(dāng)在1200行 29英寸以上 寬高比16 9的寬大屏幕顯示系統(tǒng) 46 各種醫(yī)用顯示器參數(shù) 47 1 CCD構(gòu)成A 光電轉(zhuǎn)換 電荷