數(shù)字化X線進展

1、12倫琴時代X線成像的醫(yī)學應用近代X線醫(yī)學成像技術的重要發(fā)展現(xiàn)代數(shù)字化X線成像技術的發(fā)展歷程數(shù)字X線成像技術在臨床醫(yī)學的應用及前景受到關注的幾個前瞻性要點3Roentgen 于1895年拍攝的世界首張X線片。1896年拍攝的X線照片為1030分鐘的曝光時間，頭顱骨或骨盆需要幾小時。例如1895年倫琴為自己妻子拍攝的手的照片大約曝光15分鐘。基于這種長的曝光時間，做腹部檢查的病人為消除運動，每次需屏息2030秒鐘，X線技術人員不得不在病人深吸氣后接通電源，呼氣時停止曝光。4增感屏的應用由于增感屏的應用，使得X線曝光時間大大縮短，患者吸收劑量大幅度減少。早期的胸部X線攝影的曝光時間需要10秒以上，

2、患者需要訓練憋氣。腹部X線曝光甚至達到數(shù)分鐘。1903年，得益于高輸出X光機和增感屏技術，手的曝光時間只需5秒到2分鐘，頭顱骨需1分鐘至15分鐘。1909年推出能進行1/100秒曝光的X線發(fā)生器。1912年用更加先進的設備，腹部曝光僅需3秒鐘，如“閃一下光”一樣短暫?，F(xiàn)代X光機使用的增感屏和大功率X線管使胸片攝影時間縮短到數(shù)十毫秒。5Gustave Bucky 在1913 發(fā)明了鉛條式的濾線柵采用緊密排列的鉛條來吸收散射線，使得胸部和腹部等厚體位攝影清晰度提高。由于濾線柵的使用，不得不提高患者的入射劑量。通過消除大部分二次射線和散射線，Potter-Bucky濾線板的使用，大大地提高了X線影像

3、的質(zhì)量。Potter后來回憶到，當一位放射專家看到用新的濾線柵拍攝的清晰的照片時，生氣的把照片退回并指責道：“你們已經(jīng)對這些底片做修飾?！边@位放射專家不敢相信這么清晰的底片會是用X線管直接拍攝出來的。6旋轉(zhuǎn)陽極X線管的發(fā)明和應用旋轉(zhuǎn)陽極X線管的研制成功使X線輸出劑量大幅度提高，管電流可以達到1000毫安以上，管電壓達到150千伏，管套熱容量達到2MHU以上，滿足了心血管的運動物體成像需要，并且使計算機斷層攝影技術成為可能。7準直器的發(fā)明和應用放射學發(fā)展的早期，散射線對X線片影像質(zhì)量及病人健康的影響沒有被人們認識到，1935年，波蘭的醫(yī)學博士Januszkiewiz因發(fā)明用限束器來限制X線束，減

4、少了二次射線對圖像的影響，降低了影像的灰霧，提高了圖像對比度，減小了散射輻射對患者的傷害，因此獲得了發(fā)明專利。8高頻高壓發(fā)生器的應用高頻高壓發(fā)生器可以將網(wǎng)電源工頻交流電整流成直流，經(jīng)過高頻逆變器將直流轉(zhuǎn)換成高頻交流電，升壓后整流成紋波很小的直流高壓電，使X線中的軟射線成分降低，并可以滿足高速脈沖曝光應用，輸出功率大大提高。9影像增強器和CCD攝像機的應用影像增強器的應用取代了早期的熒光屏透視，降低了透視劑量，提高了量子效率和空間分辨率。CCD攝像機使動態(tài)圖像得到廣泛應用，包括血管造影和DSA、消化道、泌尿道造影等技術。10幀轉(zhuǎn)移CCD攝像機的應用幀轉(zhuǎn)移CCD攝像機分為感光像素區(qū)域和幀轉(zhuǎn)移區(qū)域，

5、可以在X線曝光的時間窗口內(nèi)同時完成圖像積累和圖像讀出兩個過程。為血管造影術和動態(tài)透視攝影提供了優(yōu)質(zhì)圖像。11CR技術應用CR技術將傳統(tǒng)X光膠片的屏片結(jié)構(gòu)逐步取代，是早期數(shù)字化的技術，目前在歐美和日本大量使用。由于中國傳統(tǒng)X光膠片在CR技術成熟階段還沒有來得及大量普及，DR技術就已經(jīng)在國際上大受推崇，使得中國的DR數(shù)字化成像技術直接取代屏片結(jié)構(gòu)。目前DR的普及速度超過了CR的普及速度。12TFT-CsI 探測器原理采用CsI閃爍屏和TFT光電二極管陣列組成的X線探測器是目前DR成像技術的主流技術，也是應用最廣，最為成功的技術。主要應用廠商有西門子、飛利浦、GE等公司。13Se-TFT原理以Hol

6、ogic為代表的廠商采用非晶硒技術制造X線探測器，目前更多地應用與乳腺X線探測器。14CCD 探測器原理CCD探測器是將CsI等閃爍屏的可見光通過光學傳輸結(jié)構(gòu)在CCD傳感器上成像，具有高分辨率的優(yōu)點。目前國際上以4KX4K為主流產(chǎn)品，國內(nèi)已經(jīng)有廠家生產(chǎn)出5KX5K的高分辨率X線探測器。15DR應用16FPD與X線設備血管造影DSA多功能攝影裝置平板乳腺X光機平板數(shù)字胃腸機17FPD與X線設備-VCTParkers 加權校正容積數(shù)容積數(shù)據(jù)重建據(jù)重建3D反投影濾波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和射線硬化校正采集18體積CT的實現(xiàn)1920X線圖像的數(shù)字化及處理 1. 平行束CT扇束CT 多排螺旋CT VCT 2. II+

7、Camera+A/D DSA DSI 3. CR 4. 靜態(tài)FPDDR成像系統(tǒng) 5. 動態(tài)FPD血管造影DSACone Beam CT 6. Counting-Readout 技術 21222324國產(chǎn)大型平板血管造影機，具有實時DSA，旋轉(zhuǎn)DSA，Cone Beam CT 重建功能，與國際先進水平接近。25灰度量化數(shù)字圖像技術三維重建可視化融合技術虛擬內(nèi)窺鏡技術數(shù)字減影技術（時間減影 能量減影）數(shù)字化抗散射線技術（虛擬濾線柵）圖像壓縮技術圖像傳輸技術26灰度量化數(shù)字圖像技術27三維重建（采用平板采集進行VCT重建）28能量減影技術寬能譜圖像低能區(qū)吸收圖像高能區(qū)吸收圖像雙能量采集方式可以采用兩

8、次曝光技術和雙層TFT中間夾重濾過的三明治采集方式。前者可以在普通TFT平板或CCD探測器上實現(xiàn)，后者只能在專門設計的雙能平板探測器上實現(xiàn)。29內(nèi)窺鏡技術通過血管造影機三維旋轉(zhuǎn)完成VCT重建，并實現(xiàn)內(nèi)窺鏡可視化30傳統(tǒng)抗散射技術傳統(tǒng)抗散射技術傳統(tǒng)濾線柵抗散射線技術減少散射線的環(huán)節(jié)高頻發(fā)生器X線管材料KV濾過程度和物質(zhì)抗散射線濾線柵31現(xiàn)代數(shù)字抗散射技術現(xiàn)代數(shù)字抗散射技術 （中國學者首次在國際上提出）（中國學者首次在國際上提出）一種對傳統(tǒng)濾線柵的革命性變革采用鉛條制造成的一組指向焦點的柵格可以透過焦點射線，吸收非焦點射線到達成像單元的X線主要以焦點射線為主，散射線被抑制在成像單元之前沒有任何物理裝置焦點射線和非焦點射線同時到達成像單元通過對成像單元采集的數(shù)據(jù)處理來區(qū)分焦點射線和散射成分并對后者加以抑制32數(shù)字化抗散射線技術的原理（虛擬濾線柵）數(shù)字化抗散射線技術的原理（虛擬濾線柵）33數(shù)字化抗散射線技術的原理（虛擬濾線柵）數(shù)字化抗散射線技術的原理（虛擬濾線柵）原始圖像，含有焦點射線和散射線成分，圖像灰霧高，對比度低。射線劑量只有用物理濾線柵的40%左右即可達到圖像整體密度適中。經(jīng)過虛擬濾線柵過濾的圖像，抑制了散射線成分，適當提升焦點射線成分，射線劑量與無附加物理濾線柵一致。34數(shù)字化抗散射線技術的原理（虛擬濾線柵）數(shù)字化抗散射線技術的原理（虛擬濾線柵）可以根