醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)原理X射線

一、X射線成像的基本原理二、X射線機(jī)基本構(gòu)成三、常用X射線影像設(shè)備四、CR與DR五、X射線影像技術(shù)的臨床應(yīng)用目錄

1目前一頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)什么是X射線？X射線是由于在真空條件下，高速運(yùn)動(dòng)的電子撞擊到金屬原子內(nèi)部，使原子核外層軌道電子發(fā)生躍遷而放射的一種能。X射線的產(chǎn)生，必須具備以下條件：①電子源；②在真空條件下，高電壓產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)和高速運(yùn)動(dòng)的電子流；③適當(dāng)?shù)恼系K物（靶面）來(lái)接受高速運(yùn)動(dòng)電子所帶的能量，使高速電子所帶的動(dòng)能部分轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線能。硬X射線(8-80pm,15-150Kev)、軟X射線(80pm-8nm,150ev-15Kev)2目前二頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)電子束的產(chǎn)生與陰極射線管陰極射線管（Cathode

Ray

Tube，簡(jiǎn)稱(chēng)CRT）氣體放電3目前三頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線的連續(xù)放射大量能量不等的電子同時(shí)撞擊靶面，在與靶原子相互作用中損失的能量各不相同，而產(chǎn)生的一束波長(zhǎng)不等、連續(xù)的混合射線稱(chēng)之為連續(xù)放射（韌致輻射）。管電壓越高，波長(zhǎng)越短。4目前四頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線的標(biāo)識(shí)放射

標(biāo)識(shí)放射又稱(chēng)標(biāo)識(shí)X線或特征輻射(characteristicradiation)，是由高速運(yùn)動(dòng)的電子與靶原子的內(nèi)層軌道電子相互作用所產(chǎn)生的。X線管陰極發(fā)出的電子，以很大的動(dòng)能撞擊靶面時(shí)，原子內(nèi)層軌道電子被擊出而留下一個(gè)空位。按能量分布最低的原則，處于高能態(tài)的外殼層電子必然要向內(nèi)殼層填補(bǔ)，產(chǎn)生電子躍遷現(xiàn)象。在躍遷過(guò)程中將其多余的能量以光子的形式放射出來(lái)，便產(chǎn)生X線，躍遷的電子能量差決定了這種X線的波長(zhǎng)。不同的靶物質(zhì)，其原子結(jié)構(gòu)不同，發(fā)出X線的波長(zhǎng)也不盡相同。這種由靶物質(zhì)所決定的X線稱(chēng)為標(biāo)識(shí)放射，它與X線管的管電流無(wú)關(guān)。5目前五頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線產(chǎn)生效率

X線產(chǎn)生的效率是指發(fā)生的X線能量占全部電子撞擊陽(yáng)極靶面總能量的百分率。電子撞擊陽(yáng)極靶面的全部能量中，碰撞損失的能量最后將全部轉(zhuǎn)化為熱能，僅有輻射損失能量的極小部分（約0.2％）轉(zhuǎn)變?yōu)閄線能。產(chǎn)生X線的效率（η）通?？捎霉接?jì)算：

η＝K?Z?kV

式中K為常數(shù)10-9，Z為陽(yáng)極靶面物質(zhì)的原子序數(shù)，kV為管電壓。產(chǎn)生X線的效率與靶面物質(zhì)的原子序數(shù)及管電壓成正比。6目前六頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)影響X射線產(chǎn)生效率的因素管電壓:

當(dāng)管電流不變的情況下,管電壓越大,X射線的強(qiáng)度增強(qiáng),效率也提高.陽(yáng)極靶面材料的影響:

在其它條件相同的情況下,原子序數(shù)越高,產(chǎn)生的X射線的效率也就越高.管電流的影響:當(dāng)管電壓不變的情況下,管電流越大,X射線的強(qiáng)度越大,效率也越高.7目前七頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線的質(zhì)X線強(qiáng)度（X-rayintensity）是指單位時(shí)間內(nèi)垂直于X射線傳播方向的單位面積上所通過(guò)的光子數(shù)目和能量的總和。在實(shí)際應(yīng)用中，常用質(zhì)和量來(lái)表示X射線強(qiáng)度。X線的質(zhì)（線質(zhì)），一般用于表示X線的硬度，即穿透物質(zhì)的能力，它代表光子的能量。X線的質(zhì)僅與光子能量有關(guān)，能量越大，X線的波長(zhǎng)越短，穿透力越強(qiáng)，

X線的質(zhì)越硬；反之，X線的硬度就小。X線管發(fā)出的是波長(zhǎng)不等的連續(xù)X線譜，其質(zhì)很難用一個(gè)數(shù)值來(lái)表示，由于X線的光子能量是由管電壓決定的，所以在實(shí)際工作中，一般用管電壓(kV)數(shù)值間接表示X線的質(zhì)。8目前八頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線的量也可用半價(jià)層來(lái)表示X線質(zhì)。半價(jià)層（halfvaluelayer，HVL）是指入射的X線強(qiáng)度減弱為原來(lái)的一半時(shí)某均勻吸收體的厚度。半價(jià)層越厚，表示X線質(zhì)越硬。X線的量是X線束中的光子數(shù)目，在實(shí)際工作中，常用X線管的管電流與照射時(shí)間的乘積毫安秒(mAs)來(lái)表示X線的量。管電流越大，代表X線管中被加速的電子數(shù)目越多，電子撞擊陽(yáng)極靶面產(chǎn)生的X線量越多，則X線強(qiáng)度越大。X線照射時(shí)間，是指球管產(chǎn)生X線的時(shí)間。顯然，X線的量與管電流及照射時(shí)間成正比。9目前九頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線物理效應(yīng)1．穿透作用（penetrationaction）穿透作用是指X線穿過(guò)物質(zhì)時(shí)不被吸收的本領(lǐng)，其穿透性不僅與X線的能量有關(guān)，還與被穿透物質(zhì)的本身結(jié)構(gòu)和原子性質(zhì)有關(guān)。2．熒光作用（fluorescenceaction）

某些熒光物質(zhì)，如鎢酸鈣、鉑氰化鋇、硫化鋅鎘及某些稀土元素等，受到X線照射時(shí)，物質(zhì)原子發(fā)生電離或被激發(fā)處于受激狀態(tài)。3．電離作用（ionizationaction）

物質(zhì)受到X線照射，原子核外電子脫離原子軌道，這種作用稱(chēng)電離作用。10目前十頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線化學(xué)效應(yīng)

1．感光作用（sensitizationaction）

X線照射到膠片，由于電離作用，使膠片上的鹵化銀發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，出現(xiàn)銀顆粒的沉淀，稱(chēng)為X線的感光作用。由于X線穿透人體后的強(qiáng)度分布不同，使鹵化銀的感光度發(fā)生差異，經(jīng)顯影后產(chǎn)生一定的黑化度，顯示出人體不同密度的影像。如X線攝影和工業(yè)探傷。2．著色作用（pigmentationaction）

某些物質(zhì)，如鉑氰化鋇、增感屏、鉛玻璃、水晶等，經(jīng)X線長(zhǎng)時(shí)間照射后，其結(jié)晶體脫水漸漸改變顏色，發(fā)生脫水、著色，稱(chēng)為著色作用（脫水作用）。11目前十一頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線生物效應(yīng)

生物細(xì)胞特別是增殖性細(xì)胞經(jīng)一定量的X線照射后，可以產(chǎn)生抑制、損傷甚至壞死，即為X線的生物效應(yīng)（biologicaleffect）。不同的組織細(xì)胞對(duì)X線的敏感性不同，會(huì)出現(xiàn)不同的反應(yīng)，放射治療就是利用X線的生物效應(yīng)。它也是放射線工作者及受檢者注意防護(hù)的原因。12目前十二頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線衰減X射線與物質(zhì)的相互作用過(guò)程是輻射能量在物質(zhì)中的傳遞與轉(zhuǎn)移過(guò)程。當(dāng)X射線與物質(zhì)相互作用時(shí)，通過(guò)電離和激發(fā)的過(guò)程，把能量傳遞給其它物質(zhì)，其能量被不同程度的吸收。X射線在物質(zhì)內(nèi)傳播過(guò)程中的強(qiáng)度減弱，包括吸收衰減（absorptionattenuation）（與物質(zhì)相互作用）和擴(kuò)散衰減（diffusionattenuation）（能量分散）。13目前十三頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線的衰減公式14目前十四頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)光電吸收光電吸收引起的衰減系數(shù)與物質(zhì)的原子序數(shù)的四次方成比例.對(duì)高原子序數(shù)的物質(zhì)影響較大.+++X-Ray目前十五頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)康普頓散射(ComptonScattering)IncoherentScattering

對(duì)x射線衰減的影響最大+++(1)降低圖像的對(duì)比度(2)對(duì)醫(yī)護(hù)人員損傷目前十六頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)相干散射(CoherentScattering)

+++也稱(chēng)為瑞利散射RaleighScattering特點(diǎn):只改變方向,無(wú)能量消耗.在診斷放射學(xué)中,對(duì)x射線的衰減的影響不大.

目前十七頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線成像原理

X射線穿過(guò)被照體后，由于人體組織結(jié)構(gòu)差異，對(duì)X射線的吸收系數(shù)不同，透過(guò)肢體的X射線強(qiáng)度分布不均，即產(chǎn)生了X射線對(duì)比度，形成了X射線信息影像。X射線對(duì)比度只有通過(guò)膠片或屏-片系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換才能識(shí)別，膠片對(duì)X射線對(duì)比度的放大能力，稱(chēng)為膠片對(duì)比度。X射線照片對(duì)比度是照片影像上相鄰兩點(diǎn)的密度差，也稱(chēng)光學(xué)對(duì)比度或物理對(duì)比度，它依存于被照體吸收X射線的差異所產(chǎn)生的X射線對(duì)比度，以及膠片對(duì)X射線對(duì)比度的放大結(jié)果。18目前十八頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線成像X射線的發(fā)明是醫(yī)學(xué)影像發(fā)展史上的重要里程碑。于是，基于人體不同器官和組織對(duì)X-射線的不同吸收的基本原理，我們可以采用不同量化等級(jí)（即灰度）對(duì)于人體組織密度進(jìn)行表征，從而區(qū)分不同器官和組織，達(dá)到對(duì)人體內(nèi)部進(jìn)行成像的目的。WilhemConradRoentgen因發(fā)明了X-射線成像技術(shù)于1901年12月10日榮獲首次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。19目前十九頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線影像的形成X線影像的形成是把三維空間分布的被照體信息，以二維光學(xué)影像的形式表現(xiàn)出來(lái)。被照體作為信息源，X線作為傳遞被照體信息載體，這是一個(gè)X線信息影像形成、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和傳遞的復(fù)雜過(guò)程。20目前二十頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線照片影像被照體影像信息的透射線作用于增感屏-膠片系統(tǒng)，使膠片中的乳劑感光，經(jīng)顯影后，以光學(xué)影像的形式表現(xiàn)出來(lái)，即將影像信息記錄顯示在膠片上，成為可見(jiàn)的光密度影像，即X射線照片影像。光學(xué)密度通常以D表示，其值就是入射光線強(qiáng)度I與透射光強(qiáng)度I0之比的對(duì)數(shù)：

21目前二十一頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線照片對(duì)比度計(jì)算光學(xué)對(duì)比度（

K）用數(shù)值計(jì)算時(shí)，等于相鄰兩點(diǎn)的密度（

D1、D2

）之差：

式中I0代表入射光強(qiáng)度，I1

、I2

代表透過(guò)光強(qiáng)度。顯然，照片相鄰兩處的光學(xué)對(duì)比度就是透過(guò)光之比的對(duì)數(shù)值。X線照片影像要有足夠的對(duì)比度和豐富的層次，對(duì)比度過(guò)高或過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致影像信息的丟失，影響診斷的準(zhǔn)確性。影像X攝線照片對(duì)比度的因素:被照體，膠片，射線。22目前二十二頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)圖像對(duì)比度的定義設(shè)A為圖像中感興趣的目標(biāo)區(qū)域，其均值為aver（A），背景的均值為aver（B），圖像噪聲方差為，則圖像對(duì)比度定義為：23目前二十三頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線幾何投影X射線是以焦點(diǎn)為頂點(diǎn)的圓錐形線束。自靶面射出并垂直于窗口中心的射線稱(chēng)為中心線，它代表投照方向，中心線不準(zhǔn)確就不能獲得正確的幾何投影。在X線束中，中心線以外的射線均稱(chēng)為斜射線，斜射線與中心線成角，離中心越遠(yuǎn)，角度越大。某些特殊攝影位置可利用斜射線進(jìn)行投照。X線束照射到被照體，其照射面積的大小稱(chēng)照射野。照射野的大小對(duì)X線照片的密度、對(duì)比度有一定的影響，照射野過(guò)大，產(chǎn)生的散射線多，膠片的灰霧度增加，導(dǎo)致照片對(duì)比度下降。24目前二十四頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)焦點(diǎn)、被照體和膠片三者之間

的投影關(guān)系當(dāng)X射線呈平行線束且垂直照射于被照體和膠片時(shí)，影像才不會(huì)產(chǎn)生放大和變形。X射線束是以焦點(diǎn)為頂點(diǎn)的錐形放射線束，被照體在膠片上的X線影像是放大的，放大率M(放大倍數(shù))為影像與物體的比值，即等于焦-片距與焦-肢距的比值。25目前二十五頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)放大倍數(shù)計(jì)算公式在上圖中A代表平行射線，B代表點(diǎn)光源，S代表平行光線產(chǎn)生的影像，S1代表點(diǎn)光源擴(kuò)散產(chǎn)生的影像，P代表S1較S放大部分，D代表被照物體，a代表焦-肢距，b代表肢-片距，a＋b代表焦-片距，則放大倍數(shù)M定義為：為減少肢體影像放大，攝影時(shí)應(yīng)盡量使肢體或病灶靠近膠片，并在機(jī)器負(fù)荷允許的條件下盡量延長(zhǎng)焦-片距。26目前二十六頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X線照片模糊一張優(yōu)質(zhì)的X照片，其影像質(zhì)量除了有較好的對(duì)比度，還要有良好的清晰度。清晰度是指影像邊緣的銳利程度，若出現(xiàn)影像邊緣不銳利，則稱(chēng)為模糊?？捎媚：葋?lái)說(shuō)明清晰度，影像模糊度大，則清晰度差；反之亦然。影像產(chǎn)生模糊的主要因素有：幾何學(xué)模糊、運(yùn)動(dòng)性模糊、增感屏-膠片系統(tǒng)產(chǎn)生的模糊和散射線性模糊。27目前二十七頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)幾何學(xué)模糊X線球管靶面不是點(diǎn)光源，其有效焦點(diǎn)具有一定的幾何面積。根據(jù)光學(xué)原理可知，有效焦點(diǎn)面積越小，產(chǎn)生的半影（penumbra）越小，影像越清晰；反之，有效焦點(diǎn)面積越大，產(chǎn)生的半影越大，影像就越模糊，這種模糊稱(chēng)幾何學(xué)模糊。半影（暈影）的大小稱(chēng)為模糊度（P），其公式為：F代表有效焦點(diǎn)的大小，d代表肢-片距，H代表焦-片距，H-d代表焦-肢距。28目前二十八頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)29目前二十九頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線機(jī)基本構(gòu)成X線機(jī)(x-rayunit)因其使用目的不同，結(jié)構(gòu)有很大的差異，但基本結(jié)構(gòu)都是由主機(jī)和外圍設(shè)備組成。主機(jī)包括X線管(x-raytube)、X線發(fā)生器(x-raygenerator)和控制裝置，主要作用是產(chǎn)生X線，控制X線的質(zhì)(quality,x-ray)、X線的量(quantity,x-ray)和曝光時(shí)間(exposuretime)。X線機(jī)的外圍設(shè)備是根據(jù)診斷需要而裝備的各種機(jī)械裝置和輔助裝置。30目前三十頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線管(1)1%的能量轉(zhuǎn)化為x射線,99%的能量變?yōu)闊崃?散熱----旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極轉(zhuǎn)換效率(2)焦斑尺寸一般為0.2mm到2mm,越小成像越清晰,散熱差.(3)波長(zhǎng)為0.01-100埃,波長(zhǎng)小的稱(chēng)為硬射線,穿透能力強(qiáng),波長(zhǎng)大的叫軟射線,容易被吸收.目前三十一頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X線管固定陽(yáng)極X線球管旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管特殊X線管柵控X線管軟X線管金屬陶瓷X線管32目前三十二頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線產(chǎn)生器X線發(fā)生器由高壓變壓器、燈絲變壓器、高壓整流器和高壓交換閘等構(gòu)成，組裝于鋼板制成的箱體內(nèi)，箱內(nèi)充以起絕緣作用的變壓器油。高壓變壓器是產(chǎn)生高電壓并為X線球管提供高壓電能的器件。燈絲變壓器是供X線球管燈絲加熱用的降壓變壓器，一般功率100W左右。高壓整流器是將高壓變壓器次級(jí)輸出的交流電壓變?yōu)槊}動(dòng)直流電壓的電子元件?，F(xiàn)代X線機(jī)的高壓整流器都采用半導(dǎo)體器件，利用它將高壓變壓器次級(jí)輸出的交流電變成脈沖直流電壓；高壓整流器供電給X線球管兩極，使X線球管始終保持陽(yáng)極為正、陰極為負(fù)。33目前三十三頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X線自動(dòng)曝光控制系統(tǒng)34目前三十四頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)常用X射線影像設(shè)備普通攝影X線機(jī)

普通攝影包括一般攝影和濾線柵攝影。

一般攝影是X線通過(guò)被檢體后直接到達(dá)膠片而獲得影像的方法，多用于較薄的部位；

濾線柵攝影是X線通過(guò)被檢體后再通過(guò)濾線柵才到達(dá)膠片而獲得影像的方法，被檢體厚度超過(guò)12cm，均用此方法。35目前三十五頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)常用X射線影像設(shè)備胃腸道造影X線機(jī)

胃腸道造影X線機(jī)是用于胃腸道X線檢查過(guò)程中，根據(jù)透視情況進(jìn)行適時(shí)進(jìn)行點(diǎn)片攝影（spotfilmradiography）,記錄有診斷價(jià)值的影像的攝影裝置。點(diǎn)片攝影裝置要求送片系統(tǒng)與透視互不影響，攝影時(shí)迅速地把膠片送入曝光區(qū)，然后曝光，把透視觀察到的病灶征象拍攝下來(lái)。因此，點(diǎn)片攝影裝置是攝影和透視兩種功能的結(jié)合體。36目前三十六頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)常用X射線影像設(shè)備

（bedside）

床旁攝影X線機(jī)是對(duì)病人進(jìn)行床邊X線攝影X線機(jī)。特點(diǎn)是：流動(dòng)性，對(duì)電源要求不高。主要結(jié)構(gòu)包括：控制裝置、高壓發(fā)生器、機(jī)架等。37目前三十七頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)CR成像技術(shù)X線攝影誕生一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，多種醫(yī)學(xué)成像技術(shù)不斷誕生。1974年，富士膠片公司（Fuji）開(kāi)始構(gòu)架計(jì)算機(jī)X線攝影（ComputedRadiography，CR）的原理，并進(jìn)行基礎(chǔ)研究工作。1981年，成像板（或影像板ImagingPlate，IP）研制成功，并推向市場(chǎng)，使數(shù)字X線成為現(xiàn)實(shí)。計(jì)算機(jī)X線攝影是光激勵(lì)存儲(chǔ)熒光體（PhotostimulableStoragePhosphor，PSP）成像，或者叫做存儲(chǔ)熒光體成像（storagephosphorimaging）、數(shù)字存儲(chǔ)熒光體成像（digitalstoragephosphorimaging）和數(shù)字化發(fā)光X線攝影（digitalluminescenceradiography).38目前三十八頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)39目前三十九頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)CR成像技術(shù)CR是一種X線攝影的數(shù)字采集技術(shù)，此技術(shù)使用常規(guī)X線攝影的采集結(jié)構(gòu)，利用光激勵(lì)熒光體的延遲發(fā)光特性在其中積存能量。經(jīng)X線照射后，熒光體再經(jīng)激光束掃描，以可見(jiàn)光的形式釋放出積存的能量,釋放的光激勵(lì)可見(jiàn)光被探測(cè)器捕獲，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，同時(shí)記錄下熒光屏上可見(jiàn)光釋放的具體定位。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)后處理形成符合要求的圖像，被傳送到硬拷貝打印機(jī)或軟拷貝顯示器,用于影像診斷。CR是與計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、電子學(xué)完整結(jié)合的X線成像系統(tǒng)。CR利用成像板取代傳統(tǒng)的屏-片體系，它在光激勵(lì)熒光體中記錄X線影像，并使其影像信息以電信號(hào)方式提取出來(lái)。40目前四十頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)CR系統(tǒng)構(gòu)造CR系統(tǒng)以IP為探測(cè)器，利用現(xiàn)有的X線設(shè)備進(jìn)行X線信息的采集來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的獲取。它主要由X線機(jī)、影像板、影像閱讀器、影像處理工作站、影像存儲(chǔ)系統(tǒng)和打印機(jī)組成。IP是CR成像系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，作為記錄人體影像信息、實(shí)現(xiàn)模擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息的載體，代替了傳統(tǒng)的屏-片系統(tǒng)。它既適用于固定式X線機(jī)，也可用于移動(dòng)式床邊X線機(jī)，既可用于普通的X線攝影，也可用于特殊攝影和造影檢查。具有很大的靈活性和多用性。IP可以重復(fù)使用，但不具備影像顯示功能。41目前四十一頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)CR成像原理CR影像的形成過(guò)程1、成像板置于暗盒內(nèi)，利用傳統(tǒng)X線設(shè)備曝光，X線穿透被照體后與IP發(fā)生作用，形成潛影。2、潛影經(jīng)過(guò)激光掃描進(jìn)行讀取，IP被激勵(lì)后，以紫外線形式釋放出存儲(chǔ)的能量。這種現(xiàn)象叫光激勵(lì)發(fā)光（PhotostimulableLuminescence，PSL）。3、利用光電倍增管，將發(fā)射光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。4、電信號(hào)在計(jì)算機(jī)屏幕上重建成可見(jiàn)影像，并根據(jù)診斷的特性要求進(jìn)行影像的后處理。5、影像讀取過(guò)程完成后，IP的影像數(shù)據(jù)可通過(guò)施與強(qiáng)光來(lái)消除，這就使得IP可重復(fù)使用。42目前四十二頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)CR影像采集光激勵(lì)熒光體晶體結(jié)構(gòu)“陷阱”中存儲(chǔ)的是吸收的X線能量，故也稱(chēng)作“存儲(chǔ)”熒光體。在光激勵(lì)發(fā)光過(guò)程中，以適當(dāng)波長(zhǎng)的附加可見(jiàn)光能量的激勵(lì)下，這種俘獲的能量能夠被釋放出來(lái)。未曝光的CR成像板裝在有鉛背襯的暗盒內(nèi)，使用與屏-片成像相同的X線成像技術(shù)對(duì)其曝光。穿過(guò)被照體的X線光子被成像板吸收，以俘獲電子的形式形成“電子”潛影。然后將CR暗盒放在影像閱讀儀中，對(duì)看不見(jiàn)的潛影進(jìn)行“處理”。43目前四十三頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)影像板閱讀儀影像板閱讀儀是讀出成像板所記錄影像的設(shè)備，它的技術(shù)指標(biāo)將直接影響所輸出影像的質(zhì)量。一般衡量影像板閱讀儀的參數(shù)有四個(gè)：描述影像清晰度的指標(biāo)是空間分辨率、描述影像層次的指標(biāo)灰度等級(jí)、描述處理能力的激光掃描速度和緩沖平臺(tái)容量。目前CR系統(tǒng)的空間分辨率普遍能夠達(dá)到10像素/毫米的水平，無(wú)論影像板的大小。CR系統(tǒng)的灰度等級(jí)指標(biāo)一般都要求達(dá)到4096級(jí)灰階，也就是使用12位（bit）處理器。一些高指標(biāo)的影像板掃描儀，使用了更高的14位處理器，力求更佳的影像效果。44目前四十四頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)DR成像技術(shù)CR的應(yīng)用突破了常規(guī)X線攝影技術(shù)的固有局限性，實(shí)現(xiàn)了常規(guī)X線攝影信息數(shù)字化。然而，CR也存在不足之處，如時(shí)間分辯力較差，不能滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)器官形態(tài)的顯示；間接轉(zhuǎn)換可出現(xiàn)信息的丟失，其空間分辨率仍有不足，難于顯示細(xì)微的組織結(jié)構(gòu)；成像板（IP）為易耗品，圖像質(zhì)量會(huì)隨使用次數(shù)過(guò)多而下降；不能改變傳統(tǒng)X線攝影檢查的工作流程。為了直接把X線影像信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，很多影像研究機(jī)構(gòu)開(kāi)始了對(duì)數(shù)字化X射線攝影系統(tǒng)DR（digitalradiography）的研制，并在20世紀(jì)90年代后期取得了突破性進(jìn)展，出現(xiàn)了多種類(lèi)型的平面X射線攝影探測(cè)器(flatpanneldetector,FPD）。平板探測(cè)器DR技術(shù)的出現(xiàn)是醫(yī)學(xué)X線攝影技術(shù)的一場(chǎng)革命。45目前四十五頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)X射線機(jī)基本構(gòu)成46目前四十六頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)C臂X光機(jī)47目前四十七頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)DR成像技術(shù)DR較之CR具有更高的空間分辯率，更高的動(dòng)態(tài)范圍和DQE，更低的X線照射量，圖像層次更豐富，在曝光后幾秒內(nèi)即可顯示圖像，大大改善了工作流程，提高了工作效率。根據(jù)DR成像技術(shù)的不同，可分為直接數(shù)字化X線成像（非晶硒）、間接數(shù)字化X線成像（非晶硅）、CCDX線成像、多絲正比電離室（multi-wireproportionalchamber,MWPC）成像等。48目前四十八頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)直接數(shù)字化X線成像（非晶硒）DR系統(tǒng)最重要的部件是平板探測(cè)器，直接數(shù)字化X線成像的平板探測(cè)器利用了非晶硒的光電導(dǎo)性，將X線直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，形成全數(shù)字化影像。非晶硒平板探測(cè)器的結(jié)構(gòu)主要包括以下四部分，X線轉(zhuǎn)換介質(zhì),探測(cè)器單元陣列,高速信號(hào)處理,數(shù)字影像傳輸.49目前四十九頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)探測(cè)器單元陣列位于非晶硒的底層，用薄膜晶體管（thinfilmtransistor,TFT）技術(shù)在玻璃底層上形成幾百萬(wàn)個(gè)檢測(cè)單元陣列，每一個(gè)檢測(cè)單元含有一個(gè)電容和一個(gè)TFT，而且每一個(gè)檢測(cè)單元對(duì)應(yīng)圖像的一個(gè)像素。電容儲(chǔ)存著由非晶硒產(chǎn)生的相應(yīng)電荷。50目前五十頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)51目前五十一頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)52目前五十二頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)直接數(shù)字化X線成像原理當(dāng)入射的X線照射非晶硒層，由于導(dǎo)電特性激發(fā)出電子-空穴對(duì)，該電子-空穴對(duì)在偏置電壓形成的電場(chǎng)作用下被分離并反向運(yùn)動(dòng)，形成電流。電流的大小與入射X線光子的數(shù)量成正比。這些電流信號(hào)被存貯在TFT的極間電容上。每個(gè)TFT形成一個(gè)采集圖像的最小單元，即像素。每個(gè)像素區(qū)內(nèi)有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，在讀出該像素單元電信號(hào)時(shí)起開(kāi)關(guān)作用。在讀出控制信號(hào)的控制下，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，把存儲(chǔ)于電容內(nèi)的像素信號(hào)逐一按順序讀出、放大，送到A/D轉(zhuǎn)換器，從而將對(duì)應(yīng)的像素電荷轉(zhuǎn)化為數(shù)字化圖像信號(hào)。信號(hào)讀出后，掃描電路自動(dòng)清除硒層中的潛影和電容存儲(chǔ)的電荷，為下一次的曝光和轉(zhuǎn)換做準(zhǔn)備。53目前五十三頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)間接數(shù)字化X線成像（非晶硅）非晶硅平板探測(cè)器，是一種以非晶硅光電二極管陣列為核心的X線影像探測(cè)器。它利用碘化銫(CsI)的特性,將入射后的X線光子轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，再由具有光電二極管作用的非晶硅陣列變?yōu)殡娦盘?hào)，通過(guò)外圍電路檢出及A/D變換，從而獲得數(shù)字化圖像。由于經(jīng)歷了X線—可見(jiàn)光—電荷圖像—數(shù)字圖像的成像過(guò)程，通常被稱(chēng)作間接轉(zhuǎn)換型平板探測(cè)器。54目前五十四頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)55目前五十五頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)間接數(shù)字化X線成像基本結(jié)構(gòu)非晶硅平板探測(cè)器其基本結(jié)構(gòu)為碘化銫閃爍體層、非晶硅光電二極管陣列、行驅(qū)動(dòng)電路以及圖像信號(hào)讀取電路四部分。與非晶硒平板探測(cè)器的主要區(qū)別在于熒光材料層和探測(cè)元陣列層的不同，其信號(hào)讀出、放大、A/D轉(zhuǎn)換和輸出等部分基本相同。非晶硅平板探測(cè)器結(jié)構(gòu)包括：碘化銫閃爍體層，非晶硅光電二極管陣列。56目前五十六頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)間接數(shù)字化X線成像原理非晶硅平板探測(cè)器成像的原理是：位于探測(cè)器頂層的碘化銫閃爍晶體將入射的X線轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光。可見(jiàn)光激發(fā)碘化銫層下的非晶硅光電二極管陣列，使光電二極管產(chǎn)生電流，從而將可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，在光電二極管自身的電容上形成儲(chǔ)存電荷。每一像素電荷量的變化與入射X線的強(qiáng)弱成正比，同時(shí)該陣列還將空間上連續(xù)的X線圖像轉(zhuǎn)換為陣列式圖像。點(diǎn)陣的密度決定了圖像的空間分辯率。在中央時(shí)序控制器的統(tǒng)一控制下，居于行方向的行驅(qū)動(dòng)電路與居于列方向的讀取電路將電荷信號(hào)逐行取出，轉(zhuǎn)換為串行脈沖序列并量化為數(shù)字信號(hào)。獲取的數(shù)字信號(hào)經(jīng)通信接口電路傳至圖像處理器從而形成X線數(shù)字圖像。57目前五十七頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)CCDX線成像電荷耦合器件（chargecoupleddevice,C