CR計算機X線攝影醫(yī)療設備應用技術專業(yè)年月課件

【醫(yī)療設備應用技術專業(yè)】CR—計算機X線攝影2018年6月CR：computedradiography光可激勵存儲熒光體成像CR普通工作流程示意圖用成像板（imagingplate,IP）代替膠片核心技術是將模擬影像轉換為數(shù)字影像，使X線攝影全部實現(xiàn)影像數(shù)字化用成像板（imagingplate,IP）代替膠片CR的原理采用IP板為載體，經(jīng)人體后的X線直接照射IP板，IP板的光激勵（第一次激勵或激發(fā)）熒光體中形成潛影強光擦除IP板殘留影像，為下一次循環(huán)使用做好準備將IP板放入閱讀器（imagereader）中，通過激光掃描使存儲在IP板內熒光體中的信號轉換為光信號（第二次激勵）用光電倍增管或CCD將光信號轉換為電信號，經(jīng)A/D轉換后輸入計算機，獲取數(shù)字X線圖像CR工作流程受檢者信息登記，選擇檢查部位、掃描方式、圖像預覽、打印等功能圖像采集即IP板形成潛影的過程IP板送入閱讀器，自動打開暗盒、提取并傳輸IP板，按順序進行激光掃描，用光電倍增管或CCD接收IP發(fā)出的熒光，實現(xiàn)光電轉換，再經(jīng)A/D轉換器轉換成數(shù)字信號圖像后處理包括：大小測量、放大、灰階處理、空間頻率處理、減影處理等。最終存儲可用硬盤、光盤等CR的優(yōu)勢01射線劑量低02IP板性能穩(wěn)定03兼容性好05后處理功能強大06有助于醫(yī)生診斷07數(shù)字化存儲04全明室操作08易于實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理CR的特點對射線寬容度大識別性能優(yōu)越圖像清晰靈敏度高圖像線性好操作程序繁瑣動態(tài)范圍大特點CR的分類普通型（有暗盒）普通型CR：又分為柜式機和臺式機柜式機又分為單槽與多槽手工操作、更換暗盒，IP隨需要任意移動，與原有X線機可兼容使用，能適應所有的檢查項目臺式機是柜式機的簡易產品，掃描速度慢CR的分類專用型（無暗盒）專用型CR將圖像閱讀器與濾線器攝影床或立式攝影架組合在一起，形成立式攝影專用型和臥式攝影專用型。一塊IP，曝光后，移動讀取單元自動完成讀取圖像殘影消除等功能功能單一，只能進行立式或臥式檢查中的一種，適用于專項檢查，工作效率高立式CR內部結構及其功能區(qū)域標識圖臥式CR外形結構與普通升降攝影床基本類似但床體中配備了IP閱讀器激光發(fā)生器激光掃描光電轉換數(shù)據(jù)處理IP傳送潛影擦除包括可實現(xiàn)所有臥式X線攝影檢查項目臥式CR內部結構及其功能區(qū)域標識示意圖IP板類型與規(guī)格高分辨率型（HR）、普通型（ST）。前者多用于乳腺類型與規(guī)格硬基板、軟基板和透明基板三種按基板類型分單面閱讀、雙面閱讀按讀取方式分8in×10in

、10’in×12in

、14in×14in、14in×17in。乳腺用8in×10in

尺寸與膠片相同IP板結構能彎曲、耐摩擦、透光率高PSL光激發(fā)發(fā)光，含有微量二價銪離子的氟鹵化鋇晶體。晶體尺寸平均為4~7μm。晶體尺寸越大，PSL現(xiàn)象也越強，但影像清晰度下降為防止激光在熒光物質層和支持層之間發(fā)生界面反射，故將支持層做成黑色，提高影像清晰度避免IP在使用過程中摩擦損傷IP的特性1——光譜特性發(fā)射光譜與激發(fā)光光譜光譜特性第一次激勵IP的X線譜。，其峰值范圍在390~400nm之間。它接近閱讀器中的發(fā)射檢波器（光電倍增管）的峰值光譜靈敏度發(fā)射光譜第二次激發(fā)IP的讀出光譜，其峰值波長范圍在600~680nm之間。氦氖激光器的發(fā)射光譜為633nm、固態(tài)二極管的發(fā)射光譜為680nm激勵光譜發(fā)射光譜與激勵光譜波長的峰值間需要有一定的差別，以保證兩者在光學上的不一致性，從而獲得最佳的圖像信噪比IP特性201響應特性當激光照射熒光體停止后，熒光按其衰減規(guī)律逐漸終止的時間。02動態(tài)范圍1:10000之內具有良好的線性。其動態(tài)范圍比屏/膠系統(tǒng)大得多。03存儲信息的消退PSL熒光體第一次被激發(fā)后，儲存在熒光體中的信息部分將會逃逸，從而使得第二次激發(fā)時熒光體發(fā)射出的有效光強度減少，稱之為消退。（<8h）04天然輻射的影響IP板對其它形式的電磁波也敏感，如紫外線、γ線等。長期存放后使用，先用強光擦除，以防出現(xiàn)黑斑，消除天然輻射的影響。影像讀取裝置普通型（臺式、柜式）+專用型（立式、臥式）讀取器的內部功能單元標識圖功能完成讀取IP上的潛影信息、傳送IP、擦除殘留影像。圖像讀取原理激光掃描系統(tǒng)組成及讀取原理示意圖存儲于IP內熒光晶體的模擬影像的讀出，并轉換為數(shù)字化圖像顯示的全過程主要講述光學光收集放大A/D轉換處理傳送激光擦除六大部分組成閱讀器構造——激光實際光學掃描過程示意圖激光的作用用來局部激發(fā)存儲熒光體，使其存儲的能量發(fā)射出來。早期有氣體激光，后期以激光二極管為主。飛點掃描用來局部激發(fā)存儲熒光體，使其存儲的能量發(fā)射出來。線掃描激光光源是一條強度分布均勻、線性度好的線光源。閱讀器構造——光學系統(tǒng)飛點掃描讀取器與讀取原理示意圖作用將激光器發(fā)射出來的光進行整形、準確偏轉和聚焦，使得到達被掃描IP表面的激光束是非常精準的點或線。閱讀器構造——光學系統(tǒng)飛點掃描方式快掃描方向、慢掃描方向（IP移動方向）線掃描方式由于1XN個陣列激光二極管發(fā)射出來的光源不是線形光源，強度分布也不均勻，故而在激光輸出到IP的光路中插入兩個平——凸柱面透鏡，以獲得線形激光束閱讀器構造——光收集系統(tǒng)線掃描光聚集與光收集原理示意圖IP一旦被激發(fā)它就發(fā)射出與存儲的X線曝光量成正比例的藍光，這個光是所有方向發(fā)射的。光收集單元的目的是盡可能多的將發(fā)射的光收集和引導到光探測器的活性表面上。線掃描閱讀器的光探測器是：6個CCD光敏元件。每個CCD含有50μmX40μm的激活光元件。閱讀器構造（A/D、傳送、強光擦除）放大即A/D轉換處理對數(shù)放大（減少動態(tài)范圍）——時間濾波——A/D轉換。傳送系統(tǒng)將暗盒送到位置、打開暗盒、提取IP、將IP板送到掃描傳送滾輪、IP掃描傳送（慢掃描方向）、IP擦除傳送、IP回暗盒、暗盒送出。強光擦除消除殘影。鹵鎢燈100W直線一排等列。在燈點亮控制電路中設有監(jiān)測電路。圖像質量——其他IP熒光層熒光層有散射問題，且越往深層越嚴重，要想銳利度好則熒光層要盡可能薄，但轉換效率就低。為了保證轉換效率，則熒光層應該厚。流通量每小時30~120塊。如果掃描進行太快，則一個像素的PSL信號在下一個像素來的PSL信號開始之前不能完全衰減完，它會滲入下一個像素引起空間模糊。為了避免這種現(xiàn)象，在已讀出一個像素和下一個像素讀出之間應有一定間隔的時間。雙面讀出閱讀器在IP的正面和背面同時同步讀出，兩套密切相關的光學收集系統(tǒng)。CR圖像的處理技術——曝光數(shù)據(jù)識別自動控制圖像讀取特性，實現(xiàn)圖像密度的穩(wěn)定，克服X線成像期間由于曝光過度或不足產生的圖像密度不穩(wěn)定性，設置的讀取靈敏度自動設定功能（自動曝光數(shù)據(jù)識別）包含【曝光模式識別、曝光野識別、直方圖分析】。目的過程1過程2在被檢者信息輸入計算機后，用一束微弱激光粗略地對已有潛影的IP板快速掃描一次，得到一組掃描數(shù)據(jù)（約200X200像素，8BIT）根據(jù)攝影條件檢測有無分割攝影、照射野大小和IP板上的位置，形成一個預讀圖像的直方圖過程3通過對直方圖的計算分析，自動確定X線劑量范圍，決定光電倍增管的靈敏度和放大器的增益，使讀取裝置的輸出信號總處于一定范圍內，形成穩(wěn)定的數(shù)字圖像密度。四象限圖像理論曝光數(shù)據(jù)識別器（exposuredatarecognizer,EDR）把從成像板上閱讀到的X線影像數(shù)據(jù)變換成具有理想密度和對比度的影像CR四象限立論原理示意圖第一象限入射X線劑量與IP的光激勵發(fā)光強度之間的關系。超過1:104的范圍。因此CR具有很高的敏感性和大的動態(tài)范圍。第二象限顯示EDR功能-描述了輸入到影像閱讀裝置的光激勵發(fā)光強度與通過EDR決定的閱讀條件所獲得的數(shù)字輸出信號之間的關系。第三象限影像的增強處理功能。第四象限顯示輸出影像的特征曲線。橫坐標代表入射X線劑量，縱坐標代表膠片的密度。自動實施補償，以使相對曝光曲線的影像密度是線性的。圖像處理技術標準化和灰度處理：從CR讀取的原始圖像一般為14~16bit，包含了IP全部動態(tài)范圍內所有信息。但一般只有10~13bit含有有用信息。標準化處理首先是將有用信息提取出來，變成12bit的標準圖像。一般采用一點法：將感興趣區(qū)域的像素值作為參考像素值，平移LUT曲線，實現(xiàn)圖像標準的轉換。LUT曲線：lookuptable。根據(jù)不同部位選擇不同的LUT曲線，一般CR內會預置一些曲線，以適應胸部、骨、軟組織的需要。圖像處理技術動態(tài)范圍壓縮受DA轉換器的限制，顯示器的灰階分辨率為8bit，人眼的分辨率一般可達到6bit。無論是顯示器還是人眼都不能完全顯示標準化處理后的圖像，特別是對于動態(tài)范圍比較大的圖像如胸腹部。所以要想看清楚肺的信息，就要犧牲縱膈部分的信息。對不同密度部分使用不同斜率的LUT曲線。動態(tài)范圍壓縮原理示意圖圖像處理技術頻率處理：邊緣增強處理。通過原始圖像減去平滑圖像，提取圖像的高頻部分。把高頻部分疊加原始圖像，使得邊緣更加銳利。頻率提?。禾崛D像的邊緣、高頻、次高頻等不同部分頻率，然后按一定比例加權相加，得到調諧的高頻圖像，乘以增強系數(shù)C，疊加回原始圖像中去。但這種方法會在一些對比度比較高的邊緣上產生虛假信息。CR產品主要技術參數(shù)意義掃描矩陣：評價CR圖像質量的重要參數(shù)，表示能夠采集到的原始圖像的總像素量。單位掃描野內，數(shù)值越大，說明像素越多，圖像質量越好。量子檢出率DQE：四個檔次10~37%；25%；30~37%；40~50%。越高越好。IP壽命：6個檔次（2萬次、3萬次、5萬次；2年、3年、5年），越長越好。空間分辨率：表達分辨CR圖像細節(jié)的分辨能力的重要參數(shù)，讀取裝置激光束的直徑?jīng)Q定像素的大小，決定了系統(tǒng)空間分辨率。（標準空間分辨率和高空間分辨率）單位：像素/毫米（pixel/mm）或直徑/像素（μm/pixel）。（前者越大越好，后者反之）標準空間分辨率100~175μm/pixel。高空間分辨率有43.75和87.5μm/pixel之分。CR的質量控制（日常保養(yǎng)與維護、質量控制檢測）激光束直徑越小越好噪聲X線量子噪聲、光量子噪聲、固有噪聲X線量子噪聲：X線被IP板吸收過程中產生的，與入射X線量、IP的X線吸收效率成反比光量子噪聲：光電倍增管把光激發(fā)發(fā)光強度轉換為電信號的過程中產生的固有噪聲：計算機X線攝影系統(tǒng)運行中產生的非X線量依賴性噪聲數(shù)字化的過程影響信息采集、信息讀出、信息處理三大環(huán)節(jié)共同決定了CR圖像設備的質量激光束光點要足夠小圖像的銳利度、圖