数字x线设备

CT就是通过高科技设备对人体进行分层扫描的一种检查技术。C就是计算机，T就是断层摄影术。X光就是传统的X线检查技术，多是通过直接照射来显影的技术。打个比方，就是把胡萝卜放在X线下直接透视看是X线技术，把胡萝卜切成片观察每片的结构是CT技术。

数字x线设备

数字x线设备是指把x线透射图像数字化并进行图像处理，再转换成模拟图像显示的一种x光机。根据成像原理的不同，数字x线设备可分为CR系统、DR系统、DSA。 计算机x射线摄影（CR）是用IP记录x线图像，通过激光扫描，使存储信号转换成光信号，此光信号经光电倍增管转换成电信号，再经过A/D转换后，输入计算机处理，形成高质量的数字图像。数字x线摄影师采用x线探测器将x线图像变成电信号，再转化为数字图像；亦可通过X-TV或x线照片获得模拟图像，再转换成数字图像。

1972年CT问世后，出现了图像数字化浪潮。1979年出现了飞点扫描的数字x线摄影（DR）系统，1980年在北美放射学会（Radiological Society of North America, RSNA）的产品展览会上，DR展品引起了全世界的关注。此后，DSA得到了高速发展，1982年又研制出了CR。20世纪80年代中期，各国厂商竞相开发DR和CR，90年代又打理研制DR的探测器，推出了一些实用的DR系统。

数字x线成像与传统的增感屏-胶片成像相比，有许多优点： 1、 对比度分辨力高； 2、 辐射剂量小； 3、 图像的后处理功能强；

4、 可利用大容量的光盘存储数字图像，消除用胶片记录x线图像带来的种种不便，并可方便地介入PACS，实施联网，更高效、低耗、省时间、省空间地实现图像的存储、传输和诊断。但数字x线设备空间分辨力（约为2~4 Lp/mm）不如屏-片组合的高（理论值为5~7 Lp/mm）。

数字x线设备的发展对PACS的发展具有决定性的影像，这些设备将成为大、中型医院放射科的主导设备，具有广阔的发展前景。 信息来源：《医学影像设备学》第三版

第四章数字X线设备第一节概述第二节 Ｘ线计算机摄影装置第三节 Ｘ线数字摄影装置第四节DSA 装置第一节概述数字X线设备的发展数字X线设备是指把X线透射图像数字化并进行图像处理的一种X线设备。分类计算机X线摄影(Computed Radiography, CR) 数字X线摄影(Digital Radiography, DR) 特点辐射剂量小、密度分辨力高、图像后处理功能强、便于数字影像存储及远距离传输。空间分辨力不如胶片高。空间分辨率(Spatial Resolution) 密度分辨率(Density Resolution) 数字化X线机Digital RAD Imaging 医院放射科数字化网络数字图像将二维图像以二维数字点阵的方式表示的图像叫数字图像。二维数字图像中每一

点称为像素。一般医学图像大小有256× 256 ，512× 512 ，1024× 1024 等。像素的黑白程度称为灰度，用一个数值表示，这个数值的最大值称为灰阶，灰阶一般有256 级、1024 级，对应地可表示为8bit 、10bit 。灰阶决定了图像的对比度，即内容层次。图像的大小2000 ×2000 像素的数字图像所显示内容与X射线胶片相当对于CT 和MRI 图像，通常512 ×512 就够了图像小，则重建速度快，所需存储空间小，传输速度快几种X线图像数字化的方式胶片扫描系统影像增强器+CCD+ 图像板计算机X线摄影(Computed Radiography, CR) 数字X线摄影(Digital Radiography, DR) 胶片扫描系统影像增强器+CCD+ 图像板第二节Ｘ线计算机摄影装置系统原理和概念计算机X线摄影（成像）系统（Computed Radiography ，简称CR ）CR 是由日本富士公司于七十年代研制，八十年代推出，九十年代上市的计算机X线摄影系统。CR 的关键是用影像板（IP ）取代X线胶片，摄片后由激光扫描仪读出IP 板上的潜影，并转换成数字信号传入计算机作图像处理。CR 系统的基本结构影像板(Image Plate, IP) 影像板结构影像板成像原理射入IP 的Ｘ线被PSL 荧光物质吸收，释放出电子。部分电子散布在荧光物质内呈半稳态，形成潜影，完成Ｘ线信息的采集和存储。当用激光束逐行扫描（二次激发）已有潜影的IP 时，半稳态的电子转换成荧光，所产生的荧光强度与第一次激发时Ｘ线的能量精确地成正比，完成光学影像的读出。白色三角表示未曝光X 线作用使电子激发，并储存起来，用灰色三角表示在激光的作用下，储存的能量被激发出来激发出来的能量以可见光的形式释放三角又变成了白色，表示储存能量已全部释放IP 的特性：发射与激发光谱IP 受激发而释放出的光子波长与光强的关系称为发射光谱。最强波长为390~400nm 激发激光波长与释放光子强度的关系称为激发光谱。最强在600nm 左右保证光电倍增管在400nm 处有最高的检测效率，对提高影像的信噪比很重要IP 的特性：时间响应特征停止用激光照射荧光体时，发光衰减并逐渐终止。IP 的PSL 强度衰减速度很快，不会发生采集和读出信息的重叠。光发射寿命期为0.8μs 。IP 的特性：动态范围直线性 在1 到10000 范围内具有良好动态范围可精确检测到组织间极小的X线吸收差异IP 的特性：存储信息的消退X线激发IP 后，潜影存储于荧光体中，在读取前一部分电子随时间延长将逃逸，从而使第二次激发时的荧光强度减少，称为消退。IP 消退很微弱，8h 减少25% 。受时间、温度影响。受X线照射后，尽快读取。IP 的特性：天然辐射与黑斑IP 不仅对X线敏感，对其他电磁波也敏感，如紫外线、γ射线等。来自天然放射性元素、IP 板上微量放射性元素、宇宙射线。长期存放会产生小黑斑。使用前必须激光擦除，以消除可能存在的任何潜影。IP 上的荧光体对Ｘ线的敏感度高于普通Ｘ线胶片，保存要有很好的屏蔽。读出装置原理具体地，读出分两步（１）用一束微弱激光粗扫IP ，立即算出读出图像的直方图。（２）自动调整光电倍增管的灵敏度及放大器的增益，再用高强度激光精细地读出潜像，实现数字化，经过各种图像处理，获得最佳的适于诊断的数字Ｘ线图像。影响图像质量的因素激光束的直径光电及传动系统的噪声数字化影响取样频率低―“马赛克”伪影量化级数少―“等高线”伪影 一般数字化取样间隔为0.1~0.2mm ，像素的灰度级为８bit 时，就能获得满意的数字图像。计算机图像处理 常规Ｘ线照片的影像特性是由照相条件、增感屏及胶片决定，不能加以改变。CR 系统则不同，由于使用高精度扫描及读出的数字信号可通过计算机进行图像后处理，所以能在大范围内改善图像质量，最终得到稳定、高质量的图像。图像处理环节图像读出过程的处理：图像读出灵敏度自动设定，自动获得最佳密度和对比度的图像；图像显示过程的处理：显示图像的特殊处理，以获得较高诊断价值的图像，也称后处理；图像存储和记录过程的处理：在不影响图像质量的基础上压缩图像，并可进行保存和传输，还可用激光相机打印出图像。图像读出灵敏度自动设定为在不同X线剂量下，获得相同的图像质量（图像密度稳定），采用灵敏度自动设定功能预读程序流程通过对直方图的分析和计算，自动确定X线剂量范围，再算出有诊断价值的PSL 量的范围，即读取装置的输入信号范围，从而决定本次读出IP 图像的最佳条件（决定光电倍增管的灵敏度和放

大器的增益）。因此，不论以何种条件摄影，读出灵敏度自动设定装置会自动校正X线曝光量的误差，使读取装置的输出信号总处于一定范围内，形成稳定的数字图像密度，以最佳的密度在胶片或显示器上重现。图像读出灵敏度自动设定大曝光剂量例1和小曝光剂量例2 图像后处理灰阶处理空间频率处理动态范围压缩减影处理叠加处理图像的储存和记录装置磁带硬盘光盘磁光盘（MOD ）CR 特点(总结) 实现了传统X线图像的数字化；提高了图像的密度分辨率；能实现图像后处理，增加了显示信息的功能；降低了X线曝光量（为常规X线摄影剂量的1/5~1/10 ）；可以不用胶片，而是以数字形式用磁盘或光盘存储，还能把信息传输给PACS 。第三节Ｘ线数字摄影装置DR 分为直接数字X线摄影（direct DR, DDR ）和间接数字X线摄影（indirect DR, IDR ）IDR 是指由I.I-TV 或胶片先获得模拟X线影像，再转换成数字图像的方法DDR 是指采用X线探测器直接将X线转换为数字信号的方法IDR 的工作原理IDR 的主要缺陷由于I.I 和摄像管中的光散射和电子散射，引入了附加的对比度损失；电视摄像管的动态范围小，不能发现微小的组织差异；I.I 的视野小，边缘和中心分辨力不一致。DDR 采用一维或二维X线探测器直接把X线转换为模拟电信号，然后进行数字化的方法，不同于IDR 的先获得模拟图像，再对模拟图像进行数字化的方法。分为扫描投影DDR 和平板探测器DDR 。扫描投影DDR 点扫描法优点：散射体积很小，减少了因散射引起的图像质量下降；光电倍增管的灵敏度高，可以降低X线的剂量；缺点：运动机构比较复杂，扫描时间较长；线（扇）形扫描法比点扫描系统的速度快，对X线源的利用也充分。平板探测器DDR 20 世纪90 年代中期出现平板型探测器（flat panel detector, FPD ）：非晶态硒FPD ：将X线直接转换成数字信号；非晶态硅FPD ：先经闪烁发光晶体转换成可见光，再转换为数字信号。非晶态硒平板探测器组成 封装在暗盒内，由集电矩阵、硒层、电介质、保护层等构成。集电矩阵由按阵元方式排列的薄膜晶体管（thin-film transistor, TFT ）组成，非晶态硒层涂在集电矩阵上，对Ｘ线敏感，并有很高的解像能力。硒型FPD 原理像素矩阵读出方式非晶态硅型平板探测器 碘化铯闪烁发光晶体覆盖在光电二极管矩阵上，每个光电管就是一个像素，由薄膜非晶态氢化硅制成。Ｘ线入射到闪烁晶体层时被转换为可见光，再由光电二极管矩阵转换为电信号，在光电二极管自身的电容上形成存储电荷，每个像素的存储电荷量与入射Ｘ线强度成正比。平板数字探测器（小结）材料种类：CCD 探测器CMOS 探测器非晶硅探测器非晶硒探测器DDR 与CR 的比较DDR 的图像清晰度优于CR ，主要由像素尺寸决定，CR 在读出潜影过程中，激光穿到IP 深部时产生散射使图像模糊，降低了图像的分辨力；DDR 的噪声源比CR 少，没有二次激励引入的噪声，Ｓ/Ｎ高；DDR 的拍片速度快于CR ，拍片间隔为5s ，CR 拍片间隔1min 以上；DDR 的X线转换效率高，而CR 利用潜影成像，信号随时间而衰减；DDR 探测器寿命长，可用10 年，CR 图像板可用1年；DDR 有升级为透视的能力，但不能应用于常规X线机，CR 不能透视，但可与原有的X线摄影设备配套工作，取消胶片暗盒。DDR 的主要问题大面积TFT 在工业生产中存在较大难度，现只能用小块拼成；虽在时间分辨率上优于CR ，但还不能满足心血管设备的要求，不能适应快速连续拍摄的X线造影检查；提高读出和建像速度是主攻方向之一。第四节数字减影血管造影装置20 世纪60 年代出现过X线照片减影术(Radiography Image Subtraction) ，主要用于脑血管造影。80 年代的数字减影技术主要应用于血管造影，所以又叫数字减影血管造影技术(DSA ，Digital Subtraction Angiography) DSA 技术原理 把人体同一部位两帧影像相减（不含对比剂与对比剂充盈影像），消去两帧图像的相同部分，得到造影剂充盈的血管图像。血管像的对比度较低，必须对减影像进行对比度增强处理，但影像信号与噪声同时增大，所以要求原始影像有高的信噪比，才能使减影像清晰。DSA DSA 的工作方式一、时间减影脉冲影像（PI ）方式 每秒摄取数帧影像，曝光Ｘ线脉宽100ms 左右。剂量较高，所得影像的信噪比较高，普遍采用，主要用于脑血管、颈动脉、肝动脉、四肢动脉等活动较缓慢的部位；超脉冲影像（SPI ）

方式 每秒6~30 帧。能实时观察，较高的动态清晰度。能适应肺动脉、冠状动脉、心脏等快速活动的脏器，影像的运动模糊小，但对X线机的要求高；连续影像（CI ）方式 每秒25 帧连续影像。能显示快速运动部位，如心脏、大血管，时间分辨力高。X线管的负荷相当大，要用热容量大的X线管；心电图（ECG ）触发脉冲方式 主要用于心脏大血管的DSA 检查，曝光与心脏血管搏动节律相匹配，保证影像系列中每帧影像与心律同相位，消除因心脏搏动引起的伪影。二、能量减影几乎同时用两种不同的管电压（如70kV 和130kV ）取得两帧影像，进行减影处理。要求管电压能在两种能量之间进行高速切换，增加了X线机的复杂性，一般X线机不能采用这种方法。不易消除骨骼的残影。三、混合减影在造影剂未注入前，先做一次双能量减影，获得含部分骨组织信号的影像，将此影像同血管注入造影剂后的

Frost & Sullivan最新美国 CR/DR 市场报告指出：Carestream Health 的市场份额“大幅

增加”

2010-02-26 08:52作者：慧聪专稿

Carestream Health 较大的 CR市场份额得到认可；公司在 DR 市场的努力工作推动了总体市场占有率的提高

近日，Frost & Sullivan 公司最新发布的美国数字及计算机放射成像市场研究报告表明：Carestream Health 公司（简称锐珂医疗）在美国 CR/DR 总市场的总占有率大幅提高。 Frost & Sullivan 致力于提供独立市场研究服务，包括针对市场、行业和公司的定量和定性研究。在美国 CR/DR 市场最新的分析中，Frost & Sullivan 解释了公司的成功之处：“他们在 CR 市场一直拥有较大的市场份额，再加上近期在 DR 市场的努力工作，使他们在 DR/CR 总市场的整体业绩显著提高。”

锐珂医疗提供一系列广泛的 CR 和 DR 系统，为医院、门诊成像中心、整形诊所和其它保健机构配备数字影像获取功能，用于患者的 X 光检查。

“客户对我们的无线探测器 DRX-1 系统的反应非常强烈。保健机构看到了能够将现有的 X 光室升级到 DR 技术，而不需要改造现有 X 光设备的巨大价值，” 锐珂医疗公司数字化医疗解决方案部总裁 Diana L. Nole 说。“另外，我们看到 DRX-Evolution 系统采用 DRX-1 技术作为核心，使它能够采用“逐步”的方法成为全功能的单或双探测器 DR 套件，它在市场上确实很引人注目。”

锐珂医疗经常将其 DRYVIEW 激光成像系统与 CR/DR 系统捆绑，使医疗保健机构能在放射成像胶片上打印诊断影像，以便用于诊断、影像共享和存档。这些价格合理的激光打印机可以为 PACS、CT、MRI、计算机放射成像和数字放射成像系统，以及其它灰阶成像应用提供输出。

关于公司的CR 和 DR 系统，以及最新 RIS/PACS 和数字化乳腺放射成像解决方案的详情，请访问 www.carestreamhealth.com。 ###

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