放射医学技术医学影像设备知识CR

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1、放射医学技术医学影像设备知识 CR一、CR系统的构成及功能（一）CR的分类以使用模式分有通用型和专用型；以阅读方式分有单面阅读 和双面阅读型。1通用型CR是将IP置于与屏一胶系统类似的暗盒内，曝 光后在阅读器进行读取。其暗盒规格与屏胶系统相同，适用于原 有X线机和使用屏一胶暗盒进行的所有检查项目。2专用型CR有胸部专用和摄影床专用两种。其阅读器被 组合在滤线器摄影床或立位摄影架内。IP经过X线曝光后，被自 动传送，依次进行读取、擦除处理，然后重复使用。其特点是不 需要手工操作，工作效率高，但功能单一。双面阅读型CR其IP采用透明支持层，两面设有读取器件， 受激光激发时，双面同时采集，提高了输出

2、信噪比，DQE值比普 通IP增加了 30%40%,相应降低了曝光量。（二） CR的构成和功能现以通用型为例介绍CR系统的构成。CR按设备功能主要分为影像读取装置、控制台、后处理工作站、存储装置和成像板（IP） 组成。1影像读取装置 其功能是通过激光扫描和光电转换读取IP的潜影信息，形成图像数据，向工作站输出图像数据，对IP 进行擦除处理。其构成主要由IP拾取器、激光扫描器、光电倍增 管、A/D转换器和擦除灯组成。工作过程：暗盒进入阅读器，机械手取出其中带有潜影的 IP， 自动将IP送入激光扫描区，潜影经过激光扫描被激励后，以蓝- 紫光的形式释放出存储的能量。IP的荧光体被二次光激发发光（PSL

3、）产生荧光的强弱与第一次激发时所接收的能量精确地成正 比（即呈线性关系）。该荧光体被二次激发的光被高效光导器采集 并导入光电倍增管内，转换成为相应强弱的电信号，继而被馈入 模/数（A/D）转换器转换成数字信号。2控制台 登记患者的基本信息，选择检查部位、图像扫描 方式（aut0、semi或fix选项）、图像预览、图像预处理等功能。 有的控制台带有打印功能。3后处理工作站 带有专业处理图像软件和高分辨率专业显 示器（分辨率一般在2-5M之间）。进行影像的谐调处理、空间频 率处理、测量、黑白翻转、打印等多种处理功能。4存储装置 采用如光盘（CD）、磁光盘（M0）、磁盘阵列等 方式，将经影像阅读器输

4、出的影像数据进行存贮。二、成像板结构IP作为记录信息的载体，是CR成像系统的关键部件。IP的 组成包括：保护层、荧光层（光激发物质）、支持层（基板）和背 衬层（背面保护层）。1保护层 由一层非常薄的聚酯类纤维制成，能弯曲、耐磨擦、透光率高，作用是保护荧光层不受外界温度、湿度的影响，使用过程中可防止荧光层受到损伤。2荧光层 其内的荧光物质可将第一次被X线激发的信息记 录下来，再次受激光照射时释放出与初次激发所接收的信息强度 相对应的荧光，这种现象称为“光激发发光（PSL）”，具有此现象 的物质称作“光激发物质”。IP的荧光层采用含有微量二价铕离 子的氟卤化钡晶体作为光激发物质。荧光层是用多聚体溶

5、液把含有微量二价铕离子的氟卤化钡晶 体相互均匀结合而成，它有适度的柔韧性和强度。光激发物质结 构晶体的尺寸平均为47 um。晶体直径越大，PSL现象也越强， 但影像清晰度下降。3支持层 用聚酯纤维胶制成，该材料具有较好的平面性、 适度的柔韧性和良好的机械强度。支持层的作用是作为荧光层的 载体，减少荧光层的受力延长IP寿命。为防止激光在荧光层和支 持层之间发生界面反射，将支持层制成黑色，提高影像清晰度。4背面保护层 该层的取材与表面保护层相同。主要作用是 避免IP在使用过程中的磨擦损伤。三、主要技术参数1 时间响应IP具有很好的时间响应特征，不会发生采集 和读出信息的重迭。2动态范围 1:104

6、3激光束的直径50150 m4. IP分辨率：标准型IP的读出像素一般为56pixels/mm(14X17),空间分辨率在 2.53.0LP/mm；高分辨率型IP的 读出像素一般为910pixels/mm (14X17),空间分辨率在 4.55.0LP/mm。第九节DR成像设备一、DR的构成及功能DR由探测器、影像处理器、图像显示器等构成。1探测器 是将X线信息转换为电信号的器件。探测器把X 线模拟信号转换为数字信号，送计算机处理。2影像处理器 主要包括各种图像处理功能，如灰阶变换、 黑白反转、图像滤波降噪、放大、各种测量、数字减影等。3显示器用于摄影图像的重现、软阅读。二、探测器的结构探测器

7、是DR的关键部件。根据探测器的不同DR可分为：非 晶硒平板探测器、碘化铯平板探测器、多丝正比室扫描型和CCD(一) 非晶硒(a-Se)平板型探测器主要结构由基板、集电矩阵、硒层、电介层、顶层电极和保护层等构成。集电矩阵由按矩阵排列的接收电极和薄膜晶体管(TFT )组成。非晶态硒层涂覆在集电矩阵上，再上是电介层、顶 层电极。放大器和A/D转换器都置于探测器封装扁平外壳内，所 以称作平板探测器(FPD)；从外部看，探测器是接收X线照射而 直接输出数字图像信息，所以称作直接X线摄影。其工作原理是入射X线光子在硒层中产生电子-空穴对,在顶 层电极和集电矩阵间外加高压电场的作用下，电子和空穴向相反 方向

8、移动，形成信号电流，被相应单元的接收电极所收集，存储 在储能电容中；电荷量与入射X线强度成正比，所以每个集电矩 阵就成为一个采集图像的最小单元，即像素。每个像素区域内还 形成一个场效应管，它起开关作用。在读取控制信号的作用下， 开关依次导通，把像素存储的电荷按顺序传送到外电路，经读取 放大器放大后被同步转换成数字信号。信号读取后，扫描电路自动清除硒层中的潜影和电容的残余 电荷，以保证探测器能反复使用。TFT像素的尺寸直接决定图像 的空间分辨率，如每个像素为139MmX 139gm,在36cmX43cm（14 X17）的范围内有2560X3072个像素。（二）碘化铯平板型探测器闪烁晶体+非晶硅（

9、TFT）型平板探测器，由基板层、非晶硅 阵列、碘化铯层等各层组成。其工作原理是探测器接受X线照射后,csi晶体将X线信号转 化为可见光信号，可见光沿碘化铯针状晶体传递到非晶硅光电二 极管，由光电二极管变为电信号。计算机控制读出电路TFT晶体 管阵列自动读取矩阵像素的信息，经A/D转换后，把像素数据传 送到图像处理器。数字图像信号由图像处理器进行处理和存储， 在监视器上显示。曝光后 5 秒钟能快速浏览图像。由于有可见光的转换过程，光的散射不可避免，影响图像的 空间分辨率。但CSI闪烁晶体直径为6pm左右，相对于成像单元 143gmX143pm的面积要小的多，因此对空间分辨率影响很小。由 于在成像

10、板内CI闪烁体的作用，使得图像信号增强，这样可以 S降低曝光剂量。（三）多丝正比室扫描 DR 主要由高压电源、水平狭缝，多丝正比室、机械扫描系统、 数据采集、计算机控制及图像处理系统组成。1多丝正比室 是一种气体探测器，可看作成由许多独立的 正比计数管组合而成。其基本结构是在两块平行的大面积金属板 之间平行并列许多条金属丝。这些金属丝彼此绝缘，各施加一定 的正电压（lkV左右），形成许多阳极，金属板接地形成公共的阴 极。室内充以隋性气体，如氩如）气，或有机气体，如叫室 壁装有薄金属（如铝）窗。当外部辐射线经金属窗射入正比室后， 使气体介质电离。电离电子在金属丝与金属板之间的电场作用下 向金属丝

11、移动，并与气体分子碰撞，两次碰撞间隔时间内，电子 从电场获得的能量大于气体电离能量时，会引起气体进一步电离。 在每根金属丝附近，电子越接近金属丝，电场越强，因而导致电 荷雪崩式增加，结果在金属丝上收集到的电荷比原始电离电荷增 加 1021。4 倍。由于正比室对电离电荷有放大作用，故具有较高的探测灵敏 度。另外每根金属丝上收集的电荷正比于其附近的初始电离电荷， 亦即正比于该处的入射辐射线强度。2.工作原理X线管辐射的锥形X线束经水平狭缝准直后形 成平面扇形X线束。X线通过病人射入水平放置的多丝正比室窗 口，在被探测器接收后，机械扫描装置使X线管、水平狭缝及探 测器沿垂直方向作均匀的同步平移扫描，

12、到达新位置后再作水平 照射投影；如此重复进行，就完成一幅图像的采集。多丝正比室 的每根金属丝都与一路放大器相连，经A/D转换器将电压信号数 字化后，输入计算机进行图像处理。监视器既可显示存储器内未 经处理的图像，又可显示计算机处理后的图像。（四）CCD摄像机型DR荧光板+CCD摄像机型DR 主要由荧光板、反光板、CCD摄像 机、计算机控制及处理系统组成。其工作原理是X线透过人体后经过滤线栅滤到达荧光板，激 发荧光，荧光经过一组透镜反射，进入CCD摄像机采集，釆集后 的视频图像信号经电缆传送到采集机，经A/D模数转换器转换成 数字信号，送后处理计算机进行图像处理，得到数字影像。三、技术参数一）平

13、板型探测器的技术参数有效面积：36cmX43cm (14X17)；像素尺寸：139200um；空间分辨率：2.536LP/mm；动态范围：104105；密度分辨率：14bi t；成像时间：5s10s预览，1020s成像;感光度相当于400度X线片；工作温度：1030C。（二）多丝正比室扫描投影DR系统的主要技术参数多丝正比室尺寸：450mmX200mmX50mm；采集效率高，背景 噪声几乎为零；密度分辨率宽，数字化量化深度1416bi 拍 摄一张胸片曝光剂量少，约需35mR；采集一行信息约需10ms, 拍摄一幅图像在6s以内，虽不适合拍摄活动部位，但减少了因病 人轻微晃动引起的伪影；由于狭缝的作用，患者接受的散射线减 少70%，可用于常规体检。（三）CCD摄像机型DR的技术参数CCD摄像机的像素数一般可达400万像素以上。空间分辨率：2. 8LP/mm；图像密度分辨率：16 bit图像重建时间：78 s。