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放射医学技术医学影像设备知识 CR CR 一、CR 系统的构成及功能一、CR 系统的构成及功能（一）CR 的分类（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。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 线机和使用屏胶暗盒进行的所有检查项目。1通用型 CR 是将 IP 置于与屏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 线机和使用屏胶暗盒进行的所

2、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。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，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，提高了输出信

3、噪比，DQE 值比普通 IP 增加了 30%40%，相应降低了曝光量。受激光激发时，双面同时采集，提高了输出信噪比，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（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。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

4、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、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。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）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

5、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。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）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（auto、semi 或 fix 选项）、图像预览、图像预处理等功能

6、。有的控制台带有打印功能。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（auto、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。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（MO）、磁盘阵列等4存储装置 采用如光盘（CD）、磁光盘（MO）

7、、磁盘阵列等方式，将经影像阅读器输出的影像数据进行存贮。方式，将经影像阅读器输出的影像数据进行存贮。二、成像板结构二、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）。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，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

8、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。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。子的氟卤

9、化钡晶体作为光激发物质。荧光层是用多聚体溶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 47m。晶体直径越大，PSL 现象也越强，但影像清晰度下降。荧光层是用多聚体溶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 47m。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

10、制成黑色，提高影像清晰度。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。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。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

11、迭。2动态范围 1:102动态范围 1:104 4 3激光束的直径 501503激光束的直径 50150m m4IP 分辨率：标准型 IP 的读出像素一般为 56pixels/mm4IP 分辨率：标准型 IP 的读出像素一般为 56pixels/mm（1417），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（1417），空间分辨率在4.55.0LP/mm。（1417），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（1417），空间分辨率在4.55.0LP/mm。第九节 DR 成像设备第九

12、节 DR 成像设备一、DR 的构成及功能一、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。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。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。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。3显

13、示器 用于摄影图像的重现、软阅读。二、探测器的结构二、探测器的结构探测器是 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摄像机型四种。探测器是 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摄像机型四种。（一）非晶硒（a-Se）平板型探测器（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

14、 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。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

15、相反方向移动，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。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

16、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 139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 139m139m139m，在 36cm43cm（1417）的范围内有 25603072 个像素。m，在 36cm43cm（1417）的范围内有 25603072

17、 个像素。（二）碘化铯平板型探测器（二）碘化铯平板型探测器闪烁晶体+非晶硅（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。闪烁晶体+非晶硅（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，C其工作原理是探测器接受 X 线照射后，CS SI 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

18、能快速浏览图像。I 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 C空间分辨率。但 CS SI 闪烁晶体直径为 6I 闪烁晶体直径为 6m 左右，相对于成像单元143m 左右，相对于成像单元143m143m143m 的面积

19、要小的多，因此对空间分辨率影响很小。由于在成像板内 Cm 的面积要小的多，因此对空间分辨率影响很小。由于在成像板内 CS SI 闪烁体的作用，使得图像信号增强，这样可以降低曝光剂量。I 闪烁体的作用，使得图像信号增强，这样可以降低曝光剂量。（三）多丝正比室扫描 DR （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。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

20、许多条金属丝。这些金属丝彼此绝缘，各施加一定的正电压（1kV 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（Ar）气，或有机气体，如 CH1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（1kV 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（Ar）气，或有机气体，如 CH4 4，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移动，并与气体分子碰

21、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 10，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 102 210104 4倍。倍。由于正比室对电

22、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。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，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

23、/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。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，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 D

24、R （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。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，采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。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，采集后的视频图像信号经电缆传送到采

25、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、技术参数三、技术参数（一）平板型探测器的技术参数 （一）平板型探测器的技术参数 有效面积：36cm43cm（1417）；有效面积：36cm43cm（1417）；像素尺寸：139200um；像素尺寸：139200um；空间分辨率：2.53.6LP/mm；空间分辨率：2.53.6LP/mm；动态范围：10动态范围：104 410105 5；密度分辨率：14bit；密度分辨率：14bit；成像时间：5s10s 预览，1020s 成像；成像时间：5s10s 预览，1020s 成像；感光度相当于 400 度 X 线

26、片；感光度相当于 400 度 X 线片；工作温度：1030。工作温度：1030。（二）多丝正比室扫描投影 DR 系统的主要技术参数（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：450mm200mm50 mm；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 1416bit；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。多丝正比室尺寸：450mm200mm50 mm；采集效率高，背景噪声几乎为零；

27、密度分辨率宽，数字化量化深度 1416bit；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 （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。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；空间分辨率：2.8LP/mm；图像密度分辨率：16 bit；图像密度分辨率：16 bit；图像重建时间：78 s。图像重建时间：78 s。