第三章数字x线成像设备

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1、第三章数字Ｘ线成像设备尽管新型的医学影像设备不断出现，传统的Ｘ线摄影还是常规检查的主流方式，目前70％以上的诊断用Ｘ线影像仍是采用增感屏／胶片方式摄取的，不能进人PACS（图象的存储、传输系统）。因此，使常规Ｘ线影像数字化或记录在胶片上的信息数字化，对实现医学影像信息管理的现代化和实用化具有重要意义。本章着重阐述数字Ｘ线成像设备的基本结构、功能和应用特点等内容。第一节概述一、数字Ｘ线成像设备的发展数字Ｘ线成像设备是指把Ｘ线透射影像数字化并进行图像处理后，再变换成模拟图像显示的一种Ｘ线设备。根据成像原理的不同，这类

2、设备可分为计算机Ｘ线摄影（ＣＲ）系统、数字荧光ｘ线摄影（ＤＦ）系统和数字Ｘ线摄影（ＤＲ）系统。ＣＲ是用存储屏记录Ｘ线影像，通过激光扫描使存储信号转换成光信号，再用光电倍增管转换成电信号，然后经A/D转换后，输人计算机处理，成为高质量的数字图像。ＤＦ是Ｘ线被影像增强器接收后，经Ｘ线电视系统转换为模拟视频信号，再用A/D转换器变换为数字图像信号。ＤＲ可分为直接数字X线摄影（ＤＤＲ）和间接数字X线摄影（ＩＤＲ）。ＤＤＲ是指采用X线探测器直接将X线影像转化为数字图像的方法IDR是指由I．Ｉ－ＴＶ电视系统或胶片先获得模拟的

3、Ｘ线影像，再转换成数字图像的方法，前者的成像原理与ＤＦ相同，后者是利用数字化扫描仪把胶片上记录的模拟信息数字化。根据Ｘ线束的形状又可分为锥形成像法、扇形和笔形束成像法。ＣＲ和ＤＦ属于锥形成像。ＤＤＲ由于探测器的种类有一维探测器和二维探测器，成像方式各异；一维探测器采用扇形平面Ｘ线束或笔形Ｘ线束进行扫描投影，二维探测器则采用锥形照射。如图３－１所示。自从１９７２年Ｘ线CT问世后，医学影像领域出现了数字化浪潮，但传统Ｘ线影像的数字化最晚。１９７９年出现飞点扫描的ＤＲ系统，１９８０年在北美放射学会的产品展览会上ＤＲ和Ｄ

4、Ｆ的展品引起了全世界的关注，从此，以ＤＳＡ系统为代表的DF得到了高速发展，１９８２年又研制出ＣＲ系统。20世纪８０年代中期，各国厂商竞相开发DR和CR；２０世纪９０年代又大力研制直接DR的探测器，推出了一些实用的DDR设备。数字Ｘ线成像与传统的增感屏一胶片成像相比，有许多优点：１．对比度分辨率高２．辐射剂量小３．成像质量高能用计算机进行图像后处理，更精细地观察感兴趣的细节。一些具有广阔应用前景的新技术（如三维Ｘ线成像技术、双能量Ｘ线成像技术等）都是以数字成像技术为前提的。４．可利用大容量的光盘存储数字图像，消除用

5、胶片记录Ｘ线影像带来的种种不便，并能进人ＰＡＣＳ，实施联网，更高效、低耗、省时间、省空间地实现图像的储存、传输和诊断。综上所述，数字Ｘ线成像设备的发展对远程放射学系统的发展具有决定性的影响，这些设备在２１世纪将成为大中型医院放射科的主导设备，因此具有广阔的发展前景。二、影像信号的数字化传统Ｘ线摄影的影像具有从白色到黑色这样一个连续的灰阶范围，它是Ｘ线透过人体内部器官的投影，像素的亮度也是连续变化，可取亮度最大值和最小值之间的任意值。这种亮度或灰度可连续变化的影像是模拟影像，不能直接进行计算机处理。（一）数字图像在

6、ＣＲＴ上显示的图像信号都是模拟信号，信号的幅值随时间作连续变化。按一定的时间间隔读取模拟信号瞬时的幅值，称为把信号离散化或采样。把离散信号的时间变量和幅值都用若干位二进制数来表示，称为信号的量化。把模拟信号离散化和量化就实现了信号的数字化。数字信号具有抗干扰性强，且能计算机处理等优点。数字图像显示为二维点阵或矩阵，一幅图像中包含的每个点或矩阵中的小单元叫像素，是构成数字图像的最小元素。（二）数据采集系统的主要部件A/D转换器是实现Ｘ线图像数字化的关键部件，它把模拟图像信号分解成彼此分离的信息，把图像的连续灰度分离

7、为不连续的灰阶，并赋予每个灰阶相应的二进制数字。A/D转换器的位数越多，数字化的精度就越高。数字图像信号只有经过Ｄ／Ａ转换器交换成模拟图像信号后才能在监视器上显示D/A转换器把以数字表示的像素灰阶转换为视频信号电平，形成不同亮度的像素。第二节计算机Ｘ线摄影系统１９８２年出现了第一台ＣＲ系统，它可以代替普通Ｘ线胶片成像。ＣＲ用存储荧光屏（ＳＰＰ）作面探测器，如影像板（ＩＰ）；其它的面探测器还有闪烁晶体加光电二极管阵列、闪烁晶体加CCD和非结晶硒探测器等。一、ＣＲ的基本组成和工作原理ＣＲ的结构主要有信息采集、信息转换

8、、信息处理和信息储存及记录等几部分（图３-2）。信息采集：是以存储屏代替胶片，接受并记忆Ｘ线摄影信息，形成潜影。信息转换：由读取装置来实现，用光电倍增管接收存储屏发出的荧光，并实现光电转换，再经A/D转换器变换成数字信号。信息处理：由计算机来完成，是对数字化的Ｘ线图像作各种相关的后处理，如大小测量、放大、灰阶处理、空间频率处理、减影处理等。信息记录：利用存储媒体，如光盘等