www.cmu.edu.cn/computer,第四章 医学X光影像设备与应用,章目录：,医学X射线影像设备简述,1,传统医学X射线影像设备与应用,2,数字医学X射线影响设备与应用,3,对X射线影像设备的保护,4,www.cmu.edu.cn/computer,CMUCC,4.1 医学X光影像设备简述,4.1.1 医学X射线影像设备的基本构成 医学X射线影像设备主要由三大部分构成 X射线发生装置、成像系统和其他辅助装置。 X射线发生装置的发展 X射线的发现 当电子X线管已经能够满足一般的透视、摄影和治疗后， 人们又在追求高质量的影像和低剂量的X射线照射，人们已 经发现阻碍影像清晰度提高的主要原因是运动模糊和几何 模糊。 克服运动模糊度就需要缩短曝光时间，但为了有足够的能 量成像，就需要增加X射线管的功率。产生几何模糊是因为 非点光源的问题，需要减小焦点的尺寸。,4.1 医学X光影像设备简述,4.1.1 医学X射线影像设备的基本构成 2. X射线成像系统的发展早期的用于摄影的医学X射线影像设备的成像系统主要就是感光胶片，它直接接受X射线的照射并发生光化学反应产生不同密度的组织器官影像。后来由于增感屏的使用，使X射线影像质量大大提高。随着医学影像技术的发展，计算机X射线放射影像CR设备和数字X射线放射影像DR设备先后出现，成像系统发生了革命性变化，CR的影像板（IP板）、DR的平板探测器，使X射线成像向数字化方向发展，功能的图像后处理系统，使影像质量进一步提高。,4.1 医学X光影像设备简述,4.1.2医学X射线影像设备及其成像质量的描述指标 2. 医学X射线影像设备成像质量的主要描述指标 （1）对比度 指X射线图像上相邻组织影像的密度差。 （2）空间分辨率 空间分辨率反映了影像对细微结构 的分辨能力和组织重建能力，由单位面积内像素的数 目所决定。数字成像方式中图像单位面积像素数目远 远低于模拟方式。所以数字成像的空间分辨率不如传 统模拟X射线图像的空间分辨率高。 （3）图像的灰度级 灰度级的数量由2N决定，N是二进制数的位数，常称为 位，用来表示每个像素的灰度精度。,4.1 医学X光影像设备简述,4.1.2医学X射线影像设备及其成像质量的描述指标 1.医学X射线影像设备的主要描述指标 （1）X射线光源尺寸 包括光源直径和X光发射角度。 （2）X射线管的电压和电流 （3）X射线剂量（6种） （4）信噪比：有用的图像信息(信号)与无用信息(噪声)的数量之比 （5）可探测的量子效率(DQE) 。 （6）动态曝光范围（可生成有用的信号的一定曝光范围） （7）调制传递函数(MTF),4.1 医学X光影像设备简述,4.1.2医学X射线影像设备及其成像质量的描述指标 3. 影响X射线影像设备成像质量的主要因素 （1）散射线 通常把一切离开原发射线方向的辐射称为散射 线。它对照片具有感光作用，能产生影像密度，形成灰雾， 使照片灰雾增加，影响图像锐利度和对比度，使影像变得模 糊严重影响照片的诊断价值。 （2）曝光条件 若曝光条件过低，就有可能遗漏诊断信息， 在图像中表现为斑点、细粒、网状或雪花状的异常结构; 曝光条件过高，能使一些轻微病变很容易被穿透，各组织 间对比度减小，分辨率降低 （3）信号转换过程 对于数字化X射线影像设备，在模拟 信号和数字信号的相互转换过程中，会有信号损失。 （4）图像的后处理 图像的后处理虽然可以帮助我们得到 高质量的影像，但如果使用不当也会带来负面影响,4.1 医学X光影像设备简述,4.1.3 医学X射线影像设备的分类 1. 按成像方式分类 （1）模拟方式：传统的医学X射线影像设备采用的是模拟 技术。模拟式X线设备的成像系统包括增感屏-胶片系统、 影像增强器-电视系统等，具有曝光时间短，空间分辨率高 及图像信息量大等优点。 （2）数字方式：现代数字化的医学X射线影像设备采用的是 数字技术。是为适应对X射线图像进行储存、处理、显示和 传输而发展起来的。,4.1 医学X光影像设备简述,4.1.3 医学X射线影像设备的分类,4.1.3 医学X射线影像设备的分类 2. 按机械结构方式分类 (1)固定式 (2)移动式 (3)便携式,固定式,移动式,便携式,4.1 医学X光影像设备简述,4.1.3 医学X射线影像设备的分类 3. 按用途分类 （1）诊断用X射线影像设备 根据用途又可分为胃肠诊断用 X射线设备、口腔摄影X射线设备、乳腺摄影X射线设备和手 术用X射线影像设备等，也有集多种功能于一身的多功能X射 线影像设备。 （2）治疗用X射线影像设备,胃肠诊断用X射线设备,口腔全景X线机,www.cmu.edu.cn/computer,CMUCC,4.2.2 传统医学X射线影像设备的应用,1. 传统医学X射线影像设备在临床诊断中的应用 应用类型(透视机和摄影机 ) 1）X射线透视机 X射线透视机是利用X射线的穿透性和荧光作用进行透视检 查，X射线穿过受检组织或脏器后，将它们投影到荧光屏 上，供医生观察，然后医生根据图像和相关的医学知识做 出诊断。 2）X射线摄影机 X射线摄影机是利用X线的穿透性和感光效应，将受检组 织或脏器显像在胶片上，医生通过观察胶片并结合有关 医学知识做出诊断。,www.cmu.edu.cn/computer,CMUCC,4.2.2 传统医学X射线影像设备的应用,2.传统医学X射线设备在临床治疗中的应用 传统医学X射线设备用于放射治疗的历史也很悠久。传统X 射线治疗机主要是应用X射线发出的高能量，依据其生物效 应，用不同的X射线对人体病灶部位的细胞进行照射时， 使被照射的细胞组织受到破坏或抑制，从而达到对某些疾 病、特别是肿瘤(体表淋巴瘤，血管瘤，乳腺癌等)的治疗作用。 （1）深部治疗机 常用于较深的皮肤损害 （2）浅部治疗机 主要用于治疗较大面积的皮肤或浅层组织疾病 （3）接触治疗机 穿透力低，易于防护，机器多为移动式,www.cmu.edu.cn/computer,CMUCC,4.3.1获得数字化图像的方法,传统的X射线胶片数字化 常用的方法有两个，一是通过电视摄像机扫描X射线 胶片，并对获得的视频信号进行模数转换从而得到数字 化图像。 2.直接从检测装置获得数字化的图像 最简单的实现方法是类似胶片视频扫描系统，直接从监视 器获得模拟输出，然后用捕捉帧的方法将其转化为数字 图像。另一种实现方法是在现有成像设备的基础上改进图 像接收部件，如使用影像板或者数字荧光X线摄影，由于不 用改变现有的检查过程，因此容易实现。,www.cmu.edu.cn/computer,CMUCC,4.3.3 数字医学X射线影像设备的类型,1.计算机X射线放射影像设备系统 （1）CR数字化影像的形成和处理 CR设备是利用影像板（Imaging Plate，IP)上的感光物质， 经X射线曝光也就是第一次激发，记录病人某一部位的影像 信号，形成潜影，这个潜影是模拟影像。然后影像板（IP） 经激光扫描仪扫描也就是第二次激发， 来读出影像。至此，已将模拟影像转化 成了数字影像。第二次激发过的（IP） 用强光照射，使影像板上的潜影消失， 这样影像板就可以反复使用,好的影像 板可以重复使用万次以上。,富士公司的 CR设备,www.cmu.edu.cn/computer,CMUCC,4.3.3 数字医学X射线影像设备的类型,1.计算机X射线放射影像设备系统 （1）CR数字化影像的形成和处理CR系统将获得的数字影像转换为可见图像有三种方式： 1)利用荧光屏显示，在荧屏上显示出人眼可见的灰阶图像，供观察和分析; 2)用多幅相机将荧光屏显示的影像通过光学系统照射到胶片上； 3)用激光相机直接将影像信号记录在胶片上。数字影像还 可被传送到医院局域网或PACS系统中，用于诊断、存储、 处理和检索，也可用磁盘和光盘长期保存。,www.cmu.edu.cn/computer,CMUCC,4.3.3 数字医学X射线影像设备的类型,1.计算机X射线放射影像设备系统 （2）CR设备的特点 1）传统x射线能摄照的部位都可以用CR设备成像，所不同的是CR图像是由一系列的像素点构成的数字化图像。 2）CR设备拍摄条件的宽容范围较大，获取病人X射线图像所需的X射线剂量比传统方法大大减少。 3）CR设备动态特性比传统X射线系统有明显提高，CR输出的图像清晰度大大高于传统图像，有利诊断。 4）图像信息可由磁盘或光盘储存，网络传输。 5）CR设备的不足在于，图像的时间分辨率不够，不能适应现代医学发展的需要,www.cmu.edu.cn/computer,CMUCC,4.3.3 数字医学X射线影像设备的类型,1.计算机X射线放射影像设备系统 （3）CR成像系统的发展 CR成像系统的主要改进和提高主要体现在三个方面： IP板（影像板）、IP板阅读器和软件。,富士XG5000多用途FCR阅读器,柯达 DIRECTVIEW CR,www.cmu.edu.cn/computer,CMUCC,4.3.3 数字医学X射线影像设备的类型,2.数字X射线放射影像（DR）设备系统 数字X射线放射影像（Digital Radiography，DR） 是利用电子技术将X射线影像的信息的载体转变为 电子载体，X射线照射人体后不直接作用于胶片， 而是被探测器（Detector）接收并转换为数字化信 号，获得X射线的衰减值（attenuation value）的 数字矩阵，经计算机处理，重建成图像。数字图像 数据可利用计算机显示，进行进一步处理、存储和 传输，影像的分辨率比普通X射线照片高，包含的 诊断信息丰富，并且能够更有效地使用诊断信息， 提高信息利用率及X射线摄影检查的诊断价值。,www.cmu.edu.cn/computer,CMUCC,4.3.3 数字医学X射线影像设备的类型,3.CR和DR的比较 （1）CR与DR的相同点都是将x射线影像信息转化为数字影像信息。 （2）都采用数字技术，都有很宽的曝光宽容度。 （3）可以根据临床需要进行各种图像后处理，如对比度调整等。 （4）CR系统由于自身的结构原因，x射线照射影像板时，存在着 散射，会有潜像模糊，使图像模糊，降低了图像分辨率，因此CR 的不足之处主要为时间分辨率较差，不能满足动态器官和结构的 显示。而DR无光学散射而引起的图像模糊，其清晰度主要由像素 尺寸大小决定。 （5）CR系统更适用于X射线平片摄影。DR系统则比较适用于透视 与点片摄影及各种造影检查。胸部为DR最适合的部位，胸部组织 密度差异大，不同的后处理，更有利于发现病变。 （6）CR系统需要一定的技术经验以取得合适的摄影条件来获得 质量好的图像，使其操作的简易性和图像质量的稳定性稍逊于DR。,www.cmu.edu.cn/computer,CMUCC,4.3.4数字医学X射线影像设备的应用,在诊断领域，出现了对于不同检查部位的专门 诊断设备；在治疗领域，数字医学X射线设备不仅 被应用到普通放射治疗，还被应用到介入治疗中。 1. 数字医学X射线影像设备在医学诊断中的应用 2. 数字医学X射线影像设备的在介入治疗中的应用 3. 在立体定向放射治疗中的应用 3. 在立体定向放射治疗中的应用,