浅谈X线数字化摄影

【摘要】  计算机X线摄影(CR)和数字化放射摄影(DR)的问世，实现了X线摄影的数字化。本文对CR和DR成像原理各自特点和两者之间的差异进行探讨。 【关键词】  计算机X线摄影 数字化放射摄影 各自特点     20世纪80年代计算机X线摄影(CR)问世，开创了X线摄影实现数字化的先河，由于CR技术不是真正意义上的直接X线摄影数字化，人们利用现代飞速发展的晶体管制作技术和计算机技术开发研制了数字化放射摄影(DR)，从而改变了传统的用胶片记录X线影像，屏/片成像。 　　1  CR成像原理     它用影像板IP（Imaging Panel）替代传统的胶片/增感屏，再把储存于IP上的X线信号用激光扫描转换成电信号并进行数字图像处理的成像技术。 　　1.1  IP的功能及使用方法 　　IP是CR系统中 传递摄影图像的媒介，它由支撑体、光致发光物质和保护层组成，装在特殊的暗盒中，使用方法和普通胶片一样，只是摄影完毕不用冲洗，直接送给图像读取机阅读 图像。目前的IP有柔性板和刚性板两种类型，柔性板较为普遍，缺点是阅读图像时易造成划伤，刚性板只有少数厂家能生产，它能有效地解决划伤问题。摄影 时，IP板中的荧光物质与穿过人体的X线信号发生相应的反应（一次激发），将X线潜影像存储在二维平面上，摄影后的IP被送进图像读取机后，图像读取机就 会以点状光束对它进行全面扫描（二次激发），使存储于各点上的X线信号发光，再以读取机的光导管将其收集并导入光电倍增管，光电倍增管根据入射光的强弱发 出相应电子，从而把光信号转变成电信号，然后送给图像处理工作站对信号进行数字处理。IP是可以重复使用的，图像读取完后，IP被送到一组强光灯下照射，把IP上的所有潜影全部清除，然后送入暗盒以备下一次使用。可重复使用2万次。     由于IP的感光特性曲线是直线，因此灵敏度高，感光范围宽，感光速度可以调节，节省曝光条件。     CR系统中的图像处理工作站可以对图像进行自动感光调节、图像的层次处理、频率处理、减影处理等。在X线剂量过多或过少的情况下，通过自动调节感光度，能使CPI图像控制在要求的密度范围内，进行几种功能处理，提高图像质量，满足各种不同的诊断需要。 　　1.2  CR的特点 　　多年来，很多公司已先后推出了几代产品。曾有人预言以FPD为载体的DR会一举取代CR，但在RSNA 2 000上，很多大型影像设备制造厂、胶片生产厂家均有新型的CR登场，这充分说明CR有其独特的优势。     IP的灵敏度高、感光范围宽，可以在增加摄影条件宽容度的同时，减少摄影剂量，使用CR的摄影条件可为传统摄影条件的1/2～1/5；CR的数字图像处理功能可以大大提高图像质量，使其拥有更加丰富、细腻的诊断信息。     CR拥有 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 DICOM（医用数字通信 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ）传输、DICOM存储、DICOM打印，使连接RIS（放射信息系统）和His（医院信息系统）非常方便，使PACS（图像存档和通信系统）成为可能，为医院联网提供了数字平台。CR的价格不是很高，可以在现有的X线设备不做任何改装的情况下与其直接匹配使用，使机器升级换代，还可以多台机器共用一套CR系统，使用灵活，经济有效。     CR目前主要的不足是时间分辨率较差，不能满足动态器官的结构显示、CR板的老化、划伤以及异物和斑点会造成图像质量下降；此外，CR只适用于摄影不能用于透视。 　　2  DR技术     1986年布鲁塞尔召开的第15届国际放射学会上，首次提出了数字化放射摄影(Digital Radiography,DR)的物理学概念及临床应 用报告。当时所谓的DR是指影像增强器式的数字化摄影。即由影像增强器、光电摄影管、CCD、监视器、A/D转换器件组成。这种成像方式并非是直接的数字 化。因此近几年来有很多学者认为DR是所有数字化放射影像的统称，把近几年来发展起来的直接数字化放射摄影称为DDR，但习惯上人们还是称为DR。DR由 于探测器技术的不同可分为三种平板探测器技术。     直接平板探测（非晶硒）技术（Direct Radiography DetectorDRD）。探测器成板状，它把X线能量直接转变成数字信号（电荷改变），用晶态硒涂覆于薄膜晶体管（TFT）陈列上，每个薄膜晶体管单 元尺寸139 μm×139 μm，即每毫米内有7个点。在常用的1 417胶片面积内的单元数25 603 072，可满足几乎所有诊断要求。每个基本像素单元在控制电路的触发下，像素储存电荷按顺序传到外围读出电路，经14比特A/D转换，直接输出数字化信 号。     间接转换平板探测器（X线闪烁体+非晶硅二极管）技术（Flat Panel DetectorFPD）。所谓间接转换是指X线先于CsI：T1（掺铊的碘化铯）闪烁发光晶体（荧光屏）作用变成荧光，然后通过有源陈列检测并输出信 号。有源陈列中对应于每一像素，有一非晶硅（aSi）光敏二板管。非晶硅薄膜晶体管开关，通过电子线路将开关选通信号读出，经14比特A/D转换后形成数字化电信号。每个像素尺寸为143 μm×143 μm，在1 717胶片面积内单元数为31 203 120，与DRD有近似成像质量。     CCD转换平板探测器（X线闪烁体+CCD二极管陈列）。它是利用几百个性能一致的CCD摄像机整齐排列在同一平面上，其前方是一幅荧光屏（X线闪烁体），X线摄入荧光屏发出影像，每一CCD摄像机摄取一定范围荧光影像并转换成数字信号。由计算机处理将图像拼接成完整图像。在1 717面积内像素可达4 900万个，空间分辨率可达3.5 LP/mm。 　　3  CR与DR     CR、DR技术不论影像转换过程各自不同，但最终都是以数字方式输出、成像记录和储存，但从真正直接数字化的意义上却有很大的区别。     物理参数比较：量子检测效率（QDE）是表现数字化摄影系统性能的一个主要参数。QDE只是一种相对的比较值，QDE值高意味着该系统的X线转换率高，即 图像的信息利用率高。CR的相对QDE值为25%左右，而DR的相对QDE值为50%～70%，高出CR的1倍以上。换言之，在相同的影像质量下，所用X 线剂量可减少一半。从其他的评价参数如信噪比（SNR）、调制传递函数（MTF）等都显示出DR优于CR，另外，影像空间分辨率DR也优于CR。     技术开发与市场占有：CR从开发研制到临床应用已近30 a历史。 商品化也有20 a历史。技术开发较成熟。市场占有份额较DR大的多。全世界已安装CR预计约近10万台套，而DR开发相对较晚，特别是全尺寸DR探测器平板的制作技术比 较复杂，相对产量较低。因此许多生产厂商生产有两个或多个小面积平板铺组成全尺寸探测器平板，以减少成本。使用这样探测器，计算机在数字影像处理时将各部 分影像“缝合在一起”，以消除分片连接的效果。另外，大部分专家认为基于CCD的探测器是一种过渡技术。平板式数字成像技术由于出色的影像质量，内在的坚 固性和简洁的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ，将成为数字成像设备的首选。然而从经济投入来看DR投入资金较CR高出近两倍，因此DR目前尚处于市场的导入期。     临床应用范围：CR的工作流程与传统屏/片系统相仿，临床检查应用范围一样。由于IP板的便携性强，它不仅在固定场所放射科应用，而且在病房、手术室、急症室都可应用。这对医院非常方便、适用。而DR是专机专用，加上DR平板脆弱，对环境要求高，只能在固定场所使用。另外，CR可与原有的X线机兼容使用，DR则不能。从工作效率上来讲DR优于CR,因为免去了暗盒的传送与放置，节省了劳动力，提高工作效率。     DR的特点：它的诞生大大提高了图像质量，减低了曝光剂量。有资料显示，碘化艳非拼接数字板拍片系统的DQE（量子捕获效能）高达60%以上（而传统的拍 片系统的DQE只有20%左右），对低对比度的观察能力提高了45%，得到相同图像质量的X线剂量节省达60%以上，胸片正位的拍片剂量只需1 mAs～3 mAs。图像的动态范围提高了10倍以上。DR也有多种数字图像处理功能，经过不同方法的图像处理，可以满足各种不同的诊断需要。DR除了跟CR一样能节 省人力、物力，大大提高工作效率以外，由于成像环节较少等原因，DR本身工作效率就高，有资料表明，DR胸片系统的工作效率相当于2.6台普通拍片机的效 率，完成胸片正侧位拍摄只需要2.18 min，而普通的设备要6.05 min，图像从曝光到监视器上全屏显示只需5 s；高DQE、低剂量和小余辉的特点可使DR用于心脏机做快速高效的信号采集；DR既能用于摄影又能用于透视；可为医院联网提供数字平台（同CR）。     DR的不足：一方面DR系统较为固定，只能专机专用；另一方面，目前DR的价格较贵。这两方的不足使得DR目前还不能普遍推广使用。DR具有很多优点，但 它只能专机专用，且价格较贵；而CR虽有缺点，但可以与现有的X线设备直接配备使用，更适于日常工作量最大的常规X线摄影，且相比之下价格较低，所以两者 将会长期共存，功能互补，共同实现常规X线图像的数字化。