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1、 X-TV系统及影像增强器参考书籍为医学影像设备学，徐跃，梁碧玲，人民卫生出版社（第二版）;医学影像物理学，张泽宝，人民卫生出版社（第二版）; http:/ 1、均匀的X射线照射于人体上，由于各种组 织和器官在密度和厚度方面的差异，使透 过人体的X射线强度分布发生变化，从而形 成携带人体信息的X射线影像。 2、X射线不能为人眼所识别，须通过一定的 采集、转换和显示系统转化为可见光的强 度分布，从而形成人眼所见的X射线影像。 其中包括了X射线电视系统和X射线胶片系 统。X-线电视系统（X-TV）医用X线电视是工业电视技术在医疗领域中 应用最早、也是比较完善的设备，是20世纪 50年代X线影像增强
2、器诞生后的产物。它利用影像增强器将不可见的X线影像转换 为可见光影像，再通过摄像机转换成电信号， 经放大处理后用电缆输送到监视器，显示人体 某部位的组织结构。与荧光屏透视相比，X-TV具有下列优点：1.影像亮度高，可实现明室操作，彻底将医生和病人从暗室中解放出来；2.医生和病人的受照剂量减小（X线剂量可减少 710倍），但并不影响诊断，同时延长了X线管的寿命；3.便于实现影像数字化，即视频模拟信号通过 A/D转化，可获得数字图像和远距离传输；4.影像层次、密度对比度更好，病灶显示更清晰，有利于发现早期病变。X-TV系统构成电视系统是由影像增强器、摄像 机、电视中心控制器、监视器、自动 亮度控制
3、装置等部分直接用导线连接 ，故称“闭路电视”又称X线电视系统。. 将X线影像转化为荧光影像、并使荧 光影像亮度增强的器件； 摄像机 将荧光影像转化为视频电信号的装 置； X-TV控制装置 对TV图像信号进行控制和 处理的装置； 监视器 进行电光转化和影像显示的器件； 自动亮度控制装置 保证监视器亮度稳定的 自动控制装置，当调整X线的亮和质、对病 人不同部位进行透视时，监视器的亮度始 终处于稳定和最佳状态。 工作原理穿过病人的透射X线（X线影像）照射到影像增强器的输入屏上，获得亮度较弱的荧光影像；再经影像增强器后在输出屏上获得一个尺寸缩小的、亮度比输入屏上亮数千乃至数万倍的荧光影像；被摄像系统摄
4、取，合成全电视信号并显示，从而在监视器上获取X线透视影像。X-TV工作中，几个转换过程 用影像增强器实现X线影像与荧光影像 的转换； 摄像管进行光电转换，将传输到摄像管 输入屏上的荧光影像转换成电信号； 显示器进行电光转换，将电信号转换为 荧光影像。1.影像增强器是X-TV的主要部件（. ）作用：将不可见的X线影像转换成可见光 影像将影像亮度提高几千倍，以便摄像机进行电视摄像影像增强器当进行胸部透视时，用60-90KV、2- 2.5mA条件，荧光屏的影像亮度为0.003cd/ （cd/称做坎得拉每平方米，为亮度单 位）。 人类眼睛正常视觉亮度为3-30cd/，在这 个范围内视网膜上的锥状细胞（
5、又称亮觉细 胞）工作，此时人眼对影像的分辨力可达 0.025mm直径细节。当影像亮度低于0.8cd/时，锥状细 胞便丧失机能，由杆状细胞（又称暗觉细 胞）开始工作。由锥状细胞过度到杆状细 胞工作时，需15-20分钟的转化时间。杆 状体必须要有这个时间杆状体必须要有这 个时间适应，此称为“暗适应”。而杆状体 在0.003cd的亮度下，最佳分辨力只 能达到0.8直径的细节。1942年张伯伦氏（W.Chamberlin）在 英国放射学杂志上提出了：应当抛弃荧光屏 透视影像亮度微弱现象，恳切希望利用当代 电子技术创造出新的、透视影像更加明显的 装置，把放射线工作者从暗室透视中解放出 来。从此，引起了各
6、国有关的物理学家的重 视，并着手开始研制。1952年菲利浦公司的特维斯（ M.E.Teves）等人提出了影像增强管的结构 报告，此后不久，第一代影像增强管便问世 了。影像增强器的组成 输入窗：X线的入射窗口（ 玻璃或薄金属板） 闪烁晶体：将X线图像转换 成荧光影像 光电阴极：一层极薄的光 电发射膜，受光照射时逸 出光电子 电极：阳极阴极之间加直 流高压，对光电子起加速 作用；栅极加直流电压， 对电子起聚焦作用 输出荧光屏：使其发出 荧光 输出窗：由玻璃或光纤 面板制成，摄像头可摄 取此窗口上的荧光影像 管壳：大型真空器件影像增强管的工作原理 1.影像转换及增强过程 （1）输入屏把接受的X线影像
7、转换成可见光 影像，并由输入屏的光电阴极转换成电子影像 。 （2）光电子在阴极、聚焦电极及阳极共同形 成的电子透镜作用下聚焦、加速、冲击，在输 出屏上形成缩小、倒立并增强了（电子密度增 大）的电子影像。 （3）电子像再由输出屏转换成可见光。阳极 电位越高，光电子的运动速度越快，撞击输出 屏时的动能越大，激发的光子越多，输出屏亮 度越高。2.亮度增益输出屏影像亮度与输入屏影像 亮度之比影像增强管的主要用途提高影像亮度，便于摄像机摄像。亮度增益与以下两个因素有关：缩小增益流量增益亮度增益=缩小增益流量增益总增益一般在103-104之间缩小增益增强管的输入屏面积大，输出屏面积小， 输入屏上光电阴极发
8、出的电子经电子透镜后集 中投射到面积较小的输出屏上，使输出屏单位 面积接受的电子数量增加很多，导致输出屏亮 度提高，称为缩小增益。流量增益在增强管内，由于阳极电位的加速， 光电子获得较高能量，撞击到输出屏荧光 层时，能激发出多个光子，光电子的能量 越大，激发出的光子越多，荧光亮度越强 。这种增益称为流量增益（能量增益）。 一般在50-100倍左右。 X线照射到影像增强器输入屏上，在输出屏上产生影像。当X线停止照射后，输出屏上的荧光影像并不能立即消失，而是有一个亮度降低直至消失的残留时间-残影。残影是由于荧光物质的荧光性质造成的。残影对 观察活动器官的移动观察是有害的，对进行高速电 影摄影有很大
9、影响。 现输入屏采用碘化铯荧光面基 本上消除了残影。增强器常发生的故障增强器常发生的故障1.无图像 增强管破碎 增强管高压电缆接触不良 增强器电源发生故障 2.图像淡薄增强管老化增强管高压较低3.图像模糊增强管聚焦电压不合适增强管真空不良输出屏面灰尘多 4.图像闪动增强管真空不良增强管高压有干扰5图像位移接地不良内屏蔽变形阳极高压有漏电 6.有叭叭放电声阳极电压过高高压嘴处潮湿或有灰尘 7、图像经常变增强管性能不良高压忽高忽低影像增强管的主要技术参数1.视野：固定6、7、9、12英寸；可变11、7；9、5；4、6、14英寸2.影像分辨力在适当的条件下，使用分辨力测试卡， 观察输出影像在1mm宽
10、度内能看清的黑白线 对数。3.影像对比度在增强管输入屏中心放置相当于输入屏有效面积10%的2mm厚的圆形铅板，从输出屏上观察没有铅影部分的最大亮度与铅板屏蔽部分的亮度之比。6：1 12：1 15：1或更高 4.X线吸收率表示输入屏荧光体层对X线的吸收能力5、转换系数输出屏的亮度和输入屏的X线照射量率 的比值，用来衡量增强管的增强效率。在其它性能一样的情况下，转换系数与 输入屏的面积成正比。同一增强管，大视野比小视野的转换系 数大。输出屏的亮度不变，转换系数越大，所 需的X线量越小。转换系数一般在100-250之间为宜。2.摄像机作用： 将影像增强器输出的可见光 信号转换成电视信号分类：CCD摄
11、像机和摄像管式摄像机 。CCD具有体积小、功耗低、图像清晰 、寿命长、成本低等特点，目前CCD摄 像机正逐步取代摄像管式摄像机。 CCD是一种光敏性较好的半导体器件，在光照下 能产生与光强度成正比的电子电荷量，从而形成 电信号。 CCD摄像器件由光电转化、电荷存储、电荷转移 及信号输出等部分构成，其又分为：A、线阵式 光敏单元排成一行或一列，如传真机 和扫描仪等；B、面阵式 光敏原件以行列式排成矩阵，如摄像 机和数码相机等。3.电视控制器组成：由同步机、圆消隐电路、黑斑补偿电路、X线剂量控制电路等组成作用：对视频信号加以处理，使其变为全电视信号，完成摄像机和监视器的同步工作。4.监视器一、视觉
12、惰性人眼对亮度变化有一个逗留时间，成为视觉惰 性时间，当亮度变化周期小于人眼惰性时间时 ，人眼就感觉不到亮度的变化。实践证实，当变化频率高于48.5时，人眼就无 法感觉到亮度的变化。 二、图像的构成不同灰度的点在平面上按照一定的规律分布 就形成图像，这种构成图像的点成为像素 。图像质量的好坏，与像素的大小和多少有关 ，单位面积内图像的像素小且多，则图像 就越清晰，反之越粗糙。 三、扫描原理扫描是按一定规则（扫描方式）使电子束偏 转并轰击扫描面，它是把一副图像分解和 组合的过程。 分解：是光电转化过程，将图像不同亮度的 像素转化成大小不同的电子束电流，即图 像信号； 组合：是电光转化过程，将大小
13、不同的电子 束电流转化成亮度不同的像素，并按一定 规律排列成图像。扫描方式分为逐行扫描和隔行扫描 逐行扫描：一行紧跟一行的扫描方式 隔行扫描：将一帧图像分为两场扫描，第一 场仅扫描奇行数，第二行扫描偶数行。 监视器在闭路电视系统中是一个相对独立 的单元，用于接收电视信号，并在显像管 上重显影像的装置。分阴极射线管显示器和液晶显示器。（一）阴极射线管监视器 由显像管、偏转线圈及其附属电路组成一 显像管 将视频电信号转化为荧光图像荧光屏管壳电子枪灯丝 阴极 控制极聚焦 加速 阳极 1）灯丝：通电后可使阴极加热 2）阴极：加热后可发射热电子 3）控制极：调整该极电位，可改变电子枪 发射的电子数量，也
14、称调制极 4）加速极：使电子加速 5）聚焦极：可使电子枪发射的电子束聚集 成一小点，使图像清晰 偏转线圈在扫描的情况下，送到调制极的信号调制 电子束的电流大小，而偏转线圈产生水平 和垂直的偏转磁场，使显像管的电子束偏 转扫描显像管的荧光屏的合适位置，以使 显像管荧光屏显像，从而完成电光转换。 液晶显示器液晶显示器的画面由大 规模的液晶分子点阵组 成，通过改变晶体电极 上施加的电压极性和幅 度，控制液晶分子的偏 转角度大小，从而改变 各像素上透光量的大小 来显示影像。液晶显示屏自身不发光，须通过背景光照明才可以显像 LCD显示器的性能指标 1）分辨率 空间分辨率是指图像中可辨认的临界物体空间几何
15、 长度的最小极限，即对细微结构的分辨率 2）相应时间 响应时间是LCD显示器的一个重要指标，它是指各 像素点对输入讯号反应的速度，即像素由暗转亮 或由亮转暗的速度，其单位是毫秒(ms)，响应时 间是越小越好，如果响应时间过长，在显示动态 影像(特别是在看看DVD、玩游戏)时，就会产生 较严重的“拖尾“现象。 3）可视角度 可视角度也是LCD显示器非常重要的一个参数。 它是指用户可以从不同的方向清晰地观察屏幕上 所有内容的角度。由于提供LCD显示器显示的光 源经折射和反射后输出时已有一定的方向性，在 超出这一范围观看就会产生色彩失真现象 4）亮度 亮度是以每平方米烛光(cd/m2)为测量单位，通
16、常 在液晶显示器规格中都会标示亮度，而亮度的标 示就是背光光源所能产生的最大亮度。亮度越高 ，适应的使用环境也就越广泛。目前提高亮度的 方法有两种，一种是提高LCD面板的光通过率； 另一种就是增加背景灯光的亮度，即增加灯管数 量。 5）其他液晶的坏点问题拉，这个问题是比较难避免 的， LCD显示器每一个象素都对应三个薄 膜晶体管，以标准分辨率1024768来说， 在这里液晶面板将有236万个晶体管，要保 证在如此巨大的晶体管制造中完好无损是 一件很难的事情来， CRT和LCD显示器的比较 优点：体积小、重量轻、省电、对环境光要 求较小。 缺点：亮度低、视角影响大、色彩鲜艳度不 如CRT显示器。 彩色显示器彩色显示器的每个像素都有3个
