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1、o医学影像成像原理医学影像成像原理第四章第四章 数字数字X X线成像线成像 曹曹 琰琰 山东医学高等专科学校山东医学高等专科学校第一节第一节 DRDR成像基本条件成像基本条件第二节第二节 DRDR成像原理与工作流程成像原理与工作流程第三节第三节 DRDR影像质量标准与影响因素影像质量标准与影响因素第四节第四节 数字图像打印原理数字图像打印原理学习目标学习目标1.1.掌握掌握 直接和间接探测器的结构；直接和间接探测器的结构； 非晶硒和非晶硅非晶硒和非晶硅DRDR的工作流程。的工作流程。2.2.熟悉熟悉 非晶硒和非晶硅非晶硒和非晶硅DRDR的成像理论；的成像理论； 影响影响DRDR图像质量的因素。
2、图像质量的因素。3.3.了解了解 CCDCCD探测器和多丝正比电离室摄影设备探测器和多丝正比电离室摄影设备 的工作理论。的工作理论。 数字数字X线摄影（线摄影（Digital Radiography, DR）DR的影像接收器为平板探测器的影像接收器为平板探测器（Flat Panel Detector，FPD）1990年开始认识并研发，年开始认识并研发，1995年硒材料的直接转换静态影像年硒材料的直接转换静态影像X线平板探测器。线平板探测器。1997年出现了静态的间接转换平板探测器。年出现了静态的间接转换平板探测器。第一节第一节 DR成像基本条件成像基本条件DR的接收装置主要有：的接收装置主要有
3、：直接转换直接转换FPD间接转换间接转换FPD电荷耦合器件（电荷耦合器件（CCD）多丝正比电离室（多丝正比电离室（MWPC）利用闪烁体和光电二极管组合利用闪烁体和光电二极管组合间接转换间接转换只使用只使用X线的光电导特性的线的光电导特性的直接转换直接转换 DR的探测器分类：的探测器分类：探测方法探测方法X线转换为数字图像的过线转换为数字图像的过程程直接转换直接转换a-Se 平板探测器平板探测器X线线 图像图像MWPCX线线 图像图像间接转换间接转换闪烁体闪烁体+光电二极光电二极管管X线线 光光 图像图像I.I. + TV 摄像机摄像机X线线 光光 图像图像 闪烁体闪烁体+CCDX线线 光光 图
4、像图像DR常用的数字探测器常用的数字探测器 一、直接转换型探测器、直接转换型探测器（一）非晶硒平板探测器（一）非晶硒平板探测器（二）多丝正比电离室（二）多丝正比电离室X X线转换单元线转换单元 探测元阵列单元探测元阵列单元 高速信号处理单元高速信号处理单元 数字影像传输单元数字影像传输单元 （一）非晶硒平板探测器（一）非晶硒平板探测器X X线转换单元：线转换单元： 探测器阵列单元：探测器阵列单元： 作用：将作用：将X X线转换成电子信号线转换成电子信号光电材料：非晶硒（光电材料：非晶硒（a-Sea-Se）结构：结构：玻璃基层上的探测元阵列，玻璃基层上的探测元阵列，每个探测每个探测元包括一个电容
5、和一个元包括一个电容和一个TFTTFT，对应一个像素，对应一个像素 电容：电容：储存聚集的电荷储存聚集的电荷TFTTFT：开关，由高速处理单元的地址信号激活开关，由高速处理单元的地址信号激活信号传输单元信号传输单元 高速信号处理单元高速信号处理单元 作用：产生地址信号并激活探测元阵列中的作用：产生地址信号并激活探测元阵列中的TFT TFT 作用：对数字信号的固有特性进行补偿，并作用：对数字信号的固有特性进行补偿，并将数字信号传送到主计算机。将数字信号传送到主计算机。（二）多丝正比电离室或称低剂量（二）多丝正比电离室或称低剂量X X线机线机 （LDRDLDRD ）主机部分：高压发生器、主机部分：
6、高压发生器、X线管及控制面板。线管及控制面板。 扫描结构：使扫描结构：使X线严格保持在同一水平面上，整机可垂直线严格保持在同一水平面上，整机可垂直 移动。移动。 探测系统：由多丝正比室和数据系统组成的一个整体。探测系统：由多丝正比室和数据系统组成的一个整体。 计算机系统：装有图像处理和诊断需要的各种处理软件。计算机系统：装有图像处理和诊断需要的各种处理软件。 二、间接转换型探测器二、间接转换型探测器（一）非晶硅平板探测器（一）非晶硅平板探测器（二）（二）CCD探测器探测器荧光材料层荧光材料层 探测元阵列层探测元阵列层 高速信号处理单元高速信号处理单元 数字影像传输单元数字影像传输单元 （一）非
7、晶硅平板探测器（一）非晶硅平板探测器荧光材料层荧光材料层 材料：材料：闪烁体闪烁体CsICsI，可将，可将X X线转换为可见光线转换为可见光CsICsI晶晶体呈细针状或柱状排列，提高的分辨率体呈细针状或柱状排列，提高的分辨率CsICsI晶体掺晶体掺入铊，发出入铊，发出550nm550nm的光，正是非晶硅接收光的峰值。的光，正是非晶硅接收光的峰值。 每个探测元包括一个非晶硅光电二极管和每个探测元包括一个非晶硅光电二极管和TFTTFT 探测元阵列层探测元阵列层 数字影像传输单元数字影像传输单元 高速信号处理单元高速信号处理单元 作用：产生地址信号并激活探测元阵列中的作用：产生地址信号并激活探测元阵
8、列中的TFT TFT 作用：对数字信号的固有特性进行补偿，作用：对数字信号的固有特性进行补偿，并将数字信号传送到主计算机。并将数字信号传送到主计算机。电荷耦合器件（电荷耦合器件（CCD）是一种半导体器件。）是一种半导体器件。 （二）（二）CCDCCD探测器探测器 CCDCCD探测器的结构是由数量众多的光敏像元排探测器的结构是由数量众多的光敏像元排列组成，光敏元件排列成一行的称为线阵列组成，光敏元件排列成一行的称为线阵CCDCCD，光，光敏元件排列一个由若干行和若干列组成的矩阵称为敏元件排列一个由若干行和若干列组成的矩阵称为面阵面阵CCDCCD。光敏像元的数量决定了。光敏像元的数量决定了CCDC
9、CD的空间分辨率。的空间分辨率。第二节第二节 DR成像原理与工作流程成像原理与工作流程DR的工作过程：的工作过程：X线线被照体被照体接收装置接收装置（探测器）（探测器）A/D转换器转换器工作站工作站（后处理）（后处理）储存储存打印打印探测器的类型不同，探测器的类型不同，DR的工作流程也有差别。的工作流程也有差别。X线线被照体被照体非晶硒平板探测器非晶硒平板探测器（a-SeFPD）A/D转换器转换器（一）非晶硒（一）非晶硒（a-Sea-Se）DRDR工作过程：工作过程：工作站工作站（后处理（后处理）储存储存打印打印电信号电信号X线线被照体被照体CsI闪烁晶体闪烁晶体A/D转换器转换器工作站工作站
10、（后处理）（后处理）储存储存打印打印（二）非晶硅（二）非晶硅（a-Sia-Si） DRDR的工作过程：的工作过程：电信号电信号a-Si光电光电二极管二极管电信号电信号（三）（三）CCDCCD的工作过程的工作过程 （四）多丝正比电离室工作过程（四）多丝正比电离室工作过程第三节第三节 DRDR影像质量标准与影响因素影像质量标准与影响因素一、DR影像质量标准影像质量标准（1）DR的影像必须满足诊断需要的影像必须满足诊断需要 （2）DR照片信息全面照片信息全面 （3）合理选择照射野尺寸）合理选择照射野尺寸 （4）影像放大比例一致）影像放大比例一致 （6）在进行）在进行DR摄影时，对敏感的组织和器官需屏
11、蔽。摄影时，对敏感的组织和器官需屏蔽。（5）影像整体布局合理，影像无失真变形。）影像整体布局合理，影像无失真变形。二、影响二、影响DRDR影像质量的因素影像质量的因素1.1.空间分辨力空间分辨力 ：由探测器单元的大小和间距决定。由探测器单元的大小和间距决定。 2.2.密度分辨力：密度分辨力：直接、间接平板探测器的灰度级达直接、间接平板探测器的灰度级达214。 3.3.噪声：噪声：平板探测器的噪声主要来源：平板探测器的噪声主要来源： X线量子噪声线量子噪声探测器电子学噪声探测器电子学噪声4.曝光宽容度曝光宽容度 5.敏感度敏感度 6.调制传递函数调制传递函数 第四节第四节 数字图像打印原理数字图
12、像打印原理 数字图像打印装置一般分为：数字图像打印装置一般分为： 热敏打印热敏打印激光打印激光打印一、热敏打印一、热敏打印主要依靠热力头打印成像，故称直接热敏打印成像。主要依靠热力头打印成像，故称直接热敏打印成像。 （一）热敏打印机的基本结构（一）热敏打印机的基本结构（1）片盒部：）片盒部：是胶片暗盒装卸的地方。是胶片暗盒装卸的地方。 （2）输片部：）输片部：包括取片和输片。包括取片和输片。 （3）清洁部：）清洁部： （4）记录部：）记录部： （5）信号处理系统：）信号处理系统： （6）控制部分：）控制部分： （二）热敏打印机的成像原理（二）热敏打印机的成像原理 “微型隔离技术微型隔离技术”（
13、MI技术）技术） 干式热敏打印机利用热力头打印技术成像干式热敏打印机利用热力头打印技术成像 二、干式激光打印二、干式激光打印（一）激光打印机分类（一）激光打印机分类按激光的光源分类：按激光的光源分类： 医用氦氖激光打印机医用氦氖激光打印机按胶片处理方式分类：按胶片处理方式分类： 湿式打印机湿式打印机医用红外激光打印机医用红外激光打印机干式打印机干式打印机（二）干式激光打印机基本结构（二）干式激光打印机基本结构干式激光打印机外观：干式激光打印机外观：（1）激光打印系统：）激光打印系统： （2）胶片传送系统：）胶片传送系统： （3）信息传递与存储系统：）信息传递与存储系统： （4）控制系统：）控制系统： （5）其它配件：）其它配件： （三）激光打印机的成像原理（三）激光打印机的成像原理 小结小结详细介绍不同种类平板探测器的结构及成像原理，详细介绍不同种类平板探测器的结构及成像原理，详细列出直接转换和间接转换详细列出直接转换和间接转换DR的工作过程；的工作过程；简述了简述了DR影像质量的标准及影响因素；影像质量的标准及影响因素；详细叙述热敏打印和激光打印的特点及打印原理。详细叙述热敏打印和激光打印的特点及打印原理。
