1、X X线机线机CRDRCTCRDRCT的原的原理理一、X线机的原理2X线机CRDRCT的原理X-ray概论：X-ray 是由德国伦琴教授在1895年所发现。这种由克鲁克斯管发出能穿透物体的辐射线，在电磁光谱上能量较可见光强波长较短，频率较高，相类似之辐射线有宇宙射线等。目前X线诊断常用的X线波长范围为0.0080.031nm（相当于40150kv时）。3X线机CRDRCT的原理4X线机CRDRCT的原理 利用高速电子撞击金属靶面产生利用高速电子撞击金属靶面产生 X射线的真空电子射线的真空电子器件，称器件，称X光管。分为光管。分为充气管充气管和和真空管真空管两类。两类。充气管：充气管：1895
2、年年 W.K.伦琴在伦琴在进行进行克鲁克斯管克鲁克斯管实验时发实验时发现了现了 X射线射线。克鲁克斯管。克鲁克斯管就是最早的充气就是最早的充气X射线管射线管，其功率小其功率小、寿命短、控制、寿命短、控制困难，现已很少应用。困难，现已很少应用。真空管：真空管：1913年年 W.D.库利吉库利吉发发明了真空明了真空X线管。管内真空线管。管内真空度不低于度不低于10-4帕。阴极为帕。阴极为直热式螺旋钨丝，阳极为直热式螺旋钨丝，阳极为铜块端面镶嵌的金属靶。铜块端面镶嵌的金属靶。阴极发射出的电子经高压阴极发射出的电子经高压加速后撞击靶面产生加速后撞击靶面产生X射线。射线。以后经过许多改进，至今以后经过许
3、多改进，至今仍在应用。仍在应用。X光管：光管：5X线机CRDRCT的原理接接通通电电源源使使X线线管灯丝管灯丝加热产加热产生自由生自由电子云电子云提供高压提供高压电产生电电产生电势差，使势差，使电子以高电子以高速由阴极速由阴极向阳极行向阳极行进，撞击进，撞击阳极钨靶阳极钨靶原子。原子。1%产生产生X线，线，99%转换为热能转换为热能X线的产生线的产生6X线机CRDRCT的原理 穿透作用 X、CT的基本原理 荧光作用 可以使荧光物质发出可见光（透视摄影 基础）电离作用 半导体及惰性气体发生电离（）X线的基本特性（一）物理特性（一）物理特性 感光作用 使光敏物质感光（胶片）（二）化学特性（二）化学
4、特性（三）生物效应（三）生物效应使生物体发生变异及破坏（防护及放射治疗）7X线机CRDRCT的原理X线的质与量X-rayX-ray的质：的质：是指X射线的穿透能力，它取决射线的波长。通过调整电压(kVp)可以改变X射线的波长亦即改变射线的穿透能力X-rayX-ray的量：的量：表示单位时间内通过与射线垂直方向上的单位面积的光子数的多少。由球管灯丝的电子数决定,调整球管的灯丝电流和曝光时间可以改变射线的量,通常用mAs表示。8X线机CRDRCT的原理X线成像原理线成像原理 X线成像线成像是基于人体内不同结构的脏器对是基于人体内不同结构的脏器对X线吸收的差别。线吸收的差别。一束能量均匀的一束能量均
5、匀的X线投射到人体的不同部位，由于各部位对线投射到人体的不同部位，由于各部位对X线线吸收的不同，透过人体各部位的吸收的不同，透过人体各部位的X线强度亦不同，最后投影到一线强度亦不同，最后投影到一个检测平面上，即形成一幅人体的个检测平面上，即形成一幅人体的X线透射图像线透射图像。9X线机CRDRCT的原理X线机的基本硬件配置球管10X线机CRDRCT的原理高压发生器提供电力给球管以及控制提供电力给球管以及控制mA KV sec变化变化11X线机CRDRCT的原理限束器 是一种安装在x线管输出窗前方的机电型光学装置，内有可调间隙的铅板主要作用是：主要作用是：控制x线适当照射野减少散射线指示照射野中
6、心12X线机CRDRCT的原理滤线栅 是是x x线摄影中减少散射辐射的线摄影中减少散射辐射的装置，由薄铅条按一定密度排列构装置，由薄铅条按一定密度排列构成，铅条间隙与射线平行成，铅条间隙与射线平行f f0 0栅焦距（栅焦距（f0 0):铅条汇聚到栅板的垂直距离栅格比（栅格比（R):铅条的高度与间距之比，比值越大滤线的效果越好。栅密度（栅密度（N):单位距离内铅条的数量 N=1/C越大滤线的效果越好。C13X线机CRDRCT的原理影像增强器（image Intensifier)X-ray输入屏上涂有一层荧光粉（CsI）将X-ray转化为可见光14X线机CRDRCT的原理CCD（电荷藕合器件）一种
7、用于探测光的硅片，由时钟脉冲电压来产生和控一种用于探测光的硅片，由时钟脉冲电压来产生和控制半导体势阱的变化，实现存储和传递电荷信息的固态电制半导体势阱的变化，实现存储和传递电荷信息的固态电子器件，比传统的底片更能敏感的探测到光的变化。子器件，比传统的底片更能敏感的探测到光的变化。15X线机CRDRCT的原理X线机成像过程IP板板CR高压发生器高压发生器成像单元成像单元球管球管束光器束光器照射目标照射目标I.IRF成像板成像板DR暗盒暗盒胶片胶片16X线机CRDRCT的原理二、二、CR系统原理系统原理 17X线机CRDRCT的原理 CR的定义：的定义：Computed Radiography，即
8、，即“计算机计算机X线摄影线摄影”：将携带诊：将携带诊断信息的断信息的X线影像记录在线影像记录在影像板影像板（image plate，IP）上，经读取装）上，经读取装置读取，通过计算机处理，获得数字化图像。置读取，通过计算机处理，获得数字化图像。CR的意义：的意义：首次将传统屏片系统首次将传统屏片系统X线摄影数字化，所得数字化图像可以进线摄影数字化，所得数字化图像可以进行行后处理，并且易于查询、检索、储存、传输和打印等。后处理，并且易于查询、检索、储存、传输和打印等。CR的组成：的组成：影像板：记录影像板：记录X线形成的潜影。线形成的潜影。读取装置：将潜影转变为数字信号。读取装置：将潜影转变为
9、数字信号。后处理工作站：将数字信号还原成图像并进行后处理。后处理工作站：将数字信号还原成图像并进行后处理。18X线机CRDRCT的原理CR的工作流程图的工作流程图19X线机CRDRCT的原理 IP是是CR成像的关键器件，是成像的关键器件，是X线影像的记录线影像的记录载体，取代传统载体，取代传统X线摄影中的增感屏线摄影中的增感屏+胶片，胶片，CR影影像不是直接记录于胶片，而是先记录在像不是直接记录于胶片，而是先记录在IP上（先上（先记后读），记后读），IP可重复使用，但不具备影像显示功可重复使用，但不具备影像显示功能。能。影像板（影像板（IP）基本结构：基本结构：磷光层磷光层IPIP暗盒剖面示意
10、图暗盒剖面示意图磷光层磷光层(含磷颗粒含磷颗粒)外层保护层外层保护层20X线机CRDRCT的原理IP成像原理成像原理v入射入射X光子被荧光层内的荧光体吸收，释放出电光子被荧光层内的荧光体吸收，释放出电子，其中部分电子散布在荧光体内呈半稳定态，子，其中部分电子散布在荧光体内呈半稳定态，形成形成潜影潜影，完成，完成X线影像信息的采集和存储线影像信息的采集和存储v潜影电荷数量与入射光子能量成正比潜影电荷数量与入射光子能量成正比v当用激光扫描已有潜影的当用激光扫描已有潜影的IP时，时，IP表现出表现出PSL（光激励发光（光激励发光/光致发光）现象，完成光致发光）现象，完成X线影像线影像信息的读取信息的
11、读取vPSL（光激励发光）荧光强度与潜影电荷数量（光激励发光）荧光强度与潜影电荷数量成正比成正比21X线机CRDRCT的原理PSL发光发光 某些物质在第一次受到某些物质在第一次受到照射光照射光照射时，能将一照射时，能将一次激发光携带的次激发光携带的信息贮存信息贮存下来，当再次受到下来，当再次受到照射光照射光照射时，能发出与一次激发光携带信息相关的荧光。照射时，能发出与一次激发光携带信息相关的荧光。一次激发光（一次激发光（X线光子）线光子）二次激发光（读取激光）二次激发光（读取激光）潜影潜影 这就是这就是光激励发光光激励发光（photostimulated luminescence，PSL，光致
12、发光光致发光），这种物质），这种物质就称为就称为PSL物质；发光强度与物质；发光强度与X线光子能量成正线光子能量成正比。比。22X线机CRDRCT的原理IP存贮信息的消褪存贮信息的消褪v贮存在贮存在PSL物质中的物质中的X线影像信息随存贮时间线影像信息随存贮时间（读取前时间）的延长而衰减，称为（读取前时间）的延长而衰减，称为消褪消褪（fading）。）。v消褪不可避免，随时间延长、温度升高而加重，消褪不可避免，随时间延长、温度升高而加重，CR系统对消褪设置自动补偿。系统对消褪设置自动补偿。v一般地，要求摄影后一般地，要求摄影后8小时内完成信息读取，小时内完成信息读取，以免丢失临床信息以免丢失临
13、床信息。23X线机CRDRCT的原理IP信息的擦除信息的擦除v二次激发过的二次激发过的IP需用强光照射（约需用强光照射（约200W的强光的强光灯），擦除灯），擦除IP上残存的潜影以供下次使用。上残存的潜影以供下次使用。vIP经强光照射擦除潜影，是经强光照射擦除潜影，是PSL发光的逆过程，发光的逆过程，实现实现IP存贮信息的完全擦除。存贮信息的完全擦除。v对于暗盒式对于暗盒式IP，可见光被屏蔽，必须将，可见光被屏蔽，必须将IP插入到插入到读取装置中，用强光自动擦除。读取装置中，用强光自动擦除。24X线机CRDRCT的原理环境因素对环境因素对IP的干扰的干扰vIP对所有电磁波均显敏感性。对所有电磁
14、波均显敏感性。v长期闲置的长期闲置的IP在启用前必须先用强光照射以消除在启用前必须先用强光照射以消除环境干扰。环境干扰。25X线机CRDRCT的原理读出装置读出装置1、高精度步进电机带动、高精度步进电机带动IP匀速移动。匀速移动。2、激光束经光学系统（摆动式反光镜和回旋式多面体反光镜）的、激光束经光学系统（摆动式反光镜和回旋式多面体反光镜）的反射，在与反射，在与IP垂直的方向上，依次逐行对垂直的方向上，依次逐行对IP进行精确均匀地扫描。进行精确均匀地扫描。3、IP上所释放的上所释放的PSL荧光被集光器收集，经光电倍增管转换为电荧光被集光器收集，经光电倍增管转换为电信号，并被进一步放大，再由信号
15、，并被进一步放大，再由A/D转换器转换成数字化信号。转换器转换成数字化信号。CR系统影像读取原理图系统影像读取原理图26X线机CRDRCT的原理影响影响CR影像质量的因素影像质量的因素 CR影像的空间分辨力：影像的空间分辨力：取决于取决于PSL晶体的颗粒度和读取装置的电、光学特性晶体的颗粒度和读取装置的电、光学特性。PSL结晶体尺寸越小，发光效率越高，图像空间分辨结晶体尺寸越小，发光效率越高，图像空间分辨力越高。激光束点直径越小，读取信息量相对越多，影像力越高。激光束点直径越小，读取信息量相对越多，影像质量越高。质量越高。CR影像的空间分辨力尚不如传统胶片。影像的空间分辨力尚不如传统胶片。CR
16、影像的噪声：影像的噪声：1、X线量子噪声：线量子噪声：IP吸收过程中产生，与吸收过程中产生，与IP吸收的吸收的X线量线量子数（入射子数（入射X线量）成反比。线量）成反比。2、光量子噪声：光量子噪声：光电倍增管光电转换中产生，与光电子光电倍增管光电转换中产生，与光电子数成反比。数成反比。3、系统固有噪声：系统固有噪声：IP结构噪声、光学系统噪声、电子系结构噪声、光学系统噪声、电子系统噪声、机械传导系统噪声等。统噪声、机械传导系统噪声等。X线剂量较低时，图像噪声决定于量子噪声；线剂量较低时，图像噪声决定于量子噪声；X线剂量较线剂量较高时，图像噪声决定于固有噪声。高时，图像噪声决定于固有噪声。27X
17、线机CRDRCT的原理CR使用注意事项使用注意事项 由于由于CRCR读取时会根据读取时会根据曝光条件、曝光范围、部位、体位曝光条件、曝光范围、部位、体位等信等信息自动调节图像至最佳状态，因此息自动调节图像至最佳状态，因此:1 1）.一块板最好只照一幅图像一块板最好只照一幅图像（正侧位用两块板照），避免因（正侧位用两块板照），避免因曝光条件不一样或图像重叠、图像有间隔等导致的图像质量下降。曝光条件不一样或图像重叠、图像有间隔等导致的图像质量下降。2 2）.选择与部位大小相适应的选择与部位大小相适应的IPIP板，板，不要用大板照小部位不要用大板照小部位，而，而且照射野要覆盖整块且照射野要覆盖整块I
18、PIP。3 3）.扫描前输入的检查部位、体位和投照资料等要尽量准确和扫描前输入的检查部位、体位和投照资料等要尽量准确和完整。完整。4 4）.曝光时曝光时正确定向片盒正确定向片盒，图像扫描出来就是正向的，可以省，图像扫描出来就是正向的，可以省除旋转图像的麻烦。除旋转图像的麻烦。5 5）.由于由于IPIP上的图像质量随时间推移而降低，因此最好一个小上的图像质量随时间推移而降低，因此最好一个小时内扫描时内扫描IP,IPIP,IP长时间不用再次使用时，最好先行强光擦除，以长时间不用再次使用时，最好先行强光擦除，以消除可能存在的潜影消除可能存在的潜影 6 6）.图像质量很大程度上决定于曝光剂量，因此图像
19、质量很大程度上决定于曝光剂量，因此不要为了降低不要为了降低病人受照剂量而无限制地降低曝光条件病人受照剂量而无限制地降低曝光条件。28X线机CRDRCT的原理CR的优点和不足的优点和不足J优点：优点：J 最后获取的是最后获取的是数字化图像：数字化图像：可进可进行多种图像后处理，易于储存、行多种图像后处理，易于储存、检索和传输。检索和传输。J 只要曝光条件不离谱，都能获得只要曝光条件不离谱，都能获得满意的图像满意的图像，从而有效减少重照。，从而有效减少重照。J 可与原有的可与原有的X X光机匹配工作，光机匹配工作，节省节省资金资金，少花钱即能实现图像数字，少花钱即能实现图像数字化。化。J X X线
20、照射量动态范围大：线照射量动态范围大：可显示细可显示细微组织差异微组织差异。J PSLPSL物质敏感度高，所需曝光剂量物质敏感度高，所需曝光剂量低，低，能有效减少患者受照射量能有效减少患者受照射量。J IPIP可可重复使用几万次重复使用几万次。不足：不足：L时间分辨力较差时间分辨力较差，难以显，难以显示动态图像示动态图像L成像过程繁琐成像过程繁琐，未改变工，未改变工作流程，工作效率相对传作流程，工作效率相对传统统X线摄影并没有提高，线摄影并没有提高，与与DR更是没法比更是没法比L空间分辨率不如常规的空间分辨率不如常规的X线照片和线照片和DR29X线机CRDRCT的原理三、DR系统原理30X线机
21、CRDRCT的原理DR的种类的种类非晶硅平板探测器（间接放射成像）（非晶硅平板探测器（间接放射成像）（IDR）X线影像先转换为可见光影像，再经光电转换、线影像先转换为可见光影像，再经光电转换、A/D转换等器转换等器件转换成数字图像。主流：件转换成数字图像。主流：非晶硅非晶硅（a-Si）根据根据X线影像转换为数字图像信号的过程不同，可分线影像转换为数字图像信号的过程不同，可分为为IDR（间接放射成像）和（间接放射成像）和DDR（直接放射成像）。（直接放射成像）。非晶硒平板探测器（非晶硒平板探测器（X线影像直接转换为数字图像，无中间环节线影像直接转换为数字图像，无中间环节。主流：。主流：非晶硒（非
22、晶硒（a-Se）31X线机CRDRCT的原理IDR的结构和工作原理的结构和工作原理图像监视器图像监视器影像接收器影像接收器数据采集器数据采集器图像处理器图像处理器存储器存储器X线机线机系统控制器系统控制器X线影像转换为可线影像转换为可见光影像区分见光影像区分IDR 与与DDR类型的技术类型的技术点点将可见光影像转换成模将可见光影像转换成模拟电信号，拟电信号，A/D再将把再将把模拟电信号转换为模拟电信号转换为数字数字信号信号对数字信号进行各种对数字信号进行各种图像处理图像处理对整个系统的对整个系统的控控制和协调制和协调存储、记录存储、记录数数字图像字图像实时观测实时观测所采所采集的集的X线影像线
23、影像产生产生X线线 IDR图象质量比图象质量比CR有较大的改善，但有较大的改善，但这种转换机制由于存在这种转换机制由于存在光线散射光线散射过程，必然过程，必然导致导致图像分辨力图像分辨力的降低。的降低。32X线机CRDRCT的原理各种类型的各种类型的IDR（1）I.I-TV（影像增强器电视）成像方式：（影像增强器电视）成像方式：I.I光学光学系统系统电视电视摄像机摄像机A/D透射透射X线线数字数字影像影像（2）胶片数字扫描方式：胶片数字扫描方式：、X线胶片数字扫描仪；、图象工作站；、高清线胶片数字扫描仪；、图象工作站；、高清晰度监视器；、图象处理系统软件晰度监视器；、图象处理系统软件（3）Sc
24、intillator+Lens+CCD（闪烁晶体（闪烁晶体+光学镜头光学镜头+CCD）（4）闪烁晶体闪烁晶体+a-Si（非晶硅薄膜非晶硅薄膜）+TFT（薄膜晶体管）薄膜晶体管）、a-Si（非晶硅薄膜非晶硅薄膜）适度扩散，形成高集成的薄膜光电适度扩散，形成高集成的薄膜光电二极管（二极管（TFD）作为光电转换器件；薄膜晶体管（）作为光电转换器件；薄膜晶体管（TFT）作为开关）作为开关元件。元件。、转换效率最高，像素尺寸最小，图像质量最好。、转换效率最高，像素尺寸最小，图像质量最好。33X线机CRDRCT的原理DDR的结构和工作原理的结构和工作原理图像监视器图像监视器探测器矩阵探测器矩阵 图像处理器
25、图像处理器存储器存储器X线机线机系统控制器系统控制器平板探测器平板探测器FPD 把把X线影像线影像直接直接转换转换为为模拟电信号模拟电信号，A/D再将模拟电信再将模拟电信号转换为号转换为数字信号数字信号对数字信号进行各种对数字信号进行各种图图像处理像处理对整个系统的对整个系统的控控制和协调制和协调存储、记录存储、记录数数字图像字图像实时观测实时观测所采所采集的集的X线影像线影像产生产生X线线数据数据控制控制存储存储调用调用34X线机CRDRCT的原理（1）气体电离室探测器：气体电离室探测器：由许多单元组成阵列，每个单元构成一个像素，大小约为由许多单元组成阵列，每个单元构成一个像素，大小约为0.
26、5mm0.5mm。探测器极板间充以。探测器极板间充以惰性气体惰性气体，X线照射下，气体电线照射下，气体电离，电离电荷在极间电场作用下定向漂移。在外电路获得正比于离，电离电荷在极间电场作用下定向漂移。在外电路获得正比于X线强线强度的输出信号。度的输出信号。X线强度线强度电离电荷电离电荷输出电信号成正比。输出电信号成正比。（2）非晶态硒（非晶态硒（a-Se）型平板探测器：）型平板探测器：由集电矩阵、硒层、电介质、顶层电极和保护层等构成。由集电矩阵、硒层、电介质、顶层电极和保护层等构成。特点：特点：、依赖型平板；依赖型平板；、X线吸收率较低；线吸收率较低；、硒层厚度与有效光电子成正比，硒层厚度与有效
27、光电子成正比，与成像时间成反比。与成像时间成反比。DDR使用的使用的X线探测器线探测器35X线机CRDRCT的原理DDR的特点的特点T 采用采用a-Se（非晶态硒）和（非晶态硒）和TFT（薄膜晶体管）技术将入射（薄膜晶体管）技术将入射X射线射线直接转换为电信号直接转换为电信号T 非常高的非常高的转换效率（转换效率（DQE）：对入射到探测器表面的：对入射到探测器表面的X线光子的线光子的吸收能力，吸收能力，DRDR平板的平板的X X线探测器的量化转换效率线探测器的量化转换效率T 极为宽广的动态范围极为宽广的动态范围（104 105）：是用来实现比普通数字图像）：是用来实现比普通数字图像技术更大曝光
28、动态范围（即更大的明暗差别）。技术更大曝光动态范围（即更大的明暗差别）。T 很很高的空间分辨率高的空间分辨率（25603072）T 彻底消除散射效应，极佳的彻底消除散射效应，极佳的MTF（调制传输函数）（调制传输函数）特性。特性。MTF：是空间频率在一范围期间信号转换的一种判定，并是空间频率在一范围期间信号转换的一种判定，并以量化表现影像鲜明程度。调制传输函数以量化表现影像鲜明程度。调制传输函数(MTF)标志了标志了成像系统成像系统维持物体原有对比度的能力维持物体原有对比度的能力。MTF值越高，意味着系统对原始信值越高，意味着系统对原始信息的还原能力越强，所得到的图像越接近于原始图像。息的还原
29、能力越强，所得到的图像越接近于原始图像。36X线机CRDRCT的原理IDR与与DDR的优缺点的优缺点IDR：优点：优点：1、转换效率高；、转换效率高；2、动态范围广；、动态范围广；3、空间分辨率高；、空间分辨率高；4、在低分辨率区、在低分辨率区X线吸收率高（原线吸收率高（原因是其原子序数高于非晶硒）因是其原子序数高于非晶硒）5、环境适应性强。、环境适应性强。缺点：缺点：1、高剂量时、高剂量时DQE不如非晶硒型；不如非晶硒型；2、因有荧光转换层故存在轻微散射、因有荧光转换层故存在轻微散射效应；效应；3、锐利度相对略低于非晶硒型。、锐利度相对略低于非晶硒型。DDR：优点：优点：1、转换效率高；、转
30、换效率高；2、动态范围广；、动态范围广；3、空间分辨率高；、空间分辨率高；4、锐利度好。、锐利度好。缺点：缺点：1、对、对X线吸收率低，在低剂量条线吸收率低，在低剂量条件下图像质量不能很好的保证，件下图像质量不能很好的保证，而加大而加大X线剂量，不但加大病人射线剂量，不但加大病人射线吸收，且对线吸收，且对X光系统要求过高。光系统要求过高。2、硒层对温度敏感，使用条件受、硒层对温度敏感，使用条件受限，环境适应性较差。限，环境适应性较差。37X线机CRDRCT的原理CR、DR常用后处理技术常用后处理技术窗宽窗位调整、预设窗宽窗位调整、预设 与与CT窗宽窗位处理类似，以某一灰度值为中心，在选定的窗宽
31、窗位处理类似，以某一灰度值为中心，在选定的数字信号数值范围内，以黑白灰阶再现某一范围的数字信号，数字信号数值范围内，以黑白灰阶再现某一范围的数字信号，以达到针对某部位的最佳视觉效果。以达到针对某部位的最佳视觉效果。预设预设就是针对某个部位或体位，使用者可以根据实际经验就是针对某个部位或体位，使用者可以根据实际经验自行设置一个合适的窗宽窗位，当打开该部位或体位的图像时自行设置一个合适的窗宽窗位，当打开该部位或体位的图像时自动调用设定值，可以不用后处理就能达到比较好的图像显示自动调用设定值，可以不用后处理就能达到比较好的图像显示效果。效果。38X线机CRDRCT的原理减影处理：减影处理：A、时间减
32、影：、时间减影：选择血管造影系列图象中的若干帧作选择血管造影系列图象中的若干帧作为造影像和蒙片进行数字减影处理，可得到为造影像和蒙片进行数字减影处理，可得到CR血管减血管减影图象。影图象。优点：视野大，空间分辨力高，动态范围宽。优点：视野大，空间分辨力高，动态范围宽。缺点：时间分辨力差，无法实现高频采集和实时显示。缺点：时间分辨力差，无法实现高频采集和实时显示。B B、能量减影、能量减影（X X线吸收率减影）线吸收率减影）用两个不同千伏的用两个不同千伏的X线摄影条件分别摄影，选择其线摄影条件分别摄影，选择其中任何一帧作为蒙片进行减影，则可消除某些组织。中任何一帧作为蒙片进行减影，则可消除某些组
33、织。例如对胸部行能量减影处理可消除肋骨影像，以利于例如对胸部行能量减影处理可消除肋骨影像，以利于观察低对比度肺野。观察低对比度肺野。39X线机CRDRCT的原理 多功能测量：多功能测量：可对感兴趣区进行多种统计测量，包括：距可对感兴趣区进行多种统计测量，包括：距离、面积、周长、最大值、最小值等离、面积、周长、最大值、最小值等 缩放功能和放大镜缩放功能和放大镜 图像旋转图像旋转（90，180）图像反转图像反转（X线胶片图像和透视图像转换）线胶片图像和透视图像转换）图像翻转图像翻转（图像镜像）（图像镜像）文字、图形标注文字、图形标注 图像边缘增强：图像边缘增强：通过增加对选定的空间频率的响应，使感
34、通过增加对选定的空间频率的响应，使感兴趣结构的边缘部分得到增强，从而突出结构轮廓。兴趣结构的边缘部分得到增强，从而突出结构轮廓。图像自动优化图像自动优化 DICOM存储、打印存储、打印40X线机CRDRCT的原理DR系统系统J 更高的工作效率更高的工作效率J 更好的影像质量更好的影像质量J 更为流畅的工作流更为流畅的工作流J 较低的运行成本较低的运行成本L 较高的初始投资较高的初始投资CR系统系统J 较低的初始投资较低的初始投资J 方便旧设备改造方便旧设备改造L 图像质量不如胶片图像质量不如胶片L 费时、运行成本较高费时、运行成本较高DR与与CR的比较的比较41X线机CRDRCT的原理四、计算
35、机体层摄影（四、计算机体层摄影（CT）Computed Tomography42X线机CRDRCT的原理概念：概念：根据人体不同组织对根据人体不同组织对X射线的吸收与透过射线的吸收与透过率的不同，应用灵敏度极高的仪器对人体进行率的不同，应用灵敏度极高的仪器对人体进行测量，然后将测量所获取的数据输入电子计算测量，然后将测量所获取的数据输入电子计算机，电子计算机对数据进行处理后，就可摄下机，电子计算机对数据进行处理后，就可摄下人体被检查部位的断面或立体的图像，发现体人体被检查部位的断面或立体的图像，发现体内任何部位的细小病变。内任何部位的细小病变。43X线机CRDRCT的原理 1963年，美国物理
36、学家年，美国物理学家Cormack（科马克）科马克）发现人体不同的发现人体不同的组织对组织对X射线的透过率有所不同，在研究中还得出了一些有关的计射线的透过率有所不同，在研究中还得出了一些有关的计算公式，这些公式为后来算公式，这些公式为后来CT的应用奠定了理论基础。的应用奠定了理论基础。1969年，年，英国工程师英国工程师Hounsfield（亨斯菲尔德亨斯菲尔德）设计了计算设计了计算机横断体层成像装置。经神经放射诊断学家机横断体层成像装置。经神经放射诊断学家Ambrose（安布罗斯安布罗斯）应用于临床，应用于临床，取得极为满意的诊断效果。它使脑组织和脑室及病变取得极为满意的诊断效果。它使脑组织
37、和脑室及病变本身显影，获得颅脑的横断面图像。本身显影，获得颅脑的横断面图像。此种检查方法称之为此种检查方法称之为计算机体层成像计算机体层成像。这种图质好、诊断价值。这种图质好、诊断价值高而无创伤、无痛苦、无危险的诊断方法是放射诊断领域的重大突高而无创伤、无痛苦、无危险的诊断方法是放射诊断领域的重大突破，促进医学影象诊断学的发展。破，促进医学影象诊断学的发展。CT的发明的发明44X线机CRDRCT的原理各代各代CT机的特点机的特点第一代第一代CT X线球管为固定阳极，发射线球管为固定阳极，发射X线为直线线为直线笔形束，一个探测器，采用直线和旋转扫笔形束，一个探测器，采用直线和旋转扫描相结合，即直
38、线扫描后，旋转描相结合，即直线扫描后，旋转1度，再行度，再行直线扫描，旋转直线扫描，旋转180完成一层面扫描，扫完成一层面扫描，扫描时间描时间36分钟。矩阵象素分钟。矩阵象素256256或或320320。仅用于颅脑检查。仅用于颅脑检查。45X线机CRDRCT的原理第二代第二代CT 与第一代无质的区别，仅由小角度与第一代无质的区别，仅由小角度（330）扇形）扇形X线束替代了直线笔形束，线束替代了直线笔形束，探测器增至几十个，扫描时间缩至探测器增至几十个，扫描时间缩至10秒到秒到1.5分钟，矩阵象素与第一代分钟，矩阵象素与第一代CT机相同，可机相同，可用于颅脑和腹部。用于颅脑和腹部。46X线机CR
39、DRCT的原理第三代第三代 CT X三线球管为旋转阳极。发射三线球管为旋转阳极。发射X 线为扇线为扇形束，角度较大达形束，角度较大达3045度，探测器多达度，探测器多达几百个，只做旋转扫描，扫描时间为几百个，只做旋转扫描，扫描时间为2.410秒，矩阵象素除秒，矩阵象素除256256和和320320外，还外，还有有512512。适用全身各部位。适用全身各部位。47X线机CRDRCT的原理第四代第四代CT 与第三代无质的区别，探测器多达与第三代无质的区别，探测器多达1000余个，固定安装在扫描机架四周，仅余个，固定安装在扫描机架四周，仅X线球管线球管绕患者旋转，扫描时间进一步缩短至绕患者旋转，扫描
40、时间进一步缩短至15秒。秒。48X线机CRDRCT的原理第五代第五代CT 为最新发展的电影扫描为最新发展的电影扫描CT(cine CT scanner)，在扫描速度上有飞跃发展，采用在扫描速度上有飞跃发展，采用电子枪结构，使每次扫描时间缩短至电子枪结构，使每次扫描时间缩短至50毫毫秒，大大有利于心脏秒，大大有利于心脏CT扫描。扫描。49X线机CRDRCT的原理 是一种通过是一种通过两套两套X射线球管系统射线球管系统和和两套探测器系统两套探测器系统同时采集人同时采集人体图像的体图像的CT装置。装置。两套两套X射线的发生装置和两套探测器系统呈一定角度安装在同射线的发生装置和两套探测器系统呈一定角度
41、安装在同一平面，进行同步扫描。两套一平面，进行同步扫描。两套X射线球管既可发射同样电压的射线射线球管既可发射同样电压的射线也可以发射不同电压的射线，从而实现数据的整合或分离。不同的也可以发射不同电压的射线，从而实现数据的整合或分离。不同的两组数据对同一器官组织的分辨能力是不一样的，通过两组不同能两组数据对同一器官组织的分辨能力是不一样的，通过两组不同能量的数据从而可以分离普通量的数据从而可以分离普通CT所不能分离或显示的组织结构。即所不能分离或显示的组织结构。即能量成像能量成像。如果是两组数据以同样的电压的电流值扫描则可以将两。如果是两组数据以同样的电压的电流值扫描则可以将两组数据进行整合，快
42、速获得同一部位的组织结构形态，突破普通组数据进行整合，快速获得同一部位的组织结构形态，突破普通CT的速度极限。的速度极限。双源双源CT：Dual Source CT（DSCT）由于双源由于双源CT将扫描速度和扫描效将扫描速度和扫描效率大大提高，所以明显缩短了检查时率大大提高，所以明显缩短了检查时间，受检者接受的间，受检者接受的X射线量大大减少。射线量大大减少。与常规多层螺旋与常规多层螺旋CT相比（以相比（以64层螺旋层螺旋CT为例）可以降低为例）可以降低70%到到90%的的X射射线剂量。线剂量。50X线机CRDRCT的原理普通普通CT与螺旋与螺旋CT的比较的比较常规常规CT，间隔式扫描，间隔式
43、扫描螺旋螺旋CTCT：连续容积扫描，轨迹呈螺旋形：连续容积扫描，轨迹呈螺旋形螺旋螺旋CTCT优点：优点：1 1、没有扫描间隔时间，大大缩短扫描时间；、没有扫描间隔时间，大大缩短扫描时间；2 2、快速容积扫描，提高小病灶的检出，防止遗漏小病灶；、快速容积扫描，提高小病灶的检出，防止遗漏小病灶；3 3、能进行容积扫描后处理：、能进行容积扫描后处理：CTCT血管造影，血管造影，CTCT三维重建，三维重建，CTCT仿真内仿真内窥镜等。窥镜等。51X线机CRDRCT的原理 X线束线束对人体某部一定厚度的层面扫描，由对人体某部一定厚度的层面扫描，由探测器探测器接收被该层面接收被该层面部分吸收的剩余部分吸收
44、的剩余X线；探测器将接收到的线；探测器将接收到的X线信号由光电转换器转变为线信号由光电转换器转变为电信号，再经模电信号，再经模/数转换器转变为数字信号，传送到计算机的数据采集数转换器转变为数字信号，传送到计算机的数据采集系统；计算机将采集的数字信息经运算处理，得出扫描层面各点的数系统；计算机将采集的数字信息经运算处理，得出扫描层面各点的数字，排列成字，排列成数字矩阵数字矩阵；数字矩阵可存储于硬盘或光盘中，再经数；数字矩阵可存储于硬盘或光盘中，再经数/模转模转换器将数字矩阵中的每个数字转化为由黑到白不同灰度的小方块，按换器将数字矩阵中的每个数字转化为由黑到白不同灰度的小方块，按矩阵排列，即构成矩
45、阵排列，即构成CT图像，最后调节窗宽、窗位，经显示器或照相机图像，最后调节窗宽、窗位，经显示器或照相机输出，用于临床诊断。输出，用于临床诊断。CT成像原理成像原理53X线机CRDRCT的原理Ct-相关术语相关术语 CT值值 窗宽窗位窗宽窗位 空间分辨率和密度分辨率空间分辨率和密度分辨率 层厚与层距层厚与层距 部分容积效应部分容积效应 薄层扫描薄层扫描54X线机CRDRCT的原理CT 值值 CT值（值（CT number）：CT扫描中扫描中X线衰减系数的线衰减系数的单位，用于表示单位，用于表示CT影像中组织结影像中组织结构的线性衰减系数构的线性衰减系数(吸收系数吸收系数)的的相对值。相对值。简言
46、之：物体对水的相简言之：物体对水的相对吸收值定义为对吸收值定义为CT值。值。CT值用值用亨氏单位（亨氏单位（Hounsfield unit）表表示，简写为示，简写为Hu。55X线机CRDRCT的原理窗宽和窗位窗宽和窗位 人体内不同密度的组织人体内不同密度的组织CT值均介于值均介于2000个分度之间，个分度之间，如果如果CT图像用图像用2000个灰阶来表示，其图像层次将非常丰个灰阶来表示，其图像层次将非常丰富。富。但人眼一般仅能分辨出但人眼一般仅能分辨出16个个灰阶，若将灰阶，若将2000个分度个分度划分为划分为16个灰阶，则每个灰阶的个灰阶，则每个灰阶的CT值为值为125（2000/16）Hu
47、，即相邻两个组织间，即相邻两个组织间CT值相差值相差125Hu时，人眼才能分时，人眼才能分辨。辨。为了能观察到为了能观察到CT机所具有的较高的密度分辨力，引机所具有的较高的密度分辨力，引进了进了窗宽和窗位窗宽和窗位。56X线机CRDRCT的原理 窗宽窗宽(window width)：就是显示图象上所包括的个灰就是显示图象上所包括的个灰阶值的范围。在此阶值的范围。在此CT 值范围内的组织和病变均以不同的模拟值范围内的组织和病变均以不同的模拟的灰度显示。的灰度显示。数字成像方式的图像显示中，根据人眼视觉分辨力的需要，数字成像方式的图像显示中，根据人眼视觉分辨力的需要，对兴趣结构所占据的灰阶范围作选
48、择性显示的技术。对兴趣结构所占据的灰阶范围作选择性显示的技术。窗位窗位(window level)：又称窗中心，是指又称窗中心，是指CT图象上黑白刻图象上黑白刻度中心点度中心点CT值范围。数字成像方式的图像显示中；以某一灰阶值范围。数字成像方式的图像显示中；以某一灰阶为中心点，选择性显示该中心上、下一定范围内的灰阶，该中心为中心点，选择性显示该中心上、下一定范围内的灰阶，该中心点即为窗位。点即为窗位。同样的窗宽，由同样的窗宽，由 于窗位不同，其所包括于窗位不同，其所包括CT值范围的值范围的CT值也值也有差异。有差异。57X线机CRDRCT的原理举例：举例：要观察脑实质，窗宽常为要观察脑实质，窗
49、宽常为100 Hu，窗位为，窗位为 40 Hu，实际观察的实际观察的CT值范围为值范围为-10Hu90Hu，即密度在，即密度在-10Hu90Hu范围内的各种结构如脑实质和脑室系统等均以不同的范围内的各种结构如脑实质和脑室系统等均以不同的灰度显示出来；而高于灰度显示出来；而高于90Hu的组织结构如骨组织及颅内钙的组织结构如骨组织及颅内钙化等均以白影显示，无灰度差别；而低于化等均以白影显示，无灰度差别；而低于-10Hu的组织结构的组织结构如皮下脂肪、乳突气房及颅内积气等均以黑影显示，其间也如皮下脂肪、乳突气房及颅内积气等均以黑影显示，其间也无灰度差别。无灰度差别。若窗宽保持若窗宽保持100 Hu不
50、变时，若窗位为不变时，若窗位为0 Hu时，其时，其CT值值范围则为范围则为-50 Hu50 Hu；若窗位改为；若窗位改为50 Hu，则其，则其CT值值范围为范围为0 Hu100 Hu。加大窗宽，图像层次增多，组织对比减少，细节显示差；加大窗宽，图像层次增多，组织对比减少，细节显示差；缩小窗宽，图像层次减少，组织对比增加。缩小窗宽，图像层次减少，组织对比增加。因此，必须选择合适的窗宽和窗位，相互协调，才能获因此，必须选择合适的窗宽和窗位，相互协调，才能获得既有一定层次，又有良好对比的图像。得既有一定层次，又有良好对比的图像。58X线机CRDRCT的原理59X线机CRDRCT的原理 空间分辨率和密
