【医学影像】从传统拍片到数字成像.ppt

从传统拍片技术到数字化成像世界 X 线的发现 X 线是由德国伦琴教授在1895年所发现, 这种由真空管发出的能穿透物体的电磁波,能量高于可见光,波长短,频率较高. X线的产生 制动辐射 高速运行的电子突然减速后, 其动能即转换成X线 特性辐射 高速电子撞击原子和外圈轨道上的电子,使之游离并释放能量,即为X线 X线进入物体后产生三种情 况: - 被物体吸收 - 产生散射线 - 穿透 X线的主要特性 能穿透物体 不可见光 电磁波 直线行进 能使胶片感光 电离作用 会造成散射 能使荧光物质发光 X线拍片 X 线经过物体后,在胶片上形成永久影像称为拍片 透视 X 线经过物体以后,再照射特殊的荧光物质,从而产生肉眼能辨认的组织结构称为透视 传统拍片的缺点 图像质量受曝光剂量的影响，不易获得好的图像 无法对图像进行处理以获得更多诊断信息 无法融入医院的数字网络环境 保存困难，需占用巨大空间 Computed Radiography 1981年富士公司首先将计算机用于X光拍片成像，CR就是计算机成像的英文缩写 CR特点 CR的感光板尺寸完全相同于传统X光片暗盒，因此它可用于所有使用暗盒的X光机，如胃肠机、拍片机和床旁机 CR与普通放射工作流程的比较 影像板扫描仪工作原理 CR特点 人们在使用中发现了CR的缺点：未能显著提高工作效率，将近50%时间还要化在暗盒感光板处理上面 Digital Radiography 1995年飞利浦推出世界上第一台数字化胸片机 DR特点 它用平扳探测器取代了CR的感光板，曝光后探测器捕获到的X线信息直接数学化，并传送到计算机去处理 DR与CR相比的优点 工作效率更高 图像更好 优质DR所需的X线剂量只是CR的一半 DR系统组成 平板探测器  非晶态硅 、非晶态硒 、CCD 探测器尺寸 图像矩阵 像素尺寸 像素深度 1、DDR（Direct Digital Radiography） 非晶硒（ a-se）层+薄膜半导体阵列（Thin Film Transistor Array 简称TFT 阵列） 电离室 a、FPD非晶硒成像原理 硒作为一种光电导体，可由X射线引起电荷改变（信号）并由薄膜晶体管阵列（TFT）检测并重建图象。 b、FPD非晶硅成像原理 被X射线闪烁体覆盖的非晶硅将闪烁体产生的光信号转换为电信号，由TFT检测并重建图像。 C、CCD成像原理 X射线图象被荧光屏转换为可见光，由光学系统传至直接与CCD连接的半导体阵列上检测并重建图象。 CCD成像示意图 DR（Digital Radiography）成像过程 无论哪种类型的DR，其“直接”和“间接”是相对的。所谓“直接”（如a-se)也仅仅是因其本身是一种光电导材料，而减少了一个光电转换环节而已，最终都要通过TFT检测阵列，再经A/D转换、处理才能获得数字图像。 图像质量的关键因素 图像质量的关键因素 ＤＱＥ 像素尺寸 图像处理 图像处理--软件处理的进展 边缘增强 Unsharp Masking Detector 比较表 14 bit 3 /sec ( small ) 160 17” x 17” 2688 x 2688 Canon 14 bit 10 /sec 139 14” x 17” 2560 x 3072 Hologic 12 bit 5 /sec 200 16” x 16” 2022 x 2022 GE 14 bit 3-5 /sec 143 17”x17” 3001 x 3001 Trixell Pixel Depth Preview time Pixel Size micron Image Area Image Matrix X-ray Digital Detector Monitor 可见光 (a-Si, CCD，C-MOS) X-ray Digital Detector Monitor 电子传递 (a-Se Flat Panel MWPC) 从严格意义上讲， DR 只有转换方式不同之分，而无“直接”和“间接”之分。只有稳定性高低、图象质量优劣与软件后处理功能之比较，而无虚拟技术争论之必要。 MTF 调制传递函数 S/N 信噪比 DQE量子探测效率 Pixel