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第 18 章 DR 成像技术

第 18 章 DR 成像技术. 华中科技大学同济医学院附属协和医院放射科 孔祥闯. 什么是 DR ？. DR (Digital Radiography ) 数字 X 线摄影 广义的 DR ：包括 CR 、 DR 、 DSA 、 DF 狭义的 DR ：包括 IDR 、 DDR 、 CCD 、 多丝正比室. 数字 X 线摄影 (Digital Radiography ， DR) 分类. 按转换方式分类 : 非直接数字摄影（ Indirect Digital Radiography, IDR ） :CsI/a-Si 、 CCD

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第 18 章 DR 成像技术

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Presentation Transcript

  1. 第18章 DR成像技术 华中科技大学同济医学院附属协和医院放射科 孔祥闯

  2. 什么是DR？ DR (Digital Radiography )数字X线摄影 • 广义的DR：包括CR、DR、DSA、DF • 狭义的DR：包括IDR、DDR、CCD、 多丝正比室

  3. 数字X线摄影 (Digital Radiography，DR)分类 按转换方式分类: • 非直接数字摄影（Indirect Digital Radiography, IDR）:CsI/a-Si、CCD • 直接数字摄影(Direct Digital Radiography, DDR)：a-Se、多丝正比室 平板探测器（Flat Panel Detector, FPD）

  4. （一）非晶硒平板探测器技术

  5. （一）非晶硒平板探测器技术 • 工作时,ａ－Ｓｅ光电导层两面的电极板间加有数千伏电压,光电导层吸收照射的Ｘ射线光量子,在非晶硒层激发出电子和空穴对，电子和空穴在偏置电压下反向运动并传到下层的薄膜晶体管（ＴＦＴ）时，到达像素电极的电荷,给存储电容充电，产生相应电荷变化，形成电信号，电信号的大小与Ｘ线投射密度呈正相关。电荷暂存在电容内，将电脉冲加到ＴＦＴ门极，ＴＦＴ导通，便把存储于漏极的电菏读出至数据读出线，后被数据放大器（电荷放大器）放大，处理并经Ａ／Ｄ变换形成对应像素的数字化图像信号。

  6. 图 4 （二）CsI/a-Si平板探测器技术

  7. 1、成像原理 • 由闪烁体、薄膜ａ-Ｓｉ光电二极管阵列和ＴＦＴ阵列构成。 • Ｘ射线穿过人体到达闪烁体后,激发出可见光子并传递到下层的光电二极管,转换为电信号,结电容暂存电荷。将电脉冲加到ＴＦＴ门极,ＴＦＴ导通,便把该存储于漏极的电荷于源极读出至数据(读出)线,后被数据读出放大器(电荷放大器)放大、处理并进而去Ａ／Ｄ变换形成对应像素的数字化图像信号。

  8. 2、采用CsI/a-Si平板探测器的厂家 • a-Si -- 目前世界上主要领先厂家都用这种技术，包括 GE、西门子、飞利浦、柯达等。像素大小139--200m.

  9. （二）CCD探测器技术 • 包括可见光转换屏，光学系统和CCD或CMOS。X射线是先通过由闪烁体或荧光体构成的可见光转换屏，将X射线光子变为可见光图像，而后通过光学系统由CCD或CMOS采集转换为图像电信号。

  10. 采用CCD系统的公司： 它所用的可见光转换屏同样有用CsI和GdSO两类材料之分。 • 采用CsI+CCD有Swissray(4片CCD元件)，Wuestec(2片CCD元件)，AID(1片CCD元件)，Apelem，Trex等公司。 • 单块CCD型：加拿大IDC公司的Xplorer

  11. CCD探测器成像过程：

  12. CCD探测器成像 • 成本低，易推广 • 转换过程多，量子检出效率DQE较低 • 成像质量不如其它类型的DR • 可以基本满足临床影像诊断的需要

  13. （四）多丝正比室技术

  14. 多丝正比室工作原理

  15. （四）多丝正比室技术原理 • 机械扫描系统使X射线管、水平狭缝及探测器垂直方向作均匀的同步运动，到新位置再作一次水平探测记录；如此重复进行，从头到尾扫描一次就完成一幅X射线图像的拍摄。整个曝光过程完成后，在计算机内存中形成了一幅1024或2048矩阵的数字图像。 • 线扫描的动态范围与系统的探测灵敏度和密度分辨率有关，线扫描独特的大动态范围，当显示器质量很高时可以观察到120倍以上的动态对比图像，比传统X线机更好，可以清晰地在一次拍片中同时再现密度悬殊的软、硬组织。线扫描成像技术X线被严格限制在很窄的缝隙中，克服了散射线造成的干扰，本底噪声为“0”，探测灵敏度高，使原本被本底噪声淹没的微弱的X线也能被检测出来，能够分辨出面成像不能看到的人体组织更加细微的密度差别，密度分辨率高。

  16. 多丝正比室技术特点： • 避免了X线的散射 • 探测灵敏度高 • 密度分辨率高 • 剂量低 • 扫描时间过长 • 图像空间分辨率有待进一步提高

  17. 多丝正比室技术 • 由于线扫描成像需一定的扫描时间，一张14×17英寸大小的区域最快需2秒钟，所以不能实现适时扫描，不适应心脏摄影。线扫描成像技术适合于综合性医院门诊、大量胸部拍片、体检的需要，代替传统的透视机。适合于儿童的拍片、体检、透视的需要，保护少年儿童。适合于胸部、肺部、肿瘤专科医院。适合于对育龄妇女计划生育的检查。适合于婚前体检，代替胸部透视。

  18. FPD的特点： • ＦＰＤ具有高射线吸收率、高信号转换率和传输能力，造就了ＤＲ系统高动态范围、优良低密度分辨特性、低成像剂量等品质。

  19. FPD(Flat Panel Detector)平板探测器 使用标定、校正软件进行多种校正： • 暗电流 • 增益不均匀性 • 行相关噪声 • 坏像素(坏像素剔除及通过邻近像素进行插值)等 以消除系统噪声、图像伪影。

  20. FPD(Flat Panel Detector)平板探测器 平板探测器具有宽广的曝光动态范围： 动态范围是衡量探测器性能的一个关键指标。是指探测器能够线性地探测出X线入射剂量的变化 其最低剂量与最高剂量之比。假如DR探测器能线性地探测出剂量变化最低值是1μGy ，剂量低干1μGy时输出都是0 ；能探测的最高值是10mGy ，剂量再高输出也是相同。 那么两输人剂量高低之比是1μGy：10mGy= 1：10000（即10的4次方）为该探测器的动态范围。

  21. FPD(Flat Panel Detector)平板探测器 平板探测器具有宽广的曝光动态范围

  22. （五）数字化透视（Digital Fluoroscopy,DF） • FPD能以一当四，取代影像增强器、光学系统、摄像机和模数转换器，而上述每一个环节所造成的失真、噪声和分辨率下降都被避免了,从而大大提高了影像质量。

  23. （六）FPD原理的比较

  24. （七）DR的技术优势 • 图像空间分辨率高，图像清晰、细腻。 • 动态范围大，恒定优异的图像质量,探测器具有很大的动态范围,消除因曝光条件不当而重照现像 • 余辉小，曝光后几乎没有残影，且两次曝光时间间隔短。 • 密度分辨率很高，用数字放射摄影可以看出对比度低于1%、直径大于2mm的物体。 • 摄影剂量小，只有平片系统的1/3~1/4。 • 易于图像存储、传输，易于接入PACS系统。

  25. （七）DR的临床应用优点 （1）与传统胶片—屏幕式成像相比，极大地提高工作效率 －不需处理胶片和暗盒,平均缩短检查时间62%。数字X射线摄影检查完成后，仅需要2min左右就可以把图像提供给放射医师进行阅片，而CR检查和传统胶片平均需要7min左右才能准备好为医师阅片所用。数字X射线摄影与传统片—屏X射线摄影相比检查时间缩短了62%; 而与计算机X射线摄影(CR)相比缩短了近7%， （2）图像传输加快98%。 （3）不需要暗室。 （4）各种成本的节省（废片率，暗夹，劳动强度，检查时间）。

  26. (1)双能减影（Dual Energy Subtraction，DES) 双能量减影法可以把不同吸收系数的组织分开,把骨组织或软组织从Ｘ线图像中除去,得到仅含软组织或骨组织的图像。在一次屏气过程中,相继使用两个不同的管电压曝光(120ｋＶ,200ｍＡｓ和60ｋＶ,100ｍＡｓ),来取得两帧图像,两片会有不同的光密度分布,对两片进行加权相减,即可分别得出骨骼或软组织单一成分的分布图像。

  27. (1)双能减影（Dual Energy Subtraction，DES) Bone image Conventional DR Soft tissue image 双能减影后得到一幅软组织图像和一幅骨骼图像。

  28. 双能减影（Dual Energy Subtraction，DES) 结核球（部分钙化）

  29. 双能减影（Dual Energy Subtraction，DES)

  30. 双能减影（Dual Energy Subtraction，DES) 右下肺野还未完全实变的肺炎

  31. 病例1：呼吸困难1年，加重2个月。 病理： 小细胞癌

  32. （2）DR组织均衡技术 在常规X线摄影时，很难用一种摄影条件，将不同厚度，不同层次的脊柱拍照出来，例如，颈胸结合部，腰骶结合部等。在以上部位投照时，如果曝光条件大，则厚度大的椎体会显示较好，而厚度小的椎体会因过度曝光而黑化。

  33. （2）DR组织均衡技术 • 组织均衡就是在保持相关主要区域的适当对比度前提下，提高厚薄区域的对比度。 • 它有两个参数：area和strength，前者表示进行组织均衡补偿的范围，后者表示强度。

  34. 加组织均衡 未加组织均衡

  35. DR操作技术 • 检查资料的录入 • 曝光参数设置:AEC（automatic exposure control） • 图像后处理

  36. DR质量控制 • 方面很多 措施规范

  37. DR临床应用体会

  38. 6 µm Needle diameter Philips FPD技术参数 • 非晶态硅(良好的动态响应) • 探测器尺寸: 43 x 43公分 • 图像矩阵: 3001 x 3001 • 像素尺寸: 143 微米 • 像素深度: 14位

  39. 1 cm 完善的图像处理 数据提取范围野--- ranger fields

  40. 宽广灰阶范围 • 一次曝光即可得到从骨骼到软组织的所有信息 • 并可通过窗宽窗位的调节显示你所感兴趣区（ROI）

  41. 多频均衡无伪影处理(UNIQUE) 多频均衡 UNIQUE 边缘增强 伪影

  42. 多频均衡无伪影处理(UNIQUE) 边缘增强 多频均衡 UNIQUE 伪影

  43. How good is it?

  44. 谢谢！

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