第四章-數(shù)字X線設備

第四章數(shù)字X線設備概述第一節(jié)Ｘ線計算機攝影裝置第二節(jié)Ｘ線數(shù)字攝影裝置第三節(jié)DSA裝置概述數(shù)字X線設備的發(fā)展數(shù)字X線設備是指把X線透射圖像數(shù)字化并進行圖像處理的一種X線設備。特點輻射劑量小、密度分辨力高、圖像后處理功能強、便于數(shù)字影像存儲及遠距離傳輸?？臻g分辨力不如膠片高。

分類

⑴根據(jù)成像原理分為CR、數(shù)字熒光攝影（digitalfluoroscopy，DF）、DR、DSA。①CR:

是用存儲屏記錄X線影像，通過激光掃描使存儲信號轉(zhuǎn)換成光信號，此光信號經(jīng)光電倍增管轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，輸入計算機處理，形成高質(zhì)量的數(shù)字圖像。

②DF:

是穿過病人的X線被影像增強器接收后，經(jīng)X線電視系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為模擬視頻信號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，輸入計算機處理，形成高質(zhì)量的數(shù)字圖像。

③DR:分為：直接數(shù)字X線攝影（directDR，DDR）和間接數(shù)字X線攝影（indirectDR，IDR）。

DDR是采用X線探測器直接將X線圖像變成電信號，再轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像。

IDR是先從I.I-TV成像鏈或照片獲得X線信息的模擬圖像，再轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像。⑵根據(jù)X線束的形狀：可分為錐形成像法、扇形和筆形束成像法。數(shù)字X線成像與傳統(tǒng)的增感屏-膠片成像比較（1）對比度分辨力高：

對低對比度的物體具有良好的檢測能力，量化深度可達14~16bit，而屏/膠成像的量化深度約6bit。（2）輻射劑量?。簲?shù)字X線成像設備對X線能量的利用率高，其量子檢出效率（detectivequantumefficiency，DQE）可達60%以上。（3）成像質(zhì)量高：能用計算機進行圖像后處理，以便更精細地觀察感興趣的細節(jié)，一些具有廣闊應用前景的新技術（如三維X線成像技術、雙能量X線成像技術等）都是以數(shù)字成像技術為前提的。（4）數(shù)字影像所具有的優(yōu)點：

可利用大容量的、光盤存儲數(shù)字影像，消除用膠片記錄X線影像帶來的種種不便，并能進入PACS，實施聯(lián)網(wǎng)，更高效、低耗、省時間、省空間地實現(xiàn)影像的貯存、傳輸和診斷。（5）對比度分辨力高：數(shù)字X線設備的空間分辨力不如膠片，約為2~4LP/mm，膠片的空間分辨力在理論上能達到5~7LP/mm，但散射光使膠片的感光范圍發(fā)散，導致銳度（與空間分辨力有關）下降。數(shù)字X線設備使用的探測器采取特殊技術減少了漫射，較好地避免了銳度下降，使對比度分辨力明顯提高。在實際應用中可滿足絕大多數(shù)的診斷需要?？臻g分辨率(SpatialResolution)在HighContrast情況下區(qū)分相鄰

最小物體的能力,(又稱“HighContrastResolution”)決定影像清晰度。常用多少線對/厘米，即LP/CM密度分辨率(DensityResolution)低對比度情況下分辨物體密度微小差別的能力(又稱“LowContrastResolution”)受影像清晰度&

噪聲影響。數(shù)字化X線機DigitalRADImaging醫(yī)院放射科數(shù)字化網(wǎng)絡ImagesWorklistImageRetrievalNewImagesReportImagesMedicaldataHIS/RISPatientDataWorklistArchivalClinicalReviewLaserCameraDICOMPrint數(shù)字圖像將二維圖像以二維數(shù)字點陣的方式表示的圖像叫數(shù)字圖像。二維數(shù)字圖像中每一點稱為像素。一般醫(yī)學圖像大小有256×256，512×512，1024×1024等。像素的黑白程度稱為灰度，用一個數(shù)值表示，這個數(shù)值的最大值稱為灰階，灰階一般有256級、1024級，對應地可表示為8bit、10bit。灰階決定了圖像的對比度，即內(nèi)容層次。256×256，8bit64×64,8bit256×256,2bit256×256,8bit圖像的大小2000×2000像素的數(shù)字圖像所顯示內(nèi)容與X射線膠片相當對于CT和MRI圖像，通常512×512就夠了圖像小，則重建速度快，所需存儲空間小，傳輸速度快幾種X線圖像數(shù)字化的方式膠片掃描系統(tǒng)影像增強器+CCD+圖像板計算機X線攝影(ComputedRadiography,CR)數(shù)字X線攝影(DigitalRadiography,DR)膠片掃描系統(tǒng)掃描儀計算機X線膠片專用設備影像增強器+CCD+圖像板X線X線影像增強器計算機處理系統(tǒng)電視攝像管CCD或真空攝像管電視信號處理A/D轉(zhuǎn)換(圖像板)數(shù)字信號顯示打印球管人體基本組成與工作原理影像板讀取裝置計算機圖象處理圖象存儲與記錄裝置第一節(jié)Ｘ線計算機攝影裝置計算機X線攝影（成像）系統(tǒng)（ComputedRadiography，簡稱CR）CR是由日本富士公司于七十年代研制，八十年代推出，九十年代上市的計算機X線攝影系統(tǒng)。CR的關鍵是用影像板（IP）取代X線膠片，攝片后由激光掃描儀讀出IP板上的潛影，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳入計算機作圖像處理。系統(tǒng)原理和概念CR系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)CR主要由信息采集、信息轉(zhuǎn)換、信息處理、信息存儲和記錄等部分組成。信息采集是以存儲屏代替膠片，接受并記憶X線攝影信息，形成潛影信息；信息轉(zhuǎn)換由讀取裝置來實現(xiàn)，用光電倍增管接收存儲屏發(fā)出的熒光，并實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變換成數(shù)字信號。信息處理由計算機來完成，對數(shù)字化的X線影像作各種相關的后處理，如大小測量、放大、灰階處理、空間頻率處理、減影處理等。

信息記錄利用存儲媒體，如光盤等，通常在存儲前進行數(shù)據(jù)壓縮；用于診斷的模擬影像照片可通過激光照相機打印激光膠片獲得；也可采用熱敏打印膠片或熱敏紙等記錄影像。激光打印膠片是常規(guī)的記錄方式。CR信息還能直接在熒光屏上顯示影像。ComputedRadiography掃描主機PCbaseIDStation（病人信息輸入）影像處理工作站激光打印機網(wǎng)絡服務器（PACS）影像板(ImagePlate,IP)

結(jié)構(gòu)a:表面保護層b:熒光層c:基板d:背面保護層影像板結(jié)構(gòu)保護層：聚酯樹脂類纖維制成，非常薄，能彎曲、耐磨損、透光性好。保護熒光層不受外界溫度、濕度和輻射的影響。熒光層：由光激勵發(fā)光（photonstimulationlight,PSL）熒光物質(zhì)混于多聚體溶液中，涂在基板上制成?；澹壕埘渲惱w維制成。保護熒光物質(zhì)層免受外力損傷，延長IP的使用壽命。兩萬次以上重復使用。背面保護層：材料與表面層相同，防止IP摩擦損傷。影像板成像原理某些熒光物質(zhì)可將第一次被激發(fā)的信息儲存下來，當再次受激發(fā)時會釋放出與第一次信息相應的熒光。這種現(xiàn)象稱為光激發(fā)發(fā)光或光致發(fā)光。具有這一特性的物質(zhì)稱為輝盡性熒光物質(zhì)。成像板(IP)采用氟鹵化鋇晶體。它的激發(fā)發(fā)光現(xiàn)象最強。影像板成像原理1、射入IP的Ｘ線被PSL熒光物質(zhì)吸收，釋放出電子。部分電子散布在熒光物質(zhì)內(nèi)呈半穩(wěn)態(tài)，形成潛影，完成Ｘ線信息的采集和存儲。2、當用激光來掃描（二次激發(fā)）已有潛影的IP時，半穩(wěn)態(tài)的電子轉(zhuǎn)換成光量子，即發(fā)生光激勵發(fā)光現(xiàn)象（簡稱光致發(fā)光現(xiàn)象）。影像板成像原理3、產(chǎn)生的熒光強度與第一次激發(fā)時X線的能量精確成正比，完成光學影像的讀出。IP的輸出信號還需由讀取裝置繼續(xù)完成光電轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)計算機圖像處理后，形成數(shù)字影像。

白色三角表示未曝光X線作用使電子激發(fā)，并儲存起來，用灰色三角表示在激光的作用下，儲存的能量被激發(fā)出來激發(fā)出來的能量以可見光的形式釋放三角又變成了白色，表示儲存能量已全部釋放IP的特性：發(fā)射與激發(fā)光譜IP受激發(fā)而釋放出的光子波長與光強的關系稱為發(fā)射光譜。最強波長為390~400nm。激發(fā)激光波長與釋放光子強度的關系稱為激發(fā)光譜，最強在600nm左右。保證光電倍增管在400nm處有最高的檢測效率，對提高影像的信噪比很重要。IP的特性：時間響應特征停止用激光照射熒光體時，發(fā)光衰減并逐漸終止。IP的PSL強度衰減速度很快，不會發(fā)生采集和讀出信息的重疊。光發(fā)射壽命期為0.8μs。IP的特性：動態(tài)范圍線性在1到10000范圍內(nèi)具有良好動態(tài)范圍可精確檢測到組織間極小的X線吸收差異曝光3.0膠片影像屏密度輸出100001000101000.21.08004002001600100IP的特性：存儲信息的消退X線激發(fā)IP后，潛影存儲于熒光體中，在讀取前一部分電子隨時間延長將逃逸，從而使第二次激發(fā)時的熒光強度減少，稱為消退。IP消退很微弱，8h減少25%。受時間、溫度影響。受X線照射后，盡快讀取。IP的特性：天然輻射與黑斑IP不僅對X線敏感，對其他電磁波也敏感，如紫外線、γ射線等。來自天然放射性元素、IP板上微量放射性元素、宇宙射線。長期存放會產(chǎn)生小黑斑。使用前必須激光擦除，以消除可能存在的任何潛影。IP上的熒光體對Ｘ線的敏感度高于普通Ｘ線膠片，保存要有很好的屏蔽。使用注意事項

1、選用較大的IP來記錄X線影像，大大減少膠片尺寸的選擇次數(shù)。

2、IP再次使用時，最好重作一次光照射，以消除潛影。

3、由于IP的熒光物質(zhì)對X線的敏感度高，要求很好的屏蔽。三、讀取裝置（一）結(jié)構(gòu)CR系統(tǒng)的讀取裝置可分為：暗盒型和無暗盒型1．暗盒型讀取裝置：其特征是將IP置入與常規(guī)X線攝影暗盒類似的盒內(nèi)，它可以代替常規(guī)攝影暗盒在任何X線機上使用。IP緩沖堆棧IP分類器病人信息攝影信息輸入部分計算機/圖像處理部分影像板暗盒暗盒插口讀取部分消除部分經(jīng)X線曝光后的暗盒，從CR讀取裝置的暗盒插入孔插入讀取裝置內(nèi)，暗盒插入讀取裝置后，IP被自動取出，由激光掃描讀出潛影信息；然后IP被傳送到潛影消除部分，經(jīng)強光照射后，消除IP上的潛影。此后IP被傳送回暗盒內(nèi)，暗盒自動封閉后被傳送出讀取裝置，供反復使用，整個過程自動、連續(xù)。2．無暗盒讀取裝置該裝置配備在專用機器上，常規(guī)X線攝影設備不能配備此裝置。配備此裝置的機器集投照、讀取于一體，有立式和臥式兩種形式。IP在X線曝光后直接被傳送到激光掃描和潛影消除部分處理，供重復使用。（二）讀出原理隨著高精度電動機帶動IP勻速移動，激光束由擺動式反光鏡或旋轉(zhuǎn)多面體反光鏡進行反射，對IP整體進行精確而均勻地逐行掃描。受激光激發(fā)產(chǎn)生的PSL熒光被高效導光器采集和導向傳輸?shù)焦怆姳对龉艿墓怆婈帢O上，經(jīng)光電倍增管進行光電轉(zhuǎn)換和放大后，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像信號。這一過程反復進行，掃描完一張IP后，得到一幅完整的數(shù)字影像。讀出裝置原理讀出分兩步：（１）用一束微弱激光粗掃IP，立即算出讀出圖像的直方圖。（２）自動調(diào)整光電倍增管的靈敏度及放大器的增益，再用高強度激光精細地讀出潛像，實現(xiàn)數(shù)字化，經(jīng)過各種圖像處理，獲得最佳的適于診斷的數(shù)字Ｘ線圖像。３、影響影像質(zhì)量的因素a激光束的直徑

讀取裝置的激光點直徑越小，則讀取的信息量就越多，得到的影像質(zhì)量就越好。b光電及傳動系統(tǒng)的噪聲在讀出過程中，外來光與反射光的干擾、光學系統(tǒng)的噪聲，電流的穩(wěn)定程度、機械傳導系統(tǒng)的穩(wěn)定程度都直接影響影像質(zhì)量。

取樣頻率低—“馬賽克”偽影量化級數(shù)少—“等高線”偽影一般數(shù)字化取樣間隔為0.1~0.2mm，像素的灰度級為８bit時，就能獲得滿意的數(shù)字圖像。c數(shù)字化的影響在A/D轉(zhuǎn)換過程中，對模擬信號進行取樣和量化會產(chǎn)生量化噪聲和偽影。256×256，8bit64×64,8bit256×256,2bit256×256,8bit

常規(guī)Ｘ線照片的影像特性是由照相條件、增感屏及膠片決定，不能加以改變。CR系統(tǒng)則不同，由于使用高精度掃描及讀出的數(shù)字信號可通過計算機進行圖像后處理，所以能在大范圍內(nèi)改善圖像質(zhì)量，最終得到穩(wěn)定、高質(zhì)量的圖像。四、計算機圖像處理圖像處理環(huán)節(jié)圖像讀出過程的處理：圖像讀出靈敏度自動設定，自動獲得最佳密度和對比度的圖像；圖像顯示過程的處理：顯示圖像的特殊處理，以獲得較高診斷價值的圖像，也稱后處理；圖像存儲和記錄過程的處理：在不影響圖像質(zhì)量的基礎上壓縮圖像，并可進行保存和傳輸，還可用激光相機打印出圖像。①與系統(tǒng)檢測功能有關的處理：涉及圖像讀取裝置輸入信號和輸出信號之間的關系，利用適當?shù)挠跋褡x出技術，保證整個系統(tǒng)在很寬的動態(tài)范圍內(nèi)自動獲得具有最佳密度和對比度的圖像。②是與顯示功能有關的處理：涉及圖像處理裝置。通過各種特殊處理（如灰階處理、頻率處理、減影處理等）為醫(yī)生提供可滿足不同診斷目的、具有較高診斷價值的影像，常稱為后處理。③是與圖像信息的存儲和記錄有關的處理：涉及圖像記錄裝置，要求能得到高質(zhì)量的照片記錄，并在不降低影像質(zhì)量的前提下壓縮影像數(shù)據(jù)，以節(jié)省存儲空間和高效率地傳輸信息。圖像讀出靈敏度自動設定為在不同X線劑量下，獲得相同的圖像質(zhì)量（圖像密度穩(wěn)定），采用靈敏度自動設定功能。預讀程序流程確定靈敏度通過對直方圖的分析和計算，自動確定X線劑量范圍，再算出有診斷價值的PSL量的范圍，即讀取裝置的輸入信號范圍，從而決定本次讀出IP圖像的最佳條件（決定光電倍增管的靈敏度和放大器的增益）。不論以何種條件攝影，讀出靈敏度自動設定裝置會自動校正X線曝光量的誤差，使讀取裝置的輸出信號總處于一定范圍內(nèi)，形成穩(wěn)定的數(shù)字圖像密度，以最佳的密度在膠片或顯示器上重現(xiàn)。圖像讀出靈敏度自動設定

大曝光劑量例1和小曝光劑量例2圖像的后處理灰階處理空間頻率處理動態(tài)范圍壓縮減影處理疊加處理圖像處理：調(diào)節(jié)亮度、對比度、窗寬窗位，放大、反轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)，距離、面積測量。文字注釋。更改病人資料?；译A處理改變灰階函數(shù)就能自由控制X線劑量-膠片密度關系．因此在CR系統(tǒng)中X線劑量的允許范圍較大，在適當設置的范圍內(nèi)曝光，都能在膠片上獲得密度良好的圖像。空間頻率處理它是通過頻率響應的調(diào)節(jié)來影響圖像的銳度。邊緣增強是較常用的技術，通過增加高頻響應使感興趣結(jié)構(gòu)的邊緣得到增強，突出了輪廓。動態(tài)范圍壓縮

動態(tài)范圍處理在灰階處理與空間頻率處理之前進行，可分為以低密度區(qū)域為中心和以高密度區(qū)域為中心壓縮。前者使原始圖像低密度區(qū)域的密度值增高，后者使高密度區(qū)的密度值降低，兩者都使圖像的動態(tài)范圍變窄。對一張胸片的圖像處理計算機在成像中的作用對比度增強低通濾波高通濾波肋骨的邊緣提取CT圖像與DSA圖像的三維融合顯示五、圖象存儲裝置磁帶硬盤光盤磁光盤（MOD）存儲載體常用的光盤有只讀光盤（com-pactdisc-readonlymemory,CD-ROM）可刻錄光盤（CD-rewrite,CD-R）可反復擦寫的光盤（CD-repeatwipe，CD-RW）可重寫的磁光盤（CD-magneticoptical，CD-MO）一次性寫人光盤（CD-write-onceread-many）,還有DVD光盤，適合永久保存CR特點（總結(jié)）實現(xiàn)了傳統(tǒng)X線圖像的數(shù)字化；提高了圖像的密度分辨率；能實現(xiàn)圖像后處理，增加了顯示信息的功能；降低了X線曝光量（為常規(guī)X線攝影劑量的1/5~1/10

）；可以不用膠片，而是以數(shù)字形式用磁盤或光盤存儲，還能把信息傳輸給PACS。CR今后的改進方向提高時間分辨力，以適應動態(tài)器官和結(jié)構(gòu)的顯示。進一步提高X線的轉(zhuǎn)換效率。如增加IP的熒光層厚度，以提高量子檢出效率。減小IP熒光體內(nèi)顆粒的尺寸，以提高發(fā)光效率，減少IP的結(jié)構(gòu)噪聲等。不足：設備價格昂貴，不改變工作流，工作效率沒有提高。第三節(jié)Ｘ線數(shù)字攝影裝置數(shù)字平板探測器的應用，減少了影像鏈中的中間環(huán)節(jié)，從而減少了信號的衰減，變形和噪聲的產(chǎn)生，圖像質(zhì)量大大提高。DR分為直接數(shù)字X線攝影（directDR,DDR）和間接數(shù)字X線攝影（indirectDR,IDR）。IDR是指由I.I-TV或膠片先獲得模擬X線影像，再轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像的方法。DDR是指采用X線探測器直接將X線轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的方法。Ｘ線數(shù)字攝影裝置間接X線數(shù)字攝影裝置1．基本結(jié)構(gòu)（1）X線圖像接收器：把X線圖像轉(zhuǎn)換為可見圖像（光信號或電信號）,例如I.I-TV成像鏈。（2）數(shù)據(jù)采集器：把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，主要由A/D轉(zhuǎn)換器組成。（3）圖像處理器：主要包括各種數(shù)據(jù)查找表，專用運算器等，根據(jù)需要進行各種圖像處理，如灰階變換、黑白反轉(zhuǎn)、圖像濾波、數(shù)字減影等。（4）存儲器：幀存儲器用于記憶若干幅數(shù)字圖像，海量存儲器用于存檔。（5）圖像監(jiān)視器：數(shù)字圖像經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后形成不同亮度的像素，按一定的顯示矩陣結(jié)構(gòu)在監(jiān)視器上重現(xiàn)。（6）系統(tǒng)控制器：由計算機主機和其它控制電路組成，完成整個系統(tǒng)的指揮和協(xié)調(diào)。間接X線數(shù)字攝影裝置(IDR)IDR的工作原理透射X線I.I光學系統(tǒng)電視攝像機A/D數(shù)字圖像信號IDR由I.I把作為信息載體的X線轉(zhuǎn)換為可見光，再由CCD或真空攝像管轉(zhuǎn)換成模擬視頻信號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后形成數(shù)字圖像信號。這是最先得到實際使用的IDR設備。IDR的主要缺陷由于I.I和攝像管中的光散射和電子散射，引入了附加的對比度損失；電視攝像管的動態(tài)范圍小，不能發(fā)現(xiàn)微小的組織差異；I.I的視野小，邊緣和中心分辨力不一致。二、直接X線數(shù)字攝影裝置DDR指采用一維或二維X線探測器直接把X線轉(zhuǎn)換為模擬電信號進行數(shù)字化的方法。DDR又可分為掃描投影DDR和平板探測器DDR。（１）20世紀70年代末到80年代中期的DDR采用X線掃描投影，再經(jīng)放大合成為二維圖像的成像方法。（一）掃描投影DDR點掃描法優(yōu)點：散射體積很小，減少了因散射引起的圖像質(zhì)量下降；光電倍增管的靈敏度高，可以降低X線的劑量；缺點：運動機構(gòu)比較復雜，掃描時間較長；線（扇）形掃描法比點掃描系統(tǒng)的速度快，對X線源的利用也充分。掃描投影DDRDDR使用的X線探測器（２）20世紀90年代中期出現(xiàn)了使用平板型探測器（flatpaneldetector，F(xiàn)PD）的DDR，F(xiàn)PD有將X線直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的非晶態(tài)硒；也有先經(jīng)閃爍發(fā)光晶體轉(zhuǎn)換成可見光，再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的非晶態(tài)硅。非晶態(tài)硒平板探測器技術參數(shù)平板尺寸：17×17（英寸）灰度等級：14bit

像素：720萬個像素點

分辨率：3.1LP/mm

曝光間隔：<6秒組成

封裝在暗盒內(nèi)，由集電矩陣、硒層、電介質(zhì)、保護層等構(gòu)成。集電矩陣由按陣元方式排列的薄膜晶體管（thin-filmtransistor,TFT）組成，非晶態(tài)硒層涂在集電矩陣上，對Ｘ線敏感，并有很高的解像能力。硒型FPD原理像素矩陣讀出方式由于放大器和A/D轉(zhuǎn)換器都在探測器暗盒內(nèi)，從外部看，探測器暗盒是接收Ｘ線圖像后直接輸出數(shù)字圖像。信號讀出后，掃描電路自動清除硒層中的潛影和電容存儲的電荷，以保證探測器能反復使用。非晶態(tài)硅型FPD是一種半導體探測器。把碘化銫閃爍發(fā)光晶體層覆蓋在光電二極管矩陣上，每個光電管就是一個像素，由薄膜非晶態(tài)氫化硅制成．非晶態(tài)硅型平板探測器碘化銫閃爍發(fā)光晶體覆蓋在光電二極管矩陣上，每個光電管就是一個像素，由薄膜非晶態(tài)氫化硅制成。Ｘ線入射到閃爍晶體層時被轉(zhuǎn)換為可見光，再由光電二極管矩陣轉(zhuǎn)換為電信號，在光電二極管自身的電容上形成存儲電荷，每個像素的存儲電荷量與入射Ｘ線強度成正比。平板數(shù)字探測器（小結(jié)）平板數(shù)字探測器（小結(jié)）材料種類：CCD探測器CMOS探測器非晶硅探測器非晶硒探測器ThinFilmTransistorarray薄膜晶體管陣列DDR與CR的比較DDR的圖像清晰度優(yōu)于CR，主要由像素尺寸決定，CR在讀出潛影過程中，激光穿到IP深部時產(chǎn)生散射使圖像模糊，降低了圖像的分辨力；DDR的噪聲源比CR少，沒有二次激勵引入的噪聲，Ｓ/Ｎ高；DDR的拍片速度快于CR，拍片間隔為5s，CR拍片間隔1min以上；DDR的X線轉(zhuǎn)換效率高，而CR利用潛影成像，信號隨時間而衰減；DDR探測器壽命長，可用10年，CR圖像板可用1年；DDR有升級為透視的能力，但不能應用于常規(guī)X線機，CR不能透視，但可與原有的X線攝影設備配套工作，取消膠片暗盒。DDR與CR的比較DDR的主要問題大面積TFT在工業(yè)生產(chǎn)中存在較大難度，現(xiàn)只能用小塊拼成；雖在時間分辨率上優(yōu)于CR，但還不能滿足心血管設備的要求，不能適應快速連續(xù)拍攝的X線造影檢查；提高讀出和建像速度是主攻方向之一。第三節(jié)數(shù)字減影血管造影裝置一、DSA的基本組成和原理二、影響圖像質(zhì)量的因素三、DSA對設備的特殊要求和技術措施四、現(xiàn)代DSA設備新技術(DSA,DigitalSubtractionAngiography)DSA發(fā)展歷程20世紀60年代出現(xiàn)過X線照片減影術(RadiographyImageSubtraction)，主要用于腦血管造影。80年代的數(shù)字減影技術主要應用于血管造影，所以又叫數(shù)字減影血管造影技術。DSA發(fā)展歷程普通的血管造影影像由于許多結(jié)構(gòu)的相互重疊而構(gòu)成的復合影像，很難單獨顯示欲檢查的血管影像。1895年11月8日倫琴發(fā)現(xiàn)X線數(shù)星期后，Haschek和Lindenthal就在尸體上進行了手的動脈血管造影的實驗研究。1931年Forsmann首次報告了心臟的X線造影檢查。20世紀30年代中期，一些學者報告了經(jīng)腰穿行主動脈、頸動脈及周圍血管造影的檢查方法。20世紀50年代，Seldingger對動脈插管的方法進行了改進。1980.11美國的威斯康星大學和亞利桑那大學的兩個小組提出DSA技術并研制成功，在北美放射學會公布。DSA發(fā)展歷程DSA的應用評價DSA初期主要通過外周靜脈注射對比劑來觀察全身的動脈、靜脈及心臟形態(tài)，人們曾對這種新的技術寄于很高的期望。但臨床實踐證明，外周靜脈注藥獲得的減影圖像分辨率低，血管影像模糊且相互重疊，易產(chǎn)生運動性偽影，影像質(zhì)量太差，幾乎不能滿足臨床診斷的需要。目前DSA的外圍靜脈法和中心靜脈法基本廢棄。動脈DSA，特別是選擇性和超選擇性動脈DSA，已廣范地應用于全身各部位血管造影及介入治療。DSA的優(yōu)勢1.需要少量的對比劑就可以獲得清晰的影像2.可以用細小直徑的導管直接進入分支血管進行造影和治療3.安全性高4.痛苦小5.時間短6.準確性高7.療效直接8.檢查結(jié)果的定量化等減影技術的基本內(nèi)容把人體同一部位的兩幀影像相減，從而得出它們的差值部分。不含對比劑的影像稱為掩模像（maskimage）或蒙片，注入對比劑后得到的影像稱為造影像或充盈像。廣義地說，掩模像是被減的影像，而造影像則是減去的影像，相減后得到減影像。由DSA的物理基礎可知：減影后的圖像信號與對比劑的厚度成正比，與對比劑和血管的吸收系數(shù)有關，與背景無關。在減影像中，骨骼和軟組織等背景影像被消除，只留下含有對比劑的血管影像。血管像的對比度較低，必須對減影像進行對比度增強處理，但影像信號與噪聲同時增大，所以要求原始影像有高的信噪比，才能使減影像清晰。DSA腦血管畸形普通腦血管造影

DSA像頸內(nèi)動脈DSA普通造影圖腹主動脈瘤DSA像DSA室影響圖像質(zhì)量的因素一、成像方式1、時間減影時間減影是DSA的常用方式，是在注入對比劑前后攝取一系列影像，從中取一幅顯影前（蒙片）與一幅顯影后作減影。由于整個影像序列是在對比劑通過興趣區(qū)血管期間攝取的，故每一幅均具有時間依賴性特征。用作減影的2幅影像是在不同顯影時期獲得的，故稱為時間減影。時間減影示意圖a表示對比劑在血管內(nèi)的濃度變化，到第6-7秒濃度最大。c表示各對應幀的減影圖像，到第6秒減影像對比劑濃度最大。b表示DSA的成像過程脈沖影像（PI）方式

采用間歇X線脈沖來形成掩模像和造影像，每秒攝取數(shù)幀影像，脈沖持續(xù)時間一般大于視頻信號一幀的時間。由于曝光X線脈沖的脈寬較大（例如100ms左右）它主要用于腦血管，頸動脈，肝動脈，四肢動脈等活動較緩慢的部位。鑒于減影中所用的mask和充盈像的幀數(shù)及時間不同，又可分：超脈沖影像（SPI）方式

以每秒6~30幀的速率進行X線脈沖攝像，然后逐幀高速反復減影，具有頻率高、脈寬窄的特點，能以實時視頻的速度連續(xù)觀察X線數(shù)字影像或減影像，具有較高的動態(tài)清晰度。

這種方式能適應肺動脈、冠動脈、心臟等快速活動的臟器，影像的運動模糊小。連續(xù)影像（CI）方式所用X線可以是連續(xù)的，也可以是脈沖的，得到與攝像機同步的、頻率為每秒25幀（或30幀）的連續(xù)影像。因采像頻率高，能顯示快速運動的部位，如心臟、大血管，時間分辨力高。心電圖（ECG）觸發(fā)脈沖方式主要用于心臟大血管的DSA檢查，曝光與心臟血管搏動節(jié)律相匹配，保證影像系列中每幀影像與心律同相位，消除因心臟搏動引起的偽影。2、能量減影幾乎同時用兩種不同的管電壓（如70kV和130kV）取得兩幀影像，進行減影處理。要求管電壓能在兩種能量之間進行高速切換，增加了X線機的復雜性，一般X線機不能采用這種方法。不易消除骨骼的殘影。能量減影左側(cè)為標準胸片，右側(cè)為高能肋骨片，中間為去骨影后的肺組織片3、混合減影1981年Bordy提出了這種技術，基于時間與能量兩種物理變量，先作能量減影再作時間減影。在造影劑未注入前，先做一次雙能量減影，獲得含部分骨組織信號的影像，將此影像同血管注入造影劑后的雙能量減影像作減影處理，就得到單純的血管影像?；旌蠝p影要求在同一焦點上發(fā)生兩種高壓，或在同一X線管中具有高壓和低壓兩個焦點。所以，混合減影對設備及X線球管負載的要求都較高。臨床較少應用。二、投照X線的穩(wěn)定性要求X線劑量恒定，所以高壓要穩(wěn)定、脈沖時序要穩(wěn)定、采樣時間合理準確。三、曝光與圖像采集的匹配同步X線脈沖應與攝像機場同步保持一致。影響圖像質(zhì)量的因素四、噪聲DSA是把充盈對比劑的血管在充滿噪聲的背景上顯示出來。噪聲會使圖像不清晰，對比度增加時噪聲更明顯。入射劑量越大，噪聲越小。x線散射是產(chǎn)生噪聲的重要來源。DSA的圖像噪聲有：X線系統(tǒng)的量子噪聲影像增強器的量子噪聲電子噪聲等五、設備性偽影偽影是DSA成像過程中所造成的虛假現(xiàn)象，泛指影像失真。既影響病變的觀察，又降低了圖像質(zhì)量。條紋偽影、漩渦偽影和軟件偽影。運動性偽影

在DSA的成像過程中，病人生理性和病理性的運動都可以使減影對不能精確重合，即配準不良。移動使減影對配準不良在影像上形成的偽影稱為運動性偽影。引起偽影原因有：造影劑刺激、呼吸運動、胃腸蠕動、心臟跳動、精神緊張、躁動病人或不合作小兒患者。運動性偽影的幾個特征①邊緣處最明顯，中心部相對輕微。②偽影的量隨結(jié)構(gòu)邊緣密度陡度增大而增大。③偽影的量隨移動的結(jié)構(gòu)衰減系數(shù)增加而增大。④配準不良在DSA影像導致正性和負性偽影。DSA對設備的特殊要求X線發(fā)生裝置要求X線管能承受連續(xù)脈沖曝光的負荷，對于中、大型DSA設備，X線管熱容量在200kHU以上；要求高壓發(fā)生器能產(chǎn)生穩(wěn)定的直流高壓，管電壓40~150kV，管電流800~1250mA。采用中頻和高頻技術，由微處理器控制，產(chǎn)生幾乎純直流高壓；由于曝光應與圖像采集的匹配同步，對控制時序的要求高，用繼電器控制曝光的X線機一般不滿足要求，無法達到小于ms級的脈寬穩(wěn)定度，需采用可控硅或數(shù)字化控制方式。X線球管影像增強器可變視野影像增強器，根據(jù)造影時的需要靈活選用，空間分辨力為1.1~2.5LP/mm。為提高靈敏度和分辨力，采用新研制的平板型增強器，輸入屏采用碘化銫材料。在輸入屏發(fā)光體和光電層之間有幾十萬條光纖，把每個像素的光耦合到光電層，從而使影像有較高的亮度和分辨力，提高了I.I的轉(zhuǎn)換效率。光學系統(tǒng)為了適應所用X線劑量范圍（即輸入光量變化范圍）大的特點，要求使用大孔徑、光圈可自動調(diào)節(jié)的鏡頭，有的鏡頭還內(nèi)含電動的中性濾光片，以防止攝入強光。電視攝像機要求攝像管高靈敏度、高分辨力、低殘像，視頻通道有補償電路，保證輸出高信噪比、高保真的視頻信號。CCD將取代真空攝像管。監(jiān)視器要求配備高清晰度、大屏幕的監(jiān)視器，如逐行掃描1024線以上、51cm以上的類型。現(xiàn)在造影室內(nèi)的監(jiān)視器常采用多屏、多分割或畫中畫的形式，便于隨時對比。X線影像亮度的自動控制在DSA中由于被攝對像的組織密度變化大，應保證在各種不同的攝影對像和攝影條件下都能得到有足夠診斷信息的影像，消除模糊及暈光。措施之一是控制I.I的輸出光量。自動調(diào)整X線管的kV、mA值，就能自動控制X線影像的亮度。措施之二是控制光學系統(tǒng)的輸出光量。用視頻信號自動控制鏡頭光圈的大小，從而保證攝影管的輸入照度總處于正常范圍內(nèi)。Ｘ線劑量管理在保持圖像質(zhì)量的條件下盡量減少人接受的X線照射劑量，是劑量管理系統(tǒng)的任務，它由一系列現(xiàn)代技術組成。（１）柵控技術：在每次脈沖曝光的間隔向旋轉(zhuǎn)陽極施加一個負電壓，抵消曝光脈沖的啟輝和余輝，從而消除軟射線，提高有效射線質(zhì)量，減小脈沖寬度。DSA對設備的特殊要求（２）光譜濾過技術：在I.I或Ｘ線管頭的窗口處放置鋁濾過板，以消除軟射線，減少二次輻射，優(yōu)化Ｘ線頻譜。I.I前放置的濾線柵可消除Ｘ線穿過人體時的散射線，可降低Ｘ線輻射劑量約20%。（３）脈沖透視技術：是在透視圖像數(shù)字化的基礎上實現(xiàn)的，能對脈沖透視圖像進行增強、平滑、除噪等濾波處理，改善圖像的清晰度。較常規(guī)透視輻射劑量減少40%。（４）圖像凍結(jié)技術：每次透視的最后一幀圖像被暫存并保留在顯示器上，稱為圖像凍結(jié)(lastimagehold,LIH)。可減少不必要的透視，總透視時間明顯縮短，達到減少輻射劑量的目的。機械系統(tǒng)主要包括機架和導管床，要求它們的運度快、方向多。1、機架和床：現(xiàn)代血管造影機多用雙C臂、單C臂三軸（三個馬達驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸，保證C臂圍繞患者作同中心運動、操作靈活、定位準確）或L+C臂三軸系統(tǒng)。2、體位記憶技術：專為手術醫(yī)生設計了投照體位記憶裝置，能存儲多達100個體位，各種體位可事先預設，也可在造影中隨時存儲，使造影程序化，加快造影速度。機械系統(tǒng)3．自動跟蹤回放技術當C形臂轉(zhuǎn)到需要的角度進行透視觀察時，系統(tǒng)能自動搜索并重放該角度已有的造影像，供醫(yī)生診斷或介入治療時參考；也可根據(jù)圖像自動將C臂轉(zhuǎn)到該位置重新進行透視造影。這種技術特別有利于心、腦血管造影，尤其是冠狀動脈介入治療手術。圖象數(shù)據(jù)采集和存儲系統(tǒng)

1、由于DSA要求25幀/秒以上的實時減影，這樣高的處理速度必須通過專用硬件來實現(xiàn)。

2、根據(jù)采集矩陣的大小決定采樣時鐘的速率，對512×512矩陣，采樣頻率需大于l0MHz；對768×572矩陣和1024×1024矩陣，需要的采樣速率分別方15MHz和20MHz。DSA對設備的特殊要求

3、按照對數(shù)字圖像灰度級的要求選擇A/D轉(zhuǎn)換器的量化等級，即位(bit)數(shù)，一般為8bit或l0bit。4、幀存儲器的容量一般要能保存16幀數(shù)字圖像，當每像素為8bit數(shù)據(jù)時，幀存容量是4MB(512矩陣)或16MB(1024矩陣)。對心臟和冠狀動脈等動態(tài)器官部位的造影，采用更大容量的圖像存儲器。DSA對設備的特殊要求1、系統(tǒng)控制：以計算機為主控制整個設備。2、圖像后處理：主要有對數(shù)變換處理，移動性偽影的校正處理、改善圖像S/N的時間濾過處理和自動參數(shù)分析功能。計算機系統(tǒng)數(shù)字平板探測器用于DSA的數(shù)字平板探測器主要可分為兩大類：非晶體（亦稱無定形）硅數(shù)字平板探測器（AmorphousSiliconDetector）和非晶體硒平板探測器（AmorphousSeleniumDetector）。以非晶硅數(shù)字平板探測器多見。高壓注射器高壓注射器的主要功能就是滿足造影時所需的對比劑注射速度、壓力及劑量控制。結(jié)構(gòu)高壓注射器一般為流率型。結(jié)構(gòu)包括注射頭、控制臺、多向移動臂及機架。注射頭包括針筒及控制針筒活塞，顯示容量刻度裝置、指示燈及加熱器組成。控制臺由主控板和系統(tǒng)顯示構(gòu)成。主要有信息顯示部分、技術參數(shù)選擇、注射控制等。高壓注射器工作原理由微處理器處理設定速度，經(jīng)控制電路控制注射電機速度。當設定速度和實際速度不等時，電機就轉(zhuǎn)動。如果實際壓力試圖超過預置壓力，則注射速度就會被限制。如果實際注射量超出設定量，注射筒活塞位置監(jiān)測控制切斷注射。在注射結(jié)束時控制制動交換器切斷電機電源，使電機停轉(zhuǎn)。DSA適應證1.血管性疾病血管瘤、血管畸形、血管狹窄、血管閉塞、血栓形成等；血管疾病的介入治療；血管手術后隨訪。2.腫瘤性疾病了解腫瘤的血供、范圍及腫瘤的介入治療；腫瘤治療后的隨訪。3.心臟冠狀動脈疾病冠心病和心肌缺血的診斷；冠狀動脈疾病的介入治療；心臟疾病的診斷與介入治療等。4.血管外傷的診斷與介入治療。DSA禁忌證1、碘過敏。2、嚴重的心、肝、腎功能不全。3、嚴重的凝血功能障礙，有明顯出血傾向；4、嚴重的動脈血管硬化。5、高熱、急性感染及穿刺部位感染。6、惡性甲狀腺功能亢進、骨髓瘤。7、女性月經(jīng)期及妊娠三個月以內(nèi)者。旋轉(zhuǎn)DSA：它是利用C臂兩次旋轉(zhuǎn)動作，第一次旋轉(zhuǎn)采集一系列蒙片像，第二次旋轉(zhuǎn)時注射對比劑，在相同角度采集的兩幅圖像進行減影，以獲得序列不同角度的多維空間血管減影像，提高病變血管的顯示率。用于頭頸部、腹部和盆腔的血管病變。DSA系統(tǒng)的特殊功能是相對旋轉(zhuǎn)DSA的另一種運動形式，利用C臂支架兩個方向的旋轉(zhuǎn)，精確控制其轉(zhuǎn)動方向和速度，形成X線焦點在同一平面的圓周運動，探測器則在支架的另一端做相反方向圓周運動，從而形成歲差運動。對觀察血管結(jié)構(gòu)的立體關系十分有利。在臨床應用中，歲差運動主要用于腹盆部血管重疊的器官，以顯示血管立體解剖圖像。歲差運動DSA是近幾年在旋轉(zhuǎn)DSA技術上發(fā)展起來的新技術，是旋轉(zhuǎn)血管造影術、DSA技術及