數(shù)字化X線進(jìn)展.ppt

1、X線成像和處理技術(shù)新進(jìn)展,X線成像技術(shù)的歷史及現(xiàn)狀,倫琴時(shí)代X線成像的醫(yī)學(xué)應(yīng)用 近代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展 現(xiàn)代數(shù)字化X線成像技術(shù)的發(fā)展歷程 數(shù)字X線成像技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)的應(yīng)用及前景 受到關(guān)注的幾個(gè)前瞻性要點(diǎn),倫琴時(shí)代X線成像的醫(yī)學(xué)應(yīng)用,Roentgen 于1895年拍攝的世界首張X線片。1896年拍攝的X線照片為1030分鐘的曝光時(shí)間，頭顱骨或骨盆需要幾小時(shí)。例如1895年倫琴為自己妻子拍攝的手的照片大約曝光15分鐘?；谶@種長(zhǎng)的曝光時(shí)間，做腹部檢查的病人為消除運(yùn)動(dòng)，每次需屏息2030秒鐘，X線技術(shù)人員不得不在病人深吸氣后接通電源，呼氣時(shí)停止曝光。,近代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展,增感屏的

2、應(yīng)用,由于增感屏的應(yīng)用，使得X線曝光時(shí)間大大縮短，患者吸收劑量大幅度減少。早期的胸部X線攝影的曝光時(shí)間需要10秒以上，患者需要訓(xùn)練憋氣。腹部X線曝光甚至達(dá)到數(shù)分鐘。1903年，得益于高輸出X光機(jī)和增感屏技術(shù)，手的曝光時(shí)間只需5秒到2分鐘，頭顱骨需1分鐘至15分鐘。1909年推出能進(jìn)行1/100秒曝光的X線發(fā)生器。1912年用更加先進(jìn)的設(shè)備，腹部曝光僅需3秒鐘，如“閃一下光”一樣短暫。現(xiàn)代X光機(jī)使用的增感屏和大功率X線管使胸片攝影時(shí)間縮短到數(shù)十毫秒。,近代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展,Gustave Bucky 在1913 發(fā)明了鉛條式的濾線柵,采用緊密排列的鉛條來(lái)吸收散射線，使得胸部和腹部等厚體

3、位攝影清晰度提高。由于濾線柵的使用，不得不提高患者的入射劑量。 通過(guò)消除大部分二次射線和散射線，Potter-Bucky濾線板的使用，大大地提高了X線影像的質(zhì)量。Potter后來(lái)回憶到，當(dāng)一位放射專家看到用新的濾線柵拍攝的清晰的照片時(shí)，生氣的把照片退回并指責(zé)道：“你們已經(jīng)對(duì)這些底片做修飾?！边@位放射專家不敢相信這么清晰的底片會(huì)是用X線管直接拍攝出來(lái)的。,近代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展,旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管的發(fā)明和應(yīng)用,旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管的研制成功使X線輸出劑量大幅度提高，管電流可以達(dá)到1000毫安以上，管電壓達(dá)到150千伏，管套熱容量達(dá)到2MHU以上，滿足了心血管的運(yùn)動(dòng)物體成像需要，并且使計(jì)算機(jī)斷層攝影

4、技術(shù)成為可能。,近代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展,準(zhǔn)直器的發(fā)明和應(yīng)用,放射學(xué)發(fā)展的早期，散射線對(duì)X線片影像質(zhì)量及病人健康的影響沒(méi)有被人們認(rèn)識(shí)到，1935年，波蘭的醫(yī)學(xué)博士Januszkiewiz因發(fā)明用限束器來(lái)限制X線束，減少了二次射線對(duì)圖像的影響，降低了影像的灰霧，提高了圖像對(duì)比度，減小了散射輻射對(duì)患者的傷害，因此獲得了發(fā)明專利。,現(xiàn)代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展,高頻高壓發(fā)生器的應(yīng)用,高頻高壓發(fā)生器可以將網(wǎng)電源工頻交流電整流成直流，經(jīng)過(guò)高頻逆變器將直流轉(zhuǎn)換成高頻交流電，升壓后整流成紋波很小的直流高壓電，使X線中的軟射線成分降低，并可以滿足高速脈沖曝光應(yīng)用，輸出功率大大提高。,現(xiàn)代X線醫(yī)學(xué)成像技

5、術(shù)的重要發(fā)展,影像增強(qiáng)器和CCD攝像機(jī)的應(yīng)用,影像增強(qiáng)器的應(yīng)用取代了早期的熒光屏透視，降低了透視劑量，提高了量子效率和空間分辨率。CCD攝像機(jī)使動(dòng)態(tài)圖像得到廣泛應(yīng)用，包括血管造影和DSA、消化道、泌尿道造影等技術(shù)。,現(xiàn)代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展,幀轉(zhuǎn)移CCD攝像機(jī)的應(yīng)用,幀轉(zhuǎn)移CCD攝像機(jī)分為感光像素區(qū)域和幀轉(zhuǎn)移區(qū)域，可以在X線曝光的時(shí)間窗口內(nèi)同時(shí)完成圖像積累和圖像讀出兩個(gè)過(guò)程。為血管造影術(shù)和動(dòng)態(tài)透視攝影提供了優(yōu)質(zhì)圖像。,現(xiàn)代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展,CR技術(shù)應(yīng)用,CR技術(shù)將傳統(tǒng)X光膠片的屏片結(jié)構(gòu)逐步取代，是早期數(shù)字化的技術(shù)，目前在歐美和日本大量使用。由于中國(guó)傳統(tǒng)X光膠片在CR技術(shù)成熟階段

6、還沒(méi)有來(lái)得及大量普及，DR技術(shù)就已經(jīng)在國(guó)際上大受推崇，使得中國(guó)的DR數(shù)字化成像技術(shù)直接取代屏片結(jié)構(gòu)。目前DR的普及速度超過(guò)了CR的普及速度。,現(xiàn)代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展,TFT-CsI 探測(cè)器原理,采用CsI閃爍屏和TFT光電二極管陣列組成的X線探測(cè)器是目前DR成像技術(shù)的主流技術(shù)，也是應(yīng)用最廣，最為成功的技術(shù)。主要應(yīng)用廠商有西門子、飛利浦、GE等公司。,現(xiàn)代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展,Se-TFT原理,以Hologic為代表的廠商采用非晶硒技術(shù)制造X線探測(cè)器，目前更多地應(yīng)用與乳腺X線探測(cè)器。,現(xiàn)代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展,CCD 探測(cè)器原理,CCD探測(cè)器是將CsI等閃爍屏的可見(jiàn)光通過(guò)光學(xué)

7、傳輸結(jié)構(gòu)在CCD傳感器上成像，具有高分辨率的優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)際上以4KX4K為主流產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有廠家生產(chǎn)出5KX5K的高分辨率X線探測(cè)器。,現(xiàn)代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展,DR應(yīng)用,現(xiàn)代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展,FPD與X線設(shè)備,血管造影DSA,多功能攝影裝置,平板乳腺X光機(jī),平板數(shù)字胃腸機(jī),現(xiàn)代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展,FPD與X線設(shè)備-VCT,Parkers 加權(quán),校正,容積數(shù)據(jù)重建,3D反投影,濾波,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和射線硬化校正,采集,現(xiàn)代X線醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的重要發(fā)展,體積CT的實(shí)現(xiàn),數(shù)字化X線圖像處理技術(shù)進(jìn)展,數(shù)字化X線圖像處理技術(shù)進(jìn)展,X線圖像的數(shù)字化及處理 1. 平行束CT扇束CT 多排

8、螺旋CT VCT 2. II+Camera+A/D DSA DSI 3. CR 4. 靜態(tài)FPDDR成像系統(tǒng) 5. 動(dòng)態(tài)FPD血管造影DSACone Beam CT 6. Counting-Readout 技術(shù),中國(guó)醫(yī)療器械近年來(lái)快速發(fā)展?fàn)顩rII+Camera+A/D DSA DSI,平行束CT扇束CT 多排螺旋CT,靜態(tài)FPDDR成像系統(tǒng),動(dòng)態(tài)FPD血管造影DSACone Beam CT,國(guó)產(chǎn)大型平板血管造影機(jī)，具有實(shí)時(shí)DSA，旋轉(zhuǎn)DSA，Cone Beam CT 重建功能，與國(guó)際先進(jìn)水平接近。,數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進(jìn)展,灰度量化數(shù)字圖像技術(shù) 三維重建 可視化 融合技術(shù) 虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù) 數(shù)字

9、減影技術(shù)（時(shí)間減影 能量減影） 數(shù)字化抗散射線技術(shù)（虛擬濾線柵） 圖像壓縮技術(shù) 圖像傳輸技術(shù),數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進(jìn)展,灰度量化數(shù)字圖像技術(shù),數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進(jìn)展,三維重建（采用平板采集進(jìn)行VCT重建）,數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進(jìn)展,能量減影技術(shù),寬能譜圖像,低能區(qū)吸收?qǐng)D像,高能區(qū)吸收?qǐng)D像,雙能量采集方式可以采用兩次曝光技術(shù)和雙層TFT中間夾重濾過(guò)的三明治采集方式。前者可以在普通TFT平板或CCD探測(cè)器上實(shí)現(xiàn)，后者只能在專門設(shè)計(jì)的雙能平板探測(cè)器上實(shí)現(xiàn)。,數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進(jìn)展,內(nèi)窺鏡技術(shù),通過(guò)血管造影機(jī)三維旋轉(zhuǎn)完成VCT重建，并實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡可視化,數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進(jìn)展,傳統(tǒng)抗散射技術(shù) 傳統(tǒng)

10、濾線柵 抗散射線技術(shù) 減少散射線的環(huán)節(jié) 高頻發(fā)生器 X線管材料 KV 濾過(guò)程度和物質(zhì) 抗散射線濾線柵,數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進(jìn)展,現(xiàn)代數(shù)字抗散射技術(shù) （中國(guó)學(xué)者首次在國(guó)際上提出）,一種對(duì)傳統(tǒng)濾線柵的革命性變革,采用鉛條制造成的一組指向焦點(diǎn)的柵格 可以透過(guò)焦點(diǎn)射線，吸收非焦點(diǎn)射線 到達(dá)成像單元的X線主要以焦點(diǎn)射線為主，散射線被抑制,在成像單元之前沒(méi)有任何物理裝置 焦點(diǎn)射線和非焦點(diǎn)射線同時(shí)到達(dá)成像單元 通過(guò)對(duì)成像單元采集的數(shù)據(jù)處理來(lái)區(qū)分焦點(diǎn)射線和散射成分并對(duì)后者加以抑制,數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進(jìn)展,數(shù)字化抗散射線技術(shù)的原理（虛擬濾線柵）,上述公式表達(dá)了散射線生成的退化模型,G(x,y) 為最終得到全部圖像信息的函數(shù),F(x,y) 為初級(jí)射線圖像信息,S(x,y) 為射線透過(guò)被測(cè)物體后產(chǎn)生的散射線,N(x,y) 是量子噪聲,G(x,y)=F(x,y)+S(x,y)+N(x,y),數(shù)字X線圖像處理技術(shù)進(jìn)展,數(shù)字化抗散射線技術(shù)的原理（虛擬濾線柵）,原始圖像，含有焦點(diǎn)射線和散射線成分，圖像灰霧高，對(duì)比度低。射線劑量只有用物理濾線柵的40%左右即可達(dá)到圖像整體密度適中。,經(jīng)過(guò)虛擬濾線柵過(guò)濾的圖像，抑制了散射線成分，適當(dāng)提升焦點(diǎn)射線成分，射線劑量與無(wú)附加物理濾線柵一致。,數(shù)字X線圖像處理技術(shù)