1、会计学1医用医用X线机数字化线机数字化CRDR图像工作站及图像工作站及PACS网络等基础知识探讨网络等基础知识探讨2核医学超声MRI其他如光学窥镜等X线设备常规X线设备数字X线设备 CT CR DR1233v 1895年11月8日，德国物理学家伦琴（Withelm Conrad Roentgen，18451923）发现X线。v 1896年，德国西门子公司研制出世界上第一只X线管。 （下图为1896年伦琴首次拍摄到他妻子手的X线照片，其无名指上戴着一枚戒指。） 第一张X光照片41913年1929年60年代2003年由早期的充气管到真空管的发展，提高了X线量的可控性从固定阳极发展到旋转阳极，提高了

2、X线管的输出功率和图像质量高速旋转阳极和复合材料阳极靶面的开发应用，进一步提高了X线管的输出功率和连续使用能力整管旋转、阳极盘直接油冷却、电子束定位方式，使X线管连续使用能力提高到一个更高水平X线机的发展： 1、X线管（X-ray tube）经历了四次重大发展：5671.3 X线设备发展史89X线控制操作台X线高压发生装置病 床暗盒X光胶片1011 在论及数字化问题之前，首先我们要问为什么我们需要考虑数字化X线影像系统。答案很简单：数字化影像及数据能提高诊断及工作效率。u减少过度或过小曝光而导致的重拍及废片u影像处理可改善影像质量u协助放射诊断医生作出精确的诊断u提供准确的图像拷贝供其它医疗诊

3、断者使用胶片库数字化存储机房 集中的数字化阅片室 分散的普通阅片室 多媒体教学演示普通教学演示 数字化影像传送，显示及存储必是大势所趋。那些追求高效率、悉心关怀病人和节省长期费用而选择了PACS系统的医疗机构，屏幕胶片系统很快将被替换。12图像数字化方式之一：胶片扫描系统扫描仪计算机X线胶片2.3.1 如何实现图像数字化13图像数字化方式之二：影像增强器+CCD+图像板X线X线影像增强器计算机处理系统电视摄像管CCD或真空摄像管电视信号处理 A/D 转换(图像板)数字信号显示打印球管人体2.3.2 如何实现图像数字化14图像数字化方式之三：计算机摄影(CR, Computed Radiogra

4、phy)2.3.3 如何实现图像数字化15图像数字化方式之四：直接数字化摄影(DR, Digital Radiography)2.3.4 如何实现图像数字化16 登记摄片书写/审核报告洗片 配片胶片储存归档CR扫描影像处理及储存归档激光相机打印胶片书写/审核报告放射摄影传统流程CR摄影流程17读出图像处理CRT显示数据存储PACS系统胶片打印其他终端X线管IP 182.CR成像板IP的结构示意保护层荧光（成像）层支持层背衬层标记编码柄2.4 CR可记录、并可由激光读出X线影像信息的成像板（Imaging Plate IP）。193. 成像板的读出模式IP激光光电倍增管放大器模数转换器计算机系统

5、2.4 CR201，影像板从 X 光机上获得潜影2，CR系统中由激光扫描存储磷光屏的潜影信息，存储在磷光屏上的能量被释放，发出可见光3，发出的可见光被收集并转换成电信号4，电信号经 A/D 转换，获得初始影像5，磷光屏经强光擦除后可重复使用21 2.4 CR222.4 CR23242.4 CR252.4 CR 无论是成像方式上，还是工作流程上，CR与常规X-ray系统相比均没有根本性的改变。CR仅仅是常规X-ray的数字化，而不是数字化的X-ray 。263.0 DR273.0 DR DR（digital radiography , DR）的研制及投入商业性运行，已在上个世纪90年代后期取得了

6、成功。并根据数字化图象处理的特点，设计出了多种类型的用于X线 摄影的平板探测器 ( flat panel detector FPT ) 。医用的X线摄影平板探测器及数字化图象处理技术的出现，并与CR技术的共同存在，是普通X线摄影技术的一次革命。 根据DR技术的中的采集介质的不同，可分为： 1、直接数字化X线成象技术 DDR （非晶硒） 2、间接 IDR （非晶硅+闪烁体） 3、CCD式数字化X线成象技术 4、多丝正比室（电离室）数字化X线成象技术（multi-wire proportional chamber , MWPC ）28DR系统最重要的部件是平板探测器。直接数字化X线成象技术是应用了

7、非晶硒的光电导性，将X线能量直接转化成电信号，应用数字化图象处理技术，形成数字化图象。一、直接转换技术DIRECT RADIOGRAPHYDIRECT RADIOGRAPHYPrinciple of OperationPrinciple of OperationPrinciple of OperationDrawing not to scaleProgrammable high-Programmable high-voltage powervoltage powersupplysupplyX-raysX-raysGateGatepulsepulseCharge amplifierCharge

8、amplifierThin-film transistorThin-film transistorSignal storageSignal storagecapacitorcapacitorGlass substrateGlass substrateCharge collectionCharge collectionelectrodeelectrodeElectron blockingElectron blockinglayerlayerX-ray semiconductorX-ray semiconductorDielectricDielectriclayerlayerTop electro

9、deTop electrodeSeleniumE3.1.1 DR采用a-Se和TFT技术将入射X射线 直接转换为电信号高转换效率DQE宽动态范围高空间分辩率消除散射效应，较好的MTF 特性原 理29二、间接转换技术 采用闪烁体和TFT技术 入射X射线激发可见光 由光电晶体管转换为电信号 宽动态范围 高空间分辩率（最高100um) G Gl l a as ss s s su ub bs st t r r a at t e eS Sc ci i n nt t i i l l l l a at t o or r ( ( G GO OS S) )P Pr r o ot t e ec ct t i i

10、v ve e l l a ay ye er rU Up pp pe er r e el l e ec ct t r r o od de en n+ +s se em mi i c co on nd du uc ct t o or rI I n nt t r r i i n ns si i c c s se em mi i c co on nd du uc ct t o or rI I n ns su ul l a at t i i n ng g l l a ay ye er rL Lo ow we er r e el l e ec ct t r r o od de eX X- -r r a a

11、y yT TF FT T T Th hi i n n f f i i l l m m t t r r a an ns si i s st t o or rM MI I S SM Me et t a al l i i n ns su ul l a at t o or r s se em mi i c co on nd du uc ct t o or rI I T TO O3.1.2 DR非晶硅平板探测器是一种以非晶硅光电二极管阵列为核心的X线影像探测器。它利用碘化铯（CsI）的特性，将入射后的X线光子转换成可见光，再由具有光电二极管作用的非晶硅阵列变为电信号，通过外围电路检出及AD转换，从而获得

12、数字化图像。由于经历了X线一可见光电荷图像一数字图像的成像过程，通常被称做间接转换型平板探测器。原 理30工作原理工作原理工作原理工作原理探测器探测器X光射线光射线碘化铯碘化铯 (CsI)光子光子无定型硅阵列无定型硅阵列(发光二极管发光二极管 )数字信息数字信息数字信息数字信息电子电子读出电路读出电路玻璃衬底玻璃衬底玻璃衬底玻璃衬底无定型硅阵列无定型硅阵列无定型硅阵列无定型硅阵列金手指金手指金手指金手指闪烁体闪烁体闪烁体闪烁体读出电路读出电路读出电路读出电路闪烁体闪烁体闪烁体闪烁体晶体阵列晶体阵列晶体阵列晶体阵列光反射层光反射层光反射层光反射层玻璃衬底玻璃衬底玻璃衬底玻璃衬底石墨层石墨层石墨层

13、石墨层环氧树脂封边环氧树脂封边环氧树脂封边环氧树脂封边We bring good things to lifeWe bring good things to life 带带 来来 美美 好好 生生 活活3.1.2 DR31平板数字探测器(FPD,Flat Pannel Detector)材料种类：非晶硒探测器非晶硅探测器CCD探测器CMOS探测器Thin Film Transistor array薄膜晶体管阵列 3.3 DR323.4 DRCCD探测器DR成像示意图 CCD DR不象平板DR那样直接成像，有人称之为假DR，其图像在变成数字化信号前要经过闪烁屏、透镜、菱镜、CCD、A/D转化等多

14、级传输和处理，所以信号不可避免存在着衰减大、干扰大等等问题。333.5 DR目前的DR技术： 依据探测器的构成材料和工作原理，DR主要分为三大技术：CCD、一线扫描、非晶体平板 (非晶硒、非晶硅+碘化铯/非晶硅+氧化钆)。、CCD：由于物理局限性，专家们普遍认为大面积平板采像 CCD 技术不胜任，而且CCD设备在图像质量上较非晶硅/硒平板设备有一定差距，但是相对有价格优势；世界上还有几个厂家用此技术如瑞士Swissray公司 。、一线扫描：也称一维线扫描技术，由俄罗斯科学院核物理研究所发明，也就是国内中兴航天在生产的DR；有受照剂量低、设备造价相对平板技术更低廉的优点，但也存在成像时间长（数秒

15、，采集一行需要10ms，拍摄一幅图像在6S以内）、空间分辨率低（刚推出时是1mm/lp）以及X线使用效率低的致命缺陷；成像质量较差而且病人会接受大量不必要的辐射。、非晶平板：非晶硒/非晶硅；主要由非晶硒层(a-Se)/非晶硅层(a-Si)加薄膜半导体阵列 (TFT)构成。 343.6 DRCR优点1、多工作间的用途2、被证明的技术3、多选择的系统4、费用的灵活性CR缺点1、IP板的使用2、有限的DQE（大剂 量为同样SNR）3 、涵接及接驳的问题DR优点1、接收后直接显示（没有额外步骤）快速2、高DQE（更佳剂量效率）3 、优越的涵接及接驳DR缺点1、单人工作间的用途2、新技术3、探测器和X-

16、射线设备需较高的费用 现在，CR已经成为多数医疗机构的最普及和最经济的选择。然而，当您考虑到有关改进输出率和长期成本与利益等无形问题，如容易程度，用户信心，和在影像界的技术性领导，你便觉得DR和自动化CR （免人工IP板阅读）更合成本及经济效益。35X线摄影在不断进步DR摄影 模拟X线摄影 CR摄影工作效率低工作强度高图像质量差水洗胶片有害身体健康工作效率中工作强度中图像质量中可使用干片工作效率高工作强度低图像质量好可使用干片364.0 图像增强器TV系统X线管头I.I摄像头监视器电视控制器控制装置X线机控制台高 压发生器自动亮度图 10-1 X-TV透 视 式 X线 机 的 构 成 方 框

17、图U ?R E N 1（image intensifer） 影像增强器它是将X线影像转换为荧光影像的器件，主要由X线影像增强管（简称增强管）、输出屏物镜和小高压电源等构成。摄像机头摄像机头简称为摄像头，是将荧光影像转换为视频电信号的装置，由光学镜头、电视摄像管和摄像电路等构成。电视控制器它对电视图像信号进行控制、处理。它由视频信号处理、同步机、电源等构成。监视器 它是影像显示器件。其主要作用是进行电光变换。其实质是电视信号接收机，它由显像管、视频放大器、偏转电路等构成。它是使监视器图像亮度稳定的自动控制装置。通过它可调整X线的质或量，以保证对病人不同部位透视时，监视器图像亮度稳定、最佳。374

18、.1 图像增强器TV系统I.IX线预放大光传输电信号全电视信号中心控制器视频75监视器75荧光影像荧光影像CCUPRApickup tube图10-2 X-TV的基本工作原理示意图384.2 图像增强器TV系统394.2 图像增强器TV系统405.0 院行网络及图像工作站医疗信息管理系统：HIS 全称 Hospital Information System (医院信息系统)、RIS 全称 Radiology Information System (放射信息系统)。PACS全称Picture Archiving and Communication System （医学影像计算机存档与传输系统简称

19、），41 HIS 全称 Hospital Information System (医院信息系统)、RIS 全称 Radiology Information System (放射信息系统)。HIS, RIS 和 PACS 联成一网就成了一个全院性的一个配套系统 (加上 LIS - 检验信息系统就更全了)。 HIS 里面存的主要是病人和医院各项管理的文字资料。 RIS 主要负责病人预约、放射设备管理、放射有关医师医嘱、放射报告等管理。 因为 HIS、RIS 和 PACS 之间有重复的和相关的资料，良好的整合可以减少错误、重复劳动和提高工作效率。简单地说，HIS 里面的病人基本资料要自动传给 RIS

20、，RIS 里面的病人和检验资料要传给 PACS， RIS/PACS 里的影像报告结果要传回给 HIS。一、院行网络简介5.4 院行网络及图像工作站42资源预约医嘱管理临床部分电子病历临床工作站RIS其它接口药房药库LABPACSMRICTXDICOM3中心药房其它数字设备RS232检验科设备辅助临床财务系统成本核算科室管理OA系统临床设备和临床数据DRG医保病案5.0 院行网络及图像工作站43PACS工作站HIS工作站信息共享RIS工作站病人图像资料病人临床记录病人放射信息44二、PACS的基本概念医学影像存储与传递系统获得数字形式的医学影像P icture A rchivingC mmuni

21、cationS ystem存储与管理所获得影像 利用高速通讯网传输影像医院整体的系统 DB5. 影象工作站6. 确认诊断报告 3. 获取医疗影象4. 存储器1. RIS I/F with HISHIS2.患者检查预约登记7. 打印输出5.1 院行网络及图像工作站45三、PACS的主要用途 用数字影像数据库 取代 传统的胶片库 (Image Archival and Management) 用医生诊断工作站 取代 传统胶片与胶片灯 (Review Station) 用数字影像共享 取代 传统的胶片邮寄与传送 (Image Distribution) 用 DICOM 3.0将全院各种医疗影像设备联

22、成一网 (Image Communications) 影像处理和计算机辅助诊断 (Image Processing and Computer Aided Diagnoses) 通过 Internet 或专网进行远程诊断与专家会诊 (Teleradiology) 5.2 院行网络及图像工作站46 疏通工作流程从而提高设备与工作效率和增加收入 省去与胶片相关的费用来降低成本 减少重拍的机率 更新技术来提高竞争力 提高服务质量 健全病人资料的自动化管理四、PACS的重要意义PACS 的意义不只是在数字化， 而更重要的是：5.3 院行网络及图像工作站47五、PACS分类 mini PACS 一般指的是

23、单一科室或单一影像模式用的，比如说超声 mini PACS 传统的 PACS 一般指放射科用的 PACS, 一般只管 CT, MRI, CR/DR， 有时包括普通超声。用于高分辨率组织性灰阶图像看像、简单测量 (线性、角度、面积等) 和分析 (区域最大、最小、平均值、均方差等) FULL PACS 是全院、全企业 (包括所有院区和分支) 的 PACS。支持 的模式包括五大类 CT、MR、超声波、核医学与正电子和所有 X-光 类 (如胸、普通、乳腺、DSA、骨质等等)。在国内和亚洲一些地区还 可能包括各种内窥镜、显微镜、心电图等。 PACS 有分 mini PACS、PACS 和 Enterpr

24、ise PACS:5.4 院行网络及图像工作站48六、PACS总体构架图5.5 院行网络及图像工作站影像服务器DICOM NetworkDICOM设备CT、CR、ECT DR、DSA、其他磁带库光盘库打印机激光相机干式相机影像科室诊断中心打印服务器医生护士工作站DICOM网关DICOM网关PACS管理工具HIS接口HISDICOM重建器数字设备DSA、数字胃肠机视频设备US、ES非DICOM设备门诊科室住院部急诊室手术室分中心服务器Web服务器Tele服务器100M1000M49七、PACS组成部分5.5 院行网络及图像工作站PACS系统的主要内容图像传输网络图象采集系统图象显示系统数据处理系

25、统图像存储系统影像打印输出系统50数据处理系统承担各种影像数据和相关信息的管理、分配；连接放射学数据信息管理系统（RIS）和医院数据信息管理系统（HIS），并实现与相应影像的整合。影像传输网络实现在PACS局域网的节点间传递影像数据资料 1 3 25.5 院行网络及图像工作站51影像显示系统医学影像高分辨灰阶显示，即所谓软拷贝（softcopy）影像存贮系统实现影像数据短期或长期归档存贮（Archiving） 影像打印输出系统输出硬拷贝影像记录（胶片影像记录） 5 4 65.5 院行网络及图像工作站525.6 院行网络及图像工作站 结合咱们公司的情况，咱们设备目前可负责的是PACS第一步：影像

26、采集系统，又称图像采集工作站： 采集工作站的任务： 1，从成像设备采集图像数据 2，将图像数据转换成PACS的标准格式DICOM3.0 3, 将图像数据压缩和传送到PACS控制器七、图像采集工作站的概念： 535.8 院行网络及图像工作站545.7 院行网络及图像工作站放射工作站(例如“琥珀放射工作站CPS-RA ”)用于连接MRI、CT、PET、NM、CR、DSA、XRF等具有模拟视频接口的放射设备。主要应用于放射科室。功能：可以连接16台模拟接口放射设备/无损保存图象信息/光盘刻录图象信息（DICOM标准光盘）/登录病人信/专家系统，词库模板支持/打印图文报告/查询调阅病历报告/科室管理，

27、统计报表/丰富的图象后处理功能，中文标注，测量/提供DICOM接口/支持DICOM打印，重新出胶片/支持其他DICOM设备查询本机图象资料。 南京威达天宇医疗器械有限公司 研发部 赵贵生 PPT制作： “贵生电子工作室”团队我们一直在努力探索X线机的最新技术56v 1895年11月8日，德国物理学家伦琴（Withelm Conrad Roentgen，18451923）发现X线。v 1896年，德国西门子公司研制出世界上第一只X线管。 （下图为1896年伦琴首次拍摄到他妻子手的X线照片，其无名指上戴着一枚戒指。） 第一张X光照片57X线控制操作台X线高压发生装置病 床暗盒X光胶片58593.0 DR DR（digital radiography , DR）的研制及投入商业性运行，已在上个世纪90年代后期取得了成功。并根据数字化图象处理的特点，设计出了多种类型的用于X线 摄影的平板探测器