医学影像设备学医学影像设备学第一章绪论

重点难点医学影像设备学的研究对象X线机的发展CT设备的发展MRI设备的发展US成像设备的发展核医学成像设备的发展各种医学影像设备的应用特点第一节概述

目录一、研究对象二、重要性第一节概述一、研究对象

《医学影像设备学》的研究对象是医学影像设备。医学影像设备是指利用专门成像机制，以非介入方式获取受检者（活体）内部组织形态或／和功能影像的设备。

广义的讲，凡是能够为医生提供受检者（活体）组织、器官影像的仪器、机器和设备以及与之配套的机械装置和辅助装置都属于医学影像设备。第一节概述医学影像设备主要包括：①X线设备：如X线机（X-raymachine）、X线计算机体层摄影（X-raycomputedtomography，X-CT）设备，简称CT；②磁共振成像（magneticresonanceimaging，MRI）设备，简称MRI；③超声（ultrasound，US）成像设备；④核医学成像设备，如单光子发射计算机体层成像（singlephotonemissioncomputedtomography，SPECT）与正电子发射体层成像（positionemissiontomography，PET）。第一节概述由各种探测器和计算机构成的计算机X线摄影（computedradiography，CR）、数字X线摄影（digitalradiography，DR）、数字减影血管造影（digitalsubtractionangiography，DSA）等成像装置和作为数字图像显示终端的显示器（监视器）、印制照片的激光相机，都属于医学影像设备。介入放射学设备和立体定向设备都是在图像的引导下实施诊断或治疗，也属于医学影像设备。热成像仪、医用内镜等也能为医生提供所需要的影像，也属于医学影像设备。第一节概述二、重要性通过医学影像设备可获得受检者组织、器官相应的影像，使医生了解受检者体内病变的部位、范围、形状以及与周围器官的关系等信息，扩展了医生的感官；有的设备还能观察脏器功能的改变，对诊断疾病具有至关重要的作用。利用各种成像机制所获取的影像相互印证，提高了诊断正确率。影像诊断已成为临床诊断的重要依据，医学影像设备的装备条件基本上可体现医院的诊疗水平。第一节概述医学影像设备的发展促进了医学的发展，改变了医生传统的工作方式。特别是图像后处理技术的发展，可使医生在手术前即可见到与手术所见基本相同的病人体内病变的三维结构、状态，据此可事先制定适当的手术方案，提高了手术成功率，缩短了手术时间。医学影像设备已成为医生不可缺少的“眼睛”，是实施精准医疗的前提，是医用手术机器人得以实施的基础。

第二节发展历程目录一、X线机的发展二、CT设备的发展三、MRI设备的发展四、US成像设备的发展五、核医学成像设备的发展六、现代医学影像设备体系的建立七、我国医学影像设备发展简况第二节发展历程一、X线机的发展X线发现伊始即用于医学临床，基于X线的物理特性：直线传播、穿透性、荧光效应、感光效应和受检者组织间的密度、厚度的差别，当X线透过受检者不同的组织结构时，由于被吸收的程度不同，到达荧光屏或胶片的X线量有差别，因此形成了黑白对比不同的图像。早先，X线检查仅用于密度差别明显的骨折和体内异物的诊断，以后才逐步用于受检者其它病变的检查。与此同时，各种X线设备相继出现。伦琴肖像世界上第一张X线图像第二节发展历程X线机的发展经历了五个阶段：①初始阶段；②实用阶段；③提高完善阶段；④影像增强器阶段；⑤数字化阶段。第二节发展历程二、CT设备的发展1972年，英国工程师豪斯菲尔德（G.N.Hounsfield）在英国放射学会学术会议上宣布世界上第一台用于颅脑影像检查的CT设备研制成功。并于1979年与科马克共同荣获诺贝尔生理学或医学奖。CT以横断面体层成像为主，不受层面上下组织的干扰；同时由于密度分辨率显著提高，能分辨出0.1%～0.5%X线衰减系数的差异，比传统的X线检查高10～20倍；还能以CT值作定量分析。第二节发展历程随后的30年来，CT设备更新了4代，扫描时间由最初的3～5min缩短至0.5s，空间分辨率也提高到0.1mm量级。对颅脑、腹部的肝、胆、胰和后腹膜腔、肾、肾上腺等病变的影像诊断占主导地位。20世纪80年代先后研制开发的超高速CT（ultra-fastCT，UFCT）、螺旋CT（spiralCT，SCT），以及目前已投入临床使用的多层CT（multi-sliceCT，MSCT）（2～320层）第二节发展历程CT的3D重建CTA与DSA图像的对比

CT的灌注检查（PW），显示右侧颞叶缺血梗塞改变第二节发展历程三、MRI设备的发展

20世纪80年代初开始用于临床的MRI设备，是一种崭新的非电离辐射式医学影像设备。MRI设备第二节发展历程MR头的T1WMR头的T2W第二节发展历程MR头的Flair序列MR头的矢状位第二节发展历程MR的波谱检查（MRS）第二节发展历程四、US成像设备的发展50年代初以脉冲回声技术为基础的A型超声。逐步发展起来的M型超声诊断仪和B型超声断层显像仪也都是以超声脉冲回声技术为基础的。70年代初彩色血流二维显像装置。20世纪90年代以来，彩色超声血流显像仪已进入实时、多功能、高性能阶段，基本满足临床诊断需求。尤其近二十年来综合技术的发展，出现了数字化“彩超”。第二节发展历程近年来，动态三维超声成像及实时三维超声成像被广泛应用。目前，组织多普勒成像，组织应变和应变率成像，超声造影显像，组织谐波成像及三维实时成像等，使超声诊断组织病理状态、血流灌注和运动力学等方面提供了更精确、更敏感的信息，为临床提供了非常有意义的指导。超声诊断和介入治疗将随着科学技术进步，得到更好的发展和应用。第二节发展历程四维彩超第二节发展历程五、核医学成像设备的发展核医学成像是一种以脏器内或/和外正常组织与病变组织之间的放射性浓度差别为基础的脏器或病变的显像方法。放射性核素显像过程是将标记好的放射性药物引入体内(口服、静脉、皮内或鞘内注射)，在体外用成像设备对体内放射性药物的分布进行探测，可以从不同角度反映人体脏器内细胞的功能、脏器的血流供应及分布、脏器的代谢过程、抗原或受体的分布特性等。第二节发展历程放射性成像的基本条件是具有能够选择性聚集在特定脏器或病变的放射性核素或放射性核素标记的化合物，使该脏器或病变与临近组织之间的放射性浓度差达到一定程度；核医学成像仪器可探测这种放射性浓度差，并根据需要以一定的方式显示成像。六、现代医学影像设备体系的建立(略)第三节各种医学影像设备的应用特点目录一、X线设备二、MRI设备三、US成像设备四、核医学成像设备五、热成像设备六、医用光学成像设备（医用内镜）七、医学影像治疗设备第三节

各种医学影像设备的应用特点按影像信息载体的不同，现代医学影像诊断设备可分为：一、X线设备，包括X线机和CT；二、MRI设备；三、US成像设备；四、核医学成像设备；五、热成像设备；六、医用光学成像设备（医用内镜）；七、医学影像治疗设备小结1.医学影像设备的定义2.医学影像设备的研究对象3.医学影像设备的发展历程4.医学影像设备的应用特点医学影像设备学医学影像设备学第二章X线发生装置

重点难点本章重要知识点和难点1．X线管及各构成部分的作用、结构2．X线管的特性3．高压发生器的作用、结构与各高压部件的作用4．控制台的作用与电路基本构成40医用X线机分为诊断用X线机和治疗用X线机诊断用X线机由X线发生装置（也称为主机）和外围装置组成。主机由X线管装置、高压发生装置、控制装置构成。能产生X线并控制X线的穿透能力、辐射强度和曝光时间。

本章主要介绍主机（X线管、高压发生装置、控制装置）。41第一节X线管

第一节X线管X线管是X线机的核心部件作用：将电能转化为X线发展：固定阳极X线管

旋转阳极X线管特殊X线管43第一节X线管一、固定阳极X线管（一）结构：由阳极、阴极和玻璃壳三部分组成44第一节X线管一、固定阳极X线管固定阳极X线管的阳极结构45第一节X线管一、固定阳极X线管固定阳极X线管的阴极结构46第一节X线管一、固定阳极X线管优点：结构简单、价格低。在小型X线机、治疗X线机（阳极油循环冷却）等装置中仍被采用。缺点：焦点尺寸大、瞬时负载功率小。目前，在医用诊断X线机中，固定阳极X线管已多被旋转阳极X线管取代。47第一节X线管一、固定阳极X线管（二）X线管的焦点实际焦点是指靶面瞬间承受高速运动电子束的轰击面积。呈细长方形，也称为线焦点。实际焦点的宽度，主要取决于聚焦罩的形状、宽度和深度。实际焦点越大，X线管的容量就越大，曝光时间就可以缩短。48第一节X线管一、固定阳极X线管-----X线管的焦点有效焦点是指实际焦点在X线投照方向上的投影。它对影像的清晰度影响很大，也称为作用焦点。因有效焦点在不同X线投照方向上的大小、形状是不同的，故常用有效焦点的标称值来描述焦点的大小。标称焦点是指实际焦点在垂直于X线管长轴方向的投影。X线管特性参数表中标注的焦点为标称焦点。49第一节X线管一、固定阳极X线管-----X线管的焦点。50第一节X线管二、旋转阳极X线管结构：阳极、阴极和玻璃壳51第一节X线管二、旋转阳极X线管解决了提高功率和缩小焦点之间的矛盾52第一节X线管二、旋转阳极X线管阳极结构53第一节X线管三、特殊X线管-----金属陶瓷大功率X线管54第一节X线管三、特殊X线管-----陶瓷绝缘X线管解决了普通X线管大功率使用时会因玻璃壳击穿而损坏的问题55第一节X线管三、特殊X线管-----三极X线管在普通X线管的阳极与阴极之间加了一个控制栅极，故又称为栅控X线管。阴极结构56第一节X线管三、特殊X线管-----三极X线管控制原理57第一节X线管三、特殊X线管-----三极X线管特性三极X线管的特性，不仅取决于灯丝加热电流和管电压，还取决于栅极电位的变化。三极X线管兼有高压开关管和X线管的作用。1．灯丝发射特性2．截止特性3．时间控制特性58第一节X线管三、特殊X线管-----软X线管当对乳房等软组织进行X线摄影时，用普通X线管得不到满意的摄影效果。为提高X线影像的对比度，须使用大剂量的软X线，为此一般使用软X线管来产生软X线。软X线管特点：①X线输出窗的固有过滤小；②在低管电压时能产生较大的管电流；③焦点小。59第一节X线管三、特殊X线管-----CT用X线管CT用X线管与一般X线机上使用的X线管结构基本相同，也有固定阳极X线管和旋转阳极X线管两种。安装时，固定阳极X线管的长轴与探测器平行，旋转阳极X线管的长轴与探测器垂直。60第一节X线管四、特性与参数X线管的特性与参数因X线管的型号不同而不同。（一）特性（二）电参数（三）构造参数（略）61第一节X线管四、特性与参数----阳极特性曲线62第一节X线管四、特性与参数----灯丝发射特性曲线63第一节X线管四、特性与参数（二）电参数1.灯丝加热电压2.灯丝加热电流3.最高管电压4.最大管电流5.最长曝光时间6.容量7.标称功率8.热容量64第一节X线管五、管套X线管的管套是放置X线管的特殊容器，现代X线管的管套均为防电击、防散射、油浸式，其结构常随用途不同而有所差别。1．固定阳极X线管管套2．旋转阳极X线管管套3．组合机头65第一节X线管五、管套1．固定阳极X线管管套66第一节X线管五、管套2．旋转阳极X线管管套67第一节X线管五、管套3．组合机头

68第二节高压发生器

第二节高压发生器作用①为X线管灯丝提供加热电压；②为X线管提供直流高压；③如配有两只或两只以上X线管，还需切换X线管。70第二节高压发生器组成由高压变压器、灯丝变压器、高压整流器、高压交换闸（配两只或两只以上X线管时用）、高压插座等高压元器件组成。按要求组装后置于方形或圆形钢板制成的箱体内。箱体内灌注变压器油，以加强各部件之间的绝缘和散热，箱体应接地，以防高压电击造成的危害。71第二节高压发生器72第二节高压发生器一、高压变压器高压变压器是产生交流高压的器件，为X线管提供高压电能。其工作原理与普通变压器相同，但运行状态较为特殊。它具有如下特点：①次级输出电压高；②设计容量可等于最高输出容量的1/5～1/3；③高压变压器次级中心点接地。73第二节高压发生器一、高压变压器构造高压变压器由铁芯、初级绕组、次级绕组、绝缘材料和固定件等组成。74高压发生器的结构第二节高压发生器一、高压变压器75第二节高压发生器二、高压元器件----灯丝变压器灯丝变压器是为X线管提供灯丝加热电压的降压变压器。双焦点X线管需配备两个结构相同、规格不同的灯丝变压器。结构灯丝变压器由铁芯、初级绕组和次级绕组成。76第二节高压发生器二、高压元器件----灯丝变压器1.结构77灯丝变压器的结构第二节高压发生器二、高压元器件----灯丝变压器2．特点灯丝变压器的次级绕组与X线管的阴极相连，当X线管工作时，灯丝变压器次级绕组的电位与阴极负高压等电位，这就要求灯丝变压器初、次级间具有良好的绝缘，绝缘强度不能低于高压变压器最高输出电压的一半。78第二节高压发生器二、高压元器件----高压整流器高压整流器是一种将高压变压器次级输出的交流高压变为脉动直流高压的电子元件。高压变压器次级输出的交流高压，如果直接加到X线管两端，正半周时，灯丝发射的电子能飞向阳极，产生X线；负半周时，阳极比阴极电位低，灯丝发射的电子飞不到阳极，X线管不辐射X线。这种利用X线管本身的整流作用整流的X线机称为自整流X线机。79第二节高压发生器二、高压元器件----高压整流器高压硅堆80第二节高压发生器二、高压元器件----高压电缆大、中型X线机的高压发生器和X线管是分开组装的，两者之间通过两根特制的电缆线连接在一起，即高压电缆。它的作用是将高压发生器产生的高压输送到X线管的两端，同时把灯丝加热电压输送到X线管的阴极。81第二节高压发生器二、高压元器件----高压电缆82第二节高压发生器二、高压元器件----高压插头与插座高压插头、插座是高压电缆与X线管和高压发生器的连接器件。为装卸方便，并保证高压绝缘，高压电缆的两端都装上高压插头，而X线管头和高压发生器上都设有高压插座，连接时只要将高压插头插入相应的高压插座内即可。83第二节高压发生器二、高压元器件----高压插头与插座84第二节高压发生器二、高压元器件-----高压交换闸部分诊断X线机，为适应不同诊断工作的需要，有时配备两只X线管。如：配有两只X线管，一只用做透视和点片摄影，另一只用做摄影或特殊检查。由于两只X线管共用一个控制台和高压发生器，同一时间内只能允许一只X线管工作，因此必须经过交换装置以切换X线管，这种交换装置称为高压交换闸。85第二节高压发生器二、高压元器件------变压器油变压器油又称为绝缘油。它盛放在高压发生器油箱和X线管管套内，起绝缘和散热作用。主要特点：①绝缘强度（电介质强度）高。变压器油的绝缘强度一般应达到30kV。X线管管套内的变压器油要求更高，应达到40kV。②导热系数高。③化学性能稳定。86第二节高压发生器二、高压元器件------变压器油主要特点：④粘度低。⑤凝固点低。一般要求在-15℃～-45℃之间，变压器油凝固点温度即为油的标号，如45号油其凝固点为-45℃。⑥颜色浅。一般为浅黄、暗红或水白，透明无悬浮物。87第三节控制台第三节控制台1.三钮制控制台：控制台最初以实现X线管在曝光过程中的管电压（kV）、管电流（mA）和曝光时间三个基本参量的控制为主要任务，一般称之为三钮制控制台。最短曝光时间约为0.02～0.04s。2.二钮制控制台：1950～1960年间出现了二钮制控制台，即在X线曝光前只预选kV值和代表X线总辐射量的mAs值。3.单钮制控制台：1970年以后出现了单钮制控制台，在曝光操作过程中，只需选定kV值，使X线曝光参量的调节和操作程序大为简化。89第三节控制台4.零钮制控制台：单钮制控制台出现不久，由于计算机技术在X线发生装置的应用，又出现了零钮制控制台。按人体脏器分类，设置部位按钮，摄影前，只需根据病人的胖瘦程度和被检部位，按动相应的部位按钮，便可从计算机存储器中调出相应的曝光条件程序，被检部位的曝光参数即自动选定，使操作程序进一步简化。为满足摄影条件灵活搭配的需要，三钮制控制台仍被普遍使用。90第三节控制台一、对电路的基本要求基本电路必须能够满足调控X线管所辐射X线的“质”与“量”。（1）可调管电流：能给X线管灯丝提供一个在规定范围内可以调节的加热电压，以改变X线管灯丝的加热温度，达到控制X线辐射强度的目的。91第三节控制台一、对电路的基本要求（2）可调管电压：能给X线管提供一个很高且可以调节的管电压，使X线管灯丝发射的热电子高速运动以轰击阳极靶面产生X线，达到控制X线质的目的。（3）可调曝光时间：使供给X线管的高压在选定的时间内接通和切断，以准确控制X线的发生时间。92第三节控制台二、基本电路基本电路一般应由下列四个单元电路构成。（1）电源电路：它是为自耦变压器输送电能的电路。（2）X线管灯丝加热电路：它是为X线管灯丝输送加热电源的电路。

（3）高压发生电路：它是将自耦变压器供给的低电压转化为直流高电压输送到X线管两极的电路。93第三节控制台二、基本电路（4）控制电路：它是控制X线发生和停止，以及与此相关的各种电路所构成的电路。把上述四个单元的电路有机地组合在一起，就构成整机电路。它们之间既有各自的独立性，又有相互制约性，任一单元电路发生故障，都将影响X线发生装置的正常工作。94第三节控制台二、基本电路95第三节控制台三、单元电路简介（一）电源电路电源电路是机器的总电源，是给自耦变压器供电的电路。这个电路的机件体积较大，导线线径较粗。主要元件有：电源接触器、电源保险丝、自耦变压器、电源电压补偿调节装置、指示仪表等。96第三节控制台三、单元电路简介（二）X线管灯丝加热电路灯丝加热电路是为X线管灯丝提供加热电源的电路。因为它可实现管电流调节，所以又称为mA调节电路。它分为灯丝初级电路和灯丝次级电路。灯丝次级电路与X线管的阴极灯丝相连。97第三节控制台三、单元电路简介（二）X线管灯丝加热电路的结构模式98第三节控制台（三）高压发生电路1．高压初级电路它是指由自耦变压器输出线圈至高压变压器初级线圈所构成的回路。当高压变压器初级得电时，次级即可产生交流高压。高压初级电路包括管电压调节、控制、预示及补偿电路。99第三节控制台（三）高压发生电路2.高压次级电路

它是指由高压变压器次级线圈至X线管两极所构成的回路。该单元电路在小型X线机中，因X线管兼作高压整流元件，故只有测定mA的mA表和安全保护装置。在大、中型X线机中，该电路设有将交流高压整流为直流高压的不同形式的整流电路、用来指示mA值的mA测量电路。100第三节控制台（四）控制电路1．限时电路控制X线曝光时间的长短，通过它能准确地控制X线的照射量（mA一定时）。目前，大中型X线机一般采用电子限时电路。101第三节控制台（四）控制电路1．限时电路在控制X线曝光时间的方法上，过去一般是将限时电路的控制接点串接在高压接触器的线圈电路中，用控制高压接触器的工作时间来达到控制曝光时间的目的。由于所使用的交流接触器本身的固有释放延迟，使最短曝光时间受到限制。目前，大中型X线发生装置已广泛使用晶闸管无触点开关，代替常用的交流接触器。这样，可根据限时电路的信号，直接控制高压的接入和关断，能够准确、有效地做到零相位接入高压，避免过电压的产生。102第三节控制台（四）控制电路2．自动曝光控时电路自动曝光控时电路是在X线通过被照物体后，以达到胶片上所需的感光剂量（即胶片密度）来决定曝光时间的；胶片感光剂量满足后，自动切断高压。为此，自动曝光控时电路也叫做mAs限时电路。自动曝光控时电路分为光电管自动曝光控时电路和电离室自动曝光控时电路。103第三节控制台（四）控制电路3．旋转阳极启动、延时与保护电路旋转阳极X线管的功率是基于阳极转速达到额定值时的功率，如果在阳极转速尚未达到额定值时曝光，将会造成X线管的靶面熔化损坏。使用旋转阳极X线管的X线机均设有旋转阳极启动、延时、保护电路。104第三节控制台（四）控制电路4．X线管安全保护电路X线管的正确使用是保证X线管安全和延长X线管寿命的根本措施。它包括X线管容量保护电路、过电压保护电路、过电流保护电路和冷高压保护电路等。每只X线管都有它自己的最大额定规格，即最大允许容量，如果使用不当，超过它的极限，就会造成X线管的损坏。为了避免这种情况的出现，保证每次曝光都是在它的最大允许负载之下进行，大、中型X线机中都设有X线管容量保护电路。105第三节控制台（四）控制电路5．操作控制电路操作控制电路是操纵X线发生装置以完成各种曝光的电路。例如台次选择、透视及点片摄影、一般摄影、滤线器摄影、体层摄影、间接摄影、双向血管摄影等操作控制，可通过开关或计算机发出信号，命令执行机构，使X线发生装置产生X线。106医学影像设备学医学影像设备学第三章诊断X线机

重点难点X线机的基本结构和各部分作用X线机的用途与分类机械装置与辅助装置的结构及作用F78-Ⅲ型X线机的电路构成程控X线机的主要构成高频X线机的主要构成电视系统的结构第一节概述目录第一节概述一、组成

电源

X线

诊断用X线机由主机和外围设备组成。主机也称为X线发生装置，由X线管装置、高压发生装置、控制装置等构成。其主要任务是：产生X线并控制X线的“质”、“量”和“曝光时间”。控制装置高压发生装置X线管装

置机械装置与辅助装置第一节概述二、发展历程第一节概述三、分类第一节概述四、胃肠X线机

主要用于胃肠道的透视和点片摄影，亦可兼作其他部位的透视和摄影，如胸透、胸部摄影及特殊造影等。（一）透视

X线透视：利用人体各组织对X线具有不同的吸收作用而实现的一种检查方法。

诊视床：主要用于透视和点片摄影过程中承载受检者。分为一般诊视床、双支点诊视床、遥控床和摇篮床。第一节概述一般诊视床双支点滑块式诊视床第一节概述遥控床床下X线管式遥控床床下X线管式遥控床第一节概述摇篮床第一节概述四、胃肠X线机（二）点片摄影医生对透视检查过程中发现的病灶及其周围组织所进行的摄影，用于适时记录有诊断价值的图像。点片架：透视和点片摄影时用于承载胶片的机械装置。点片架的结构：由主框架、X线检测器安装框、储片区、送片系统、控制盒

、滤线器、遮线器、压迫器、防咳板和防护裙等组成。点片架的分类：根据暗盒的不同，分为有暗盒式和无暗盒式。第一节概述有暗盒式点片架第一节概述无暗盒式传盒机构传片示意图第一节概述五、摄影X线机概念1.摄影X线机：利用X线检测器（胶片、IP板、平板探测器）检测穿过人体被检部位后的X线，以获得被检部位永久性影像的设备。摄影X线机具有一般摄影、滤线器摄影、立位摄影、体层摄影等功能。2.一般摄影：X线通过受检者后直接到达X线探测器而获得影像的方法，多用于较薄的部位或诊断要求不高的摄影；3.滤线器摄影：X线通过受检者后先经过滤线器，将散射线“过滤”掉，然后再照射到X线探测器以获得影像的方法。第一节概述五、摄影X线机附属装置X线管支持装置：用于在X线摄影时把X线管组件夹持固定在一定位置，使X线管以一定距离和角度对摄影接受介质（胶片、IP暗盒，平板检测器等）进行曝光，并保证摄影时X线管处于稳定状态。分落地式、悬吊式和C形臂式。遮线器：称为缩光器，安装在X线管管套的窗口位置，用来遮去不必要的原发射线，控制X线照射野的大小和形状，减少受检者受照剂量和提高图像清晰度。滤线器：用于滤除散射线，提高照片对比度，其主要组件是滤线栅。

第一节概述天地轨式双地轨式落地式：立柱是落地式X线管头支持装置的主体，为方筒形、钢板结构，且顶端设有滑轮。又分地轨式、摄影平床一体化式。摄影平床一体化式（一）X线管支持装置第一节概述悬吊式：由固定纵向天轨、移动横轨（滑车架）、滑车、伸缩架、横臂、控制盒和X线管组件等组成，天轨被固定在天花板上或专用过梁上，移动横轨带着伸缩吊架，可在固定天轨上做纵向和水平运动，伸缩吊架本身的竖向伸缩，为保证X线管组件位置角度确定后的稳定性，上述所有运动均有锁止机构固定。第一节概述C形臂式：一端装X线管头和遮线器，另一端装影像转换和记录装置。第一节概述(二)遮线器1.原理利用可调空隙的铅板，遮去由窗口射出的不必要的原发射线，从而控制了X线束的大小，改变实际使用的X线照射野。2.基本结构遮线器根据其结构形式不同可分为不同类型，如遮线板、遮线筒、活动遮线器、多层遮线器以及可变圆形照射野遮线器等。第一节概述（二）遮线器（1）遮线板：遮线板是在管套窗口附加一块开有一定尺寸的方或圆形口的铅板，铅板开口中心以X线中心线为中心。（2）遮线筒：由铁板制成圆柱形、圆锥形或方锥形，内壁附有铅板。（3）活动遮线器：由可调间距、正交排列、连续安置，且能开闭的两组铅板组成。（4）多层遮线器：由几组遮线板组成的遮线器，同一方向的多对遮线板工作时同步活动，只是它们到焦点的距离不同，活动幅度也不同。（5）可变圆形照射野遮线器：具有类似照相机光圈的虹膜结构，但都是铅质叶片，能有效吸收不必要的原发射线。第一节概述（三）滤线器1.滤线栅也称滤线栅板或滤线板，按结构特点分为聚焦栅、平行栅和交叉栅。2.聚焦滤线栅结构：外观为一厚4～8mm的平板，其内部结构为许多薄铅条向焦排列。相邻两铅条间用易被X线穿透的物质填充定位，并黏合到一起。填充物可以是木、纸或铝片等。上下再用薄铝板封装而成。3.聚焦滤线栅规格：滤线栅的规格主要有焦距（F0)、栅比（R)和栅密度（N）。第一节概述1）焦距：也称半径，即焦点到滤线栅中心的垂直距离。2）栅比：即铅条高度与相邻铅条间隙之比，R=b/a。3）栅密度：即每厘米宽度范围内所排列铅条的数目或单位距离内的铅条数。思考：栅比栅密度对吸收散射线的影响？滤线栅的结构3.聚焦滤线栅规格第一节概述五、摄影X线机

（四）滤线器摄影床：使用活动滤线器摄影时，受检者肢体不能置于滤线栅板上。实用的方式是将滤线器安装在专用检查床下方。（1）卧式滤线器摄影床

：有固定床面和活动床面两种。（2）立位滤线器摄影架：有些部位摄影需要受检者取立位，又需要使用滤线器，如胸部摄影。（3）对置支架

：对置支架能兼用于垂直位和水平位滤线器摄影，可以方便的在两种位置间转换。第一节概述五、摄影X线机

（五）纵向体层摄影装置：体层摄影使用了运动产生模糊这一基本原理，使指定层在曝光中与X线管、接受介质保持相对静止关系，能得到其清晰影像。指定层外组织与X线管、接受介质有相对运动，影像被模糊。体层摄影工作原理示意图第一节概述六、其他专用X线机（自学）（一）牙科X线机（二）口腔全景摄影X线机（三）乳腺摄影X线机（四）床边X线机（五）手术用X线机（六）放射治疗模拟定位机第一节概述七、成像辅助装置（一）发展历史：按成像技术可划分为视频多幅照相（MulitVideoCamera）、湿式激光打印（WetLaserPrinting）和干式打印（DryPrinting）技术。（二）干式激光打印机：1.主要特点：数字化、图像放大（或缩小）技术、自动窗口技术、多幅照相、始终保持标准的图像密度。2.结构：由控制板、片盒、供片滚动轴、激光成像组件、热鼓显像组件、机壳等组成3.工作原理第一节概述干式激光打印机结构、工作流程与工作原理第一节概述激光相机性能参数(1)打印速度：决定打印机工作能力大小，高速打印意味着大吞吐量。(2)首次打印时间：打印机从待机状态到打印第一张胶片完成时间。(3)打印像素直径：指打印输出图像的单像素大小，代表图像打印的精度，打印的像素直径越小，打印的图像精度越高。(4)打印分辨率：指打印机在每英寸长度范围内能打印的点数，即每英寸长度范围内的像素个数，用DPI（Dotsperinch)表示。DPI值越大，说明图像精度越细。(5)打印灰阶度：指单个像素在黑白影像上的色调深浅的等级，代表了输出图像像素点由最暗到最亮之间不同亮度的层次级别。中间层级越多，所能够呈现的画面效果也就越细腻第二节工频X线机一、常规X线机二、程控X线机第二节工频X线机一、常规X线机（一）单相全波整流X线机F78-Ⅲ型X线机电路构成第二节工频X线机二、程控X线机FSK302-1A型程控X线机的电路框图小结1.X线机基本结构和各部分能作用2.发展历程3.分类4.胃肠X线机5.摄影X线机6.其他专用X线机7.成像辅助装置8.工频X线机9.程控X线机第三节高频X线机第三节高频X线机一、概述（一）主要特点1.中高频X线机的定义2.主要特点可提高X线质量

可增加输出剂量

可进行实时控制

可减小体积重量

可实现短时曝光可向智能化发展

工频电源整流电路主逆变高压发生器

X线管灯丝逆变主逆变触发灯丝逆变触发服务开关计算机阳极启动键盘、显示曝光控制自动曝光自动亮度第三节高频X线机（二）工作原理1.电源逆变的过程2.计算机控制的KV闭环控制过程3.计算机控制的MA闭环控制过程第三节高频X线机二、直流逆变电源（一）直流电源小型中频机可直接用蓄电池供电

220V单相交流电源整流后变为直流电源

15kW以下的中频机一般使用220V单相交流电源，经整

流后转换成直流电源。

15kW以上的中频机多采用380V三相交流电源,经三相桥

式整流、滤波后转换成直流电源。（二）桥式逆变第三节高频X线机逆变过程：时间t1：K1、K2闭合，K3、K4

断开，电流为i1，Z上电压为E；时间t2：K1、K2断开，K3、K4断开，电流为0，Z上电压为0；时间t3：K3、K4闭合，K1、K2断开，电流为i2，Z上电压为-E；时间t4：K3、K4断开，K1、K2断开，电流为0，Z上电压为0；逆变负载波形：第三节高频X线机第四节医用X线电视系统（一）概述（二）影像增强器（三）电视基础（四）CCD摄像机（五）自动亮度控制（六）医用显示器

第四节医用X线电视系统一、概述（一）构成1．I.I

它是将X线影像转换为荧光影像的器件。2．摄像头是将荧光影像转换为视频电信号的装置。3．电视控制器它对电视图像信号进行控制、处理。4．监视器它是影像显示器件。其主要作用是进行电光

变换。5．自动亮度控制装置它是使监视器图像亮度稳定的自

动控制装置。第四节医用X线电视系统（二）基本工作原理穿过病人的透射X线（X线图像）照射到I.I的输入屏上，获得亮度较弱的荧光影像，再经I.I增强后在输出屏上获得一个尺寸缩小的、亮度比输入屏上的亮度强数千倍，乃至上万倍的荧光影像。输出屏上的荧光影像经光学系统传输和校正后，被摄像管摄取，从摄像管输出的视频电流信号经预放器放大、控制器进行图像信号控制、处理和放大后获得全电视信号，输送到监视器，在监视器荧光屏上显示X线透视图像。第四节医用X线电视系统X-TV工作原理示意图二、影像增强器（一）结构与工作原理（二）增强管的主要技术参数第四节医用X线电视系统（一）结构与工作原理1.结构输入窗闪烁体光电阴极电极输出荧光屏输出窗管壳第四节医用X线电视系统2.工作原理X线穿过人体被检部位后，由于被检部位各组织的密度、厚度不同，对X线的吸收程度亦不一样，因而形成一个强度受密度、厚度调制的X线图像。输入屏将X线图像转换成亮度很低的荧光图像，该荧光图像使光电阴极激发出光电子，获得光电子数目多少不同的光电子图像。光电子在阳极和阴极之间直流高压的加速及栅极聚焦电位的聚焦下，高速轰击到输出屏上，在输出屏上可获得缩小了几十分之一的、亮度比普通荧光屏强数千倍乃至上万倍的荧光图像。第四节医用X线电视系统（二）增强管的主要技术参数1.转换系数

是衡量X线增强管转变效率高低的一个物理量。它的定义为输出屏亮度和输入屏接受的X线剂量率之比。2.分辨率

是衡量增强管分解图像细节能力的物理量。以每厘米能区分的线对数来表示分辨率的大小，单位为LP/cm。分辨率的测量可用专门的线对卡。每厘米可分辨的线对数越多，分辨率就越高，输出的图像就越清楚。3.对比度

是体现增强管输出图像反差强弱的物理量。通常情况下，对比度越高，增强管输出图像所包含的层次就越多。第四节医用X线电视系统三、电视基础（一）摄像与显像基础（二）扫描原理第四节医用X线电视系统（一）摄像与显像基础1.人眼的视觉特性（1）视觉惰性（2）相对视敏函数（3）视觉范围（4）对比度（5）分辨率第四节医用X线电视系统2.图像的摄取与显像（1）图像的构成：一幅图像由很多灰度不同的点构成。这种构成图像的点称为像素。（2）摄像与显像原理1）同时制摄像与显像：同时制信号传输时，摄像屏像素组a[Xn、Ym]与显像屏像素组b[Xn、Ym]共有n×m个通道同时传输信息。2）分时制摄像与显像：K1和K2是同步联动电子开关，在分时制信号传输时，摄像屏像素组a[Xn、Ym]与显像屏像素组b[Xn、Ym]同一时刻只有一个通道传输信息，一幅图像的信息是分时逐点依次传输的。逐点依次产生图像信号的过程或将图像信号逐点依次转换为图像的过程称为扫描。扫描的作用是把图像变换成图像信号（电压信号或电流信号），或将图像信号转变为图像。第四节医用X线电视系统同时制传送第四节医用X线电视系统分时制传送（二）扫描原理l.扫描扫描是光电信号或电光信号的转换，是把一幅图像分解或组合的过程。在摄像机上，扫描是把一幅图像分解成按像素横向排列的一条条扫描线，在监视器（终端）上，扫描是把按像素横向排列的一条条扫描线组合成图像。图像分解的扫描是一个光电信号转换的过程。在这个过程中，将图像不同亮度的像素（按一定规律排列）转换成电信号，即图像信号。第四节医用X线电视系统（二）扫描原理2.扫描方式扫描方式可分为逐行扫描和隔行扫描。这两种方式在闭路电视中均有使用。（1）逐行扫描：一行紧跟一行的扫描方式称为逐行扫描（2）隔行扫描：是将一帧图像分成两场扫描，第一场仅扫描光栅的奇数行，第二场仅扫描光栅的偶数行3.扫描的同步扫描的同步是指摄像端与显像端的扫描点几何位置应一一对应。扫描的同步在电视中具有重要的意义。若扫描不同步，图像就无法正确重显。第四节医用X线电视系统第四节医用X线电视系统逐行扫描轨迹隔行扫描轨迹四、CCD摄像机（一）结构CCD摄像器件由光电转换、电荷存储、电荷转移及信号输出等部分构成。（二）工作原理1.光电转换和储存

常见的光电转换器件有MOS电容器型和光敏二极管型两大类2.电荷转移

由于CCD是由一系列MOS电容或光敏二极管经紧密排列而构成的器件，而且都做在同一衬底上，衬底材料为P型或N型硅。3.信号输出CCD摄像器件以电荷耦合方式工作，而所需要的视频信号是电压（或电流）。输出部分的任务就是在保证输出信号信噪比及带宽的情况下将信号电荷变换为信号电压（或电流）。第四节医用X线电视系统四、CCD摄像机（三）性能参数1.光谱响应2.分辨率3.暗电流4.灵敏度5.动态范围（四）高清晰CCD摄像机的发展第四节医用X线电视系统五、自动亮度控制（一）必要性由于病人被检部位的变化，被检部位的厚度、密度亦相应发生变化，使I.I输出屏上的荧光影像亮度差异很大，最终导致监视器显示的图像亮度不稳定，不利于图像观察，影响诊断效果。（二）种类1．视频信号取样①取整个视窗的亮度平均值；②取视窗中心一定范围的亮度平均值；2．光电倍增管取样已被淘汰第四节医用X线电视系统（三）方法1．自动kV控制2．自动mA控制3．自动kV、自动mA双重控制4．自动光阑控制

第四节医用X线电视系统六、医用显示器（一）分类1.按结构分类医用显示器从结构上划分，主要有CRT显示器、LCD和医用影像投影仪三种。2.按外观分类

按外观分类可分为直画面的“竖屏”显示器，横画面4∶3的“横屏”显示器和横画面16∶9的“宽屏”显示器三种。3.按扫描线数分类

可分为1K（一幅图像的扫描线数为1000行）、1.5K、2K等三种显示器。4.按像素数分类

可分为1MP、2MP、3MP、5MP等四种显示器。5.按输出接口及显示器数量分类

可分为单头单屏、双头双屏、四头四屏、八头八屏（用于会诊读片）。“头”表示显卡的视频接头。6.按用途分类

可划分为诊断级、浏览级、教学级等三种显示器。第四节医用X线电视系统（二）主要技术参数1.亮度

人眼进行图像分辨的主要参数为：物体与背景的亮度差及人眼辨别细节的能力（即视觉灵敏度）。2.清晰度

可用有效电视线数来衡量。3.分辨率

包括密度分辨率及空间分辨率。4.灰阶

又称为灰度等级，电视图像中，从最亮到最暗，可以分辨的亮暗层次的多少称为灰阶。第四节医用X线电视系统5.响应时间

医用显示器多数是对放射数字化图像的显示，由于CT、MRI、CR、DR图像均为静态，响应时间不是重要指标。6.扫描非线性失真7.几何失真

也由扫描非线性引起，主要与偏转线圈绕制不对称有关系。8.信噪比

在显示器整个荧光屏上，除目标图像外，往往还有密密麻麻的小亮点，这就是噪声。9.坏点

对LCD来讲，像素在1MP、2MP、3MP、5MP时，行业标准要求每屏不允许出现分散的5个坏点或集中的3个坏点，以保证图像质量。第四节医用X线电视系统（三）阴极射线管显示器1.电子枪的结构：1）灯丝（F）：灯丝通电后可使阴极加热。2）阴极（K）：阴极加热后可发射电子。3）调制极（M）：它也称为控制极。4）加速极（A1）：它的电位为几百伏，使电子加速。5）聚焦极（A2）：适当选择送到聚焦极上的电位，可使使图像清晰。第四节医用X线电视系统6）第三（A3）、第四（A4）阳极：它们上面加阳极高电位（约为10kV），使电子束加速，高速轰击荧光屏。2.荧光屏与其它部分现代的显像管，在荧光膜内侧还覆有一层薄铝膜。电子束能顺利穿过薄铝膜轰击到荧光膜上；但荧光膜发出的荧光却不能穿过薄铝膜，而是被薄铝膜反射，射向管外。这样既增加了荧光屏亮度，又可使荧光膜免受高速运动的电子直接轰击而损伤。铝膜与第四阳极连接，带有高电位。第四节医用X线电视系统（四）医用液晶显示器结构

LCD的核心部件为液晶面板，其成本占到LCD总体成本的三分之二。液晶面板的主要构成包括背光膜组（荧光管）、导光板、偏光板、滤光片、玻璃基板、配向膜、薄膜晶体管、液晶材料等。工作原理（参考教材）性能和特点CRT显示器与LCD的比较第四节医用X线电视系统医学影像设备学医学影像设备学第四章数字X线设备

学习目标

一、掌握X线计算机摄影的基本结构及成像原理。二、掌握数字摄影装置的基本结构和成像原理。三、孰悉数字减影血管造影像装置的基本结构和对设备的特殊要求。

目录

一、概述二、计算机X线摄影装置三、数字X线摄影装置

第一节概述第一节概述

数字X线成像设备是指X线透射图像数字化并进行图像处理再变成模拟图像显示的一种设备。数字X线成像与传统增感屏、胶片成像的比较1.对比度分辨率高2.动态范围广、曝光容度宽3.辐射剂量小4.图像后处理功能强5.可利用大容量存储器存储数字图像，并可方便接入PACS系统实现图像的存储、传输和诊断。6.数字X线设备的空间分辨力（约为20~40LP/cm）不如屏-胶组合（理论值为50~70LP/cm）的高。第一节概述第二节计算机X线摄影设备第二节计算机X线摄影设备一、基本组成CR主要由信息采集、信息转换、信息处理、信息存储和记录等部份组成第二节计算机X线摄影设备信息采集:IP代替胶片,以潜影的形式记忆X线图像信息转换:由影像读取装置实现,将潜影变为数字图像信号信息处理:由计算机完成,对数字图像进行各种相关后处理信息存储和记录:利用存储媒介如光盘等激光相机打印CT扫描机主要由硬件结构和软件结构两大部分组成第二节计算机X线摄影设备二、CR工作原理：用存储屏记录X线影像，通过激光扫描使存储信号转换成光信号，此光信号经过光电倍增管转换成电信号，再经过A/D转换后输入计算机处理，形成高质量的数字图像。第二节计算机X线摄影设备第二节计算机X线摄影设备三、影像板（一）影像板结构表面保护层光激励发光荧光层（PSL)基板背面保护层第二节计算机X线摄影设备表面保护层：聚酯树脂类纤维制成，能弯曲、耐磨损、透光性好。保护荧光层不受外界温度、湿度和辐射的影响。涂布兰色滤光层，提高清晰度第二节计算机X线摄影设备荧光成像层：用多聚体溶液把微量的二价铕的氟卤化钡晶体相互均匀结合涂布而成。

它把第一次照射光的信号记录下来，当再次受到光刺激时，会释放存储的信号．（掺入二价铕Eu2+的氟囟化钡BaFXEu2+X=Cl、Br、I）第二节计算机X线摄影设备基板：聚酯树脂类纤维制成。保护荧光物质层免受外力损伤。颜色：黒色第二节计算机X线摄影设备

背面保护层：材料与表面层相同，避免IP在使用过程中的摩擦。第二节计算机X线摄影设备

（二）影像板工作原理

射入IP板的X线光子被IP荧光层内辉尽性荧光体（PSL）吸收，释放出电子，其中部分电子散布在荧光体内呈半稳定态，形成潜影，完成X线信息的采集和存储。激光扫描IP板，发生光激发辉尽现象（光致发光现象），发出的荧光强度与第一次激发时X线的能量成正比，完成光学影像的读出。第二节计算机X线摄影设备（三）特性1.发射光谱与激发光谱由IP受激发而释放出的光子波长与光强的关系称为发射光谱。最强波长为390～400nm。PSL强度与读取光波波长的关系曲线称为激发光谱。最强在600nm左右。2.时间响应当停止用激光照射荧光物时，PSL强度按其衰减规律逐渐终止。IP的PSL强度衰减速度很快，不会发生采集和读出信息的重叠。3.动态范围直线性特大宽容度1:10000可以精确地检测到每一种组织间极小X线吸收差异第二节计算机X线摄影设备4.存储信息的消退X线激发IP后，潜影存储于荧光体中，在读取前一部分电子随时间延长将逃逸从而使第二次激发时的荧光强度减少，称为存储信息的消退。IP消退很微弱，8h减少25%。受时间、温度影响。第二节计算机X线摄影设备5.天然辐射的影响来自建筑物上固定装置、天然放射性元素、宇宙射线、IP板上微量放射性元素。IP不仅对X线敏感，对其他电磁波也敏感，如紫外线、γ射线、α射线β射线及电子线等。长期存放会产生小黑斑。使用前必须激光擦除。第二节计算机X线摄影设备（四）使用注意事项

1.选用较大得IP来记录X线影像，大大减少胶片尺寸的选择次数。2.IP再次使用时，最好重作一次光照射，以消除潜影。3.由于IP的荧光物质对X线得敏感度高，要求很好的屏蔽。第二节计算机X线摄影设备第二节计算机X线摄影设备四、读取装置（一）结构1.暗盒型读取装置：将IP置入常规X线摄影暗盒类似的盒内，它可替代常规摄影暗盒在任何X线机上使用。2.无暗盒型读取装置：IP在X线曝光后直接被传送到激光扫描和潜影消除处理，供重复使用。第二节计算机X线摄影设备

（二）读取装置原理：第二节计算机X线摄影设备

读出原理：（1）用一束微弱的激光粗扫IP，并立即算出读出图像的直方图（２）自动调整光电倍增管的灵敏度及放大器的增益，再用高强度激光精细地读出潜影，并实现数字化，经过各种图像处理，获得最佳的适合于诊断的数字X线图像。第二节计算机X线摄影设备

（三）影响图像质量好坏的因素1.激光束的直径：越小越好2.光电及传动系统的噪声3.数字化的影响取样频率低－“马赛克”伪影量化级数少－“等高线”伪影一般数字化取样间隔为０.1～0.2mm像素的灰度级为8bit时，就可获得较满意的数字图像五、计算机图象处理

１.图象处理环节图像读出过程的处理：图像读出灵敏自动设定，图度自动获得最佳密度和对比度图像。图像显示图像过程的处理：显示图像的特殊处理，以获得较高诊断价值的图像，也称后处理。图像存储和记录过程的处理：在不影响图像质量的基础上压缩图像，并可进行保存和传输。还可用激光相机打印出图像。第二节计算机X线摄影设备2.图象读出灵敏度自动设定为在不同X线剂量下，获得相同图像质量，采用灵敏度自定设定功能。预读程序流程：第二节计算机X线摄影设备3.图像后处理灰阶处理空间频率处理动态范围压缩减影处理叠加处理图像处理：调节亮度、对比度、窗宽、窗位、放大反转、旋转、距离面积测量文字注释修改病人资料等第二节计算机X线摄影设备图像读出灵敏度自动设定大曝光剂量例1和小曝光剂量例2第二节计算机X线摄影设备六、存储与记录装置硬盘光盘七、评价标准（参考教材）八、使用注意事项和保养（参考教材）第二节计算机X线摄影设备第三节数字X线摄影设备第三节数字X线摄影设备一、构成二、分类三、工作原理四、CR与DR的比较第三节数字X线摄影设备一、构成DR由X线发生器、X线探测器、图像处理器、图像显示器等组成1.X线发生器：采用中、高频逆变发生器。2.X线探测器：是将X线信息转换成电信号的器件3.图像处理器：其功能包括各种图像处理，如灰阶变换、黑白反转、图像滤波降噪、放大等。4.图像显示器：用于摄影图像的重现阅读第三节数字X线摄影设备二、分类1.非晶硒平板探测器型2.非晶硅平板探测器型3.多丝正比室扫描型4.CCD摄像机型第三节数字X线摄影设备三、工作原理1.非晶硒平板探测器（1）结构：基板、集电矩阵、硒层、电介层、顶层电极、保护层等组成第三节数字X线摄影设备（2）工作原理入射X线光子在硒层中的产生电子-空穴对，在顶层电极和集电矩阵间外加高电压电场的作用下，电子和空穴向反方向移动，形成信号电流，被相应单元的接受电极所收集，形成信号电荷，每个像素都有一个场效应管，起开关作用，在读取控制信号的作用下，依次读出并经放大后被同步转换成数字图像信号第三节数字X线摄影设备2.非晶态硅平板探测器（1）结构：由基板、非晶硅阵列、碘化铯层等构成TFTX-rayCsI第三节数字X线摄影设备（2）工作原理非晶硅FPD受X射线照射后，将X线图像转换为荧光图像，再经非晶硅光电二极管构成的矩阵转换成图像电信号，在计算机读出电路的控制下，依次读出，再经A/D转换后，获得数字图像信号。闪烁体GOS非晶体硅传感器外罩闪烁体：GOS传感器:非晶体硅成像范围：14″x17″像素：2,208x2,688pixel象素尺寸：160μm分辨率：3.1lp/mm灰阶度：A/D:14bits大面积金属绝缘体半导体传感器操作环境：5~35°C

30％~75%RH第三节数字X线摄影设备第三节数字X线摄影设备

3.多丝正比室扫描型DR（1）结构：高压电源、水平狭缝、多丝正比室、机械扫描系统、数据采集、计算机控制、图像处理系统等组成。（2）工作原理锥形X线束经水平狭缝准直后形成平面扇形X线束。通过病人被检部位后射入水平放置的多丝正比室窗口，在被探测器接收后，机械扫描装置使X线管头、水平狭缝及探测器沿垂直方向作均匀的同步平移扫描，到达新位置后再作水平照射投影；如此重复进行，就完成一幅图像的采集。多丝正比室的每根金属丝都与一路放大器相连，经A/D转换器将电压信号数字化后，输入计算机进行图像处理。第三节数字X线摄影设备

第三节数字X线摄影设备4.CCD摄像机型DR（1）结构：主要由荧光板、反光板、CCD摄像机、计算机控制及处理系统等组成。第三节数字X线摄影设备（2）工作原理

X线透过人体被检部位后，经滤线栅滤除散射线到达荧光板，将X线图像转换成荧光图像，荧光经透镜反射后，通过镜头聚焦将可见光投射到CCD芯片上，CCD芯片再将可见光转换为电信号，最终获得数字化图像。第三节数字X线摄影设备CCD摄像机型DR四、DR与CR的比较详见下页。第三节数字X线摄影设备DRCR成像过程X线→人体→图像采集板→数字化图像→图像处理→显示、打印X线→人体→IP板→阅读器→图像采集、诊断、质量控制工作站→显示、打印转换过程直接数字化间接数字化空间分辨率4.6lp/mm2.0lp/mm像素尺寸140μm127μm工作效率大大提高，成像时间约5s，超过30人次/小时同普通X线摄影，而且增加了繁琐的人工处理过程图像灰阶等级12～16bit10～12bit信噪比1LP/mm时DQE55%，提供优异的成像质量1LP/mm时DQE13%不及400速胶片质量曝光剂量同样质量图像约为CR的2/3与400速增感屏感绿片组合剂量相当缺点1.技术工艺水平高，因而价格昂贵2.图像采集板成品率较低，因而采集板尺寸受限1.IP板间接转换时因荧光散线导致分辨率降低2.工作过程类似暗盒摄影方式，无法提高工作效率，解放劳动力3.IP板属消耗品，无形中增加了摄影成本第四节数字减影血管造影设备目录一、基本结构二、

影响图像质量的因素三、对X线机的要求四、X线管及探测器支撑装置五、导管床六、高压注射器七、数字系统八、DSA系统的特殊功能九、图像质量参数及检测十、日常维护与保养

第四节数字减影血管造影设备一、基本结构不含对比剂的影像称为掩模像（maskimage）或蒙片，注入对比剂后得到的影像称为造影像或充盈像。造影像减去掩模像得到减影像。减影后的图像信号与对比剂的厚度成正比，与背景无关。在减影像中，骨骼和软组织等背景影像被消除，只留下含有对比剂的血管影像。第四节数字减影血管造影设备视频信号A/D输入查找表ALU帧存储器计算机输出查找表D/A第四节数字减影血管造影设备数字图像硬件框图监视器二、影响图像质量的因素1．成像方式（1）脉冲方式：采用间歇X线脉冲来形成掩模像和造影像，每秒摄取数帧影像，脉冲持续时间一般大于视频信号一帧的时间。由于曝光X线脉冲的脉宽较大（例如100ms左右）它主要用于脑血管、颈动脉、肝动脉、四肢动脉等活动较缓慢的部位。第四节数字减影血管造影设备（2）超脉冲方式以每秒6~30帧的速率进行X线脉冲摄像，然后逐帧高速反复减影，具有频率高、脉宽窄的特点，能以实时视频的速度连续观察X线数字影像或减影像，具有较高的动态清晰度。这种方式能适应肺动脉、冠动脉、心脏等快速活动的脏器，影像的运动模糊小。第四节数字减影血管造影设备（3）连续方式所用X线可以是连续的，也可以是脉冲的，得到与摄像机同步的、频率为每秒25帧的连续影像。因采像频率高，能显示快速运动的部位，如心脏、大血管，时间分辨力高。平板探测器无同步方面的限制，但有平板刷新频率方面的限制。第四节数字减影血管造影设备2．摄影X线的稳定性

由于普遍采用脉冲影像方式，必须保证前后各帧影像所接受的X线剂量恒定，要求X线机的高压稳定、应用高频高压发生器，增加附件滤过，优化x线能谱。3．X线探测器对于应用I.I采集图像的设备，X线曝光脉冲应与摄像机场同步保持一致。第四节数字减影血管造影设备4．噪声成像链的各个环节均会产生噪声。5．伪影

在成像过程中，会产生各种伪影，如：运动伪影、饱和伪影、设备性伪影等。第四节数字减影血管造影设备三、对X线机的要求1.大功率X线发生器采集频率高，则分给每幅图像曝光时间均很短；为了减少活动脏器在曝光期间的活动，多采用脉冲曝光，曝光时间多在数毫秒。这就要求所用的X线机能在很短的时间内输出足够大的功率，从而获得满意的X线图像。一般要求X线机高压发生器的功率在80kW或以上。第四节数字减影血管造影设备2.高压波形平稳

高压发生器输出的高压要平稳。为保证每幅图像感光量均匀一致，除各照射参数一致外，还要求kV值输出稳定，具有良好的重复性。当前DSA均采用逆变高频高压发生器，容易获得波纹较平稳高压。3.脉冲控制脉冲控制有栅控X线管方式和高压初级控制方式。栅控管方式高压波形陡峭，x线质量高，软射线少。4.x线管和散热

要求大功率旋转阳极x线管，满足几个ms摄影的目的，阳极热容量大，采用外接循环散热器（大部分采用水做为冷却液）满足连续摄影的要求。DSAx线管通常有三个焦点，通过电子聚焦形成微焦点，为满足各种放大摄影的要求。第四节数字减影血管造影设备四、X线管及探测器支撑装置1.机架结构（1）三轴落地式C型臂结构示意图：C臂、偏置臂、L臂分别可以绕x、y、z轴旋转，既可以单独运动也可以联合运动，满足各种成像的要求。第四节数字减影血管造影设备三轴落地式C型臂结构示意图天轨吊架及落地式双C型臂第四节数字减影血管造影设备天轨双C臂第四节数字减影血管造影设备天轨吊架C臂大型C形臂2.机架功能（1）角度支持：C型臂可方便地进行各种角度的透视和摄影。（2）角度记忆：当C型臂转到需要的角度进行透视观察时，系统能自动搜索并重放该角度已有的造影像，供医生诊断或介入治疗时参考；也可根据图像自动将C型臂转到采集该图像时的位置重新进行透视、造影。这种技术特别有利于心、脑血管的造影，尤其是冠状动脉介入治疗手术。第四节数字减影血管造影设备（3）体位记忆技术：体位记忆能存储多达100个体位，各种体位可事先预置，也可在造影中随时存储、调用，使造影程序化，加快了造影速度。（4）快速旋转：C型臂能在托架中快速旋转运动，达到每秒45°～60°。要求C型臂具有精确的角度重现性，与图像处理软件配合完成。（5）安全保护：C型臂支架还配有自动安全防撞装置。计算机能根据机架、床的相对位置自动预警和控制C型臂的运动速度，利用传感器感受周围物体的距离，自动实现减速或停止。第四节数字减影血管造影设备五、导管床可以在水平轴平移及旋转在垂直轴升降。第四节数字减影血管造影设备第四节数字减影血管造影设备六、高压注射器1.结构图2.工作原理（1）系统方框图第四节数字减影血管造影设备1）流率控制：设定对比剂或生理盐水的注射速率2）注射量控制：对比剂注射量由电路控制和检测。为了使注射量精确，微处理器计算从增量编码器送来的脉冲并与设定注射量比较，如果实际注射量达到设置注射量，注射就会停止。3）压力阈值：基于安全的考虑，注射器的压力由电路对其监测与限制，对电机电流进行采样并精确测量实际压力，如果实际压力试图超过预置压力，则注射流率就会被限制。4）键盘控制：键盘控制由控制面板、系统显示组成。它允许进行注射编程，观察每次注射后的结果，从处理器中读出信息等。处理器含有微处理器、存储芯片及其电路。微处理器直接控制键盘板上所有控制功能。第四节数字减影血管造影设备（2）主处理器：主处理器在整个系统中起着主控作用，通过它的数据、状态和控制总线与系统中所有相应的电路进行通信，它提供以下功能：与键盘控制板接口通信（RS-422接口）；读控制板上的注射程序；把从预编程存储器（PPI）中来的程序送到控制板，将信息送至系统进行显示。（3）伺服控制：伺服系统的主要功能：①为注射头电机提供电能；②控制对比剂的流率、注射量及压力；③检测实际注射流率和压力信号；当有错误时使电机停止运转。第四节数字减影血管造影设备七、数字系统1.成像链模拟成像链第四节数字减影血管造影设备数字成像链第四节数字减影血管造影设备DSA采集板结构示意图2.图像采集第四节数字减影血管造影设备（1）采集帧缓存：主要是接受来自A/D转换后的图像数字信号，将图像进行反转后输出至积分器和积分帧缓存。（2）积分帧缓存：主要实现图像的降噪和图像的保存。实时透视和电影的图像噪声可在这通过递归和非递归的算法进行降噪。（3）积分器：通过对输入透视和电影图像数据进行实时积分而完成数据的平均，实现降噪。（4）PCI接口：将从PCI总线传来的控制信号传递给其他部分。第四节数字减影血管造影设