1、学 院： 经济管理学院班 级： 物流 1201 班姓 名： 辛双琪 学 号： 12251078指导教师： 赵启兰提交日期： 2015.1.14医学 X光影像设备的分类与应用商品学概论医学 X 光影像设备的分类与应用辛双琪（北京交通大学物流管理系，北京）摘要：现代医学影像仪器设备在经历 100 多年的发展以后，已从传统医学 X 射线成像衍生出形形色色的成像方式。本文通过对传统医学 X 射线影像设备和新型数字医学 X 射线影像设备的分类与应用进行简要介绍和对比分析，为目前医学 X 光影像设备总的发展趋势提供借鉴与参考。关键词：X 射线 影像设备 分类 应用一、X 光影像设备简述1.1 医学 X 射
2、线影像设备的基本构成医学 X 射线影像设备主要由三大部分构成： X 射线发生装置、成像系统和其他辅助装置。 11.2 医学 X 射线影像设备及其成像质量的描述指标1.2.1 医学 X 射线影像设备的主要描述指标表 1 X 射线影像设备的主要描述指标X 射线光源尺寸 包括光源直径和 X 光发射角度X 射线管的电压和电流X 射线剂量信噪比：有用的图像信息(信号)与无用信息( 噪声)的数量之比可探测的量子效率 (DQE)动态曝光范围（可生成有用的信号的一定曝光范围）调制传递函数(MTF)1.2.2 医学 X 射线影像设备成像质量的主要描述指标1）对比度：指 X 射线图像上相邻组织影像的密度差。2）空
3、间分辨率：空间分辨率反映了影像对细微结构的分辨能力和组织重建能力，由单位面积内像素的数目所决定。数字成像方式中图像单位面积像素数目远远低于模拟方式。所以数字成像的空间分辨率不如传统模拟 X 射线图像的空间分辨率高。 2-33）图像的灰度级：灰度级的数量由 2N 决定，N 是二进制数的位数，常称为位，用来表示每个像素的灰度精度。 1.2.3 影响 X 射线影像设备成像质量的主要因素1）散射线：通常把一切离开原发射线方向的辐射称为散射线。它对照片具有感光作用，能产生影像密度，形成灰雾，使照片灰雾增加，影响图像锐利度和对比度，使影像变得模糊严重影响照片的诊断价值。 2）曝光条件：若曝光条件过低，就有
4、可能遗漏诊断信息，在图像中表现为斑点、细粒、网状或雪花状的异常结构;曝光条件过高，能使一些轻微病变很容易被穿透，各组织间对比度减小，分辨率降低.3）信号转换过程：对于数字化 X 射线影像设备，在模拟信号和数字信号的相互转换过程中，会有信号损失。 4）图像的后处理：图像的后处理虽然可以帮助我们得到高质量的影像，但如果使用不当也会带来负面影响1.3 医学 X 射线影像设备的分类1.3.1 按成像方式分类（1）模拟方式：传统的医学 X 射线影像设备采用的是模拟技术。模拟式 X 线设备的成像系统包括增感屏-胶片系统、影像增强器 -电视系统等，具有曝光时间短，空间分辨率高及图像信息量大等优点。 4 （2
5、）数字方式：现代数字化的医学 X 射线影像设备采用的是数字技术。是为适应对 X 射线图像进行储存、处理、显示和传输而发展起来的。1.3.2 按机械结构方式分类按机械结构方式分类则分为以下三种：固定式、移动式、便携式。1.3.3 按用途分类分为诊断用 X 射线影像设备和治疗用 X 射线影像设备，诊断用 X 射线影像设备根据用途又可分为胃肠诊断用 X 射线设备、口腔摄影 X 射线设备、乳腺摄影 X 射线设备和手术用 X 射线影像设备等，也有集多种功能于一身的多功能 X 射线影像设备。1.3.4 按管电流量的大小分类按管电流量的大小，依次分为：小型 X 线机、中型 X 线机、大型 X 线机、超大型
6、X 线机。二、传统医学 X 射线影像设备的分类与应用2.1 传统医学 X 射线影像设备的特点表 2 传统医学 X 射线影像设备的特点历史悠久，检查费用较低，应用广泛；照射剂量大，分辨率受限；影像不能后处理，不利于存储和传输。2.2 传统医学 X 射线影像设备的应用2.2.1 传统医学 X 射线影像设备在临床诊断中的应用应用范围：1）用于骨与关节疾病的诊断2）用于胃肠疾病的诊断3）用于呼吸系统疾病的诊断4）用于其它疾病的诊断应用类型：1）X 射线透视机：X 射线透视机是利用 X 射线的穿透性和荧光作用进行透视检查，X 射线穿过受检组织或脏器后，将它们投影到荧光屏上，供医生观察，然后医生根据图像和
7、相关的医学知识做出诊断。2）X 射线摄影机：X 射线摄影机是利用 X 线的穿透性和感光效应，将受检组织或脏器显像在胶片上，医生通过观察胶片并结合有关医学知识做出诊断。2.2.2 传统医学 X 射线设备在临床治疗中的应用传统医学 X 射线设备用于放射治疗的历史也很悠久。传统 X 射线治疗机主要是应用 X 射线发出的高能量，依据其生物效应，用不同的 X 射线对人体病灶部位的细胞进行照射时，使被照射的细胞组织受到破坏或抑制，从而达到对某些疾病、特别是肿瘤(体表淋巴瘤，血管瘤，乳腺癌等) 的治疗作用。 表 3 传统医学 X 射线设备的常见分类1深部治疗机 常用于较深的皮肤损害2浅部治疗机 主要用于治疗
8、较大面积的皮肤或浅层组织疾病3接触治疗机 穿透力低，易于防护，机器多为移动式三、数字医学 X 射线设备的分类与应用3.1 数字医学 X 射线影像设备的特点数字医学 X 射线影像设备具有以下几方面的特点：表 4 数字医学 X 射线影像设备的特点图像质量高 易于管理X 射线剂量减少 易于融入 PACS 系统实时显示、调整图像 智能化处理可实现无胶片化3.2 数字医学 X 射线影像设备的类型数字医学 X 射线影像设备，根据成像原理不同，可分为计算机 X 射线放射影像（Computed Radiography，CR ）设备系统，数字 X 射线放射影像（Digital Radiography，DR）设备
9、系统。 53.2.1 计算机 X 射线放射影像（CR）设备系统CR 数字化影像的形成和处理：CR 设备是利用影像板（Imaging Plate，IP) 上的感光物质，经 X 射线曝光也就是第一次激发，记录病人某一部位的影像信号，形成潜影，这个潜影是模拟影像。然后影像板（IP）经激光扫描仪扫描也就是第二次激发，来读出影像。至此，已将模拟影像转化成了数字影像。第二次激发过的（IP）用强光照射，使影像板上的潜影消失，这样影像板就可以反复使用，好的影像板可以重复使用万次以上。CR 系统将获得的数字影像转换为可见图像有三种方式：1)利用荧光屏显示，在荧屏上显示出人眼可见的灰阶图像，供观察和分析;2)用多
10、幅相机将荧光屏显示的影像通过光学系统照射到胶片上；3)用激光相机直接将影像信号记录在胶片上。数字影像还可被传送到医院局域网或 PACS 系统中，用于诊断、存储、处理和检索，也可用磁盘和光盘长期保存。CR 设备与传统 X 射线设备相比优势还在于，图像处理系统可对产生的影像数字化信号进行处理，可以在一定范围内改变图像的特性。图像处理主要功能有五个：窗位处理、灰阶处理、多重处理、X 线吸收率减影处理和数字减影血管造影处理。 6- 10CR 设备的特点：1）传统 x 射线能摄照的部位都可以用 CR 设备成像，对 CR 图像的观察与分析也与传统 x 线相同。2）CR 设备拍摄条件的宽容范围较大，获取病人
11、 X 射线图像所需的 X 射线剂量比传统方法大大减少，同时出现的不合格片很少。3）CR 设备动态特性比传统 X 射线系统有明显提高，CR 输出的图像清晰度大大高于传统图像，有利诊断。4）图像信息可由磁盘或光盘储存，网络传输。5）CR 设备的不足在于，图像的时间分辨率不够，不能适应现代医学发展的需要，所以 CR 设备的发展方向就是要提高时间分辨率。CR 成像系统的发展：CR 成像系统的主要改进和提高主要体现在三个方面： IP 板（影像板） 、IP 板阅读器和软件。3.2.2 数字 X 射线放射影像（DR）设备系统数字 X 射线放射影像（DR） ，是直接将 X 射线光子通过电子暗盒转换为数字化图像
12、，是一种广义上的直接数字化 X 射线影像，以下简称 DR，它可分为非直接数字放射影像（IDR）和直接数字放射影像（DDR） 。而狭义上的直接数字化影像是指直接数字放射影像（DDR） ，采用影像直接转换技术的数字放射影像，是真正意义上的直接数字化 X 射线放射影像。 11DR 设备的特点：1）DR 设备具有较高的空间分辨力和低噪声率。2）DR 设备具有低的辐射剂量高的密度分辨率。3）DR 成像速度快。4）DR 设备采用直接转换技术得到数字图像，有效的解决了图像的存档、管理与传输，影像信息可用光盘刻录，成本低廉，利用网络传输方便、效率高，为医学影像实现全数字化和无胶片化奠定了基础。5）DR 设备的
13、发展方向主要是非晶硒平板检测器的不断改进和提高，重点是像素单元再缩小，提高图像的分辨率；提高检测器对 X 线的转换率，降低 X 线剂量；研发高质量的图像处理软件，进一步提高图像质量。DR 设备具有代表性的装置：常见的装置有 Hologic EPEX DR 系统和国内东软数字医疗生产的 DR 设备等。3.2.3 CR 和 DR 的比较1）CR 与 DR 的相同点都是将 x 射线影像信息转化为数字影像信息。2）都采用数字技术，都有很宽的曝光宽容度。3）可以根据临床需要进行各种图像后处理，如对比度调整等。4）CR 系统由于自身的结构原因，x 射线照射影像板时，存在着散射，会有潜像模糊，使图像模糊，降
14、低了图像分辨率，因此 CR 的不足之处主要为时间分辨率较差，不能满足动态器官和结构的显示。而 DR 无光学散射而引起的图像模糊，其清晰度主要由像素尺寸大小决定。5）CR 系统更适用于 X 射线平片摄影。DR 系统则比较适用于透视与点片摄影及各种造影检查。胸部为 DR 最适合的部位，胸部组织密度差异大，不同的后处理，更有利于发现病变。6）CR 系统需要一定的技术经验以取得合适的摄影条件来获得质量好的图像，使其操作的简易性和图像质量的稳定性稍逊于 DR。 12- 143.2.4 数字医学 X 射线影像设备的应用数字医学 X 射线影像设备在医学诊断中的应用： 表 5 数字医学 X 射线影像设备在医学
15、诊断中的应用多用途的数字 X 射线透视摄影设备胃肠诊断 X 射线设备口腔摄影 X 射线设备乳腺摄影 X 射线设备手术用 X 射线设备数字医学 X 射线影像设备的在介入治疗中的应用：介入治疗就是在这些现代科技发展的基础上发展起来的一中新的治疗方法，它是在医学影像设备的引导下，用穿刺针、导丝、导管等精密器械进入到病变部位进行治疗，并获取病理材料的过程，它能以微小的创伤获得与外科手术相同或更好的治疗效果。医学影像设备的导向是完成介入治疗的关键，现代数字化的医学 X 射线影像设备在介入治疗中发挥了重要作用，使介入性操作能在实时和立体的影像引导下进行。数字减影血管造影(DSA)设备：它是医学影像技术与计
16、算机技术结合的产物，也是数字 X 射线影像设备之一。由于它能实时提供导管导向的位置、局部循环结构、栓塞或扩张的效果等有关介入诊疗的信息，因而具有极大的优越性和实用性。DSA 在使用时采用的方法有三种，时间减影、能量减影和混合减影。DSA 设备具有以下几种特点：表 6 DSA 设备的特点更加智能化，处理数据的速度更快实现了无胶片的处理方式使用的 X 射线剂量更低，减少了对患者的辐射伤害给病人造成的创伤小，医生操作简便图像显示、处理能力强随着技术进步， DSA 有了长足发展，如旋转 DSA、三维（ 3D）成像等数字医学 X 射线影像设备的在立体定向放射治疗中的应用：X 刀的基本思想是将立体定向手段
17、与直线加速器相结合，X 刀具有的特点如下：表 7 X 刀的特点多射野，非共面，适形放疗三维立体定向放射治疗高疗效，低损伤成本低廉目前 X 刀治疗还有新的方法，如使用分次 X 刀和在 X 刀治疗中使用光增敏剂四、小结纵观医学 X 光影像设备的应用与发展，可以看到现代医学影像设备总的发展趋势是：在性能上继续提高；在功能上不断拓展；从整体上相互融合，于种类上各自分化拆细；在技术上向数字化发展；诊断与治疗双方彼此靠拢。随着科学技术的进步，医学 X 光影像设备在诊断与治疗甚至整个人类医学中都占据着越来越重要的地位，尽管其价格昂贵，更新换代迅速，但却仍然吸引着众多医疗机构不惜重金纷纷购置，不停地升级换代，
18、其在临床应用中所体现的实用价值可见一斑。 15参 考 文 献1赵强. 现代医学影像设备的发展趋势J. 影像技术, 2003, 3: 001.2Frosio I, Lucchese M, Lissandrello F, et al. Automatic contrast enhancement in digital radiographyC/Medical Imaging Conference. IEEE, 2008: 4331-4334.3Cao X, Huang H K. Current status and future advances of digital radiography an
19、d PACSJ. Engineering in Medicine and Biology Magazine, IEEE, 2000, 19(5): 80-88.4苟量, 王绪本. X 射线成像技术的发展现状和趋势J. 成都理工学院学报, 2002, 29(2): 227-231.5Lempicki A, Brecher C, Szupryczynski P, et al. A new lutetia-based ceramic scintillator for X-ray imagingJ. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research
20、 Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2002, 488(3): 579-590.6董欣媛. 数字 X 射线影像设备 (DR 系统) 的研究D. 北京: 北京交通大学, 2010.7董旭. 医用 X 射线数字摄影 (CR/DR) 系统检测方法的研究和评定 JJ. 中国医学装备, 2010, 6(1): 8-11.8 胡熙芳, 谢维敢, 马金瑞. 数字化医学影像设备的应用与发展J. 中国医学装备, 2006, 3(2): 21-24.9夏建章. 数字化 X 线影像检查技术成像质量与
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