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  • DSA影像增强器性能的检测潘京泉,刘广月(南京大学医学院附属鼓楼医院,江苏南京210008) [中图分类号]R814.43 [文献标识码]B [文章编号]1671-5098(2003)04-314-01 影像增强器是数字减影血管造影技术与普通X线透视机...

    DSA影像增强器性能的检测
    潘京泉,刘广月(南京大学医学院附属鼓楼医院,江苏南京210008)  
    [中图分类号]R814.43 [文献标识码]B [文章编号]1671-5098(2003)04-314-01   
    影像增强器是数字减影血管造影技术与普通X线透视机的主要部件,对DSA成像、X线透视与影像质量至关重要。为了得到满意的DSA影像与X线透视效果,除加强成像系统其他环节的管理外,还应对成像系统影像增强器的各种参数进行检测。
    1 影像增强器对比度分辨率的检测
    影像增强器对比度分辨率分为高对比度分辨率和低对比度分辨率两种。DSA影像增强器由增强器、光学透镜系统、摄像机、监视器等部件构成,每一个构件都会影响到系统聚焦,从而导致该系统分辨率的下降。
    影像增强器中常见的聚焦偏离现象有:1电子透镜系统发生的聚焦偏离现象;2光学透镜聚焦偏离现象;2摄像机发生的位移而产生的聚焦偏离现象;4当监视器部件老化时,也有可能发生聚焦偏离现象;5当人们用肉眼观察电视监视器上的图像时,影像增强器系统的分辨率还会受监视器扫描线数的影响。增强器的影像对比度在通常情况下要高于普通荧光屏。当增强器系统的量子噪声较大时,系统内的光子散射严重,就会导致影像增强器的对比度变差,使低对比度分辨率下降。这将造成人体较厚部位内的小病灶可见度下降,从而有可能造成漏诊。
    DSA影像增强器高对比度分辨率的检测方法:将铜网测试板用透明胶带固定在影像增强器的入射平面上,使监视器中铜网线的影像与扫描线的方向成45°角。当出现影像饱和现象时,需在铜网板上加一块18cm×18cm×2cm的铝板。并从监视器上记录下能分辨的最密铜网的线密度。分辨的铜网密度越小,说明影像增强器系统的分辨率越好。影像增强器低对比度分辨率的检测方法:将厚度为1.0mm,其上有两排直径为1.0mm、3.0mm、5.0mm、7.0mm圆孔的铝板放在两块厚铝板中间。将它们固定在影像增强器的入射屏或X线管的窗口外面。X线管焦点与增强器之间的距离分别设定为75cm和100cm、100kV、1mA和2mA进行透视;也可使用亮度自动控制装置进行透视。将铝板的照射野调节到10cm×10cm进行透视,同时还应调节监视器的亮度和对比度,将影像调节到最佳状态,并记录监视器上清晰可见的最小孔径。较理想的系统应能清晰显示3.0mm的圆孔,优质的系统可清晰显示1.0mm的圆孔。
    2 影像增强器入射空气比释动能率的检测
    此种能量是不带电粒子与物质相互作用而释放出次级带电粒子的辐射能。它等于不带电粒子在物质中释放出全部粒子的初始动能总和的平均值再除以物质质量。如果在DSA系统中配置一部入射空气比释动能率较好的影像增强器,能大大减少病人在进行DSA检查时吸收的X线量,同时还可以提高影像的质量。DSA影像增强器入射空气比释动能率主要由增强器的灵敏度和量子噪声所决定,在该参数固定不变的情况下,低对比度分辨率是判断影像增强器质量的最佳指标。
    测试方法:将X线剂量记录笔充电后,固定在影像增强器输入屏上,在自动亮度控制状况下,照射5min,或用100kV、1mA的条件照射5min。并对剂量计读数进行照射时间、刻度系数及能量响应进行校正,就可求出影像增强器入射空气比释动能率。
    影像增强器入射空气比释动能率应不小于36PGy/min。当此值下降15%时,系统的影像质量将受到量子噪声的影响;当此值上升25%时,被认为是超标。这是反映影像增强器系统质量的重要指标,特别是反映影像增强器和摄像管质量的重要指标。
    3 影像增强器亮度系统的检测
    亮度自动控制系统的检测目的是通过测量增强器的光输出量的情况,如果亮度不满意的话,可通过调节X线管管电压或管电流的方法稳定影像亮度。亮度自动控制系统应能在不同体厚、不同X线照射野、不同影像增强器尺寸、有滤线栅过滤器和无滤线栅过滤器、焦点、人体和检测器三者中相对距离变化情况下进行调节,在任何情况与条件下都能输出一幅较为满意的X线影像。
    测试方法:首先将一块铝板放在X线检查床上,X线照射野的范围应略小于铝板;第二,用亮度计测量荧光屏的亮度(采用自动亮度控制);第三,在铝板上再加一块铝板,再次测量荧光屏的亮度。照射野大小、监视器亮度、对比度应与前一次相同;第四,改变照射野大小以后,再一次测量荧光屏亮度。
    如果自动调节亮度系统是通过改变管电压来调节亮度的话,还应该检查在低电流和高电流两种情况下的千伏值与荧光屏亮度。如果是通过调节管电流来自动调节亮度的话,还应该测量在80kV时的电流补偿情况。
    荧光屏亮度应保持不变或在较小范围内波动,波动的幅度越小越好。在照体模不变的情况下,自动控制系统的稳定性应保持在2个月左右,管电压应稳定在±5kV以内,管电流应稳定在±40%以内。
    在没有亮度计测试的情况下,可采用目视法,其光密度应保持不变。
    (收稿日期:2002-12-01)·413·2003年4月第10卷第4期    
    实用医技杂志JournalofPracticalMedicalTechniques   Apr.,2003 Vol.10 No.4
    作者简介:潘京泉(1957-),男,江苏常熟人,1977年毕业于苏州卫校,主管技师

    转载于:https://www.cnblogs.com/okaimee/archive/2010/06/11/1756221.html

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  • [DSA] 数字血管造影系统-软件篇

    千次阅读 2015-01-07 16:01:28
    DSA技术是20世纪80年代继CT之后兴起的一项新的医学影像技术。 在数字减影血管造影开发之前,减影的精确性还不能分辨影像内1%以下的影像对比。 DSA的问世,解决了医学影像学领域中血管造影的数字化成像问题,是...

    数字减影血管造影(Digital Subtraction Angiography )简称DSA。DSA技术是20世纪80年代继CT之后兴起的一项新的医学影像技术。

    在数字减影血管造影开发之前,减影的精确性还不能分辨影像内1%以下的影像对比。 DSA的问世,解决了医学影像学领域中血管造影的数字化成像问题,是医学影像学领域中的一个重要发展。

    DSA的原理

    DSA是建立在图像相减的基础上。在1961年有人提出利用两张相似图像的胶片与胶片间作光学减影处理,从而突出两者间的差别。光学减影的缺点:减影过程会丢失信息量,不能实时显示,要消耗大量的胶片。

    目前的DSA是基于顺序图像的数字减影,减影技术的基本内容是把人体同一部位的两帧影像相减,从而得出它们的差值部分,其结果是在减影图像中消除了整个骨骼和软组织结构,使浓度很低的对比剂所充盈的血管在减影图中被显示出来,具有很强的对比度。

    DSA的实现

    胶片减影法步骤如下:
    1、在注射造影剂前先摄取一张平片,也是一张负片。
    2、将这张负片拷贝正片。
    3、将这张正片置于注入造影剂后所摄得的同一部位的X线造影片上,在其下方再放置一张胶片,然后又曝光一次使这张胶片感光。

    DSA减影过程基本上按以下顺序:
    ①摄制普通片 
    ②制备mask片,即素片、蒙片 
    ③摄制血管造影片 
    ④把mask片与血管造影片重叠一起翻印成减影片

    DSA有三种方式:

    一、时间减影:

    时间减影是DSA的常用方式,是在注入对比剂前后摄取一系列影像,从中取一幅显影前(蒙片)与一幅显影后作减影。由于整个影像序列是在对比剂通过兴趣区血管期间摄取的,故每一幅均具有时间依赖性特征。用作减影的2幅影像是在不同显影时期获得的,故称为时间减影。

    鉴于减影中所用的mask和充盈像的帧数及时间不同,又可分:

    1、常规方式:

    取mask和充盈像各一帧,然后相减。Mask的选定尽可能在血管充盈前的一瞬间,充盈像的选定以血管内造影剂浓度最高为宜。mask像与充盈像的确立也可以根据诊断的需要分别进行选择,以获得不同时期的减影像。

    2、序列(脉冲)方式:

    脉冲方式为每秒数帧的摄影,图像频率为每秒数幅;X线脉冲曝光。在对比剂未注入血管前采集蒙片(mask), 注射对比剂,在对比剂逐渐扩散的过程中对X线图像进行采集。然后用mask与序列对比剂充盈像逐一进行减影处理,最后得到一系列连续间隔的减影图像,是一种普遍采用的方式。 适用于活动少的部位的检查:脑血管、腹部、四肢等

    3、超脉冲方式:

    超脉冲方式是在短时间进行每秒6-30帧的X线脉冲摄像,然后逐帧高度重复减影,具有频率高,脉宽窄的特点。优点:适应心脏、冠状动脉、主肺动脉等活动快的部位,图像的运动模糊小。

    4、连续方式(电影方式):

    连续方式与透视一样,X线机连续发出X线照射,得到与电视摄像机同步,以每秒25-50帧的连续影像的信号。亦类似于超脉冲方式。在连续方式中DSA系统处于连续的工作方式,摄像机连续摄制一系列图像供图像处理机处理。Mask一般都是用固定的。优点:图像频率高,可以显示快速运动的部位。

    5、时间之隔差方式(TID):

    TID则是mask像不固定,顺次随机地将帧间图像取出,再与其后一定间隔的图像进行减影处理,从而获得一个序列的差值图像。在TID方式中,Mask像时时变化,边更新边重复减影处理。进行TID方式减影,能够消除由于相位偏差造成的图像运动性伪影。TID既可以作减影方式,又可以作为图像后处理方式。

    6、路标方式:

    先注入少许造影剂后摄影,再与透视下的插管作减影,形成一幅减影图像,作为一条轨迹,并重叠在透视影像上。采用少量注射、峰值保持、路径显示、透视叠加的方式。路标技术的使用为介入放射学的插管安全迅速创造了有利条件。路标技术是以透视的自然像作“辅助mask”,作为插管的路标。要求:在使用路标技术时患者体位和投射方向在整个过程中保持不变。

    7、心电图触发脉冲方式:

    与固定频率工作方式不同,X线脉冲与心脏的搏动节律相匹配,以保证系列中所有的图像与心律同相位,并可控制曝光的时间点在血管运动最小的时刻。此方式主要用于心脏大血管的DSA检查。

    二、能量减影 

    能量减影也称双能减影、K-缘减影,是利用对比剂与周围组织间能量衰减的差别进行减影。即进行兴趣区(ROI)血管造影时,几乎同时用两个不同的管电压,如70kV和130kV取得两帧图像,作为减影对进行减影,可以突出减影图像中碘的对比度,消除其它无关组织结构对图像的影响,由于两帧图像是利用两种不同的能量摄制的,所以称为能量减影。

    用低能和高能两种能量的影像相减只能消除一种组织的影像。因此在一幅减影图像中不能将软组织和骨骼同时消去。

    优点:是进行处理的两幅图像是连续采集的,病人有少许活动不会影响图像的效果。

    三、时间减影与能量减影的改良方式(混合减影)

    1、积分蒙片方式:  把若干幅不含对比剂的影像积分,把若干幅血管显影影像积分,然后将两组积分后的影像再作减影处理。 
    2、匹配滤过方式:  是把一系列减影图像加权以突出碘信号、降低背景结构信号和噪声的减影影像作时间积分的处理方法。 
    3、递推滤过:          是应用视频影像处理方式,将图像加权后进行相加的方法,可以提高图像对比分辨率,但同时也降低了时间分辨率。
    4、混合减影方式:  常规 DSA减影方式基于一种物理变量,即时间变量的减影。而混合减影则是:把时间、能量和深度三种变量为基础。


    除上述减影外,还有电视减影、体层减影、光学减影和CO2-DSA等。


    DSA影像后处理技术

    后处理功能是DSA有别于常规血管造影的特征之一,也是计算机辅助的数字成像技术(CT、MR等)均具有的功能。
    DSA的后处理功能主要常用的有以下内容:更换掩模法、图像位移、空间滤过、时间滤过、图像局部放大、图像旋转等 。

    更换掩模法

    也叫两蒙片法,是DSA中最重要也是常用的有效的校正配准不良的后处理方法。又称更换蒙片即重新确定mask像,是最常用的可以弥补造影过程中病人轻微运动,造成的减影对错位。

    图像位移

    又称像素移动。除再蒙片外,像素移动是DSA中另一个最常使用消除移动伪影的技术。是一种通过计算机内算法程序来消除移动伪影的技术。主要适合于肢体血管造影造成的移动伪影。

    空间滤过(空域滤波)

    为了提高DSA系统对微细血管的空间分辨力,常采用某些特殊办法,如边缘增强、选择性的放大空间频率等技术。用边缘增强等技术提高分辨空间分布细节的功能过程叫空间滤过,其含义是从空间提取更小的细节。

    空间滤过是在一幅图像上选择性增强或减弱特殊空间频率成分,即通过施行边缘增强来补偿调制传递函数的一些下降,它是计算机软件控制的处理方法。常常是DSA系统的能力之一。

    空间滤过通常有三种滤过方式:

    ①低通滤过,又叫平滑图像;
    ②中通滤过,是消除图像噪声的方法。
    ③高通滤过,又叫边缘增强,能使图像的边缘亮度增加变锐。


    影响DSA图像质量的因素

    噪声:X线系统的量子噪声、影像增强器的量子噪声、电子噪声等

    伪影:

    伪影是DSA成像过程中所造成的虚假现象,泛指影像失真。既影响病变的观察,又降低了图像质量。 主要形式有:运动性伪影、饱和状伪影和设备性伪影。

    运动性伪影

    在DSA的成像过程中,病人生理性和病理性的运动都可以使减影对不能精确重合,即配准不良。移动使减影对配准不良在影像上形成的伪影称为运动性伪影。
    引起伪影原因有:造影剂刺激、呼吸运动、胃肠蠕动、心脏跳动、精神紧张、躁动病人或不合作小儿患者。

    运动性伪影有几个特征:

    ①边缘处最明显,中心部相对轻微。
     ②伪影的量随结构边缘密度陡度增大而增大。
     ③伪影的量随移动的结构衰减系数增加而增大。
     ④配准不良在DSA影像导致正性和负性伪影。

    所要求的动脉对比剂浓度与血管直径近似地成反比。一般在8mm直径的血管中要求对比剂浓度为2~6mg/ml,在2mm直径的血管中为10~20mg/ml,而在1mm直径的血管中为20~37mg/ml。

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  • [DSA] 数字血管造影系统-硬件篇

    千次阅读 2015-01-07 14:58:36
    2008年的资料,但可以作为入门资料,讲述了很多...在计算机控制下,X线穿透人体后,经影像增强器增强,由摄像机将增强后的未注射对比剂图像和注射过对比剂的图像信息进行采集,并将前者与后者相减获得一张数字化图像,

    根据一下资料整理和增删:

    http://www.china-radiology.com/showtopic-6451.aspx  2008年的资料,但可以作为入门资料,讲述了很多基本概念

    http://blog.csdn.net/okaimee/article/details/5656085  介绍球管的参数


    基于增强器和CCD的DSA系统:

    在计算机控制下,X线穿透人体后,经影像增强器增强,由摄像机将增强后的未注射对比剂图像和注射过对比剂的图像信息进行采集,并将前者与后者相减获得一张数字化图像,再经数/模转换器转换成减影图像。


    基于平板的DSA系统:

    由平板探测器取代了传统影像链的影像增强器/CCD-TV系统和A/D转换系统,减少了影像链模/数转换中产生的噪音和畸变,使X线信号得到最大限度的利用,既大幅度降低X线照射剂量,还能在任何背景下都获得清晰的血管造影和减影图像。


    决定数字血管造影系统综合性能的关键参数

    1、整机性能稳定性

    整机性能稳定性如何取决于品牌和整机零部件来源的一致性。品牌价值是产品质量最简约的保证,品牌知名度和美誉度越高,品牌价值越高。而零部件来源的一致性和品牌的同一性,决定了影像链性能的稳定性和零部件间的相互适配性高低。在数字血管造影设备领域,目前主流品牌依然是欧美产品,以SIEMENS、PHILIPS、GE为主。

    由于各企业经营理念的差异,目前主要有两种生产方式:

    一种是从数字血管造影设备的设计到生产走的是一条系统整体设计的一体化道路,这种模式是:为获取优质图像,X线球管、影像增强器/CCD系统、A/D转换电路、或平板探测器等各零部件之间是预先经过统一规划和设计考虑的,对数字化X线图像信号获取的整个成像链各环节都有质量要求,对造影系列图像的获取有时间轴上的X线稳定性要求,对数字图像处理系统有快速、实时、高分辨率、图像灰阶多的要求,从X线机到X线电视系统或X线平板探测器系统到数字图像系统都由同一品牌公司提供,且所有这些决定了数字血管造影系统的性能先进性和系统稳定性,并进而影响图像质量。西门子、飞利浦、北京万东的数字血管造影系统即采用这种模式生产。

    另一种生产方式是采用零部件全球采购模式生产,即X线球管、影像增强器/CCD系统、A/D转换电路、或平板探测器等基本来自外购,从X线机到X线电视系统或X线平板探测器系统到数字图像系统由多家不同的公司提供,设备供应商仅仅是品牌拥有者或影像链中某个零部件的生产商,其整机生产过程实质上就是组装集成过程,类似于在电脑市场采购零部件组装电脑,故业内常将此类设备戏称为“兼容机”,GE、沈阳东软等公司的数字血管造影系统基本采用的是第二种模式生产。

    在数字血管造影系统领域,国内主要生产厂家如北京万东(现华润万东)、沈阳东软等公司。

    行业中有种幽默的说法,较形象地比喻个品牌产品:美国人精于做市场,GE是商人开的公司,故GE生产最好卖的设备;德国人精于做产品,SIEMENS是工程师开的公司,故SIEMENS生产最好用的设备;荷兰人爱美,PHILIPS是艺术家开的公司,故PHILIPS生产最漂亮的设备;日本人精于算计,东芝是会计开的公司,所以东芝生产全同步寿命产品;中国人善于仿制,万东是天才开的公司,故生产质优价廉的产品。

    2、影像链技术的先进性

    数字血管造影系统的影像链由X线高压发生器、X线球管、影像增强器/CCD-TV/模数转换系统或平板探测器、图像后处理系统等组成。

    1)X线高压发生器:

    主要有工频高压发生器和高频逆变高压发生器,前者基本淘汰,但一些较落后的地区(非洲)还在使用,据说是因为这些地区供电不稳定导致高频逆变器不能正处工作;后者又可分为连续式高频逆变高压发生器和计算机控制的脉冲式高频逆变高压发生器。数字血管造影系统均采用高频逆变高压发生器,GE、Philips采用的是连续式高频逆变高压发生器,其脉冲采集时的脉冲波依靠X线球管内的栅极开关控制产生,该型高压发生器结构相对简单,技术难度相对较低,造价也相对低廉,但稳定向较高,故障率较低。Siemens、万东采用的是计算机控制的脉冲式高频逆变高压发生器,其脉冲采集时的脉冲波直接由高压发生器产生,该型高压发生器制造工艺复杂,技术难度较高,造价也相对昂贵。

    栅控技术是上个世纪由岛津公司最先应用在DSA上,其目的是产生脉冲透视,原理是在球管的阴极和阳极之间附加一个栅极开关,以切断或接通阴极打在阳极靶面的电子束来控制X线的产生。由于DSA系统具有较大的电流,栅极在高电子束作用下容易出现损害,而且由球管内的栅控开关的开合过程产生脉冲波,影响了射线垂直度和均整度,在脉冲透视时,其X线能量下降50%,而脉冲式高频高压发生器则完全避免了上述弊端,所以目前已经逐渐被一级发生器控制产生脉冲透视(脉冲式发生器技术)而取代。

    高档数字血管造影系统通常采用微机控制的大容量脉冲式高频逆变式变压器,功率达100KW,高压范围40—125kV,最大电流1000mA(100kV),具备脉冲透视功能,以适于超短时间、低电压、大电流连续脉冲式动态采集的需要。同时还能自动根据成像区衰减状态调整kV、mA等参数,使X线管保持最佳负荷状态,在安全辐射剂量范围内获取最佳图像质量。以下为西门子、GE和飞利浦三家公司产品的比较:

    X线发生器

    西门子

    飞利浦

    GE

    技术

    计算机控制脉冲式

    连续式

    连续式


    功 率

    100 kW

    100 kW

    100KW

    电 压 范 围


    50 - 125 kV

    40- 150 kV

    60 - 125 kV

    电 流 范 围

    100 - 1000 mA

    20 - 1000 mA

    1000 mA

    最短曝光时间
    0.5 ms

    1ms

    1ms

    自 动 曝 光 控 制 或 需 测 试 曝 光

    不需测试曝光,从 透视值的物体厚 度计算设定曝光 参数
    需 要 测 试 曝 光
    用 半 剂 量 作 测 试 曝 光


    我目前在开发的则是来自imd公司的逆变器,一间意大利的公司。

    逆变器的关键元器件是开关器件,有IGBT和MOSFET两种,前者较传统,一般工作与20MHz,后者可以做到更高的频率,波形输出更逼真,谐波含量更低,有利于球管。

    最短曝光时间短能够提高X线质,从而减少软射线的产生,最终提高图像质量,这是整个高压发生器的关键参数。在设备的实地考察时,应用手触摸和用耳听刚刚做完手术的机器高压发生器是否发烫,电流声可否听到,以了解高压发生器的性能优劣和机器本征噪声大小,这将影响设备连续工作能力强弱和图像信噪比高低。

    2、X线球管:

    各生产厂家均较注重新型球管的研发,从固定阳极到旋转阳极、从单焦点到双焦点再到三焦点、从滚珠轴承到滚针轴承再到液态金属轴承再到电子束控技术、或采用飞焦点技术、或采用阳极接地技术、或采用航天散热涂料等,均是为实现球管耐用、耐热、提高射线束质量的目的。
        目前在高档数字血管造影系统,为满足连续脉冲曝光,采集高品质动态影像的要求,应使用小焦点、高热容量容量、高负荷、高转速、散热率高的x线管。目前最先进的是采用液态金属轴承技术,避免了普通球管在高转速情况下轴承的磨损,不仅散热效率增加,更大大提高X线管承受连续负荷的能力,提高了球管的寿命,同时降低了设备的本征噪声,提高图像的信噪比。

    球管焦点大小决定图像的锐利度和对比度高低。为提高分辨率,焦点应尽可能小。目前,平板探测器数字血管造影系统配置x线管的旋转阳极靶面角度8-12度,通常要求具备3个焦点,焦点大小范围0.3—1.Omm。同时一些行之有效的综合技术手段被用于提高影像质量并减少患者和检查者的辐射剂量,如铜过滤技术:x线窗口处附加铜过滤片,对x线光谱进行过滤,减少低能量软射线,提高输出x线束的平均能量。铜过滤片有不同当量组合(0.1-0.9mm),由计算机自动根据摄影部位、体位,成像参数进行设置,以保证最佳X线过滤效果。

    球管

    西门子

    飞利浦

    GE

    技 术

    液 态 金 属 轴 承 球 管


    液 态 金 属 轴 承 球 管

    普通滚珠轴承球管

    焦 点

    0.3/0.6/1.0mm

    0.4 /0.8mm

    0.3/0.6/1.0mm

    功 率

    18/52/100KW

    40/ 85 kW


    40/100kW

    阳 极 热 容 量

    2.0MHU

    2.4MHU

    3.7MHU

    单位阳极热容量单位时间散热效率

    405khu/min

    337.5khu/min

    189khu/min

    附 加 滤 波

    CAREFILTER: 0.1,0.2, 0.3, 0.6 和0.9 mm Cu; 根据体厚 自 动 设 定

    Spectrabeam 0.2, 0.5, 1.0 mm

    0.1, 0.2, 0.3mm Cu


    从参数上看,GE的球管的阳极热容量有很大提高,但其单位阳极热容量单位时间散热效率较低,由于采用普通拍片机球管技术导致球管重量和体积明显增大,给机架旋转带来一定的麻烦。对于球管散热效能高低,通过用手触摸刚做完手术机器的球管是否发烫及发烫的程度即可清楚。


    球管的规格参数包括结构参数和电参数两种。前者指球管结构所决定的各种参数,如靶面的倾斜角度、有效焦点、外形尺寸、重量、管壁的滤过当量、阳极转速、工作温度和冷却形式等。电参数是指球管电性能的规格数据,如灯丝加热电压和电流、最大管电压、管电流、最长曝光时间、最大允许功率和阳极热容量等。

    1、 kV,管电压,球管工作时的电压。最大管电压是指加于球管两极间的最高电压峰值。此值由管芯长度、形状、绝缘介质的种类以及管套的形式等决定。若超过最大管电压值,可导致管壁放电或击穿。管电压单位为千伏(KV)。

    2、mA,管电流,是指在某一管电压和曝光时间内所允许的最大电流平均值,单位为毫安。在调整管电流时不得超过额定值,否则将导致焦点面过热而损坏或缩短灯丝寿命。

    3、最长曝光时间是指在某一管电压和管电流条件下所允许的最长曝光时间,单位为秒。使用中若超过此值,由于热量的积累,将使焦点面过热而损坏。

    4、 阳极热容量是指在阳极所能存储的最大热量。
     
        4.1 阳极热容量代表X射线管芯的承受能力,焦点(0.6~1.2)的热容量不需要太大,200khu,300khu,400khu等比较合理;焦点(0。3~0.8)的热容量必须要很大才行,最少也得600,700以上才比较合理
        4.2 球管热容量代表整个管套的承受能力,与散热曲线有关;靶面直径尺寸越大,散热效果越明显,基本上RAD 在3寸,带透视的4寸的

    5、大焦点/小焦点
        电子在高压的作用下,在阳极靶面形成的聚焦轨迹称为物理焦点,简单地说就是阴极电子冲击在阳极靶上的面积称为焦点。焦点又分实际焦点和有效焦点,人们通常所说的焦点一般指的是有效焦点,即标称焦点。由于靶有一定的角度,所以标称焦点是物理焦点的在垂直于球管轴方向的投影,标称焦点要比物理焦点小得多。
        我们常说的0.6,1.2都只是标称值,不是实际长度,所以,单位不是mm。测量方法在IEC60336里有规定。焦点是长方形的,分长轴和短轴,单位是mm。标称0.6、1.2的焦点根据IEC60336:2005的规定,0.6焦点的最大宽度是0.90,最大长度是1.30,1.2焦点的最大宽度是1.70,最大长度是2.40.
        实践证实,在X线摄影时,焦点越小,分辨率越高。但是焦点越小,承受的功率也小;当需要使用大条件(即大功率)时,小焦点就不能满足了;这时主要矛盾是能不能拍,所以在损失一小部分分辨率的条件下,增大焦点,满足使用。
        一般分为:微焦点:小于0.4mm;    较小焦点:小于1mm,   较大焦点:大于1mm~4mm,微焦点通常作为心血管透视管较多.

    6、球管特性曲线
          I.阳极特性曲线: 指在一定的灯丝加热电流下,管电压U 与管电流I的关系。
      II灯丝发射特性曲线:是指在一定管电压下,管电流与灯丝加热电流的关系。意义“要调节管电压和管电流得到所需X线的质和量,必须对空间电荷进行补偿。补偿原则:当管电压高时适当减小灯丝加热电流,使管电流不随管电压的变化而变化。反之当管电压低时,适当增加灯丝加热电流。

    每个球管的特性曲线都不一样(所以是未知的),而且是非线性的,所以在安装的时候,必须测试球管的特性曲线,使逆变器能够精确地控制球管的kV和mA。

    下表是西门子DRH CT球管156CT-103MS的规格参数

    参数类型 参数值
    最大管电压 140KV
    焦点尺寸 1.6 X 1.4 mm
    0.1S最大功率  55KW
    最大灯丝电流、电压 80A; 14.0V
    持续使用时最大灯丝电流 40A
    阳极靶面角度
    阳极靶面直径、材料 117mm,RTMC
    阳极热容量  1300KJ
    阳极最大散热速率 270KJ/min
    整个过滤量 2.2mm A1/80KV
    球管最大热容量 2200KJ
    旋转阳极驱动电源频率 65HZ
    冷却方式 油循环风冷却
    重量 37KG
    工作温度 +10 - +35℃

    下表是TOSHIBA E7252X的规格参数

    参数类型 参数值
    最大管电压 150KV
    焦点尺寸 1.2/0.6 mm
    0.1S最大功率  75/27KW
    最大灯丝电流、电压

    5.5A;12.7~17.1V

    5.2A;7.0~9.4V

    持续使用时最大灯丝电流  
    阳极靶面角度 12°
    阳极靶面直径、材料 74mm,表面为铹-钨的钼靶
    阳极热容量  210 kJ (300 kHU)
    阳极最大散热速率 475 W (667 HU/s)
    整个过滤量  
    球管最大热容量 900 kJ (1250 kHU)
    旋转阳极驱动电源频率 50/60/180Hz 
    冷却方式 自然冷却或强制风冷却
    重量 18 kg
    工作温度 10 ~ 40 ℃


    3、影像增强器/CCD-TV系统:

    通常采用可变视野的I.I影像增强器,如11cm、17cm、23cm、32cm四种视野,根据造影时的需要灵活选用。空间分辨率与视野成反比,为了提高灵敏度和分辨力,输入屏采用碘化铯等材料。
        新研制的第四代金属釉-MU镍铁合金软磁贴膜影像增强器,使金属釉技术与P43输出磷光体相结合和使具有高分辨率、对比度和转换系数的高DQE输入屏与低量子噪声相结合,把每个像素的光藕合到光电层,从而使影像具有良好的亮度分布;MU镍铁合金软磁贴膜显像管,提高了I.I的转换效率,使几何失真降至最低;精确的电子-光学透镜系统,具有较窄的电子-光学参数分布,消除了因图像偏差导致的失真,使整个显示区内分辨率均匀一致;极窄的处理误差确保了稳定的电子-光学数据和最低的输出屏斑点及伪影干扰,从而获得极佳的图像质量,使图像的最大空间分辨率≥ 62 lp/cm,图像扭变率≤0.02lp/cm。
        以往采用的真空摄像管,由于其迟滞特性,在脉冲影像方式和隔行扫描制式下,每一场的影像信号幅值不等,采样需等到信号幅值稳定后才能进行,因此使得曝光脉冲宽度增加,浪费了剂量,故趋于淘汰,现基本采用CCD摄像机和逐行扫描制式来改善上述情况。为了适应所用X线剂量范围(即输入光量变化范围)大的特点,要求使用大孔径CCD,防光焰陷阱设计。CCD摄像机有旋转采集和全景采集两种模式,全景采集 CCD 芯片是专为医用目的设计的,大尺寸的芯片不仅实现了视野区图像的全景采集,而且提供了高光子存储量以提高图像的电子信噪比。

    如果购买平板探测器数字血管造影系统,则平板探测器将作为整个系统最关键的部分,对于系统的分辨率有重要意义。各大公司均采用性能稳定的碘化铯非晶硅平板探测器。西门子公司和PHILIPS公司采用相同的平板技术,即长方形的可旋转平板。GE采用正方型平板。其技术参数比较如下:

    数字化平板探测器
    西门子/飞利浦/万东

    GE

    尺寸
    30X38cm
    31X31cm
    加外罩尺寸
    41X52cm
    45X45cm
    像素大小
    154mm
    200mm
    空间分辨率
    3.25 lp/mm
    2.5 lp/mm
    图像矩阵
    2480X1920
    1536X1536 

    从平板加外罩尺寸来看,GE的平板探测器的大小几乎和西门子/飞利利浦的相同,但西门子和飞利浦的平板能获得近500万像素图像,GE的平板能获得的图像像素则为200多万。对于临床应用而言,GE的平板存在一定的不足。从空间分辨率来比较,GE的平板也处于劣势。西门子/飞利浦的矩形探测器可旋转至“风景画”和“肖像画”位置,不仅保证了足够的对病人操作空间,同时具有完整的覆盖范围。

    4、计算机系统:

    在数字血管造影系统中,通过计算机进行图像后处理,主要有对数变换处理,移动性伪影的校正处理,改善图像S/N的时间过滤处理和自动参数分析功能。早期多采用SUN或SGI通用型服务器,机体庞大,主频(时钟频率)较低,运算速度较慢,现在的数字血管造影系统则多采用医学影像专用多芯片组并行处理服务器,机体纤小,主频高,运算速度快,完全能满足图像大数据量实时处理的要求。

    5、高级临床应用:

    高级的临床应用包括实时旋转DSA和实时下肢DSA跟踪和三维血管重建。由于脑血管组织细密、复杂,单一角度的平面投照远远不能满足临床诊断的需求,这就要求要有多角度、多方位对血管成像进行采集和回放,以期达到对复杂脑血管疾病的及时准确的定性和定位。目前高端机常采用独特的角度触发技术,是在C型臂旋转采集的过程中,运动到预设的角度时,自动触发对蒙片和充盈片的采集,使得蒙片和充盈片在相同角度上配对,实时减影处理后得出在这一确定角度的血管影像。在得到实时旋转DSA图像的基础上,配合先进的三维图像工作站,可以得到清晰的血管三维图像,无骨骼,软组织干扰图像,便于血管病变的多角度观察。此外,快速的三维成像技术,包括支架成像,内窥镜等技术已成功地为临床所应用。

    6、机架系统:

    机架系统包括C臂和导管床,是整个系统重要的组成部分。C臂系统主要分为落地式和悬吊式。要求具有旋转角度大和旋转速度快、C臂运动轻巧顺畅的特点。

    C

    西门子

    飞利浦

    GE

    技 术

    悬吊式/落地式

    悬吊式

    落地式

    C臂旋转角度

    (头位)

    悬吊式:

    LAO/RAO: -180 度 / +150 度;

    落地式

    LAO/RAO: -130 度/ +130 度

    LAO/RAO: -180 度 / +120 度;


    LAO/RAO: -105 度 / +117 度;

    C臂旋转速度

    25度 / 秒

    25度 / 秒

    15度 / 秒

    C臂旋转采集速度

    60度 / 秒

    55度 / 秒

    30度 / 秒


    在检查床方面,除了床面的各种运动方式外,承重也是一个重要参数。特别是在抢救时的心肺复苏的承重参数,要求具备至少80公斤的心肺复苏的承重。


    图像质量的优异性

    数字血管造影系统综合性能的优劣,最终都必须由图像质量来体现,衡量图像质量的指标主要有:图像像素矩阵、图像空间分辨率、图像扭变率、图像灰阶对比分辨率、图像采集脉宽等。
        一台数字血管造影系统,必须满足:图像矩阵不小于1024×1024,图像空间分辨率不低于60 lp/cm,图像扭变率不超过2%,图像灰阶对比分辨率不低于12bit,图像采集最短脉宽不超过0.5ms。


    人性关怀的周到性

    主要出于放射剂量的考虑。由于X线对人体的损伤有积累效应,对病人而言是一次性的,完全可以恢复,但临床医生长时间的辐射累计恢复则较困难,而且介入手术时间长,临床医生难以完全避免X线的辐射。通常对X线辐射的防护常采用铅屏风、铅衣等被动防护技术,即不论球管发射多少射线,防护手段是固定和单一的,防护的效果有限。主动防护技术要求X线系统的设备厂家在保证图象质量的前提下,对不需要射线的操作过程尽量不出射线,充分利用计算机的辅助和模拟技术来实现;在只需极低射线剂量的手术操作中提供尽可能低的X线辐射剂量,这就是所谓的”主动防护技术”, 其中包括尽可能短的X线脉宽,自动的射线硬化技术等。射线的危害性不容置疑,所以周到的主动防护系统尤其重要。

    目前在数字血管造影系统配备主动防护技术主要有:

    1、自动曝光控制技术:将透视的参数自动转换为相关的曝光参数,无需测试曝光即可自动控制曝光参数直接进行曝光采集,避免了测试曝光的额外辐射损伤。
    2、多档可选的数字脉冲透视技术:目前高端机型可以提供多达9档可选的数字脉冲透视技术(0.5,1,2,3,4,6,7.5,15,30P/s),在不需要高的影像实时性的采集序列(尤其在外周血管造影时),可以运用低脉冲透视(最低0.5个脉冲/秒),最大限度降低辐射剂量,保护医患健康。
    3、多种可选的铜滤片自动插入技术:高档机型中均可以提供多达5种甚至5种以上可选的铜滤片(0.1,0.2,0.3,0.6,0.9mm)技术,使不同病人及不同部位均可获得最佳成像效果。尤其专为小儿设计的0.9mm铜滤片,在保证影像质量的前提下,最大限度保护儿童。
    4、透视影像序列存储技术:自动透视影像序列存储,可存数百幅图象,突破以往只有最后一帧透视图像存储的局限,用低剂量的透视来替代采集,获得清晰的动态图象,极大地减少了剂量。
    5、无射线束光器定位:采集时的束光器调整及定位,完全利用计算计模拟技术,无需透视或可见光即可实现高精度的定位。


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  • 影像科室PACS 影像工作站性能要求

    千次阅读 2008-12-24 15:07:00
    影像科室PACS 影像工作站性能要求1. 影像工作站要针对每个影像模式单独优化。显示的图像要有诊断意义和质量 ... DSA支持动态显示和 DICOM JPEG Lossless 压缩。 d. 超声心动图支持动态显示和DICOM JPEG Baseline
    影像科室PACS 影像工作站性能要求
    1. 影像工作站要针对每个影像模式单独优化。显示的图像要有诊断意义和质量 (diagnostic quality)。
      a. CT 与 MR 要能自动画出切面的定位线
      b. 相关 CT/MR 系列能同步对比显示
      c. DSA支持动态显示和 DICOM JPEG Lossless 压缩。
      d. 超声心动图支持动态显示和DICOM JPEG Baseline 压缩。
      e. 支持CR/DR 里用的 VOI LUT
      f. 支持核医学心脏图的正交3-视、stress-rest 对比和 Gated SPECT 动态显示以及量化动能
      g. 支持正电子 (PET) 正交3-视显示和 triangulation 功能。
      h. 支持 PET-CT 图像显示和融合功能
      i. 支持超声波、核医学、内窥镜、病理显微等图像的真彩和伪彩图像显示功能。彩色图像也要能调对比度。
    2. 影像工作站要强调关键的基本功能方便好用,能在最短时间内做完诊断工作。
      a. 翻滚和换页快、方便
      b. 窗宽窗位调整快、方便,CT 有预设标准 W/L值
      c. 换检查、换系列、换图像要快而方便
      d. 支持工业标准按右键滑鼠调窗宽窗位与对比度
      e. 支持histogram 和 ROI 引导的窗宽窗位调整
      f. 支持长度、角度、面积、周长、像素值、CT 值等基本测量
      g. 支持基本图像处理功能:水平垂直镜像、旋转、放大与缩小、放大镜
      h. 文字、箭头标注功能
      i. 其他医生很少用的功能要能藏起来
    3. 支持多屏幕显示,特别是双屏幕和三屏幕。用三个屏幕时其中一个用于打报告。

    临床科室浏览工作站性能要求
    临床科室图像和报告浏览可以由下列其中一种形势实现:
    1. 用标准型或简化形影像科影像工作站软件,图像从服务器自动压缩后下载。小双屏工作站 (17” - 18” 显示器),一个屏幕用来看报告,另一个用来看图像。
    2. WEB 瘦终端浏览,通过浏览器的图像浏览 Plug-in ActiveX 软件来浏览。
    3. 用 NT 终端,通过 Windows 服务器终端服务功能 (NT Terminal Services) 远程登陆到服务器看图像和报告。
    4. WEB 浏览,通过 WEB CGI 远程从服务器中浏览关键图像和报告。

    以上3 最省钱,功能也最全。1 与 2 的区别在于软件功能和安装过程。1 的软件功能强点、也全点,但是需要安装。2 可以做到自动下载安装,但是动能可能有限。4 的功能有限,但是可以在医院外比较方便使用。

    根据医院临床医生的需求,可以考虑 1、3 和 4 的结合。这样,浏览工作站和影像工作站可以达到基本一样的要求。

    PACS 服务器基本要求
    1. 最基本DICOM 服务: Echo SCU/SCP, Store SCU/SCP, Query/retrieve SCU/SCP, Storage Commitment SCP, Modality Worklist SCU,Structured Reporting SCP.
    2. PACS 系统有相关影像模式的最新 DICOM 3.0支持,即 CT、MRI、CR/DR、X-ray (FD = Film Digitizer)、DSA (X-ray Angiography)、Ultrasound、Echocardiography、Endoscopy、Microscopy、以及 Nuclear Medicine (核医学)、正电子 (PET) 与 PET-CT 等等。
    3. 图像服务器性能可靠,维护简单、基本不用维护。能低成本升级和扩充(每年 1TB 左右的图像)。Windows 2000 服务器、Microsoft SQL、GUI 维护界面比较能体现这方面的优越性。
    4. 图像服务器要能定时自动用 DICOM 标准格式无损压缩图像。压缩比能达到 2:1 至 10:1。有些影像模式的图像类型可以用有损压缩,压缩比可以高达 30:1 甚至更多。
    5. 所有图像(包括压缩后的)都是用标准 DICOM 3.0格式保存。
    6. 所有图像数据都在线保存,定期备份。为了缩短检索时间,方便数据库管理,服务器最好要有两个数据库,即在线数据库与存档数据库。能方便地将存档数据库的图像调到在线数据库来。
    7. 有图像自动分发和迁移功能。这样有些关键的影像工作站才不需要临时下载图像。
    8. 支持多个服务器穿行(数据分流)和并行(热备份)。
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