计算机X线的摄影系统

lintong110

1982年出现了第一台cr系统，它可以代替普通x线胶片成像。cr用存储荧光屏(storage phosphor plate,spp)作面探测器，如日本某公司的fcr系统采用影像板(image plate,ip）；其它的面探测器还有闪烁晶体加光电二极管阵列、闪烁晶体加ccd和非结晶硒探测器等。
一、cr的基本组成和工作原理
cr的结构主要有信息采集、转换、处理和储存及记录等几部分（图5-2）。信息采集是以存储屏代替胶片，接受并记忆x线摄影信息，形成潜影。信息转换由读取装置来实现，用光电倍增管接收存储屏发出的荧光，并实现光电转换，再经a/d转换器变换成数字信号。
信息处理由计算机来完成，是对数字化的x线图像作各种相关的后处理，如大小测量、放大、灰阶处理、空间频率处理、减影处理等。信息记录利用存储媒体，如光盘等，通常在储存前进行数据压缩；用于诊断需要的模拟影像照片可用激光打印胶片、热敏打印胶片及热敏纸等记录，而激光打印胶片是常规的记录方式。cr信息还能直接在荧光屏上显示影像。
下面以fcr为例，介绍cr系统的结构和功能。
二、影像板
cr影像不是直接记录于胶片，而是先记忆在ip上；ip可以重复使用，但没有影像显示功能。
（一）ip的结构
1.表面保护层此层的作用是为了在使用过程中，防止荧光层受到损伤而设计的。因此，要求它不随外界温度和湿度而变化，透光率高并且非常薄。聚酯树脂类纤维具有此种特性，常用于制造这种保护层。
2.辉尽性荧光物质层此层是将辉尽性荧光物混于多聚体溶液中，然后涂在基板上。辉尽性荧光物是一种特殊的荧光物质，它把第一次照射光的信号记录下来，当再次受到光刺激时，会释放储存的信号。多聚体溶液起到使荧光物质的晶体互相结合的作用。
3.基板基板的作用是保护荧光层免受外力的损伤，材料也是聚酯树脂纤维胶膜。
4.背面保护层是为防止各影像板之间在使用过程中的摩擦损伤而设计的，其材料与表面保护层相同。
（二）ip的成像原理
射入ip的x线光子被ip荧光层内的辉尽性荧光体吸收，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。当用激光来扫描（二次激发）已有潜影的ip时，即发生光激发辉尽发光现象（简称光致发光现象）；产生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。ip的输出信号还需由读取装置继续完成光电转换和a/d转换，才能形成数字图像。
（三）ip的特性
1.发射光谱与激发光谱辉尽性荧光体可发出蓝-紫光，它由荧光体内少量的二价铕离子产生，发光强度依激发ip的光线波长而定。辉尽发光强度与读取照射光波长的关系曲线称为激发光谱，用600nm左右波长的红色氦-氖激光读取时效果最佳。在读取光激发下，已储存x线能量的ip中辉尽性荧光体发射出强度与x线能量成正比的蓝-紫光，在390～400nm波长处取得峰值&#65377；辉尽发光强度与其波长的关系曲线称为发射光谱。发射与激发光谱的峰值应有一定间距，而且，还应保证光电倍增管在400nm波长处有最高的检测效率，这对提高图像的信噪比很重要。
2.ip的时间响应特征当停止用激光照射荧光体时，辉尽发光按其衰减规律逐渐终止。其强度衰减速度很快，一般不会发生采集和读出信息的重叠，即ip具有很好的时间响应特征。
3.ip的动态范围ip发射荧光的量依赖于第一次激发的x线量，在104的范围内具有良好的动态范围。ip的动态范围比屏／片组合宽得多，可以精确地检测每次摄影中各组织间x线吸收的差别。
4.ip存储信息的消退x线激发ip后模拟影像被存储于荧光体内，在读出前的存储期间，一部分被俘获的光电子将逃逸，从而使第二次激发时荧光体发射的辉尽发光强度减小，这种现象称为消退。ip的消退现象很轻微，读出前存储8小时荧光体的发光量减少25％，但由于cr设备对光电倍增管增益的补偿，按标准条件曝光的ip在额定存储时间内几乎不受消退的影响。若ip的曝光不足和存储过久，则会由于x线光子数不足和天然辐射的影响，致使噪声加大。因此，最好在第一次激发后的8小时内读出ip的信息。
5.天然辐射的影响ip不仅对x线敏感，对其它形式的电磁波也敏感，如紫外、γ等射线，随着这些射线能量的积蓄，在ip上会以影像的形式被检测出来。因此，使用前应先用激发光线消除这些影响。