1、CRCR的物理學概述和的物理學概述和QCQC的檢測的檢測 尉可道中國CDC輻射安全所 CRCR為用于一種成像系統的總稱，它為用于一種成像系統的總稱，它由下述組件構成：由下述組件構成：a. a. 光激勵存儲熒光體（用于采集光激勵存儲熒光體（用于采集X X射線射線投照影像的一種探測器）；投照影像的一種探測器）；b. CRb. CR閱讀器（用于提取電子潛影）；閱讀器（用于提取電子潛影）；c. c. 數字電子學（用于將信號轉換成數字數字電子學（用于將信號轉換成數字格式）；格式）；CRCR探測器組成探測器組成a.a.光激勵存儲熒光體（光激勵存儲熒光體（psp);psp);b.b.為一種為一種BaFBrB

2、aFBr化合物，并由化合物，并由EuEu2+2+活化的。活化的。熒光體板：暗盒夾：CR放射攝影閱讀器示意圖放射攝影閱讀器示意圖信息面板面板堆棧CRCR影像采集全過程影像采集全過程/ /示意圖示意圖 RISRIS接口接口CRCR閱讀器接口閱讀器接口下載病人統計的數據下載病人統計的數據選擇影像處理算法選擇影像處理算法IDID終端：選擇解剖學特定檢查終端：選擇解剖學特定檢查棒狀閱讀器：識別已照射過暗盒棒狀閱讀器：識別已照射過暗盒CR系統構架和數字化軟系統構架和數字化軟/ /硬拷貝接口硬拷貝接口CRCR網絡化網絡化 DICOMDICOM_醫學數字影像和傳輸標準軟件系統醫學數字影像和傳輸標準軟件系統提供

3、為模式接口，儲存提供為模式接口，儲存/ /回收和打印多回收和打印多 功能一種開放式的結構的解法功能一種開放式的結構的解法 技師的技師的QCQC工作站工作站 模式化的工作目錄輸入模式化的工作目錄輸入 處理過的影像輸出處理過的影像輸出CRCR供應商供應商 Fuji(GE,Siemens philips和其他和其他) Agfa (Toshiba) Kodak Kohica Lumisys othersCRCR趨勢趨勢 較低的代價較低的代價 較小的尺寸打印較小的尺寸打印 高通過量系統高通過量系統 低通過量系統低通過量系統( (床旁機床旁機) ) 對影像整體對影像整體QC QC 工作站工作站 DICOM

4、DICOM輸出輸出傳統的片傳統的片/ /屏探測器：屏探測器：采集、顯示和儲存為一體化過程采集、顯示和儲存為一體化過程膠片曝光 膠片沖洗 膠片成像 數字數字X X 射線探測器：射線探測器：采集、顯示和儲存三個階段分開采集、顯示和儲存三個階段分開 光激勵熒光體的潛影形成過程：光激勵熒光體的潛影形成過程：俘獲電子數目與吸收俘獲電子數目與吸收X X 射線光子數目成正比射線光子數目成正比激發光譜與發射光譜激發光譜與發射光譜1、 二級管激發光譜峰位二級管激發光譜峰位=680nm2 2 、HeNe激發光譜峰位激發光譜峰位=633nm3 3、 IP 板發射光譜峰位板發射光譜峰位=400nm4 4 、激光發射光

5、譜與、激光發射光譜與IPIP板發射光譜二者峰位分開板發射光譜二者峰位分開, ,有利于二者的分離有利于二者的分離光激勵發光（光激勵發光（PSL）形成過程）形成過程CR系統的潛影閱讀器結構主要部系統的潛影閱讀器結構主要部件及其示意圖件及其示意圖激光源（laser source）線束分割器（beam splitter）標準采測器 (reference detecfor)多角反射鏡 （polygonal mirror）F-Q透鏡（F-Q lens）圓柱形反射反光鏡 （cylindrical reflecting mirror）光收集導向裝置（light channeling guide）光電倍增管（P

6、MT）箍縮滾柱（pinch roller）激光掃描成像板兩種掃描方向：激光掃描成像板兩種掃描方向： 典型分辨力：快掃描方向(激光束掃描) 3543cm=2.54Lp/mm 2430cm=3.34Lp/mm 1824 cm=5.0Lp/mm副(慢)掃描方向(屏掃描)熒光體成像板的處理周期熒光體成像板的處理周期CR影像處理的三個環節（1）讀出參數的前處理（預處理）讀出參數的前處理（預處理）尋找相關影像信息尋找相關影像信息標定這些數據到適當范圍（影像定位）標定這些數據到適當范圍（影像定位）（2 2）影像的顯示處理（后處理或灰階處理）影像的顯示處理（后處理或灰階處理）對比度處理（諧調處理）對比度處理（

7、諧調處理）解剖學部位特定灰階的處理解剖學部位特定灰階的處理空間頻率處理（邊沿增強）空間頻率處理（邊沿增強）改善影像的銳利度改善影像的銳利度特殊處理特殊處理雙能量減影和時間減影等雙能量減影和時間減影等（3 3）影像的存儲和記錄的處理）影像的存儲和記錄的處理片-屏組合和CR的特征曲線:即膠片光密度與照射量關系曲線和PSL相對發光強度與照射量關系曲線尋找影像位置尋找影像位置1 影像數據識別階段影像數據識別階段準直準直 (collimation) (Agfa) (collimation) (Agfa) 曝光數據識別曝光數據識別( EDR) (Fuji)( EDR) (Fuji)分割分割(segment

8、ation)(Kodak)(segmentation)(Kodak)2 2 尋找準直的邊界尋找準直的邊界(borders)(borders)和邊緣和邊緣(edges)(edges)測定準直區兩幅原始影像測定準直區兩幅原始影像處處 理理 影影 像像（）確定動態范圍（直方圖分析）（）對比度增強 MUSICA（多階影像對比度放大）（Agfa）Gradation（層次（或諧調）處理）（Fuji）Tonescaling（色調諧調）（Kodak ）（）轉換成解剖學特定的（具體的）對比度直方圖分析直方圖分析（）為在所規定的成像區中像素值的頻率分布（）形狀(shape)是解剖學部位特定的（）設置最底和最高的有

9、用像素值,辨別影像 的有用區域和無用區域,正確重建影像的灰 階范圍直方圖分布示意圖直方圖分布示意圖由所研究放射攝影位置和技術決定這個直方圖一幅胸部直方圖示例一幅胸部直方圖示例由圖可見由圖可見, ,高衰減區數字化值大高衰減區數字化值大, ,低衰減區數字化值小低衰減區數字化值小20040060080020008000600040001000012000低信號區低信號區（即肺區）（即肺區）高信號區高信號區（即縱隔區）（即縱隔區）數字化值數字化值頻率頻率數據的轉換數據的轉換: :照射量值轉換成數字化的值照射量值轉換成數字化的值1 1 尋找信號尋找信號 2 2 標定范圍標定范圍 3 3 建立相似于膠片的

10、特征曲線建立相似于膠片的特征曲線 ( (灰階的轉換灰階的轉換) )直方圖直方圖: :兒科影像兒科影像建立解剖學上有用的區域建立解剖學上有用的區域兩幅對比度處理前后的兒科影兩幅對比度處理前后的兒科影像片比較像片比較對于過度曝光時數據轉換:照射量轉換成數字化值 此時標定采用對數放大從而降低增益.對寬的寬容度數據轉換:照射量轉換成數字化值高kVp情況有寬的寬容度,當標定采用對數放大,從而增加斜率.對于片-屏系統相片的曝光正常、曝光不足、曝光過度比較對于CR 系統結果影像曝光正常、曝光不足、曝光過度比較 檢查表（LUT）轉換：即諧調處理（層次處理）用以改善影像的對比度，調節影像整體密度Fuji系統的L

11、UT例子：L曲線:高對比度影像E曲線:相同于屏-片系統對比度A曲線:低對比度和寬的寬容度影像CR：對比度增強前后二幅影像比較對比度增強前后二幅影像比較空間頻率處理空間頻率處理 邊緣增強處理:使用一個模糊蒙片影像,與原始影像相減,然后,把它加到原始影像形成經過處理的增強影像.CR胸部影像灰階與頻率處理影像灰階與頻率處理 左側“骨碳”樣影象(反向對比度) 右側“邊緣增強”影象CR雙能成像雙能成像 左:低能影象 右:高能影象CR雙能成像左:僅組織影象右:僅骨骼影象影像性能測量（）空間分辨力）空間分辨力與與IPIP板尺寸相關性板尺寸相關性比相同感度的屏片系統較低比相同感度的屏片系統較低（）對比度靈敏度

12、（）對比度靈敏度與照射量和信噪比有關系與照射量和信噪比有關系（）照射量（）照射量感度可變化的探測器感度可變化的探測器CR: 空間分辨力空間分辨力不同的熒光體影像板尺寸對分辨力影響高對比度分辨力（空間分辨力）測試工具高對比度分辨力（空間分辨力）測試工具MTF(調制傳遞函數)的曲線:屏-片與CR的比較X 射線吸收效率曲線射線吸收效率曲線稀土屏(Gd2O2S:Tb)和PSP 屏(BaFBr)對X射線能量吸收效率比較,表明PSP 屏比普通稀土屏有低的量子統計吸收TO16檢驗物體外觀圖 低對比度分辨力低對比度分辨力:Leeds TO-16檢測影像檢測影像 3.5mR 70kVp 0.5mR3.5mR 7

13、0kVp 0.5mR在75kV 1.5mm銅濾過的線束條件下的TO16檢驗物體的細節探測指數與其面積方根值關系表ST-III成像板的HT與 A關系圖 HR-III成像板的HT與 A關系圖 屏片系統和CR系統影像廢片率統計比較（年上半年）CRCR作第二次再檢查比例作第二次再檢查比例 1996年在RSNA醫院,再檢查人數為1043名統計結果成人移動式胸部檢查對入射照射量統計結果成人移動式胸部檢查對入射照射量統計結果（年上半年，名受檢者）（年上半年，名受檢者）成人移動式胸部檢查對入射照射量統計結果成人移動式胸部檢查對入射照射量統計結果（年下半年，名受檢者）（年下半年，名受檢者）成人移動式胸部檢查調查

14、結果成人移動式胸部檢查調查結果（年，月日日期間）（年，月日日期間）典型成年檢查根據曝光（系統感度和系統感度和照射量）進行QC指導系統感度（靈敏度）系統感度（靈敏度） 照射量照射量 . mR. mR. mR. . . mR. mR. mR . mR 指示指示曝光不足：重檢查曝光不足：重檢查曝光不足：曝光不足：QCQC檢查檢查曝光不足：曝光不足：QCQC評論評論可接受范圍可接受范圍過度曝光：過度曝光：QCQC評論評論過度曝光：過度曝光：QCQC檢查檢查過度曝光：重檢查過度曝光：重檢查CRCR的輻射劑量的輻射劑量（）感度可變化的探測器（）感度可變化的探測器, ,因此劑量變化大因此劑量變化大（）最優化

15、劑量比（）最優化劑量比400400感度屏感度屏- -片高片高2 2倍倍, , 因為因為: : 低吸收效率低吸收效率 量子和電子噪聲量子和電子噪聲 潛影閱讀器效率差潛影閱讀器效率差（）需要抗散射濾線柵（）需要抗散射濾線柵數字投影成像對醫學物理學者數字投影成像對醫學物理學者提出一些新問題提出一些新問題（）理解屏（）理解屏- -片與片與PSPPSP探測器之間差別探測器之間差別（）數字系統檢測（）數字系統檢測: :需按供應商的特定細節需按供應商的特定細節（）理解（）理解CRCR和平板探測器差別和平板探測器差別（）曝光級別和信噪比（）曝光級別和信噪比(SNR)(SNR)測量測量（）（）QCQC模體模體（

16、）軟拷貝的顯示和工作站（）軟拷貝的顯示和工作站 AAPM第第1010工作組推薦驗收檢驗工作組推薦驗收檢驗（）目視檢查部件清單目視檢查部件清單（）影像處理參數評價（）影像處理參數評價（）影像板均勻性和暗噪聲（）影像板均勻性和暗噪聲（）信號響應（）信號響應: : 線性和斜率線性和斜率 校準和線束質校準和線束質（）激光束功能（）激光束功能均勻性均勻性給出的象素值給出的象素值Fuji CR系統照片的輸出內容 曝光數據識別曝光數據識別(EDR)(EDR)模式模式: : (A(A自動，自動， S S 半自動，半自動， F F固定固定) ) L L 寬容度寬容度 S S感度感度 C C對比度設置調整對比度設

17、置調整 GG膠片膠片r- r-值設置（對比度增強）值設置（對比度增強） R R 頻率處理（空間和邊緣增強）頻率處理（空間和邊緣增強） A A CRCR系統再使用次數系統再使用次數Fuji CR系統照片的輸出內容Fuji CR閱讀器系統的參數設定 不同的解剖學部位所設置的GA，GT，GC， GS，RN，RI和REAAPM第第1010工作組推薦的驗收檢驗工作組推薦的驗收檢驗（）高對比度分辨力（）高對比度分辨力（）噪聲低對比度分辨力（）噪聲低對比度分辨力（）畸變（）畸變（）擦除完全性（）擦除完全性（）混疊效應（）混疊效應（Auti-aliasingAuti-aliasing）（）定位和準直誤差（）定

18、位和準直誤差（）影像板（暗盒）通過量（）影像板（暗盒）通過量兩幅肺部兩幅肺部CRCR影像影像擦除檢驗： 左側： mAs曝光量 右側：mAs曝光量UCDMC Medical center CR閱讀器和顯示屏檢驗結果摘要表CRCR質量控制計劃級別質量控制計劃級別對于對于CRCR系統性能質量控制和系統維護的三種級別：系統性能質量控制和系統維護的三種級別：常規檢驗：稱為技術員級別常規檢驗：稱為技術員級別不作輻射劑量測量不作輻射劑量測量詳細檢測詳細檢測: :物理師級別物理師級別進行輻射劑量測量；非介入式調整進行輻射劑量測量；非介入式調整系統調整：賣方維修工程師級別系統調整：賣方維修工程師級別硬件和軟件維

19、護（修）硬件和軟件維護（修）定期性的定期性的QCQC計劃計劃 每天（技術員級別）每天（技術員級別）一般監視一般監視膠片沖洗機激光打印膠片沖洗機激光打印擦除成像板擦除成像板檢查數字接口和網絡傳輸檢查數字接口和網絡傳輸 每周（技術員級別）每周（技術員級別）檢查檢查CRCR校準校準檢驗模體影像檢驗模體影像系統清潔系統清潔定期的定期的QCQC計劃計劃每月（技術員級別）每月（技術員級別）膠片沖洗機維護膠片沖洗機維護檢查和清潔影象接受器檢查和清潔影象接受器評論膠片廢片率評論膠片廢片率對對“偏離允許誤差限偏離允許誤差限”問題做問題做QCQC評論評論每半年每年（物理師級別）每半年每年（物理師級別）評價影象質量評價影象質量驗收檢驗，重新建立基線值驗收檢驗，重新建立基線值再評論再評論病人曝光傾向病人曝光傾向實際廢片率實際廢片率QCQC記錄記錄維修歷史維修歷史CR系統購買時性能說明系統購買時性能說明 熒光板通過量（吞吐量）熒光板通過量（吞吐量） 空間分辨力空間分辨力 對比度分辨力和動態范圍對比度分辨力和動態范圍 RIS-HIS-DicomRIS-HIS-Dicom接口兼