9.-医用X线电视系统概述

江西中医学院附属医院影像科XSZ第九章医用X线电视系统江西中医学院附属医院影像科XSZ概述医用影像增强X线电视系统简称为X线电视系统或X线电视。它是将电视技术应用于医学领域的结果。X线电视重要部件：影像增强器（imageintensifier，I.I）X-TV使X线透视由暗室透视变为明室透视的根本转变。江西中医学院附属医院影像科XSZX-TV具有下列优点：①X-TV透视和荧光屏透视相比，医生和病人的受照剂量可以大大减少。②明室透视从暗室中解放了出来，在X-TV透视监视下手术得以实施。③X-TV透视比荧光屏透视图像清晰、层次好。在X-TV监视器上可清楚地显示病变。④X-TV图像可以远距离传送，有利于教学和会诊。X-TV图像可以录像，便于资料的保存。⑤通过X-TV获得的视频信号经过A/D转换、计算机图像处理后，可获得数字图像。江西中医学院附属医院影像科XSZX线机的构成1．I.I（影像增强管）是将X线影像转换为荧光影像的器件，由影像增强管，输出屏物镜和小高压电源构成。2．摄像头，是将荧光影像转换为视频电信号的装置，由光学镜头、电视摄像管和摄像电路等构成。3．电视控制器对电视图像信号进行控制、处理。它由视频信号处理、同步机、电源等构成。4．监视器是影像显示器件。其主要作用是进行电光变换。其实质是电视信号接收机，它由显像管、视频放大器、偏转电路等构成。5．自动亮度控制装置（ABS）是使监视器图像亮度稳定的自动控制装置。江西中医学院附属医院影像科XSZX-TV透视式X线机的构成方框图江西中医学院附属医院影像科XSZ江西中医学院附属医院影像科XSZ基本工作原理透过人体X线（X线图像）照射到I.I的输入屏上获得荧光影像，经I.I增强后在输出屏上获得亮度比较亮的荧光影像。荧光影像经过光学系统被摄像管摄取，摄像管输出视频电流信号经预放器放大、控制器进行处理后获得全电视信号，送到监视器上显示X线透视图像。江西中医学院附属医院影像科XSZX-TV的基本工作原理示意图江西中医学院附属医院影像科XSZX-TV工作中转换过程和传输过程：1．用I.I实现X线图像与可见光影像的转换输入X线的照射量就越小，转换效率越高。2．光学系统是将I.I输出屏上的荧光图像经光路传输传到摄像管。3．用摄像管进行光电转换将传输到摄像管输入屏上的荧光影像转换成电信号。江西中医学院附属医院影像科XSZX电视基本工作示意图江西中医学院附属医院影像科XSZ第二节影像增强器江西中医学院附属医院影像科XSZ增强管的结构（1）输入窗：（2）闪烁体：（3）光电阴极：（4）电极：（5）输出荧光屏：（6）输出窗：（7）管壳：江西中医学院附属医院影像科XSZ影像增强器(I.I)的结构示意图影像增强器的基本结构:增强管、壳体和电源。江西中医学院附属医院影像科XSZ影像增强器工作原理影像增强管江西中医学院附属医院影像科XSZ增强管的输入屏•封于玻璃壳内，用于将X线像转换成电子像。•直径有大有小，尺寸不一，略呈球面形，由铝基板、荧光体层、隔离层和光电面四层组成。江西中医学院附属医院影像科XSZ增强管的输出屏用于把增强了的电子像转换成可见光影像。结构是光电层和玻璃层。玻璃层是增强管外壳的一部分，是输出屏的支持体。荧光层内面敷有一层铝箔构成输出光电面。江西中医学院附属医院影像科XSZII工作原理示意图江西中医学院附属医院影像科XSZ影像增强器江西中医学院附属医院影像科XSZ影像增强器江西中医学院附属医院影像科XSZ工作原理X线图像输入到输入屏，使光电阴极激发出光电子，在阳极和阴极之间的高压加速以及栅极聚焦电位的聚焦下，光电子轰击到输出屏上，因此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影像。江西中医学院附属医院影像科XSZ影像转换及增强过程（1）输入屏把接受的X线像转换成可见光像，并由输入屏的光电阴极转换成电子像。（2）光电子在阴极电位、聚焦电极电位及阳极电位共同形成的电子透镜作用下聚焦、加速，冲击在输出屏上形成缩小、倒立并增强了（电子密度增大）的电子像。（3）电子像再由输出屏转换成可见光像。阳极电位越高，光电子的运动速度越快，撞击输出屏时的动能越大，激发的光子越多，输出屏亮度越高。江西中医学院附属医院影像科XSZ增强管的工作原理江西中医学院附属医院影像科XSZ增强管的主要技术参数1．转换系数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．分辨力它是衡量增强管分解影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力的大小，单位为Lp/cm。3．对比度它是体现增强管输出影像反差强弱的物理量。江西中医学院附属医院影像科XSZ增强管使用中必须注意以下几点：①工作状态的增强管应避免接受较强的X线辐射，否则会缩短其使用寿命；②不允许强X线或强光线从光学系统进入增强管的输出屏；③I.I外界磁场会引起图像散焦，清晰度下降，影像畸变。周围不应放置磁性物体。江西中医学院附属医院影像科XSZ增强管的寿命特性曲线增强管的使用寿命直接与使用时间的长短和接受X线剂量的大小等因素有关。江西中医学院附属医院影像科XSZ输入屏尺寸（cm）型号转换系数（ds/mmR）分辨力（Lp/cm）对比度厂家15RTH6202C-G1805615:1东芝23RTH9206C-G52504015:1RTP9204C-P4D15042（23cm）50（18cm）17:130RTP12301C-G51403620:1RTP12302C-G514036（30cm）44（23cm）52（18cm）20:115VX1-2502004014:1瓦里安VX1-4002004020:123/15、11VX1-50020040～5014:1VX1-60020040～5320:130/23、18VX1-80020032～4220:1江西中医学院附属医院影像科XSZ壳体壳体：为防止电磁场对增强管工作的干扰和X线泄漏，需采用金属管壳进行电磁屏蔽并吸收X线。壳体材料一般由铝材或铁皮加工而成，且壳体内加有铅层和铍膜合金屏蔽层。江西中医学院附属医院影像科XSZ电源X线增强管用的电源(小高压)。23cm（9″）野增强管电源输出两组电压：①-100～-550V的可调聚焦电压；②+25kV的加速电压。小高压江西中医学院附属医院影像科XSZ小高压的要求：①输出高压持续、稳定，纹波系数小，噪声小。②聚焦电压稳定，且可调，以使增强管有良好的聚焦效果，并可根据不同的增强管，适当调整聚焦电压值。江西中医学院附属医院影像科XSZ低频电源：高压变压器T、高压硅堆D1、高压电容器C1都浸在油箱内。整流后，输出25kV的高压，用高压电缆线引出。变压器的低压经D2半波整流和电容器C2滤波后，由电位器R3取出-100～-550V的可调电压供栅极聚焦调整用。江西中医学院附属医院影像科XSZ高频电源：高频电源实际上是个电源逆变器。它可分为自激式和它激式两种，自激式高频电源电路：利用自激振荡产生高频低压交流电，经升压变换后获得25kV的高频高压和550V的高频中压，经整流后获得直流+25kV的高压和直流-550V的中压。江西中医学院附属医院影像科XSZ它激式高频电源电路：和自激式高频电源的不同之处是由外部高频脉冲信号经激励电路产生高频低压交流电。升压变换部分原理与自激式类同。江西中医学院附属医院影像科XSZ常用的I.I电源由Q1、Q2构成自激式多谐振荡器。脉冲变压器T1进行升压变换经C5~9产生5倍的峰值电压（+25kV）江西中医学院附属医院影像科XSZ多视野影像增强器及其工作原理通过调节辅助阳极和栅极上的电位，可改变电子透镜的放大倍率，就可改变输入影像的尺寸（输出屏大小不变）。江西中医学院附属医院影像科XSZ多视野影像增强器通过调节辅助阳极和栅极上的电位，可改变电子透镜的放大倍率，就可改变输入影像的尺寸（输出屏大小不变）。通常情况下，通过调节辅助阳极电位，来改变输入影像尺寸的大小；而通过调整栅极电位，来调节增强管的聚焦状况，也就是调节影像的清晰度。对于多视野增强管，调节辅助阳极和栅极电位高低，就可进行增强管的视野变换。江西中医学院附属医院影像科XSZ变视野增强管原理江西中医学院附属医院影像科XSZ多视野增强管的结构示意图江西中医学院附属医院影像科XSZ增强器图像江西中医学院附属医院影像科XSZ光学系统串列式镜头光分配器江西中医学院附属医院影像科XSZ（一）串列式镜头平行光传送影像的优点：①平行光成像像差小，能获得高质量的影像；②可减小光通量的损失；③在平行光路中可插入反射镜，改变传送方向，并保持平行光传送。江西中医学院附属医院影像科XSZ（二）光分配器单通道双通道三通道江西中医学院附属医院影像科XSZ第三节电视基础江西中医学院附属医院影像科XSZ一、摄像与显像基础（一）人眼的视觉特性1．相对视敏函数：380mµm555mµm700mµm2．视觉范围：亮度范围为200～20000尼特3．对比度：Bmax与Bmin之比不超过404．分辨力：相邻两点的视角的倒数0.29mm5．视觉惰性：高于45.8Hz江西中医学院附属医院影像科XSZ（二）图像的摄取与显像1．图像的构成：像素1024X1024，512X5122．摄像与显像原理：同时制摄像与显像分时制摄像与显像江西中医学院附属医院影像科XSZ二、扫描原理与电视制式（—）扫描原理①摄像管的光敏靶面；②显像管的荧光面。l．扫描扫描是光电信号或电光信号的转换。2．扫描方式：逐行扫描；隔行扫描；扫描的同步。（二）电视制式中国行频15625Hz场频50Hz625行扫描线日本行频15750Hz场频60Hz525行扫描线江西中医学院附属医院影像科XSZ隔行扫描逐行扫描江西中医学院附属医院影像科XSZ扫描的同步同步扫描是指摄像端与显像端的扫描点几何位置应一一对应。江西中医学院附属医院影像科XSZ三、全电视信号的形成电视信号由图像信号，行、场同步信号和行、场消隐信号等组合而成。江西中医学院附属医院影像科XSZ复合消隐脉冲波形行扫描周期为64µs。正程为52µs，逆程为12µs，行同步宽度4.7µs，在离前一行结束后的1.3µs处。场频为50Hz，场扫描周期为20ms。其中，场扫描正程18.4ms，场逆程为1.6ms。江西中医学院附属医院影像科XSZ场消隐期间的同步信号场同步脉冲的宽度为2.5H，即2.5×64µs=160µs，场同步头位置在距离场消隐前沿160µs处，江西中医学院附属医院影像科XSZ引入槽脉冲后的复合同步脉冲江西中医学院附属医院影像科XSZ场过渡时的同步脉冲及积分波形图江西中医学院附属医院影像科XSZ全电视信号波形图江西中医学院附属医院影像科XSZ四、视频带宽与图像质量（一）视频带宽：6.5MHz~13MHz（二）图像质量：水平分解力垂直分解力江西中医学院附属医院影像科XSZ摄像管江西中医学院附属医院影像科XSZ（三）电视图像质量的评价1．清晰度：12Lp/cm以上2．灰度等级：7～10级3．扫描非线性失真4．几何失真5．信噪比：噪声尽可能得小江西中医学院附属医院影像科XSZ扫描非线性失真几何失真江西中医学院附属医院影像科XSZ江西中医学院附属医院影像科XSZ第四节X线闭路电视系统（一）摄像机：电真空摄像管型摄像机；电荷耦合器件（CCD）。（二）监视器：高分辨率（三）X线闭路电视系统的配接：75Ω和高阻二种状态。江西中医学院附属医院影像科XSZ（一）摄像机电真空摄像管型摄像机CCD（chargecoupleddivice，）型摄像机江西中医学院附属医院影像科XSZ摄像管式摄像机江西中医学院附属医院影像科XSZCCD摄像机CCD是电荷耦合器件（chargecoupleddevice）是由很多个光敏单元组成。用于成像的CCD摄像器件有两种：一种是线阵式，它的光敏单元有序地排成一行或一列，用于传真机、扫描仪等；另一种是面阵式，它的光敏单元以行列方式排列成矩阵，用于摄像机、数码相机等。江西中医学院附属医院影像科XSZSiO2N-Si-V10VAl电极耗尽层(a)势阱的形成-V1*-V2(c)少数载流子的转移-V10V(b