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DR係統性能評估

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DR係統性能評估

發布日期:2018-07-07 作者:南通香蕉视频app污搜索電子有限公司 點擊:

目前DR係統的應用越來越普及,市場上的DR產品種類也比較多。 主要以所使用的數字影像探測器類型來分類,有采用TFT(thin-film technology薄膜工藝學)技術的平板探測器, 其中又分為非晶硒直接轉換探測器和熒光晶體(碘化豔、硫酸釓等)一非晶矽間接轉換探測器, 還有熒光晶體一光學係統- CCD/CMOS型DR係統,以及各類線陣掃描型數字成像係統。挑選DR係統首先要研究自己的臨床需求和各類DR係統的技術性能,再結合對投人和產出的分析,才能做出合理的選擇。

DR係統最關鍵的技術性能有以下幾個

·設備機械結構

·影像質量

·患者接受劑量

·工作效率

·綜合成本


DR係統性能評估(續)

影像質量和曝光劑量

香蕉视频app污搜索首先從影像質量談起。影像質量是影像設備的核心。機器的一切設計都是圍繞著提高圖像的分辨力,也就是醫生對DR圖像細節的辨別能力。其至少包合了以下三個方麵的內容,DR圖像的空間分辨率、DR圖像的對比分辨率和DR圖像的時間分辨率。 1.空間分辨率

DR的空間分辨率指圖像空間範圍內的解像力或解像度,以能夠分辨清楚圖像中黑白相間線條的能力來表示。黑白相間的線條簡稱線對 一對黑白相間的線條稱之為一個線對, 分辨率的線性表達單位是線對l毫米(LPlmm)。在單位寬度範圍內能夠分辨清楚線對數越多, 表示圖像空間分辨率越高。圖像分辨率可用分辨率測試卡直接測出。

但空間分辨率的提高不是無限的,其與探測器對X線光子的檢測靈敏度、動態範圍 信噪比等有密切關係。

廠商在DR宣傳材料中標注的分辨率很多都是根據像素大小計算出來的 而不是臨床上真正關心的係統分辨率。但在實際臨床二線成像過程中影響分辨率的因素有很多;例如X線焦點、SID、患者運動、曝光時間、探測器感光靈敏度、像素大小、計算機圖像處理、顯示器性能等。係統中的每一個子係統發生變化 都會影響整個係統的分辨率(所謂”木桶效應“)。尤其要注意的是監視器分辨率DR係統探測器本身的分辨率一般高於係統所配監視器的分辨率。目前臨床所用最高檔CRT型和LCD型顯示器顯示像素為2KX2.5K。這些監視器都是當作選件賣的,而 DR係統本身所帶監視器都為128Ox1O24或1600X1200的普通計算機用監視器。從提高工作效率講,屏讀電子闖片是發展方向。所以在追求高分辨率的時候不要忘記監視器這一環。

2.X線照射劑量和影像噪聲 在實際的成像條件下、噪聲將始終幹擾目標的檢測。任何影像係統的圖像上噪聲都是由成像係統自身的本征噪聲和二線量子噪聲構成;係統本征噪聲與探測器溫度有關。一般來說是個常量;二線量子噪聲與二線曝光劑量成反比,曝光劑量低,表現出的噪聲大,當曝光劑量低到一定程度二線量子噪聲將表現為主要成分。比較采用數字平板探測器和常規II-TV的血管造影係統的透視影像、可以看出這一點。評價照射劑量和影像噪聲最好的指標是探測器的DQE 其定義為探測器輸出影像的信噪比與輸人影像信噪比的比值,該數值越大,表示所采集影像信噪比損失越小。DQE與探測器的感光材料、結構和工藝有關,其中也與像素大小密切關聯。圖像噪聲與每個像素單元接收的有效光子數成反比。一般說像素尺寸大、像素內所包含的光子數增加,會降低圖像噪聲 提高檢測靈敏度和DQE。

在探測器麵積一定的條件下為了增加空間分辨率。隻好減小像素尺寸、降低單位像素麵積、增加像素密度。香蕉视频app污搜索知道單位像素的麵積越小、會使像素有效因子減少。像素的感光性能越低信噪比降低。動態範圍變窄。因此這種減小像素尺寸的方法不可能無限製地增大分辨率。相反會引起圖像質量的惡化 最終增加了的空間分辨率又被因此帶來的噪聲淹沒, 要彌補此問題就要增大X線曝光劑量。這與X線影像技術的發展是相違背的。因此單有高的空間分辨率並不意味著更高的發現病變的能力。

3.影像動態範圍和對比分辨率

動態範圍是衡量探測器性能的一個關鍵指標。是指探測器能夠線性地探測出X線入射劑量的變化 其最低劑量與最高劑量之比。假如DR探測器能線性地探測出劑量變化最低值是1μGy 劑量低幹1μGy時輸出都是0 能探測的最高值是10mGy 劑量再高輸出也是相同 那麽兩輸人劑量高低之比是1μGy:10mGy= 1:10000(即10的4次方)為該探測器的動態範圍。 動態範圍大 密度分辨率高 是 DR係統優於傳統放射影像係統最重要的特點 其可得到更多的影像細節 使醫生能夠看到過去在普通平片看不清或看不到的信息,發現 檢出病變的能力遠高於傳統影像。

要正確表達探測器的動態範圍DR影像必須具有足夠的bit深度 以往12bit影像隻能記錄4096等級灰階,不能滿足 DR影像信號的完整記錄所以目前大多 DR係統都采用14bit 可記錄的灰階等級能達到 16384 可以反映很小密度的層次變化。灰階差異越明顯 對比度越大 分辨的就越清楚。 低密度分辨率

DR低密度分辨率 指f引以密度的微小灰度差別的分辨能為 例如對肺組織內小結節或盤狀病灶的微小差別的分辨能力。采用CDRADZO模板能測試出圖像的低密度分辨率並繪出低密度分辨率曲線(Contrast-Detail curve)。其除了與DR探測器動態範圍有關外 低密度分辨率主要受噪聲的影響。

臨床經驗證明 當一個相對較小的物體(例如一個2-3毫米的肺的微小病變)被重疊在很厚的身體內時 要在一個二線的平麵圖像上將其顯示出來假如這個病灶相對於周圍組織是一個明顯的高密度 顯示它是比較容易的、但醫學臨床實踐中碰到的往往是一個相對等密度或稍高密度 即相似密度的病灶 這時候 要求高矩陣是沒有意義的關鍵是需要足夠的灰階等級和低噪聲 即足夠高的低密度分辨率。 顯示器的動態範圍

需要明確的是目前香蕉视频app污破解版在线所用的圖像顯示設備的動態範圍要遠小於 DR探測器能夠記錄

的密度範圍 普通電腦監視器可顯示最大亮度才為300cd/m2

對比度400:1左右 高檔

醫用監視器最大亮度可以達到700cd/m2

對比度可達600:1 輸入信號為 10bit。@此 DR影像必須經過特別處理才能正確顯示在屏幕上這種處理主要是通過多級有針對性的

LU丁(LOOkUp丁abIg)包括圖像均衡、用戶設置的窗寬窗位.以及顯示器的亮度轉換函數等 對像素值進行轉換 把對診斷最有意義的部分顯示在屏幕上。

在激光相機上打印膠片也麵臨同樣問題 相機的對比度範圍要高於監視器 一般激光相機的圖像數據為 12bit 但由於膠片的曝光灰度曲線與監視器的亮度轉換函數有很大差別要做到所見即所得 使膠片影像與監視器影像看上去完全一樣 也必須對相機及傳輸接口進行精確的調整。因此DR係統影像質量的好壞不但與探測器本身性能有關香蕉视频app污破解版在线所看到的影像質量主要取決幹係統的圖像處理水平和所使用的監視器(和激光相機)的性能和調整。

4.響應時間

對常規攝影DR係統來說 通常曝光時間隻有幾個毫秒所以一般不存在因患者運動產生影響圖像質量的時間分辨率問題。這裏需要關注的問題是從用戶按下曝光手閘到可以看到圖像的響應時間這裏有幾個不同的時間概念 圖像刷新時間 圖像預覽時間 和完整檢查周期。

圖像刷新時間(Refresh time)是指曝光後探測器上的數據被采集到工作站上 可以進行下一次曝光的時間間隔。目前隻有GE公司提出此概念因其能量減影功能需要在極短的時間內(0.2m 秒)進行兩次不同kV的曝光 以避免運動偽影 這兩次曝光的最短時間間隔或者說能量減影功能受探測器刷新速度限製。其他公司還不提供此參數。要求多次或連 續曝光采集的DR臨床應用功能還有平板數字化斷層技術及其在不同角度連續采集基礎上實現的3D重建技術 圖像預覽時間(Preview disPlay time 所謂預覽是在操作台上顯示一幅縮小的采集影像 供拍照技師喜看投照和曝光以決定檢查患者是否可以離開。由於是簡縮圖像, 數據量小(像素矩陣不超過Ik。Ik)可以較快地提供給操作者_預覽時間一般不超過I0秒; 快者可以在5秒內顯示。

完整檢查周期(Ful cycha time)包括采集和圖像經過完全處理的時間(aCqUISltlOO&fUll dlSPISy)

不同公司的DR產品設計不同 所表現的性能也不間 有些公司的DR在主控製台上隻能鍵示預覽圖像 完整圖像必須通過網絡傳到後處理工作站上才能顯示所以其隻提供預覽時間指標 也有公司在主控製台上就顯示完整圖像, 圖像一出來就可進行ZOOM放大, 灰度調節等處理。 也可以直接送激光相機打印 沒有預覽一說.

不管是預覽圖像還是完整圖像 在主控製台L的顯示最好幅麵大一些 達到Ik*Ik顯示矩陣 對使用者采說感覺要比看512*512以下矩陣影像好一些。

隨著動態DR技術的發展GE、Siemens、philips 和Shimadzu都推出了可以以每秒15幀以上速率進行圖像采集的血管造影DR係統這需要DR探測器板具有極高的刷新速率, 這也是反映平板探測器技術水平的一項關鍵指標, 目前減少DR圖像采集時間間隔的王要技術手段 是減少影像采集麵積和降低分辨率以減少總數據是同時利用並行傳輸的方法提高計算機讀取, 處理信息的速度。


DR係統性能評估(續) 影像管理和後處理

DR係統使傳統的X線拍片攝影技術躍入數字化領域, 但購買 DR係統的各級醫院的信息化技術發展水平整體來說還不能滿足影像全數字化的工作流程的需求.如何推進醫院信

息化建設, 提高醫院整體工作效率, 真正發揮數字化影像的技術優勢, 是各級醫院在購買 DR係統時應該認真考慮和規劃的重要工作之一。 建設 PACS係統一半是技術問題, 一半是管理問題。

管理問題包括組織結構和崗位職責調整 工作流程的重新安排 人員培訓 相應的製度和管理規章等。

技術方麵的問題目前還比較多 涉及到技術標準 軟件開發 資金投入等諸多問題 包括係統的兼容性 穩定性 可擴展性 安全性 經濟性等等。目前比較突出的技術問題是DICOO支f寺中又的標準問題。

從 PACS的開發角度看 DR係統作為 PACS的影像采集終端, 其要能夠與PACS係統雙向通訊, 直接接收來自HIS或RIS的患者資料信息把影像上傳到存檔服務器中。 因此其必須支持相關標準(包括Dicom HL7等)。所有進口DR設備在國外墓本上都做到了上述要求 可以直接從RIS中下載西文Working list並且隻需一個指令就可以把患者影像以

dicom格式傳送給 PACS。各生產 DR的廠家也都是 PACS係統的主要製造商, 本身就有非常完整的PACS產品。 因此在西方建立 PACS己經很容易。但由於已往DICOM沒有中文版,並且多數進口DR設備本身也不支持中文, 因此, 中文信息與 DICOM圖像鏈接一直是建設中文 PACS係統的瓶頸。盡營行在各種技術方法可以解決此問題, 但其都是以提高一線工作人員的重複錄入工作量,降低工作效率來實現的, 即容易出錯,又增加推廠難度。

去年3月26號NEMA發布了支持中文的DICOM修正案CP 252(Define support for Unlcode and ChineseCharacter sets)有了DICOM標準, 借助DR的普及, 我國的PACS建設將有飛躍式發展, 國內各廠企業應該抓住此機遇 PACS建立後, 係統是否好用, 其響應速度至關重要, 這涉及影像的數據容量和網絡速度問題、DR影像數據龐大,下表是目前各DR係統單幅影像的數據量。

從表中可以看出DR影像的數據量非常大, 不說存檔光通訊就存在巨大技術難度。臨床研究表明PACS要能夠實用,調閱一幅圖像時間最好不要超過2秒,要在這麽短的時間內傳輸近20M的數據在技術上是困難的。解決此問題的方法是數據壓縮但高倍壓縮的算法基本上都是以犧牲圖像的高頻特性(空間分辨率)為代價的有損算法。因此香蕉视频app污破解版在追求效率時不得不對質量做些犧牲 所有工程問題的解決都是走中庸之道, 考慮到PACS發展的未來追求極端指標是無意義的。 2.圖像的後處理、打印

當前,多數DR要通過激光相機打印膠片 對於專門的胸部攝影, 通常一張 14XI7英寸的膠片打印一幅圖像,不存在圖像大小和格式問題。但隨著DR向著全身攝影檢查的發

展,頭顱和四肢骨骼等影像的照射野比較小, 由此帶來攝影光野的調整以及打印格式問題。理想的選擇應該是機器具有自動光柵功能 可按照使用者的選擇 根據引舊變化自動調

整遮光器 並自動調整管球對準射野中心 曝光後,機器自動裁取 ROI中影像顯示、保存和打印,打印是盡量保持 1:1的顯示比例 如果無法按照等比例編排, 要在圖像上顯示變

化比例。但目前市場上有些設備不具備上述功能, 如果使用較小的投照野, 其遮光器手動隨意調整, 曝光後顯示給用戶的是一幅被遮邊影像, 患者圖像顯示為具有很寬黑邊的照片,要是打印在膠片上象是老式像冊黑紙中央貼了一張黑白照片。如要去掉黑邊需要手工剪裁 增加操作者工作量、並且不規範。這些實際上都是圖像自動後處理功能、廠家開發的功能是否完善,方便應用 也是係統性能的一部分。

除此之外 還有一些高級影像後處理功能 如 能量減影、時間減影、圖像均衡處理、骨密度測量、平板斷層(三維重建)以及各種CAD輔助診斷和分析軟件等這些作為選配件今後會越來越多。 3.光盤存檔

在沒有連接PACS的情況下 通常選用可記錄光盤來對圖像進行存檔。光盤的品種有MOD、CDR、DVD等幾種MOD容量大 讀寫快但盤片比較昂貴、有些MOD上存檔的圖像必須回送到主機中才能打開 這增加了對以往病曆檢索的時間;CDR價格便宜 最新的刻錄機速度也比較快 多數可以從盤上直接打開文件搜索效率高 缺點是容量偏小;速度和容量都比較合適的是DVD 但目前參加選用DVD的還不多。無論何種光盤 用戶必須明白 其驅動器是個消耗品 能否較便宜低更換驅動器應該作為購買設備的考量之一。

係統配置與臨床需要

在臨床上, 不同的投照檢查對設備結構有不同的需求廠家也針對不同臨床應用開發了一係列產品。總觀各種DR設備 從投照機械結構上可以分為以下幾種 1.立柱+立Bucky SID固定 專用胸片DR係統都采用此配置。首批OR用戶多選擇此結構。專機專用工作效率高、安裝快捷 缺點是投照體位和引 固定 限製了全身檢查應用範圍。

2、懸吊管球+立Bucky 其中立Bucky可以旋轉放到水平位 懸吊管球可配標準雙層清軌做3D運動、也可以配一維單方向滑軌並可配一個移動平床 其即可以照胸片, 又可以進行全身各部位拍片。對檢查患者不多,但又想進行全身檢查的用戶這是一種不錯的方案。缺點是其活動平床的移動對位不如常規攝影浮動平床靈活方便。

3、懸吊管球十可升降浮動平床+立Bucky 所謂雙板DR係統 其配置與經典的攝影係統一樣但由於配置了兩塊數字平版影像探測器 係統價格較昂貴。這是最節約空間的方法, 此一套機器基本上就可以完成過去整個普通放射科的攝影工作量。但對患者較多的用戶來說 所有患者都集中在一個房間檢查因投照擺位時間的耽誤 也會影響工作效率。

4、組合可旋轉U型臂結構 管球與探測器安裝於同一可旋轉臂上 引舊可變。此旋轉臂可立柱支撐 也可懸掛支撐如KODAK和AGFA也基本OEM這種結構的機器來賣。其最大優點是安裝方便無須進行複雜的房間基建施工準備。

5、懸吊管球十探測器獨立可移動支撐立柱十專用可升降浮動平床。萬東新開發的DR采用這種結構。Siemens的AXIOM Aristos FX也屬於此類 隻不過其連探測器也懸吊支撐 自動化程度比較高。這是一種新推出的結構 可進行任意角度投照 用戶還不多。存在的疑慮是如果機械結構太複雜可*性是否高。 機械結構的選擇要根據臨床主要用途(投照種類)、患者數量、房間資金等因素考慮 機械裝置的選擇原則應是在滿足使用功能和效率的前提下盡可能簡潔。 由於DR係統的工作效率提高、一台DR設備可以取代近 3台常規膠片攝影設備的工作量、因此裝備 DR後,科室的工作安排和責任也要做相應調整。前麵已提出DR係統在提高工作效率的同時也會給放射科帶來增加患者信息電子化管理的需求 無論資金是否到位 都應該著手進行如何圍繞DR係統建立高效的R舊係統和PACS係統的規劃和設計。

否則 一流設備、三流管理,是無法真正提高醫院服務水平的。


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