計算機X線攝影（CR）簡介

計算機X線攝影（CR）簡介

計算機X線攝影（CR）簡介

計算機X線攝影（computed radiography，CR）是使用可記錄并由激光讀出X線影像信息的成像板（imaging plate，IP）為載體，經X線曝光及信息讀出處理，形成數字影像的一種攝影技術。CR在上世紀80年代初開始應用于人醫臨床，實現了普通X線攝影的數字化，是普通X線攝影方式的一次革命。進入21世紀之后，CR開始應用于國內小動物獸醫臨床，經過最近幾年的發展，正逐漸成為國內小動物獸醫臨床的主流設備。鑒于國內臨床醫生目前對CR技術尚缺乏系統了解，本文對CR技術的設備組成、成像原理、基本操作、注意事項及優缺點做一系統介紹。
1.CR系統的組成
CR系統由成像板（IP）、CR閱讀器、圖像采集、影像后處理工作站和存儲裝置等組成。CR系統所用的X線機與傳統的X線機相同。

1.1 IP
IP是CR系統的關鍵元件，是采集X線信息的介質，相當于傳統屏-片X線攝影的屏片組合，以潛影的形式記憶X線圖像。IP由保護層、熒光層、支持層（基板）和背襯層（背面保護層）組成。熒光層為光可激發存貯熒光體（PSP），受到X線激發照射時，能將其所攜帶的信息貯存下來（形成潛影），當再次受到二次激發光照射時，能發出與第一次激發所攜帶信息相關的熒光，經CR閱讀器處理形成可見影。
IP按用途分為高分辨率型和普通型，前者多用于乳腺攝影，后者多用于常規攝影。按支持層類型分為硬板和軟板；軟板可彎曲，適配的閱讀器結構簡單、掃描速度快；硬板不能彎曲、耐使用，其閱讀器的傳輸結構和工作原理不同于軟板，引起的偽影少。按讀取方式分為單面閱讀型和雙面閱讀型，后者提高了信噪比，曝光量可減少25～30%。要正確認識和了解所用IP的類型，對正確選擇曝光條件、提高影像質量具有重要意義。
1.2 CR閱讀器
CR閱讀器可以自動從放置到讀取通道內的IP暗盒取出IP，并通過激光掃描獲取IP記錄的被檢體信息后重建數字影像，經簡單的影像處理后向影像后處理工作站輸出影像數據。CR閱讀器在獲取IP信息后再對IP進行擦除處理，以便IP重復使用。
CR閱讀器的激光掃描有點激光掃描和線激光掃描兩種。目前所用的CR掃描器大都是采用點激光掃描，存在兩個缺點，其一是點掃描裝置由離散的部件組成，不能集成為緊湊的掃描頭，制成的CR閱讀器相對較大；其二是點掃描裝置受制于IP光激勵發光信號的衰減常數，掃描緩慢。但對成像質量而言，二者無明顯差別，線激光掃描裝置相當于或稍好于點激光掃描裝置。

1.3 影像后處理工作站
具有影像處理軟件，提供不同解剖成像部位的多種預設影像處理模式，實現影像的最優化處理和顯示，并進行影像數據的存儲和傳輸。同時，可以對數字影像做各種相關的后處理。

1.4 存儲裝置
在CR系統內，CR讀取后并經后處理儲存的圖像暫存于計算機內存。無論是要釋放計算機內存還是要長期保存病例，都必須對處理好的影像進行存儲備份。
影像存儲備份分硬備份和軟備份兩種方式。硬備份是指將處理好的圖像通過激光打印機打印成膠片備份，交由患者或患病動物主人留存；軟備份是目前醫院使用的主要備份方式，采用光盤、磁光盤和磁盤陣列等方式將影像儲存起來，可做病例的長期記錄，其數據信息不易丟失、占據空間少、檢索查詢方便快捷等。隨著計算機技術的發展，刻錄產品與光儲介質的成本大幅下降，遠低于激光打印機成本，所以很多動物醫院對動物主人的留存備份也為軟備份，即光盤取代膠片，實現了電子影像病例。
2.CR系統的操作步驟
CR系統的生產廠家很多，各機型雖各有特點，但操作步驟基本相同，下面以柯尼卡美能達生產的REGIUS MODEL110型CR為例進行說明：
2.1 登記
接收X線檢查申請單，輸入動物主人、患病動物及X線攝影要求等信息。
2.2 信息采集
準備IP，按要求正確擺位并標注體位；設置X線攝影條件，曝光。
該過程與傳統屏-片X線攝影過程相同。CR雖然具有較大的寬容度（與400感素屏-片系統相比，CR是10000﹕1），但CR的后處理調節不能完全替代攝影條件的選擇。就IP曝光劑量而言，CR系統使用初期需要的mAs比感綠屏-片組合稍高，在使用半年后才會逐漸降低。雖然CR系統X線攝影可降低X線劑量，但為了降低圖像噪聲，尤其是自然對比差的部位，要適當增加曝光劑量。
另外，小動物X線攝影多數是在清醒狀態下進行的，動物很難按照人的意愿安靜地配合擺位，加之呼吸運動，所以采用CR系統后仍然需要盡可能降低曝光時間。我們的X線攝影臨床實踐表明，小動物胸部X線攝影的曝光時間低至0.02～0.04 s，才能盡可能避免呼吸運動性模糊。曝光劑量增加，而曝光時間降低，必然要求管電流的增大，所以目前很多動物醫院（診所）使用的小型X線機因最大管電流不足100 mA很難用CR系統彌補胸片模糊的。換句話說，CR系統不能改變因X線機容量不足所造成的影像質量低劣。

2.3 信息轉換
IP經CR閱讀器讀取生成原始圖像，并經強光照射擦除潛影供再次使用。原始圖像經簡單處理后，發送至影像后處理工作站。
CR系統在進行讀取時能把IP潛影變成具有理想密度和對比度的可見影像，實現這種功能的裝置是曝光數據識別器（EDR）。IP的光激勵信號強度與獲得的影像輸出信號之間的關系由EDR設定的閱讀條件決定的。閱讀條件是以臨床醫生多年對各部位優秀照片密度閱讀經驗為依據而人為設定的，目的在于提高照片密度的穩定性。若攝影時曝光量不足或過高，讀取時會進行自動調整，盡量向預想設定的最佳密度和對比度影像靠近。所以，閱讀條件的出廠設置是否符合臨床實踐要求非常重要。
屏-片組合的規格最大為35 cm×43 cm（14 in.×17 in.），多數犬貓的單一投照部位都達不到該范圍，所以在小動物X線攝影中形成了一種不正確的通俗做法，即在一次投照中盡可能涵蓋更多的部位影像信息，例如胸腹部投照、全脊柱投照和整肢投照。CR的閱讀條件是按照單一部位設定的，多部位共同投照時無法針對性地閱讀，所以使用CR后，要嚴格按照CR系統設定的閱讀部位投照。

2.4 影像處理
在后處理工作站采用的影像處理技術對影像實施處理，優化影像質量。CR圖像后處理包括窗寬窗位、銳化與平滑、對比度增強、黑白反轉、感興趣區定量估值（各種測量和圖像局部放大與旋轉）。一般說來，以上這些圖像處理程序均已固化在機器內，簡單操作就可實現其功能。使用者了解了圖像處理的各種功能，可根據需要來合理地選用，這將會給圖像分析帶來方便。

CR后處理工作站發至各診斷終端的圖像是dicom格式的，約10～20 M，所以配有獨自的影像儲存與傳輸系統（PACS）。有些醫院不用PACS，將CR影像轉換為jpg格式傳輸與儲存，這種形式只能進行圖片的簡單處理與查看，這會造成圖像信息的部分丟失，會嚴重限制遠程診斷的能力，不能完全發揮數字影像的優勢。
2.5 影像存儲
CR圖像先保存在計算機內存中，要定期（每季度或半年）對影像進行打包存儲備份，既釋放計算機內存，又保證病例的安全性。
3.CR系統的優缺點
3.1優點
IP替代膠片可重復使用；可使用原有X線機；寬容度大，對曝光條件依賴性小，避免因曝光條件問題而重復拍片，減少了輻射；對比度分辨力高；具備多種后處理功能；數字化成像便于網絡傳輸，實現遠程會診；便于電子病例的圖像儲存；環保無污染。
3.2 缺點
時間分別力差，不能滿足動態器官和結構的顯示；空間分辨力不如常規X線照片。