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CR成像技术基本理论 重庆医科大学附属第一医院 放射科 曾勇明 CR的概念 CR:即计算机X线摄影（Computed radiography；CR）, 是使用可记录并由激光读出X线成像信息的成像板（imaging plate，IP）作为载体，经X线曝光、扫描读取和数字处理后，形成数字化信息的影像。 CR系统成像原理 X线照射IP后，X线量子被IP成像层内的荧光颗粒吸收，释放出电子，其中一部分电子散布在成像层内呈半稳定状态，形成潜影（信息采集）；当扫描器用激光照射已形成的潜影时，半稳定状态的电子转变为光量子，发生光激发发光（Photo stimulated Luminescence ；PSL ）现象，光量子由光电倍增管检测到，并被转化为模拟的电信号，再经A/D转换后变成数字信号（信息读出），最后通过计算机作进一步的处理获得影像并存储（信息的处理与记录）。 PSL现象 某些物质可将第一次被激发的信息存贮记录下来，当再次受到激发时则释放出与初次激发所接受的信息相适应的荧光现象称为光激发发光（PSL）现象。 氟卤化钡晶体有最强的PSL现象，目前所有CR设备的IP板均采用氟卤化钡晶体作为IP的荧光层。 第一节 CR特点及影响质量的因素 一、CR响应性的因素与噪声 CR系统的影像质量特征： 决定CR系统影像质量的三个环节 信息的采集（主要） 信息的读出（主要） 信息的处理和记录（微不足道） （一） 决定CR系统响应性的因素 反映CR响应性的参数主要为： 影像的锐利度 影像的频率响应 CR影像的锐利度 IP板自身特性和读出系统的电子和光学特性决定,尤其是与二次激发使用的激光的光点直径和激光在IP板荧光体内散布有关。 扫描激光的光点直径（约小越好） 激光在IP板荧光体内散布（越少越好） 影像的响应频率 CR系统充分考虑了对IP和激光扫描读出足够的频率响应，使系统能对每个部位摄影在较宽的动态范围内提供适当的补偿，以保证图像质量。根据临床应用的目的，可配置不同的IP。 -标准型IP（Standard type;ST）:可减少量子噪声，用于常规。 -高分辨型IP（High resolution;HR）:响应性高，多用于乳腺。 （二） CR系统的噪声 可分为：量子噪声和固有噪声。 量子噪声又分为： X线量子噪声 光量子噪声。 量子噪声主要由一次激发和二次激法后，X线量子的“统计涨落”引起，其量化可用物理量均方根（RMS）来描述。 X线量子的“统计涨落” X线量子冲击到某个成像介质的受光面时，会像雨点一样激起一个随机的图案，没有任何力量可使它们均匀地分布在这个表面上，假如X线量子无限多，单位面积内的量子数就可看成是处处相等；假如X线量子很少，则单位面积内的量子数就会因位置不同而不同。这种量子密度的波动（涨落）遵循统计学规律，称之为X线量子的“统计涨落”。 X线量子噪声 是X线被IP的荧光颗粒吸收过程中产生的噪声。噪声量与X线检测器（IP）检测到的X线量成反比，即与入射的X线量成反比。均方根（RMS）值是描述噪声的物理量之一。 在低剂量区，RMS值对X线辐射剂量响应的变化近似于一条直线递减，表示该区域的噪声主要由X线量子的量子噪声引起； 在高剂量区，RMS值近似于一恒定值，表示该区域的噪声不依赖于X线量。当入射剂量恒定时，CR的噪声则由IP的吸收特性决定。 光量子噪声 是光电倍增管在把IP荧光层被二次激发时产生的PSL转换为电信号的过程中产生的噪声。 光量子噪声与光电子数成反比，光电子数与X线量、IP吸收效率、IP的PSL量、光电倍增管的转换效率等有关。 固有噪声 固有噪声：是CR系统运行过程中产生的非X线依赖性噪声 。 固有噪声包括：IP的结构噪声、激光噪声、电路系统噪声、A/D转换的量子噪声等，其中IP的结构噪声起支配作用。 二、CR影像的处理 经CR系统各种特定的处理后，可获得质量优良的照片，为临床诊断提供高诊断价值的影像信息。 （一）影像处理的运行原理 CR系统运行过程中，若干环节共同参与影像的处理，并决定CR影像的质量，这些环节归纳为“四象限”理论。 第一象限：影像信息的采集 由于IP的光发射寿命期为0.8μs，所以要求CR系统在很短的时间内，以很高的密度读取大面积的影像信息，而不产生重叠干扰，从而满足诊断要求。 第一象限表示IP的固有特性，即X线辐射剂量与激光束激发的PSL强度之间的关系。在1：104很宽的范围内是线性的，该线性关系使CR系统具有较高的灵敏性和较宽的动态范围。 第二象限：影像信息的读取 存贮在IP（PSL物质内）的影像信息，要将其转换成数字信息，需要使用激光扫描读出装置，经光电倍增管转换，相应较弱的电信号被放大，再由A/D转换器转化成数字信号。 第二象限表