CR（computed radiography）系統(tǒng)使用成像板（imaging plate，IP）為探測(cè)器,，利用現(xiàn)有的X線設(shè)備進(jìn)行X線信息的采集來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的獲取,。它主要由X線機(jī)、成像板,、圖像閱讀儀,、圖像處理工作站,、圖像存儲(chǔ)系統(tǒng)和打印機(jī)組成,。
一、CR系統(tǒng)構(gòu)造
1,、X線機(jī)
CR系統(tǒng)所用的X線機(jī)與CR系統(tǒng)的種類有關(guān),。CR系統(tǒng)的激光閱讀器分為暗盒型（cassette type）和無(wú)暗盒型（non-cassette type）兩種。暗盒型閱讀器的CR需要暗盒作為載體裝載IP經(jīng)歷曝光,、激光掃描的過(guò)程,，系統(tǒng)所用的X線機(jī)與傳統(tǒng)的X線機(jī)兼容，不需要單獨(dú)配置,。無(wú)暗盒型CR系統(tǒng)的IP曝光和閱讀裝置組合為一體,，連同成像板向工作站傳輸?shù)恼麄€(gè)過(guò)程都是自動(dòng)完成，需要配置單獨(dú)的X線發(fā)生裝置,。
目前,，臨床使用的絕大多數(shù)都是暗盒型閱讀器的CR系統(tǒng),，不需要單獨(dú)購(gòu)置新的X線機(jī)，攝影技師的工作流程也與傳統(tǒng)屏-片系統(tǒng)基本相同,。
2,、成像板
2.1 成像板的結(jié)構(gòu)
IP是CR成像系統(tǒng)的關(guān)鍵元器件，是采集或記錄圖像信息的載體,，并代替了傳統(tǒng)的屏-片系統(tǒng),。它適用于各種類型的X線機(jī)，也適用于各種X線檢查,，具有很大的靈活性和廣泛的用途,。IP可以重復(fù)使用，但不具備圖像顯示功能,。
IP外觀像一塊單面增感屏,，由表面保護(hù)層、光激勵(lì)熒光(photo-stimulated luminescence, PSL)物質(zhì)層,、基板層和背面保護(hù)層組成,。
表面保護(hù)層：表面保護(hù)層的制作材料常采用聚酯樹(shù)脂類纖維，耐磨損,、透光率高,，不受外界溫、濕度變化的影響,。作用是防止PSL物質(zhì)層在使用過(guò)程中受到損傷,。
PSL物質(zhì)層：由PSL物質(zhì)與多聚體共同組成。PSL物質(zhì)為發(fā)光材料,，結(jié)晶體顆粒的平均直徑在4－7μm,。顆粒直徑增加，發(fā)光強(qiáng)度增加,，但隨之圖像的清晰度降低,。多聚體的材料一般為硝化纖維素、聚酯樹(shù)脂,、丙稀及聚氯酸酯等,。多聚體的作用是使PSL物質(zhì)在涂布層中均勻分布，具有適度的柔軟性和機(jī)械強(qiáng)度,，并免受溫度,、濕度、輻射和激光等因素的影響而產(chǎn)生理化性質(zhì)的變化,。
基板：基板的材料是聚酯纖維膠膜,，厚度在200－350μm。作用是保護(hù)PSL物質(zhì)層,，避免激光在PSL物質(zhì)層產(chǎn)生界面反射,，提高圖像清晰度,。有的IP為了防止光透過(guò)基板，還在基板中增加了吸光層,。
背面保護(hù)層：制作材料與表面保護(hù)層相同,。作用是防止使用過(guò)程中成像板之間的摩擦損傷。
成像板根據(jù)可否彎曲又分為剛性板和柔性板兩種類型,。柔性板使用彈性熒光涂層,，輕巧柔軟，可隨意彎曲,。柔性成像板也簡(jiǎn)化了成像板掃描儀的傳輸系統(tǒng),，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，使得掃描速度較快,，設(shè)備體積較小,。剛性板不能彎曲，閱讀儀的傳輸結(jié)構(gòu)和工作原理不同于前者,，但其損壞幾率小,，壽命長(zhǎng)，由成像板引起的偽影少,。
IP的規(guī)格尺寸與常規(guī)膠片一致,，一般有35×43cm（14×17英寸）、35×35cm（14×14英寸）,、25×30cm（10×12英寸）和20×25cm（8×10英寸）四種規(guī)格,。根據(jù)不同的攝影技術(shù)，IP又可分為標(biāo)準(zhǔn)型（ST）,、高分辨型（HR）,、減影型及多層體層攝影型。
新型的成像板改善了敏感度,、清晰度和堅(jiān)韌性,，同時(shí)與舊的成像板兼容。外涂層用于保護(hù)成像板免于機(jī)械磨損和化學(xué)清潔劑的損傷,。在正常條件下,，成像板的使用壽命為10000次,。
IP使用注意事項(xiàng)：IP在每次使用前,，應(yīng)用光照射，消除潛影,。使用中應(yīng)避免擦傷,。
2.2 成像板的特性
成像板的主要成分是熒光物質(zhì)，它對(duì)放射線,、紫外線的敏感程度遠(yuǎn)高于普通X線膠片,。
2.2.1 發(fā)射與激發(fā)光譜
當(dāng)X線初次照射摻雜2價(jià)銪離子的氟鹵化鋇晶體時(shí),，其吸收光譜在37keV處有一銳利、鋸齒形的不連續(xù)吸收,，這是晶體中鋇原子的K緣所致,。被X線激活的摻雜2價(jià)銪離子的氟鹵化鋇晶體在受到二次激發(fā)光照射時(shí)，作為發(fā)光中心的Eu2+可發(fā)出波長(zhǎng)峰值約為390－400nm的紫色熒光,，熒光的強(qiáng)度主要取決于一次激發(fā)X線的照射量,。
IP第二次讀出光線以600nm左右的紅光最佳，它可最有效地激發(fā)PSL,，被稱為激發(fā)光譜,。發(fā)射光譜與激發(fā)光譜波長(zhǎng)的峰值間需有一定的差別，以保證兩者在光學(xué)上的不一致,，從而達(dá)到成像的最佳信噪比,。
2.2.2 IP的時(shí)間響應(yīng)特征
PSL的強(qiáng)度還與二次激發(fā)光的功率大小有關(guān)。在一定范圍內(nèi),，PSL的強(qiáng)度與二次激發(fā)光的功率成正比,。
最理想的發(fā)光時(shí)間是被激活的PSL物質(zhì)受到二次激發(fā)光照射時(shí)，立即產(chǎn)生PSL,，而一旦停止照射PSL應(yīng)立即消失,。但實(shí)際上成像板上產(chǎn)生的PSL不會(huì)立即消失，而是有一個(gè)較短的衰減時(shí)間,。通常,，2價(jià)銪離子的氟鹵化鋇晶體的PSL壽命為0.8ms，由于這個(gè)時(shí)間極短,，所以在讀取信息時(shí)不會(huì)產(chǎn)生信息的重疊干擾,，從而滿足醫(yī)學(xué)成像的要求。
2.2.3 IP的動(dòng)態(tài)范圍
一般,，某一范圍內(nèi)IP發(fā)射熒光的量與第一次激發(fā)時(shí)采用的X射線量有關(guān),，即激發(fā)X射線能量越大，熒光發(fā)射量越多,。目前我們已知IP的動(dòng)態(tài)范圍為1：10000,，即在該范圍內(nèi)，IP對(duì)激發(fā)的響應(yīng)具有良好的線性,。
2.2.4 IP存儲(chǔ)信息的消退
IPPSL物質(zhì)中存儲(chǔ)的信息會(huì)隨時(shí)間逐漸消退,，使第二次激發(fā)時(shí)熒光體發(fā)射的PSL減弱，其主要原因是一部分被F心俘獲的電子在讀取信號(hào)前逃逸,。IP中PSL的消退與時(shí)間和溫度有關(guān),，正常情況下IP中存儲(chǔ)的信息在8小時(shí)后，其熒光體的PSL量減少約25％。若曝光不足或存儲(chǔ)過(guò)久（>8小時(shí)）,，由于X線的量子不足和天然輻射影響會(huì)產(chǎn)生顆粒衰減,，致使圖像噪聲增加。
2.2.5 天然輻射的影響
IP除對(duì)X射線,、紫外線敏感外,，對(duì)自然界存在的其它輻射如電磁波、α射線,、β射線和γ射線等也敏感,。IP會(huì)積聚自然放射性物質(zhì)的照射，從而在讀取圖像時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些小黑點(diǎn),，干擾正常圖像的形成,。為避免這種現(xiàn)象，IP長(zhǎng)期存放后再次使用前,，應(yīng)采用激發(fā)光照射后再使用,。
3、圖像閱讀儀
圖像閱讀儀是閱讀IP,、產(chǎn)生數(shù)字圖像,、進(jìn)行圖像簡(jiǎn)單處理，并向圖像處理工作站或激光打印機(jī)等終端設(shè)備輸出圖像數(shù)據(jù)的裝置,。它具有將曝光后的IP從暗盒中取出的結(jié)構(gòu),。通過(guò)圖像閱讀儀中的激光掃描儀掃描，數(shù)字化圖像被送到灰度和空間頻率處理的內(nèi)部圖像處理器中,，然后送至激光打印機(jī)或圖像處理工作站,。圖像讀取完成后，IP的潛影被消除,，并可重新裝入暗盒,。
3.1 圖像閱讀儀的參數(shù)和性能
一般衡量圖像閱讀儀的參數(shù)有四個(gè)：描述圖像清晰度的指標(biāo)空間分辨率、描述圖像層次的指標(biāo)灰度等級(jí),、描述處理能力的激光掃描速度和緩沖平臺(tái)容量,。
無(wú)論成像板的大小，當(dāng)前CR系統(tǒng)的空間分辨率普遍能夠達(dá)到10像素/毫米的水平,。早期的CR系統(tǒng),，由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的處理能力不夠，往往僅對(duì)小尺寸的成像板以9~10像素/毫米采集數(shù)據(jù),，而對(duì)大尺寸的成像板（14”×14”以上）,，只能達(dá)到5~6像素/毫米。新型的CR系統(tǒng),，對(duì)大片采取6,、10像素/毫米兩檔可調(diào)的設(shè)置，由用戶自己設(shè)置,。以適應(yīng)不同場(chǎng)合對(duì)掃描速度和掃描圖像質(zhì)量的不同需要,。
CR系統(tǒng)的灰度等級(jí)指標(biāo)一般都要求達(dá)到4096級(jí)灰階，即灰階的位深達(dá)12位（bit）,。某些高檔的成像板掃描儀,，灰階的位深可達(dá)14位。
另外兩個(gè)指標(biāo)掃描速度和緩沖平臺(tái)容量描述的是成像板閱讀儀的處理能力,。新型的大型成像板閱讀儀的掃描能力可以達(dá)到每小時(shí)100塊IP,，同時(shí)裝備有大容量的成像板緩沖平臺(tái)。等待掃描的IP先放在緩沖平臺(tái)上,，由設(shè)備自動(dòng)順序?qū)霋呙?，掃描完畢后IP會(huì)自動(dòng)輸送到另一個(gè)緩沖平臺(tái)上，等待下一次使用,。目前最大的緩沖平臺(tái)的容量可達(dá)20塊成像板,。顯然，緩沖器容量大,、掃描速度快的閱讀儀效率更高,，更節(jié)省人力資源和投資。
4,、圖像處理工作站
圖像處理工作站包含有圖像處理軟件,，通常提供不同解剖成像部位的多種預(yù)設(shè)圖像處理模式，實(shí)現(xiàn)圖像的最優(yōu)化處理和顯示,，并可進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸,。在圖像處理工作站上還可進(jìn)行圖像的查詢、顯示與處理（整體放大,、局部放大,、窗寬窗位調(diào)節(jié)、圖像旋轉(zhuǎn),、邊緣增強(qiáng),、添加注解、距離測(cè)量和統(tǒng)計(jì)等）,，并把處理結(jié)果輸出或返回圖像服務(wù)器,。
5、監(jiān)視器
用于顯示經(jīng)圖像閱讀處理器處理后的圖像,。
6,、存儲(chǔ)裝置
用于存儲(chǔ)經(jīng)圖像閱讀處理器處理后的圖像數(shù)據(jù)，通常有磁盤陣列,、磁帶庫(kù)等,。
