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数字化放射科的设备配置
数字化放射科的设备配置
日趋成熟的计算机图像处理技术为医学影像信息系统的建立提供了技术手段，新的医学成像技术为临床诊断提供了丰富的影像资料，在相当程度上提高了医疗水平。一个现代化医院的建设及医院信息系统的发展是密切相关的，放射科——作为医院内医学图像主要来源部门，如何使医学图像实现数字化采集、存储、管理、处理、传输及有效利用，是医院数字化建设中最引人关注的焦点，数字化放射科的建设已成为中国大地上许许多多医院的梦想，历史悠久的老医院想逐步完成改造、新建医院将规划一步到位。怎样合理配置相关数字化设备才符合当今医疗发展的需求，基本或完全达到数字化放射科的条件？笔者试从一所600张床位的综合性医院角度，对数字化放射科的配备拟出一份清单。
1　直接数字化摄片及造影系统
　　数字化照相DR系统（Digital Radiography）是放射数字化图像的划时代革命，由于直接数字化平板的出现，改变了传统影像链的组成方法。平板技术提供了高清晰的图像并极大的降低了X线剂量，不但革掉了传统影像链中的影像增强器、光学系统、视频系统和模数转换器等烦琐结构，同时也改善了传统影像链所造成的伪影、失真。尤其平板探测器在对比度方面具有的特大动态范围使图像的密度分辨率达到相当高的水准。
1．1　DR胸片机　X线胸部摄影是综合性医院中X线摄片工作量最大的部分，基本占到了拍片总量的40%。选择一台工作效率高、速度快、操作劳动强度低的胸片机至关重要。平板型探测器的诞生，使高、快、低三者达到了统一。一台DR胸片机一天7小时的工作时间基本能拍200多人次的胸片，碰到大量的体检病人，达到300人次也是可轻松达到的。
　　胸片机的类型分为立柱式和悬吊式两种。
　　立柱式具有安装简单、价格低廉之优点，拍摄胸片时胸片架位置直上直下相当方便。而悬吊式球管支架配合可旋转90°的平板探测器除了能拍胸片外，还能进行四肢及其它的可变角度拍摄，应用范围扩大了许多。拍片系统具有高效的工作流程，能自动设定曝光条件、图像处理参数、滤片及缩光器大小；具有自动跟踪功能确保球管及探测器中心对准；电离室自动探测曝光范围。除一般工作软件外，胸片机还有二个相当有用的软件。
1．1．1 组织均衡图像处理软件。使用该软件将再次扩展摄片的动态范围，确保一次曝光即可获得从软组织到骨骼的各种密度的诊断信息。
1．1．2　双能量减影软件。由于胸部X射线片大约有40%的病灶被肋骨重叠，特别是有时一些小的结节病灶往往被肋骨重叠而漏诊，双能量减影技术用高能量曝光获得的肋骨片及标准片相减，把标准片上的肋骨重叠影去掉，而使被遮盖的小病灶得以显示。
1．2　DR拍片床系统　DR拍片床应用于除胸片之外的全身其它部位摄片，按球管安置方式可分为立柱和悬吊式两种，按床分又可分为平床及电动床两种。其中最简单配置为平床加立柱型。最好配置则为电动床加悬吊式球管，该类配置虽然造价贵一点，但能拍摄立位腹部片和胸片，大大拓展了使用范围，从性能价格比方面和方便病人来衡量，具有相当的意义。拍片床的摄片要求比胸片机更高，更注意空间分辨率的大小，DR的空间分辨率从根本上分析取决于像素尺寸大小。目前有厂家的像素点矩做到134微米，理论线对数达到3．6LP/mm（全屏），作为X线数字化设备，已经是相当不错的。
1．3　X线数字平板减影系统（DSA）　数字平板的出现给X线数字减影系统的发展带来新的生机，发展前途一片光明。及传统的DSA相比，数字平板革掉了笨重的影像增强器，使整台DSA的机架运转相当轻巧灵便，每秒旋转角度大幅度提高，扩大了介入治疗的应用范围，数字平板的高分辨率特点，使得到图像层次分明、血管清晰，而X线剂量却大大降低，受检测的病人和操作医生吃线量明显下降，得到有利保护。
1．3．1　平板尺寸分为20×20cm，30×30cm，30×40cm，43×43cm四种，其中20×20cm主要用于心脏造影，其余尺寸可用作全身介入，其中30×40cm的平板在使用中可旋转900足以包络所需观察的部位，保持了功能，降低了造价。
1．3．2　受数字采集和刷新影响，每秒实时采集帧数及平板实际使用尺寸相关，只有应用于心脏的20×20cm范围内（包括大平板），采集矩阵1K×1K方能做到25～30帧/秒，其它大尺寸的平板采集率只有6～15帧/秒。
1．3．3　平板的采集矩阵及平板面积成正比，如40cm×40cm能达到2K×2K，如选择其中的20cm×20cm，采集矩阵则降到了1K×1K，显然在传统的DSA中，无论6英寸、9英寸、12英寸，采集矩阵是相同的。
1．4　数字式全视野乳腺扫描仪（DR）　数字式全视野乳腺扫描仪（full—fied digifal Mammography）不仅能够增加乳房病人员的可视性，而且还有可能大大减少以往图像不清楚的做重复检查的患者数量，此外由于采用了高分辨率、高性能密度分辨率的平板技术，能清楚找出手摸无感觉的极细小的肿块，同时在探测肿块和因牵拉组织而引起的结构变形方面，都要优于普通的胶片式乳房X射线摄影，降低检查时间是该设备最大优点，对改善工作流程，加快流通量，以及降低病人所受X线照射剂量，减少病人乳房受压疼痛都有积极的意义，同时为今后开展乳房病普查奠定了基础。
2　计算机X线成像装置（CR）
　　计算机X线成像装置—CR系统，早在上世纪70年代即由富士公司推出，经过数十年的发展，逐步深入到各级医院放射科。虽然DR X线机的推出，领导了新的发展潮流，但DR昂贵的装备费用，使它不可能替代所有普通X线装置，比如进行静脉肾盂造影术，所花费的时间相当长，DR具有的大流通量作用已不复存在；另外也不可能用DR拍片机去进行流动的床旁摄影，相比之下，采用常规X线拍片机加上一套CR系统，既能保证高质量的拍片效果，又能解决图像数字化问题，在今后相当长的一段时期内CR必将及DR共存，选择CR关注几个方面： 
2．1　单槽系统及多槽系统　单槽系统及多槽系统实质是IP板工作预备位单个及多个的区别，单槽系统只能允许一个IP板扫描，第二块IP板扫描必需等到第一块IP板完成后才能插入；而多槽系统则可以多达8～10个预备位，工作人员只需把IP板放上预备位置，机器投入逐个扫描，工作人员可以离开去做其它事，解放了劳动力。
2．2　IP影像板　IP影像板是CR系统中图像转换的媒质。IP板分为软性板和刚性板2种，采用软性IP板，扫描机的IP板流程比较灵巧、体积小、速度较快，缺点是每次运作过程中，IP存在弯曲状态，易折损，而刚性板则恰恰相反，扫描机相对笨重点，速度也不及软性板，但没有弯曲，IP板的寿命相对比较长。选择IP板还应注意分辨率，普通IP板分辨率做到5～6点/毫米，高分辨率IP板则能达到10～11点/毫米。
2．3　图像后处理功能　CR系统一般都具有图像后处理功能，将从IP板上采集到的图像信息按照应用条件进行各种类型后处理，突出临床感兴趣的病变细微处，方便诊断和处理，各家供应商都有不同级别的软件提供选购，一套优秀的CR系统只有配上相应软件才能充分发挥出图像效果。
3　其他大型检测设备
3．1　数字胃肠机　遥控式数字胃肠机（又称多功能X光机），目前仍是我国放射科在胃肠检查以及一些特殊造影和部分介入手术的主要设备，选择数字胃肠机重点在三个方面：
3．1．1　发生器和球管功率，应选择大一些，满足各类造影需求和长时间造影要求。
3．1．2　影像增强器应选择≥12英寸，要具有高分辨率。
3．1．3　数字化摄像系统，无论是真空摄像器还是CCD数字采集矩阵要≥1K×1K，采集数据字长≥10Bit．
3．2　CT扫描仪　螺旋CT从诞生到现在，已经有了三次大的飞跃，第1代单层螺旋扫描机，最快速度发展到≤1秒/每圈；第2代从二层螺旋扫描逐步发展到4层、8层，速度发展到≤0．5秒/每圈；第3代发展到16排扫描，最快速度达到≤0．4秒/每圈，使无创心脏成像得到满意图像，由于有低于0．4秒的扫描速度，大大拓展了心率适用范围，平均心率最高可达100次/秒，并且可以不使用β-受体阻滞剂。目前多排CT已经普遍得到广泛使用，从2排、4排、6排、8排、10排、16排均有，更新的32排、40排、64排也正在推出中，选择高排还是低排，应视临床应用范围和经济条件而定，只要够用就行。
3．3　磁共振扫描仪（MRI）　自1986年第一台磁共振扫描仪研制成功，医学影像学进入了一个新纪元，此后随其广泛应用及发展，磁共振成像在许多领域内发挥着不可替代的作用。如今MRI对人体组织的评价已经从最初的形态学评价发展为功能性评价，以及形态—功能关系的评价，并且进一步逐渐向分子学领域发展。十年前0．5T强度的MRI是临床医疗诊断的主力，如今正在向高磁场强进发，3．0T以及更高场强的MRI已应用于临床，但从合理的配置角度出发，分析MRI的发展及应用，以及经济效益展望，1．5T磁共振扫描仪在一段时间还将充当综合性医院的主力机型。选择MRI重点考察几个方面：
3．3．1　为降低病人在进行MRI扫描时产生的恐怖幽闭症的影响，在确保图像质量的前提下，应该选择大喇叭开口的短磁体，目前长度已经能做到1．5米～1．57米左右。
3．3．2　MRI工作时的噪声常使病人无法忍受，降低机器噪音，是各大生产厂商正在努力克服的重要任务，同样也是我们选择机型的重要指标之一。
3．3．3　成像速度低是MRI设备及CT相比最有差距的，为此，从梯度场、梯度切换率、线图等各硬件方面提高性能，以及加快数据处理能力研发新的成像软件，增加应用范围。
3．3．4　最新技术开发包括双梯度、并行扫描、全身扫描线圈阵列等等。
4　PACS系统和RIS系统
4．1　医疗影像网络PACS（Pictures Archiving & Communica Systems）系统 是医疗信息网络的重要组成部分。通过PACS可实现影像设备的网络互连，实现各种不同设备的影像统一存储和管理，实现实时地、远程地诊断、会诊。节省存放胶片的费用和空间，并能进一步充分使用原始数据增加后期应用制作研究等功能。实现彻底的无胶片放射和数字化放射科，已经成为医疗现代化不可阻挡的潮流。PACS通过多年来的发展，许多供应商已经能够提供成熟的商业化产品。从低端到高端，从mini PACS到Full PACS全系列解决方案推出，无需我们去设计方案，只能像选择设备一样去挑选适合应用的产品，如何选择应考虑以下几点：
4．1．1　图像的传输、存储、调用、浏览的速度快慢是反映PACS网络系统性能的最重要指标。优秀的PACS图像的在线调用相当之快，随调随现，最慢的也应在几秒内实现。过长的调用时间，则造成对读片过程的阻碍。
4．1．2　图像存储空间  图像存储空间可分为在线存储和离线存储。在线存储主要采用RAID技术；离线存储可采用磁带、CD-R、DVD等，在线存储一般认为以半年到一年的图像数据量为限。随着存储设备的容量不断扩大，价格一再下降，业内已提出全在线方案，考虑这样一个方案，PACS服务器和PACS控制软件的存储器控制范围要充分大，便于每年逐步扩大在线存储单元。
4．1．3　无损压缩技术　无损压缩技术的应用可以降低存储空间，加快图像在网络中的传递速度，通常无损压缩应低于2．8：1。
4．1．4　安全性　影像资料是反映病员状况的重要病史资料，原始图像的丢失会给病员带来无法挽回的损失。PACS系统中图像存储和调用的安全性是至关重要的，我们必须关注于高可靠性存储方案，集中管理的存储备份方案以及异地灾难备份的应用等安全措施。
4．2　放射信息管理系统RIS　放射信息管理系统（RIS）提供放射科整体流程和操作的控制管理，承担并执行各种医学影像环境内常规工作流程的任务和角色。主要有2种工作站来完成相关任务。
4．2．1　检查登录工作站　〖HT〗该工作站可以单独将相关检查信息提前预登录，或者透过HIS系统将信息直接移植到RIS中，执行检查任务时间表的预安排，通过工作流程表（Worklist）将被检查者的相关信息直接送到相关影像设备，大大方便了使用，加快了速度，节省了时间。
4．2．2　诊断报告工作站　〖HT〗诊断报告工作站是放射科医生调用图像以及写报告的主要工具。一般采用方便、快捷的诊断报告模块编辑，用户可根据需要产生任意数目和类别的诊断报告工作站模块。并实现图文报告合一。
诊断报告工作站应该选用双屏和三屏技术，其中至少应包含1个以上专用图像显示器，除注意空间分辨率外，更应该关心密度分辨率—灰度的阶级。

5　结语
　　综上所述，构建了一个基本的数字化放射科装备配置系统，（如图所示），经笔者单位的使用表明，足以满足临床需求（个别的可视情况略为修改），采用数字化配备方案，不但能提高放射科图像诊断质量，放射科技术人员数量可以降到最低标准，对医院的人力、财力的节省、医院医疗业务的发展有不可估量的作用，同时也为数字化医院的发展奠定了基础。

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