數(shù)字X線成像醫(yī)學(xué)影像成像原理課件

醫(yī)學(xué)影像成像理論第四章數(shù)字X線成像整理課件醫(yī)學(xué)影像成像理論第四章整理課件主要內(nèi)容第一節(jié)數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié)計(jì)算機(jī)X線攝影第三節(jié)數(shù)字X線攝影第四節(jié)數(shù)字減影血管造影整理課件主要內(nèi)容第一節(jié)數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)整理課件第一節(jié)數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)字X線成像技術(shù)是傳統(tǒng)的X線技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。圖4-1數(shù)字X線成像系統(tǒng)框圖整理課件第一節(jié)數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)字X線成像技術(shù)是傳統(tǒng)的X線技術(shù)一、數(shù)字圖像概念數(shù)字圖像：如果將一幅圖像空間位置分成有限個(gè)像素的小區(qū)域，每個(gè)像素中的灰度平均值用一個(gè)整數(shù)來表示，這種圖像信息便是數(shù)字信號(hào)，圖像信息為數(shù)字信號(hào)的圖像就是數(shù)字圖像。與數(shù)字圖像有關(guān)的基本概念：1.體素（voxel）：代表一定厚度的三維空間的人體體積單元。是一個(gè)三維的概念。2.像素（pixel）：組成數(shù)字圖像的基本單元。是一個(gè)二維概念，是體素在成像平面的表現(xiàn)。3.像素值：是像素的灰度值或強(qiáng)度值，一個(gè)像素只具有一個(gè)灰度值。整理課件一、數(shù)字圖像概念數(shù)字圖像：如果將一幅圖像空間位置分成有限個(gè)像4.矩陣（matrix）

：

一個(gè)橫成行、縱成列的數(shù)字方陣。5.采集矩陣（acquisionmatrix）：每幅畫面觀察視野所含像素的數(shù)目；6.顯示矩陣（displaymatrix）：監(jiān)示器上顯示的圖像像素?cái)?shù)目。7.視野（fieldofview，F(xiàn)OV）：擬進(jìn)行檢查容積的選定區(qū)域。8.位深(bitdepth)：

又稱位分辨力(bitresolution)，代表一幅圖像中包含的二進(jìn)制位的數(shù)量。8位深(28)表示有256種灰度或彩色組合。9.模/數(shù)(analogidata，A/D)：指把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，即把連續(xù)的模擬信號(hào)分解為離散的信息，并分別賦予相應(yīng)的數(shù)字量級(jí)，完成這種轉(zhuǎn)換的元件稱模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。整理課件4.矩陣（matrix）：一個(gè)橫成行、縱成列的數(shù)字方陣。10.灰階(grayscale)：在影像或顯示器上所呈現(xiàn)的黑白圖像上的各點(diǎn)表現(xiàn)出不同深度灰色，把白色與黑色之間分成若干級(jí)，稱為灰度等級(jí)，表現(xiàn)的灰度(或亮度)信號(hào)的等級(jí)差別稱為灰階。為適應(yīng)人視覺的最大等級(jí)范圍，灰階一般只有16個(gè)刻度，但每一刻度內(nèi)又有4級(jí)連續(xù)變化的灰度，共有64個(gè)連續(xù)的不同灰度的過渡等級(jí)。11.原始數(shù)據(jù)(rawdata)：由探測(cè)器直接接收到的信號(hào)，經(jīng)放大后再通過A/D轉(zhuǎn)換所得到的數(shù)據(jù)。12.顯示數(shù)據(jù)(displaydata)：組成某層面圖像的數(shù)據(jù)，亦即該層面各體素灰度值的矩陣中的數(shù)據(jù)。整理課件10.灰階(grayscale)：在影像或顯示器上所呈現(xiàn)的13.動(dòng)態(tài)范圍(dynamicrange)：對(duì)光電轉(zhuǎn)換器而言，亮度響應(yīng)并非從零水平開始，也不會(huì)持續(xù)無限大的亮度，響應(yīng)的有用最大與最小亮度值之比即為動(dòng)態(tài)范圍。14.窗口技術(shù)(windowtechnology)：是調(diào)節(jié)數(shù)字圖像灰階亮度的一種重要方法。即選擇適當(dāng)?shù)拇皩捄痛拔粊碛^察圖像，使病變部位清晰地顯示出來。15.窗寬(windowwidth，WW)：表示數(shù)字圖像所顯示灰階范圍，即放大的灰度范圍上下限之差。16.窗位(windowlevel，WL)：又稱窗水平。是圖像顯示中放大的灰度范圍的平均值，即放大灰度范圍的灰度中心值。整理課件13.動(dòng)態(tài)范圍(dynamicrange)：對(duì)光電轉(zhuǎn)換器而17.空間分辨力(spatialresolution)：又稱高對(duì)比分辨力，是指圖像能分辨相鄰兩點(diǎn)的能力，常用能分辨兩點(diǎn)的最小距離來表示。通常用LP/mm表示。18.密度分辨力(densityresolution)：又稱低對(duì)比分辨力，是指在低對(duì)比情況下分辨物體密度微小差別的能力。通常用百分?jǐn)?shù)表示。19.時(shí)間分辨力(temporalresolution)：成像系統(tǒng)單位時(shí)間可采集的圖像數(shù)。20.噪聲(noise)：為圖像中可見的斑點(diǎn)、細(xì)粒、網(wǎng)紋或雪花狀的異常結(jié)構(gòu)，是影響影像質(zhì)量的重要因素，它掩蓋或降低了某些影像細(xì)節(jié)的可見度，使獲得的影像不清晰。在X線數(shù)字成像中，影像上觀察到的亮度水平隨機(jī)出現(xiàn)的波動(dòng)稱為噪聲。從本質(zhì)上分析，噪聲主要是統(tǒng)計(jì)學(xué)而不是檢測(cè)性的。

整理課件17.空間分辨力(spatialresolution)：又21.信噪比(signalnoiseratio，SNR)：在實(shí)際的信息中一般都包含有信號(hào)和噪聲。用來表征信號(hào)強(qiáng)度同噪聲強(qiáng)度之比的參數(shù)稱為信號(hào)噪聲比。SNR值愈大，噪聲對(duì)信號(hào)的影響愈小，信息傳遞質(zhì)量就愈高。22.調(diào)制傳遞函數(shù)(modulationtransferfunction，MTF)：是以空間頻率ω為變量的函數(shù)。各個(gè)ω值都有自己的調(diào)制傳遞值和相位傳遞值。用于評(píng)價(jià)成像系統(tǒng)對(duì)物體成像的再現(xiàn)能力。23.噪聲功率譜(noisepowerspectrum，NPS)：又稱威納頻譜，表示圖像中單位長(zhǎng)度上噪聲能量隨空間頻率變化的分布情況，其值是噪聲自相關(guān)函數(shù)的傅立葉變換。能量是指影像的微小密度差。24.量子檢出效率(detectivequantumefficiency，DQE)：成像系統(tǒng)的有效量子的利用率。整理課件21.信噪比(signalnoiseratio，SNR圖像矩陣大小與圖像關(guān)系：矩陣大小根據(jù)應(yīng)用和成像系統(tǒng)的容量決定。一幅圖像中包含的像素?cái)?shù)目等于圖像矩陣行與列數(shù)目的乘積。圖像的像素?cái)?shù)少，像素尺寸大，圖像的空間分辨力低；像素?cái)?shù)量多，圖像的空間分辨力高（LP/mm）。圖像的像素?cái)?shù)是由像素大小和整個(gè)圖像的尺寸決定的。像素?cái)?shù)與像素大小的乘積決定視野（fieldofview，F(xiàn)OV）。圖像矩陣大小固定，F(xiàn)OV增加圖像空間分辨力降低。二、數(shù)字圖像與圖像矩陣、灰度級(jí)數(shù)的關(guān)系整理課件圖像矩陣大小與圖像關(guān)系：二、數(shù)字圖像與圖像矩陣、灰度級(jí)數(shù)的關(guān)二、數(shù)字圖像與圖像矩陣、灰度級(jí)數(shù)的關(guān)系1．與圖像矩陣的關(guān)系：圖像矩陣中的行與列的數(shù)目一般都是2的倍數(shù)。一幅圖像中包含的像素?cái)?shù)目等于圖像矩陣行數(shù)與列數(shù)的乘積。整理課件二、數(shù)字圖像與圖像矩陣、灰度級(jí)數(shù)的關(guān)系1．與圖像矩陣的關(guān)系2．與灰度級(jí)數(shù)的關(guān)系：A/D轉(zhuǎn)換器將連續(xù)變化的灰度值轉(zhuǎn)化為一系列離散的整數(shù)灰度值，量化后的整數(shù)灰度值又稱為灰度級(jí)（graylevel）或灰階。每個(gè)像素的灰度精度范圍從l位（2個(gè)灰度級(jí)）到12位（4096個(gè)灰度級(jí)）整理課件2．與灰度級(jí)數(shù)的關(guān)系：A/D轉(zhuǎn)換器將連續(xù)變化的灰度值轉(zhuǎn)化三、數(shù)字圖像的形成1．圖像數(shù)據(jù)采集：是通過各種接收器件（如成像板、探測(cè)器、CCD攝像管、檢測(cè)器、探頭等），將曝光或掃描等形式收集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)采集大都經(jīng)過三個(gè)步驟：分割、采樣、量化（1）分割：是將圖像分割成若干個(gè)小單元的空間取樣處理。整理課件三、數(shù)字圖像的形成1．圖像數(shù)據(jù)采集：是通過各種接收器件（如三、數(shù)字圖像的形成（2）采樣：對(duì)一幅圖像采樣時(shí)該圖像中像素的每一個(gè)亮點(diǎn)被采樣，亮點(diǎn)的光強(qiáng)度通過光電倍增管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（模擬信號(hào)）。（3）量化：量化過程中，每一個(gè)被采樣像素的亮度值都取整數(shù)（0、正數(shù)或負(fù)數(shù)），所取的數(shù)值決定了數(shù)字圖像的灰度值，并且精確地對(duì)應(yīng)于像素點(diǎn)。整個(gè)量化過程，整數(shù)表示的電子信號(hào)完全取決于原始信號(hào)的強(qiáng)度，并且與原始信號(hào)的強(qiáng)度成正比。整理課件三、數(shù)字圖像的形成（2）采樣：對(duì)一幅圖像采樣時(shí)該圖像中像素的2．圖像重建：計(jì)算機(jī)接受數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)后，立即進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：根據(jù)需要采取放大、濾波或降噪等處理方法，并將像素的位置信息與強(qiáng)度信息結(jié)合，重建出一幅圖像。3．圖像顯示：計(jì)算機(jī)將信號(hào)處理后重建的圖像輸出至監(jiān)視器屏幕上顯示。同時(shí)，將所接受到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以備隨時(shí)調(diào)用、顯示或重建。整理課件2．圖像重建：計(jì)算機(jī)接受數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)后，立即進(jìn)行數(shù)四、數(shù)字圖像的特點(diǎn)從應(yīng)用角度分析，數(shù)字圖像與模擬圖像相比具有其自身的特點(diǎn)：1．密度分辨力高：

屏-片系統(tǒng)的密度分辨力只能達(dá)到26灰階，數(shù)字圖像的密度分辨力可達(dá)到210~l2灰階。2．可進(jìn)行后圖像處理

：只要保留原始數(shù)據(jù)，就可以根據(jù)診斷需要，有針對(duì)性的對(duì)圖像進(jìn)行處理，以達(dá)到改善圖像質(zhì)量，增加診斷信息，提高診斷準(zhǔn)確性的目的。3．可以高保真地存儲(chǔ)、調(diào)閱、傳輸或拷貝

：數(shù)字圖像可以存儲(chǔ)于磁盤、磁帶、光盤及各種記憶卡中，并可隨時(shí)進(jìn)行調(diào)閱、傳輸。整理課件四、數(shù)字圖像的特點(diǎn)從應(yīng)用角度分析，數(shù)字圖像與模擬圖像相比具有五、數(shù)字圖像的基本處理常用的醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像處理技術(shù)有：圖像增強(qiáng)、圖像運(yùn)算、圖像變換、圖像分割及圖像重建等。1．圖像增強(qiáng)：圖像增強(qiáng)是增強(qiáng)圖像中某些有用信息，削弱或去除無用信息。如：增強(qiáng)圖像對(duì)比度、提高信噪比、強(qiáng)調(diào)組織邊緣等。2．圖像運(yùn)算：圖像運(yùn)算分為代數(shù)運(yùn)算和幾何運(yùn)算。圖像代數(shù)運(yùn)算：是指對(duì)兩幅或兩幅以上的圖像進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算，處理的基本單位是像素，通過運(yùn)算改變像素灰度值，但不改變像素之間的相對(duì)位置關(guān)系。圖像幾何運(yùn)算：是指對(duì)圖像進(jìn)行縮放、平移、旋轉(zhuǎn)、錯(cuò)切、鏡像等改變像素相對(duì)位置的處理。整理課件五、數(shù)字圖像的基本處理常用的醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像處理技術(shù)有：圖像增強(qiáng)3．圖像變換：圖像變換是指將圖像轉(zhuǎn)換到頻率域或其他非空間域的變換域中進(jìn)行處理。4．圖像分割：圖像分割是按照某種原則將圖像分成若干個(gè)有意義的部分，使得每一部分都符合某種一致性要求。5．三維重建：三維圖像重建是指利用獲得的連續(xù)二維斷層圖像信息，按照體繪制、面繪制等運(yùn)算方法，重建出反映組織三維信息的三維影像。面繪制適于重建單個(gè)臟器組織，重在顯示組織外觀形態(tài)和空間結(jié)構(gòu)，但不描述組織內(nèi)部信息，信息利用率較小。臨床常用的面繪制有表面陰影顯示（SSD）。體繪制適于多個(gè)臟器組織的重建，尤其對(duì)于相互包含的多重組織顯示效果較好，其算法充分利用圖像數(shù)據(jù)，反映的診斷信息更多。臨床常用的體繪制有最大密度投影（MIP）、容積再現(xiàn)（VR）等。整理課件3．圖像變換：圖像變換是指將圖像轉(zhuǎn)換到頻率域或其他非空間域整理課件整理課件整理課件整理課件第二節(jié)計(jì)算機(jī)X線攝影計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）是使用可記錄并由激光讀出X線影像信息的成像板（IP）作為載體，經(jīng)X線曝光及信息讀出處理，形成數(shù)字式平片影像。CR系統(tǒng)中入射到IP的X線量子被IP的成像層內(nèi)的熒光顆粒吸收，釋放出電子，其中一部分電子散布在成像層內(nèi)呈半穩(wěn)定狀態(tài)，形成潛影（信息記錄）；當(dāng)用激光照射已形成的潛影時(shí)，半穩(wěn)定狀態(tài)的電子轉(zhuǎn)變?yōu)楣饬孔?，發(fā)生光激勵(lì)發(fā)光（PSL）現(xiàn)象，光量子隨即由光電倍增管檢測(cè)到，并被轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)（信息讀出）；然后數(shù)字信號(hào)被傳送到存儲(chǔ)與顯示元件中作進(jìn)一步處理與顯示（信息的處理與記錄）。整理課件第二節(jié)計(jì)算機(jī)X線攝影計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）是使用可記錄整理課件整理課件一、CR系統(tǒng)特點(diǎn)CR系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：1．IP可重復(fù)使用2．具有多種處理技術(shù)3．靈敏度高，具有較高的空間分辨力4．具有高的線性度5．動(dòng)態(tài)范圍大6．寬容度大7．高度的識(shí)別性8．可數(shù)字化存儲(chǔ)整理課件一、CR系統(tǒng)特點(diǎn)CR系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：整理課件CR系統(tǒng)的缺點(diǎn)：1．時(shí)間分辨力較差不能滿足動(dòng)態(tài)器官結(jié)構(gòu)的顯示；2．空間分辨力不如常規(guī)的X線照片。整理課件CR系統(tǒng)的缺點(diǎn)：整理課件二、成像板1.成像板（

Imagingplate，IP）結(jié)構(gòu)：IP由保護(hù)層、PSL物質(zhì)層、基板等組成。整理課件二、成像板1.成像板（Imagingplate，IP）IP及暗盒整理課件IP及暗盒整理課件（1）表面保護(hù)層：防止PSL物質(zhì)層在使用過程中受到損傷。用聚酯樹脂類纖維制造。

（2）PSL物質(zhì)層：將PSL物質(zhì)混于多聚體溶液中，涂在基板上干燥而成。具有適度的柔軟性和機(jī)械強(qiáng)度，不因濕度、溫度和放射線、激光等影響發(fā)生物理性質(zhì)變化。PSL物質(zhì)結(jié)晶體顆粒的平均直徑在4～7μm，晶體顆粒直徑增大，發(fā)光量增強(qiáng)，影像清晰度降低。（3）基板：保護(hù)PSL物質(zhì)層免受外力損傷。材料是聚酯樹脂纖維膠膜，厚度在200～350μm。為避免激光在PSL物質(zhì)層和基板之間發(fā)生界面反射，提高影像清晰度，基板制成黑色。為防止光透過基板而影響到下一張IP，在基板上加一個(gè)吸光層。

（4）背面保護(hù)層：為防止使用過程中IP之間的摩擦損傷，避免輸運(yùn)過程中產(chǎn)生靜電干擾的導(dǎo)電層。材料同表面保護(hù)層。整理課件（1）表面保護(hù)層：防止PSL物質(zhì)層在使用過程中受到損傷。用聚2．成像板的原理X線→PSL物質(zhì)（BaFXEu2+晶體），發(fā)出熒光，熒光強(qiáng)度與入射X線量相關(guān)，形成潛影→激光掃描→電信號(hào)（模擬信號(hào)）→A/D轉(zhuǎn)換（數(shù)字信號(hào)）。整理課件2．成像板的原理整理課件(1)發(fā)射與激發(fā)光譜:當(dāng)X線初次照射摻雜Eu2+的BaFXEu2+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BaFXEu2+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)度主要取決于作為一次激發(fā)光的X線的照射量。整理課件(1)發(fā)射與激發(fā)光譜:當(dāng)X線初次照射摻雜Eu2+的BaFXEIP第2次讀出光線以600nm左右波長(zhǎng)的紅光最佳，它可最有效地激發(fā)PSL，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，以保證二者在光學(xué)上的不一致，從而達(dá)到影像最佳的SNR。整理課件IP第2次讀出光線以600nm左右波長(zhǎng)的紅光最佳，它可最有效3．IP特性IP的固有特征是X線輻射劑量與激光束激發(fā)的PSL強(qiáng)度之間的在1:104范圍內(nèi)是線性的，該線性關(guān)系使CR系統(tǒng)具有高的敏感性和寬的動(dòng)態(tài)范圍。整理課件3．IP特性整理課件4．IP使用注意事項(xiàng)（1）IP使用前應(yīng)用強(qiáng)光照射，消除存在的潛影；（2）儲(chǔ)存在PSL物質(zhì)中的影像信息隨儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)而衰減，所以曝光后IP必須在8h內(nèi)掃描讀出；（3）IP不僅對(duì)X線敏感，對(duì)紫外線、α射線、β射線、γ射線以及電子等電磁波也敏感，攝影前、后的IP都要屏蔽。避光不良或漏光的IP上的圖像會(huì)因儲(chǔ)存的影像信息量減少而變得發(fā)白。（4）注意避免IP出現(xiàn)擦傷。整理課件4．IP使用注意事項(xiàng)整理課件三、CR成像基本原理CR系統(tǒng)成像可用四象限理論來描述其成像基本原理。1．影像信息采集（第一象限）CR系統(tǒng)的影像是通過一種涂在IP上的特殊物質(zhì)-光激勵(lì)發(fā)光物質(zhì)來完成影像信息的采集，光激勵(lì)發(fā)光（PSL）的強(qiáng)度與二次激發(fā)光（激光）的波長(zhǎng)有關(guān)。影像信息采集影像信息讀取影像信息處理影像再現(xiàn)整理課件三、CR成像基本原理CR系統(tǒng)成像可用四象限理論來描述其成2．影像信息讀取（第二象限）貯存在PSL物質(zhì)中的影像信息是以模擬信號(hào)的形式記錄下來的，要將其讀出并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，需使用激光掃描讀出裝置（稱光激勵(lì)發(fā)光掃描儀或PSL掃描儀）。圖4-11CR系統(tǒng)影像讀取原理示意圖影像信息讀取整理課件2．影像信息讀?。ǖ诙笙蓿﹫D4-11CR系統(tǒng)影像讀取原整理課件整理課件3．影像信息處理（第三象限）由第二象限輸入的信息經(jīng)影像處理裝置（IPC）處理，顯示出適用于診斷的影像，顯示的特征是可以獨(dú)立控制的，可根據(jù)診斷要求施行各種處理。如動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理、諧調(diào)處理、空間頻率處理、減影處理等，能在較大的范圍內(nèi)改變影像特性。影像信息處理整理課件3．影像信息處理（第三象限）影像信息處理整理課件4．影像再現(xiàn)（第四象限）饋入影像記錄裝置（IRC）的影像信號(hào)重新被轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào)以獲得X線照片。第四象限決定了CR系統(tǒng)中輸出的X線照片的特性曲線。儲(chǔ)存在PSL物質(zhì)中的X線影像是一種潛影，由激光掃描儀讀取并輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，還需要變換成人眼能看見的影像。常用的方法有:熒光屏顯示、用多幅照相機(jī)將熒光屏顯示的影像拍攝到膠片上、用激光照相機(jī)直接將影像信號(hào)記錄下來。影像再現(xiàn)整理課件4．影像再現(xiàn)（第四象限）影像再現(xiàn)整理課件四象限理論中，第一象限涉及IP的固有特性，在系統(tǒng)運(yùn)行中是不能調(diào)節(jié)的，第二至四象限則在系統(tǒng)運(yùn)行中可充分調(diào)節(jié)，實(shí)施影像處理功能。影像信息采集影像信息讀取影像信息處理影像再現(xiàn)整理課件四象限理論中，第一象限涉及IP的固有特性，在系統(tǒng)運(yùn)行中是不四、CR系統(tǒng)的圖像處理CR系統(tǒng)中實(shí)施圖像處理功能分為三個(gè)主要環(huán)節(jié)：第一個(gè)環(huán)節(jié)是與系統(tǒng)的檢測(cè)功能有關(guān)的處理，即第二象限功能。該處理環(huán)節(jié)稱為〝曝光數(shù)據(jù)識(shí)別〞（EDR）。第二個(gè)環(huán)節(jié)是與顯示的影像特征有關(guān)的處理，即第三象限功能。這一環(huán)節(jié)的功能在于通過各種特定處理（如諧調(diào)處理、頻率處理、減影處理等）為診斷醫(yī)生提供滿足不同診斷要求的、具有較高診斷價(jià)值的影像。第三個(gè)環(huán)節(jié)是與影像信息的存儲(chǔ)與傳輸功能有關(guān)的處理，即第四象限功能。這個(gè)功能是獲得質(zhì)量?jī)?yōu)良的照片記錄，并在不衰減影像質(zhì)量的前提下實(shí)施影像數(shù)據(jù)的壓縮，以達(dá)到高效率的存儲(chǔ)與傳輸。整理課件四、CR系統(tǒng)的圖像處理CR系統(tǒng)中實(shí)施圖像處理功能分為三個(gè)4-12整理課件4-12整理課件（一）與檢測(cè)功能有關(guān)的處理直方圖分析五種類型：①用于骨骼～皮膚的顯示；②用于骨骼～軟組織的顯示；③用于胃腸道鋇劑造影檢查的顯示；④著重突出軟組織信息的軟組織顯示；⑤著重突出骨骼信息的骨骼顯示。整理課件（一）與檢測(cè)功能有關(guān)的處理整理課件（二）與顯示功能有關(guān)的處理顯示功能的處理包括：動(dòng)態(tài)范圍（dynamicrange）壓縮處理、諧調(diào)（層次）處理（gradationprocessing）、空間頻率處理（spatialfrequencyprocessing）和能量減影處理（energysubtractionprocessing）。CR圖像處理操作界面如右圖所示。整理課件（二）與顯示功能有關(guān)的處理整理課件1．動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理指將原始影像信號(hào)的信息范圍按照診斷的需要、用適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗瘮?shù)進(jìn)行壓縮處理，使不需要的信號(hào)被壓縮掉，需要的信號(hào)清楚地顯示出來。動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理在諧調(diào)處理與空間頻率處理之前施行。整理課件1．動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理整理課件4．減影處理是通過采用一定的技術(shù)來消除無關(guān)結(jié)構(gòu)的背景影像，使需要觀察的結(jié)構(gòu)能更清楚地顯示。CR系統(tǒng)也可完成血管造影與非造影影像的減影功能。CR系統(tǒng)中減影方式有：時(shí)間減影和能量減影。整理課件4．減影處理是通過采用一定的技術(shù)來消除無關(guān)結(jié)構(gòu)的背景影像，CR系統(tǒng)與DSA設(shè)備相比有下述優(yōu)點(diǎn)：①IP覆蓋范圍大，可克服DSA設(shè)備中影像增強(qiáng)管（I.I）視野較小的限制；②IP的空間分辨力比I.I-TV系統(tǒng)高；③IP的動(dòng)態(tài)范圍寬，利于曝光區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)具有明顯密度差別時(shí)信息的采集；④曝光劑量低。整理課件CR系統(tǒng)與DSA設(shè)備相比有下述優(yōu)點(diǎn)：①IP覆蓋范圍大，五、影響CR影像質(zhì)量的因素CR系統(tǒng)成像過程中，對(duì)影像質(zhì)量的影響主要在于信息的采集、信息的讀出、信息的處理與記錄四個(gè)環(huán)節(jié)中，尤其以IP的特征和閱讀器的性能為重要。1．決定系統(tǒng)響應(yīng)性的因素（1）進(jìn)入IP的散射線（2）激光束在IP熒光層上的散射（3）電子系統(tǒng)的響應(yīng)特征2．噪聲CR系統(tǒng)中存在著兩種噪聲，即量子噪聲（X線量依賴性噪聲）和固有噪聲（非X線量依賴性噪聲），量子噪聲又分為X線量子噪聲和光量子噪聲。整理課件五、影響CR影像質(zhì)量的因素CR系統(tǒng)成像過程中，對(duì)影像質(zhì)量CR系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及其應(yīng)用價(jià)值1.可降低X線劑量胸部投照：常規(guī)X線攝影的1/20~1/7；胃腸道造影：為常規(guī)X線攝影的1/20；泌尿與盆腔：為1/8~1/22.可與原有的X線攝影設(shè)備匹配工作充分利用醫(yī)院原有X光機(jī),避免資源浪費(fèi)。3.具有多種圖像后處理功能如測(cè)量（大小、面積、密度）、局部放大、對(duì)比度轉(zhuǎn)換、對(duì)比度反轉(zhuǎn)、影像邊緣增強(qiáng)技術(shù)、多幅顯示及減影等。提高影像質(zhì)量，避免重照4.可數(shù)字化存儲(chǔ)

實(shí)現(xiàn)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像的數(shù)字化基礎(chǔ)便于并入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，進(jìn)行圖像存儲(chǔ)與傳輸；省去膠片費(fèi)用及存儲(chǔ)膠片空間。整理課件CR系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及其應(yīng)用價(jià)值1.可降低X線劑量整理課件CR系統(tǒng)當(dāng)前的不足及缺點(diǎn)1、時(shí)間分辨力較差，不能滿足動(dòng)態(tài)器官和結(jié)構(gòu)的顯示2、空間分辨力還稍顯不足類似于膠片掃描儀只能單次攝片，缺乏高級(jí)應(yīng)用軟件流程長(zhǎng)，速度慢勞動(dòng)強(qiáng)度高輻射劑量大IP板為消耗品科技含量低，成本較低整理課件CR系統(tǒng)當(dāng)前的不足及缺點(diǎn)1、時(shí)間分辨力較差，不能滿足動(dòng)態(tài)器無論是成像方式上，還是工作流程上，CR與常規(guī)X-ray系統(tǒng)相比均沒有根本性的改變。CR僅僅是常規(guī)X-ray的數(shù)字化，而不是數(shù)字化的X-ray。整理課件無論是成像方式上，還是工作流程上，CR與常規(guī)X-ray系統(tǒng)相第三節(jié)數(shù)字X線攝影20世紀(jì)90年代初，X線物理研究人員認(rèn)識(shí)到平板探測(cè)器(flatpaneldetector，F(xiàn)PD)將是X線成像的一個(gè)重要技術(shù)性突破，不久便開始對(duì)其進(jìn)行開發(fā)研究。將薄膜晶體管(thinfilmtransistor，TFT)陣列技術(shù)應(yīng)用于二維平面X線探測(cè)元陣列，加速了實(shí)用裝置的開發(fā)研究。隨后，用于乳腺和胸部X線攝影的樣機(jī)開始投放市場(chǎng)。1995年北美放射年會(huì)上報(bào)道了基于Se的直接轉(zhuǎn)換型FPDo

1997年出現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)換和間接轉(zhuǎn)換型FPD開發(fā)的報(bào)道。近年用于數(shù)字透視和攝影的30幀/秒的大面積FPD已逐步應(yīng)用于臨床，可提高空間分辨力和高對(duì)比度的數(shù)字動(dòng)態(tài)影像和靜態(tài)影像。整理課件第三節(jié)數(shù)字X線攝影20世紀(jì)90年代初，X線物理研究人員認(rèn)第三節(jié)數(shù)字X線攝影數(shù)字X線攝影是指計(jì)算機(jī)控制下，采用一維或二維的X線探測(cè)器直接把X線影像信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)習(xí)技術(shù)。DR與CR相比，具有五個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①曝光劑量降低，被檢者受照射劑量更??；②時(shí)間分辨力明顯提高，在曝光后幾秒內(nèi)即可顯示圖像；③具有更高的動(dòng)態(tài)范圍，DQE和MTF性能好；④能覆蓋更大的對(duì)比度范圍，使圖像層次更豐富；⑤操作快捷方便，省時(shí)省力，提高工作效率。DR主要的成像方法有：直接型FPD（DDR）、間接型FPD（IDR）、MWPC（multi-wireproportionalchamber，多絲正比電離室型）和CCD技術(shù)等。DR技術(shù)發(fā)展的焦點(diǎn)是FPD的動(dòng)態(tài)顯示能力，希望新FPD能用于從普通X線攝影到胃腸道、心血管對(duì)比研究的各種檢查，可向臨床提供更多有診斷價(jià)值的信息。整理課件第三節(jié)數(shù)字X線攝影數(shù)字X線攝影是指計(jì)算機(jī)控制下，采用一維第三節(jié)數(shù)字X線攝影一、直接轉(zhuǎn)換型平板探測(cè)器（Flatpaneldetector,FPD）直接型FPD也叫電子暗盒(electroniccassette)，主要由導(dǎo)電層、電介層、Se層、頂層電極、集電矩陣層、玻璃襯底、保護(hù)層，以及高壓電源和輸入輸出電路組成，其中Se層和集電矩陣層最為重要。整理課件第三節(jié)數(shù)字X線攝影一、直接轉(zhuǎn)換型平板探測(cè)器（Flat(一)基本結(jié)構(gòu)1.X線轉(zhuǎn)換單元：應(yīng)用a-Se為光電材料將X線轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)。當(dāng)X線照射a-Se層時(shí)，由于光電導(dǎo)性產(chǎn)生一定比例的正負(fù)電荷。通過使用幾千伏的電壓，使產(chǎn)生的電荷以光電流的形式沿電場(chǎng)移動(dòng)，并且由于探測(cè)元陣列的存在而使電荷無丟失或散落的聚集起來。整理課件(一)基本結(jié)構(gòu)整理課件2.探測(cè)元陣列單元用TFT技術(shù)在一玻璃基層上組裝幾百萬(wàn)個(gè)探測(cè)元的陣列，每個(gè)探測(cè)元包括一個(gè)電容和一個(gè)TFT，且對(duì)應(yīng)圖像的一個(gè)像素。諸多像素被安排成二維矩陣，按行設(shè)門控線，按列設(shè)圖像電荷輸出線。整理課件2.探測(cè)元陣列單元整理課件3.高速信號(hào)處理單元產(chǎn)生地址信號(hào)并隨后激活探測(cè)元陣列單元中探測(cè)元的TFT。作為對(duì)這些地址信號(hào)的響應(yīng)而讀出的電子信號(hào)被放大后送到ADC。4.數(shù)字影像傳輸單元對(duì)數(shù)字信號(hào)的固有特性進(jìn)行補(bǔ)償，并將數(shù)字信號(hào)傳送到主計(jì)算機(jī)。在X線透視中，動(dòng)態(tài)影像的采集達(dá)到30幅/秒，相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速度應(yīng)超過109位。整理課件3.高速信號(hào)處理單元產(chǎn)生地址信號(hào)并隨后激活探測(cè)元陣列單元中探（二）工作原理：集電矩陣由按陣元方式排列的TFT組成，a-Se涂覆在集電矩陣上。當(dāng)X線照射a-Se層時(shí)，由于光電導(dǎo)性產(chǎn)生一定比例的電子-空穴對(duì)，在頂層電極和集電矩陣間外加高壓電場(chǎng)的作用下，電子和空穴以電流形式沿電場(chǎng)移動(dòng)，導(dǎo)致TFT的極間電容將電荷元丟失或散落地聚集起來，電荷量與人射光子成正比。這樣，每個(gè)TFT成為一個(gè)采集圖像的最小單元(像素)。每個(gè)像素區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，起開關(guān)作用。讀出時(shí)，某一行被給予電壓，這一行的開關(guān)就被打開，電荷從被選中行的所有電容中按順序逐一送到外電路。整理課件（二）工作原理：整理課件在大型電路中，這樣將產(chǎn)生幾個(gè)信號(hào)必須同時(shí)被讀出，TFT被來自高速處理單元的地址信號(hào)激活時(shí)，聚集的電荷就會(huì)被以電信號(hào)的形式讀取到高速信號(hào)處理單元中，經(jīng)讀出放大器放大后被同步地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。整理課件在大型電路中，這樣將產(chǎn)生幾個(gè)信號(hào)必須同時(shí)被讀出，TFT被來自補(bǔ)充1：探測(cè)器DQE

DQE（檢測(cè)量子效率）是指成像系統(tǒng)中輸出信號(hào)(信噪比平方)與輸入信號(hào)(信噪比平方)之比?？梢越忉尀槌上裣到y(tǒng)中有效量子的利用率。DQE值越高(最高值為1，即100％利用)，有效量子利用率高，輸出信息也就越高，實(shí)際是不可能。整理課件補(bǔ)充1：探測(cè)器DQE

DQE（檢測(cè)量子效率）是指成像系統(tǒng)中輸補(bǔ)充2：焦點(diǎn)的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF焦點(diǎn)的調(diào)制傳遞函數(shù)(modulationtransferfunctiom,MTF)：是指X管焦點(diǎn)面上光源使肢體成像時(shí)，肢體組織影像再現(xiàn)率的函數(shù)關(guān)系。在同一個(gè)空間頻率值時(shí)，MTF值越大的焦點(diǎn)，成像性能好；MTF值越小的焦點(diǎn)，成像性能差。MTF的閾值：0≤MTF≤1。MTF=1，表示成像系統(tǒng)的輸入與對(duì)比度相等。MTF=0，表示成像系統(tǒng)的輸出對(duì)比度為0，即影像消失。這意味著成象系統(tǒng)不能把輸入影象信息全部再現(xiàn)出來。換言之,凡是經(jīng)過成象系統(tǒng)所獲得的影象,都程度不同地?fù)p失了輸入影象的信息。整理課件補(bǔ)充2：焦點(diǎn)的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF焦點(diǎn)的調(diào)制傳遞函數(shù)(modu補(bǔ)充2：焦點(diǎn)的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF按國(guó)際上的統(tǒng)一規(guī)定:若僅研究以空間頻率ω(LP/mm)為變量的光學(xué)傳遞函數(shù)的絕對(duì)值部分內(nèi)容的，稱作調(diào)制傳遞函數(shù)MTF(ModulationTransferFunetion)；若僅研究以空間頻率ω(LP/mm)為變量的光學(xué)傳遞函數(shù)的相位傳遞值部分內(nèi)容的，稱作相位傳遞函數(shù)PTF(Phasetransferfunction)；若將PTF與MTF兩部分結(jié)合起來為研究?jī)?nèi)容的，就稱作光學(xué)傳遞函數(shù)OTF(Opticaltransferfunction)。整理課件補(bǔ)充2：焦點(diǎn)的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF按國(guó)際上的統(tǒng)一規(guī)定:若僅研究二、間接型轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器間接型FPD是一種以a-Si光電二極管陣列為核心的X線影像間接轉(zhuǎn)換探測(cè)器。在X線照射下，F(xiàn)PD的閃爍體或熒光體層將X線光子轉(zhuǎn)換為可見光，而后由具有光電二極管作用的a-Si陣列轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，通過外圍電路檢出及A/D轉(zhuǎn)換，獲得數(shù)字圖像。由于其經(jīng)歷了X線-可見光-電荷-數(shù)字圖像的成像過程，通常稱作間接轉(zhuǎn)換型FPD。a-SiFPD具有成像速度快、良好的空間及密度分辨力、高SNR、直接數(shù)字輸出等優(yōu)點(diǎn)，從而被廣泛的應(yīng)用于各種數(shù)字化X線成像裝置。整理課件二、間接型轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器整理課件(一)基本結(jié)構(gòu)a-SiFPD基本結(jié)構(gòu)由CsI閃爍體層、a-Si光電二極管陣列、行驅(qū)動(dòng)電路以及圖像信號(hào)讀取電路四部分構(gòu)成。

整理課件(一)基本結(jié)構(gòu)整理課件1.熒光材料層即CsI閃爍體。閃爍體是一種吸收X線并把能量轉(zhuǎn)換為可見光的化合物。

CsI閃爍體吸收X線量子并將其轉(zhuǎn)換成可見光，與a-Si光譜靈敏度的峰值相匹配。好的閃爍體對(duì)每個(gè)X線光子可以產(chǎn)生許多個(gè)可見光光子，每lkeVX線輸出20-50個(gè)可見光光子。閃爍體通常是高原子序數(shù)的物質(zhì)，有高的X線接收能力。因?yàn)镃s具有高原子序數(shù)，是X線接收器的好材料。FPD所采用的碘化銫閃爍體(cesiumiodidescintillator)材料由連續(xù)排列的針狀CsI晶體構(gòu)成。整理課件1.熒光材料層即CsI閃爍體。閃爍體是一種吸收X線并圖4-29圖4-30CsI的X線吸收系數(shù)是X線能量的函數(shù)，隨著X線能量的增加，CsI材料的吸收系數(shù)逐漸降低；材料厚度增加吸收系數(shù)升高。在常規(guī)診斷用X線能量范圍內(nèi)，CsI材料具有優(yōu)于Se材料及其他X線熒光體材料的吸收性能。從理論上講，增加材料的厚度可提高材料的吸收系數(shù)，但增加材料的厚度會(huì)導(dǎo)致圖像分辨力的降低。CsI發(fā)射光譜與a-Si光電二極管波長(zhǎng)峰值為550nm，且具有很好的匹配關(guān)系和CsI晶體具有良好的X線-電荷轉(zhuǎn)換特性整理課件圖4-29圖4-30CsI的X線吸收系數(shù)是X線能量的函數(shù)，隨(3)結(jié)構(gòu)化碘化銫晶體(CsI:Tl)的空間頻率響應(yīng):線性系統(tǒng)的空間頻率響應(yīng)通常采用系統(tǒng)的MTF表示，在系統(tǒng)應(yīng)用的空間頻率范圍內(nèi)MTF值越高，則空間頻率特性越好，對(duì)于影像系統(tǒng)來說可以獲得更好的圖像對(duì)比度。出于提高M(jìn)TF的需要，應(yīng)盡量采用薄的X線轉(zhuǎn)換層；但降低轉(zhuǎn)換層的厚度又會(huì)帶來X線吸收效率的降低。這是在轉(zhuǎn)換材料的選擇和設(shè)計(jì)上需要平衡的一對(duì)矛盾，因此人們通常選用稀有重元素的化合物作為制備X線閃爍體的材料。另一方面人們還從改變晶體結(jié)構(gòu)著手來改善空間頻率響應(yīng)特性。結(jié)構(gòu)化(似光纖結(jié)構(gòu))CsI:Tl晶體正是在這一指導(dǎo)思想下提出的一個(gè)較好的解決方案。與粉末狀閃爍體相比，此種結(jié)構(gòu)對(duì)于層厚的依賴大為降低，具有較好的空間頻率響應(yīng)特性。整理課件(3)結(jié)構(gòu)化碘化銫晶體(CsI:Tl)的空間頻率響應(yīng):線性當(dāng)然，結(jié)構(gòu)化CsI:Tl晶體的光波導(dǎo)特性并不意味著可以無限制地增加閃爍體的厚度，其他的限制性因素也需要加以考慮，如視差效應(yīng)(X線人射角應(yīng)小于由像素大小、轉(zhuǎn)換層厚度決定的角度)等。整理課件當(dāng)然，結(jié)構(gòu)化CsI:Tl晶體的光波導(dǎo)特性并不意味著可以無限2.探測(cè)元陣列層每個(gè)探測(cè)元包括一個(gè)a-Si光電二極管和起開關(guān)作的TFT。在運(yùn)行時(shí)，TFT關(guān)閉，給光電二極管一個(gè)外部反向偏置電壓，通過閃爍體的可見光產(chǎn)生的電荷聚集在二極管上。讀取時(shí)，給TFT一電壓使其打開，電荷就會(huì)由二極管沿?cái)?shù)據(jù)線流出，以電信號(hào)的形式“讀”到信號(hào)處理單元。整理課件2.探測(cè)元陣列層每個(gè)探測(cè)元包括一個(gè)a-Si光電二極管和a-Si光電二極管陣列：測(cè)器陣列由間距143μm的a-Si光電二極管排列，17〞×17〞探測(cè)器由3000行×3000列共900萬(wàn)個(gè)像素構(gòu)成。每一像素由a-Si光電二極管、開關(guān)二極管、行驅(qū)動(dòng)線和列讀出線構(gòu)成。同一行所有像素的行驅(qū)動(dòng)線相連，同一列所有像素的列讀出線相連，構(gòu)成探測(cè)器矩陣的總線系統(tǒng)。a-Si光電二極管陣列完成可見光圖像向電荷圖像轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)連續(xù)圖像的點(diǎn)陣化采樣。整理課件a-Si光電二極管陣列：測(cè)器陣列由間距143μm的a-Si光3.探測(cè)器外圍電路由時(shí)序控制器、行驅(qū)動(dòng)電路、讀出電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、通信及控制電路組成。在時(shí)序控制器的統(tǒng)一指揮下，行驅(qū)動(dòng)電路將像素的電荷逐行檢出。讀出電路由低功耗CMOS模擬集成電路構(gòu)成，該芯片集成多路開關(guān)，將并行的列脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行脈沖信號(hào)。讀出電路上包含的A/D轉(zhuǎn)換電路將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過數(shù)字接口發(fā)送到圖像處理器。4.探測(cè)器系統(tǒng)接口包括:①圖像數(shù)據(jù)光纖接口，圖像數(shù)據(jù)被編碼為160Mbit/s串行數(shù)據(jù)流，通過光電轉(zhuǎn)換器發(fā)送給數(shù)據(jù)光纖。900萬(wàn)像素圖像矩陣的讀出時(shí)間為1.2秒，圖像采集循環(huán)的典型時(shí)間間隔為5秒；②雙向通信接口用于控制及狀態(tài)信息的傳輸。整理課件3.探測(cè)器外圍電路由時(shí)序控制器、行驅(qū)動(dòng)電路、讀出電路(二)工作原理位于FPD頂層的CsI閃爍晶體將入射的X線圖像轉(zhuǎn)換為可見光圖像。位于CsI層下的a-Si光電二極管陣列將可見光圖像轉(zhuǎn)換為電荷圖像，每一個(gè)像素的電荷量變化與入射X線的強(qiáng)度成正比，同時(shí)該陣列還將空間上連續(xù)的X線圖像轉(zhuǎn)換為一定數(shù)量的行和列構(gòu)成的點(diǎn)陣式圖像，點(diǎn)陣的密度決定了圖像的空間分辨力。在中央時(shí)序控制器的統(tǒng)一控制下，居于行方向的行驅(qū)動(dòng)電路與居于列方向的讀取電路將電荷信號(hào)逐行取出，轉(zhuǎn)換為串行脈沖序列并量化為數(shù)字信號(hào)。獲取的數(shù)字信號(hào)經(jīng)通信接口電路傳送至圖像處理器，從而形成X線數(shù)字圖像。整理課件(二)工作原理整理課件三、多絲正比電離室型多絲正比電離室（MWPC）型直接數(shù)字X線攝影，是中興醫(yī)療公司與俄羅斯科學(xué)院核物理研究所于1999年在中國(guó)共同研制成功的低劑量直接數(shù)字化X線機(jī)，或稱為低劑量X線機(jī)，采用一種狹縫式的線掃描裝置。組成：多絲正比電離室由主機(jī)部分、探測(cè)系統(tǒng)、掃描機(jī)構(gòu)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其它輔助系統(tǒng)組成。多絲正比電離室與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成的直接數(shù)字化的探測(cè)系統(tǒng)無需A/D轉(zhuǎn)換，采集效率高，其背景噪聲為

零

，動(dòng)態(tài)范圍理論上高達(dá)

104

。

整理課件三、多絲正比電離室型多絲正比電離室與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成的直接數(shù)CCD攝像機(jī)技術(shù)CCD目前在視頻和數(shù)字照相領(lǐng)域用作照相機(jī)的影像獲取部件，CCD數(shù)字放射成像系統(tǒng)使用這些設(shè)備及光學(xué)裝置為閃爍器發(fā)出的光線成像。整理課件CCD攝像機(jī)技術(shù)整理課件CCD技術(shù)（光學(xué)透鏡式、狹縫掃描式、光纖圓錐式）X線光子可見光閃爍體透鏡鏡面CCD傳感器

CCD陣列轉(zhuǎn)換閃爍體/CCD/光纖陣列球管準(zhǔn)直裝置

光子閃爍體可見光光纖錐體

電子CCD整理課件CCD技術(shù)（光學(xué)透鏡式、狹縫掃描式、光纖圓錐式）X線光子可整理課件整理課件DSA的發(fā)展20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了X線照片減影技術(shù)(radiographicimagesubtraction)20世紀(jì)70年代電子計(jì)算機(jī)技術(shù)逐步應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，數(shù)字X線成像技術(shù)(digitalradiography)迅猛發(fā)展1978年由美國(guó)亞利桑納大學(xué)的實(shí)驗(yàn)小組研制成功第一臺(tái)數(shù)字減影機(jī)，1980年在北美放射學(xué)會(huì)(RSNA)的芝加哥會(huì)議上公布于世第四節(jié)數(shù)字減影血管造影整理課件DSA的發(fā)展第四節(jié)數(shù)字減影血管造影整理課件數(shù)字減影血管造影機(jī)(DSA)整理課件數(shù)字減影血管造影機(jī)(DSA)整理課件數(shù)字減影血管造影機(jī)(DSA)整理課件數(shù)字減影血管造影機(jī)(DSA)整理課件血管造影CT機(jī)整理課件血管造影CT機(jī)整理課件數(shù)字減影血管造影（DSA）是計(jì)算機(jī)與常規(guī)X線血管造影相結(jié)合的一種檢查方法。整理課件數(shù)字減影血管造影（DSA）是計(jì)算機(jī)與常規(guī)X線血管造影相結(jié)合造影圖像—減影圖像==蒙片整理課件造影圖像—減影圖像==蒙片整理課件DSA成像裝置由影像增強(qiáng)器-攝像機(jī)、對(duì)數(shù)放大-A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器、影像處理機(jī)及顯示裝置等組成。整理課件DSA成像裝置由影像增強(qiáng)器-攝像機(jī)、對(duì)數(shù)放大-A/D轉(zhuǎn)換一、DSA原理DSA中用來數(shù)字化并相減的信號(hào)取自攝像機(jī)的輸出端，它是由透過人體后的X線強(qiáng)度決定的。當(dāng)單能窄束X線通過兩均勻介質(zhì)時(shí)，X線射出強(qiáng)度IT和入射X線強(qiáng)度I0之間服從指數(shù)衰減規(guī)律。整理課件一、DSA原理DSA中用來數(shù)字化并相減的信號(hào)取自攝像機(jī)的一、DSA原理血管內(nèi)注入碘對(duì)比劑前：血管內(nèi)注入碘對(duì)比劑后：或：或：注入碘對(duì)比劑前與后透過X線強(qiáng)度為：減影后的信號(hào)只與對(duì)比劑（血管）的厚度成正比，與骨和軟組織的結(jié)構(gòu)無關(guān)。整理課件一、DSA原理血管內(nèi)注入碘對(duì)比劑前：血管內(nèi)注入碘對(duì)比劑后：DSA成像過程：①攝制普通片，制成蒙片（mask）；②攝制血管造影片（充盈圖像）；③將蒙片與血管造影片加權(quán)減影即得到DSA圖像。注入造影劑前的影像注入造影劑后的影像相減后的影像整理課件DSA成像過程：①攝制普通片，制成蒙片（mask）；②攝制整理課件整理課件二、減影方式1．時(shí)間減影2．能量減影3．混合減影整理課件二、減影方式1．時(shí)間減影整理課件二、減影方式1．時(shí)間減影是DSA的常用方式。在注入的對(duì)比劑進(jìn)入

ROI（regionofinterest，感興趣區(qū)域），之前，將一幀或多幀圖像作為蒙片（mask）儲(chǔ)存起來，并與含有對(duì)比劑的造影像一一相減。時(shí)間減影又可分為常規(guī)方式、脈沖方式、超脈沖方式等。整理課件二、減影方式1．時(shí)間減影整理課件2．能量減影能量減影也稱為雙能減影（dual-energysubtraction）、K-緣減影。進(jìn)行某ROI血管造影時(shí)，幾乎同時(shí)用兩個(gè)不同的管電壓取得兩幀圖像對(duì)其相減，由于兩幀圖像是由兩種不同的能量攝制的，故稱之為能量減影。原理：利用物質(zhì)結(jié)構(gòu)的原子序數(shù)Z不同，在不同的X線能下,具有不同的吸收系數(shù)的特點(diǎn)，進(jìn)行加權(quán)減影計(jì)算，從而減去一種組織影像，顯示需要組織的影像。整理課件2．能量減影整理課件（1）兩次曝光法：在曝光中切換X線管輸出的能量，得到兩幅不同能量的照片進(jìn)行減影(DR)；（2）一次曝光法：在暗盒中放置兩塊IP，中間放一塊銅板，兩塊IP在同一時(shí)間曝光，但兩幅影像的曝光能量不同，實(shí)施能量減影。整理課件（1）兩次曝光法：在曝光中切換X線管輸出的能量，得到兩幅不同X被照體IP1IP2銅濾板單次曝光法設(shè)備結(jié)構(gòu)圖HL整理課件X被IP1IP2銅濾板單次曝光法設(shè)備結(jié)構(gòu)圖HL整理課件雙次曝光法能量減影原理

探測(cè)器X被照體LH

探測(cè)器X被照體讀出Q1

讀出Q2kVp1時(shí)間軟組織骨組織Q1kVp2時(shí)間軟組織骨組織Q2加權(quán)減影Qs=a×Q2-b×Q10整理課件雙次曝光法能量減影原理探測(cè)器X被照體LH探測(cè)器X被照體讀能量減影原理圖高能信號(hào)Q2骨骼4軟組織2低能信號(hào)Q1骨骼8軟組織3軟組織1骨骼0

軟組織像

加權(quán)減影QS=2×Q2-Q1軟組織0骨骼4

骨組織像加權(quán)減影Qb=2×Q1-3×Q21234整理課件能量減影原理圖高能信號(hào)Q2骨骼4軟組織2低能信號(hào)Q1骨骼8軟

優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)行處理的兩幅圖像是連續(xù)采集的，病人有少許活動(dòng)不會(huì)影響減影圖像的效果。多用于胸部攝影，可以抑制由于器官慢運(yùn)動(dòng)(吞咽、胃腸蠕動(dòng))所造成的圖像模糊，不能消除骨骼的影響。在攝影時(shí)應(yīng)盡量減小散射。整理課件優(yōu)點(diǎn)：整理課件3．混合減影混合減影是基于時(shí)間與能量?jī)煞N減影方式相結(jié)合的減影方法?；驹恚涸谧⑷雽?duì)比劑前后各使用一次能量減影，獲得的注入對(duì)比劑前后能量減影像各一幀，對(duì)這兩幀能量減影圖像再減影一次，即得到混合減影圖像。值得注意的是，經(jīng)過兩次減影，信號(hào)有所減少，噪聲有所增大。SNR大幅度地減少。補(bǔ)救辦法有，加大曝光量和使用濾過。整理課件3．混合減影整理課件圖像質(zhì)量（1）分辨力

1)空間分辨力：一般在1～3Lp/cm。2)對(duì)比度分辨力：密度分辨力高，有對(duì)含碘量比常規(guī)血管造影低得多的血管的檢測(cè)能力。標(biāo)準(zhǔn)DSA系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)，能達(dá)到的空間和對(duì)比度分辨力是1mm血管直徑，工作方式是斷續(xù)工作。

3)時(shí)間分辨力：系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)部位血管的瞬間成像能力。時(shí)間分辨力愈高，對(duì)運(yùn)動(dòng)器官的成像就愈清晰，DSA的時(shí)間分辨力反映單位時(shí)間可采集影像的幀數(shù)。整理課件圖像質(zhì)量（1）分辨力整理課件

（2）圖像對(duì)比度比普通血管造影具有更高的對(duì)比靈敏度所需對(duì)比劑濃度低劑量小血管末梢顯示增多。整理課件（2）圖像對(duì)比度整理課件

（3）圖像模糊度1)體位和放大性模糊：是由接收器輸入面、或X線照射物體位置來確定的。

2)運(yùn)動(dòng)模糊：如果曝光期間成像的物體移動(dòng)，將出現(xiàn)圖像模糊。整理課件（3）圖像模糊度整理課件3)焦點(diǎn)模糊：4)接收器模糊：發(fā)生在影像增強(qiáng)器輸入端的磷光涂層上，通過物體內(nèi)某點(diǎn)的X線光子被磷光涂層吸收而轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽?，沿X線進(jìn)程產(chǎn)生的光發(fā)散到磷光涂層周圍部分。整理課件3)焦點(diǎn)模糊：整理課件三、影響DSA圖像質(zhì)量的因素影響DSA圖像質(zhì)量的主要因素有噪聲與運(yùn)動(dòng)偽影。1．噪聲DSA圖像的噪聲主要包括X線穿過被檢體時(shí)的散射噪聲、攝影機(jī)的噪聲、A/D轉(zhuǎn)換噪聲等。其中散射噪聲是最主要的噪聲之一，取決于被檢體厚度，被檢體越厚，散射越多，噪聲越大。2．運(yùn)動(dòng)偽影是在攝片過程中由于被檢者的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的偽影。DSA系統(tǒng)均有消除運(yùn)動(dòng)偽影的功能，以便于實(shí)現(xiàn)最佳匹配。但是如果運(yùn)動(dòng)偽影過大，則可能使兩幀圖像無法匹配。運(yùn)動(dòng)偽影可以由受檢者運(yùn)動(dòng)所造成，也可以由成像系統(tǒng)不穩(wěn)定所致。整理課件三、影響DSA圖像質(zhì)量的因素影響DSA圖像質(zhì)量的主要因素3.對(duì)比劑濃度動(dòng)脈對(duì)比劑濃度與血管直徑近似成反比。一般在8mm直徑的血管中要求對(duì)比劑濃度為2～6mg/ml，在2mm直徑的血管中為10～20mg/ml，而在1mm直徑的血管中為20～37mg/ml。靜脈DSA存在的主要問題是通過靜脈路徑到達(dá)動(dòng)脈的對(duì)比劑的濃度有限，使頸部和四肢動(dòng)脈中的對(duì)比劑最多能達(dá)到10～15mg/ml。此外，攝片的時(shí)間、受檢者的部位、心臟的跳動(dòng)、腹部的蠕動(dòng)及受檢者的精神狀態(tài)也是影響DSA成像質(zhì)量的重要因素。整理課件3.對(duì)比劑濃度整理課件思考題1.數(shù)字化X線成像有哪些基本概念?2.什么是圖像數(shù)字化?數(shù)字圖像的形成分幾個(gè)步驟?3.什么是CR成像的四象限理論?簡(jiǎn)述CR成像的基本過程。4.簡(jiǎn)述直接型FPD和間接型FPD的成像原理。5.DSA成像的基本方法有哪些?簡(jiǎn)述DSA成像的基本原理。6.影響數(shù)字成像質(zhì)量的基本因素有哪些?整理課件思考題1.數(shù)字化X線成像有哪些基本概念?整理課件醫(yī)學(xué)影像成像理論第四章數(shù)字X線成像整理課件醫(yī)學(xué)影像成像理論第四章整理課件主要內(nèi)容第一節(jié)數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié)計(jì)算機(jī)X線攝影第三節(jié)數(shù)字X線攝影第四節(jié)數(shù)字減影血管造影整理課件主要內(nèi)容第一節(jié)數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)整理課件第一節(jié)數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)字X線成像技術(shù)是傳統(tǒng)的X線技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。圖4-1數(shù)字X線成像系統(tǒng)框圖整理課件第一節(jié)數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)字X線成像技術(shù)是傳統(tǒng)的X線技術(shù)一、數(shù)字圖像概念數(shù)字圖像：如果將一幅圖像空間位置分成有限個(gè)像素的小區(qū)域，每個(gè)像素中的灰度平均值用一個(gè)整數(shù)來表示，這種圖像信息便是數(shù)字信號(hào)，圖像信息為數(shù)字信號(hào)的圖像就是數(shù)字圖像。與數(shù)字圖像有關(guān)的基本概念：1.體素（voxel）：代表一定厚度的三維空間的人體體積單元。是一個(gè)三維的概念。2.像素（pixel）：組成數(shù)字圖像的基本單元。是一個(gè)二維概念，是體素在成像平面的表現(xiàn)。3.像素值：是像素的灰度值或強(qiáng)度值，一個(gè)像素只具有一個(gè)灰度值。整理課件一、數(shù)字圖像概念數(shù)字圖像：如果將一幅圖像空間位置分成有限個(gè)像4.矩陣（matrix）

：

一個(gè)橫成行、縱成列的數(shù)字方陣。5.采集矩陣（acquisionmatrix）：每幅畫面觀察視野所含像素的數(shù)目；6.顯示矩陣（displaymatrix）：監(jiān)示器上顯示的圖像像素?cái)?shù)目。7.視野（fieldofview，F(xiàn)OV）：擬進(jìn)行檢查容積的選定區(qū)域。8.位深(bitdepth)：

又稱位分辨力(bitresolution)，代表一幅圖像中包含的二進(jìn)制位的數(shù)量。8位深(28)表示有256種灰度或彩色組合。9.模/數(shù)(analogidata，A/D)：指把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，即把連續(xù)的模擬信號(hào)分解為離散的信息，并分別賦予相應(yīng)的數(shù)字量級(jí)，完成這種轉(zhuǎn)換的元件稱模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。整理課件4.矩陣（matrix）：一個(gè)橫成行、縱成列的數(shù)字方陣。10.灰階(grayscale)：在影像或顯示器上所呈現(xiàn)的黑白圖像上的各點(diǎn)表現(xiàn)出不同深度灰色，把白色與黑色之間分成若干級(jí)，稱為灰度等級(jí)，表現(xiàn)的灰度(或亮度)信號(hào)的等級(jí)差別稱為灰階。為適應(yīng)人視覺的最大等級(jí)范圍，灰階一般只有16個(gè)刻度，但每一刻度內(nèi)又有4級(jí)連續(xù)變化的灰度，共有64個(gè)連續(xù)的不同灰度的過渡等級(jí)。11.原始數(shù)據(jù)(rawdata)：由探測(cè)器直接接收到的信號(hào)，經(jīng)放大后再通過A/D轉(zhuǎn)換所得到的數(shù)據(jù)。12.顯示數(shù)據(jù)(displaydata)：組成某層面圖像的數(shù)據(jù)，亦即該層面各體素灰度值的矩陣中的數(shù)據(jù)。整理課件10.灰階(grayscale)：在影像或顯示器上所呈現(xiàn)的13.動(dòng)態(tài)范圍(dynamicrange)：對(duì)光電轉(zhuǎn)換器而言，亮度響應(yīng)并非從零水平開始，也不會(huì)持續(xù)無限大的亮度，響應(yīng)的有用最大與最小亮度值之比即為動(dòng)態(tài)范圍。14.窗口技術(shù)(windowtechnology)：是調(diào)節(jié)數(shù)字圖像灰階亮度的一種重要方法。即選擇適當(dāng)?shù)拇皩捄痛拔粊碛^察圖像，使病變部位清晰地顯示出來。15.窗寬(windowwidth，WW)：表示數(shù)字圖像所顯示灰階范圍，即放大的灰度范圍上下限之差。16.窗位(windowlevel，WL)：又稱窗水平。是圖像顯示中放大的灰度范圍的平均值，即放大灰度范圍的灰度中心值。整理課件13.動(dòng)態(tài)范圍(dynamicrange)：對(duì)光電轉(zhuǎn)換器而17.空間分辨力(spatialresolution)：又稱高對(duì)比分辨力，是指圖像能分辨相鄰兩點(diǎn)的能力，常用能分辨兩點(diǎn)的最小距離來表示。通常用LP/mm表示。18.密度分辨力(densityresolution)：又稱低對(duì)比分辨力，是指在低對(duì)比情況下分辨物體密度微小差別的能力。通常用百分?jǐn)?shù)表示。19.時(shí)間分辨力(temporalresolution)：成像系統(tǒng)單位時(shí)間可采集的圖像數(shù)。20.噪聲(noise)：為圖像中可見的斑點(diǎn)、細(xì)粒、網(wǎng)紋或雪花狀的異常結(jié)構(gòu)，是影響影像質(zhì)量的重要因素，它掩蓋或降低了某些影像細(xì)節(jié)的可見度，使獲得的影像不清晰。在X線數(shù)字成像中，影像上觀察到的亮度水平隨機(jī)出現(xiàn)的波動(dòng)稱為噪聲。從本質(zhì)上分析，噪聲主要是統(tǒng)計(jì)學(xué)而不是檢測(cè)性的。

整理課件17.空間分辨力(spatialresolution)：又21.信噪比(signalnoiseratio，SNR)：在實(shí)際的信息中一般都包含有信號(hào)和噪聲。用來表征信號(hào)強(qiáng)度同噪聲強(qiáng)度之比的參數(shù)稱為信號(hào)噪聲比。SNR值愈大，噪聲對(duì)信號(hào)的影響愈小，信息傳遞質(zhì)量就愈高。22.調(diào)制傳遞函數(shù)(modulationtransferfunction，MTF)：是以空間頻率ω為變量的函數(shù)。各個(gè)ω值都有自己的調(diào)制傳遞值和相位傳遞值。用于評(píng)價(jià)成像系統(tǒng)對(duì)物體成像的再現(xiàn)能力。23.噪聲功率譜(noisepowerspectrum，NPS)：又稱威納頻譜，表示圖像中單位長(zhǎng)度上噪聲能量隨空間頻率變化的分布情況，其值是噪聲自相關(guān)函數(shù)的傅立葉變換。能量是指影像的微小密度差。24.量子檢出效率(detectivequantumefficiency，DQE)：成像系統(tǒng)的有效量子的利用率。整理課件21.信噪比(signalnoiseratio，SNR圖像矩陣大小與圖像關(guān)系：矩陣大小根據(jù)應(yīng)用和成像系統(tǒng)的容量決定。一幅圖像中包含的像素?cái)?shù)目等于圖像矩陣行與列數(shù)目的乘積。圖像的像素?cái)?shù)少，像素尺寸大，圖像的空間分辨力低；像素?cái)?shù)量多，圖像的空間分辨力高（LP/mm）。圖像的像素?cái)?shù)是由像素大小和整個(gè)圖像的尺寸決定的。像素?cái)?shù)與像素大小的乘積決定視野（fieldofview，F(xiàn)OV）。圖像矩陣大小固定，F(xiàn)OV增加圖像空間分辨力降低。二、數(shù)字圖像與圖像矩陣、灰度級(jí)數(shù)的關(guān)系整理課件圖像矩陣大小與圖像關(guān)系：二、數(shù)字圖像與圖像矩陣、灰度級(jí)數(shù)的關(guān)二、數(shù)字圖像與圖像矩陣、灰度級(jí)數(shù)的關(guān)系1．與圖像矩陣的關(guān)系：圖像矩陣中的行與列的數(shù)目一般都是2的倍數(shù)。一幅圖像中包含的像素?cái)?shù)目等于圖像矩陣行數(shù)與列數(shù)的乘積。整理課件二、數(shù)字圖像與圖像矩陣、灰度級(jí)數(shù)的關(guān)系1．與圖像矩陣的關(guān)系2．與灰度級(jí)數(shù)的關(guān)系：A/D轉(zhuǎn)換器將連續(xù)變化的灰度值轉(zhuǎn)化為一系列離散的整數(shù)灰度值，量化后的整數(shù)灰度值又稱為灰度級(jí)（graylevel）或灰階。每個(gè)像素的灰度精度范圍從l位（2個(gè)灰度級(jí)）到12位（4096個(gè)灰度級(jí)）整理課件2．與灰度級(jí)數(shù)的關(guān)系：A/D轉(zhuǎn)換器將連續(xù)變化的灰度值轉(zhuǎn)化三、數(shù)字圖像的形成1．圖像數(shù)據(jù)采集：是通過各種接收器件（如成像板、探測(cè)器、CCD攝像管、檢測(cè)器、探頭等），將曝光或掃描等形式收集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)采集大都經(jīng)過三個(gè)步驟：分割、采樣、量化（1）分割：是將圖像分割成若干個(gè)小單元的空間取樣處理。整理課件三、數(shù)字圖像的形成1．圖像數(shù)據(jù)采集：是通過各種接收器件（如三、數(shù)字圖像的形成（2）采樣：對(duì)一幅圖像采樣時(shí)該圖像中像素的每一個(gè)亮點(diǎn)被采樣，亮點(diǎn)的光強(qiáng)度通過光電倍增管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（模擬信號(hào)）。（3）量化：量化過程中，每一個(gè)被采樣像素的亮度值都取整數(shù)（0、正數(shù)或負(fù)數(shù)），所取的數(shù)值決定了數(shù)字圖像的灰度值，并且精確地對(duì)應(yīng)于像素點(diǎn)。整個(gè)量化過程，整數(shù)表示的電子信號(hào)完全取決于原始信號(hào)的強(qiáng)度，并且與原始信號(hào)的強(qiáng)度成正比。整理課件三、數(shù)字圖像的形成（2）采樣：對(duì)一幅圖像采樣時(shí)該圖像中像素的2．圖像重建：計(jì)算機(jī)接受數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)后，立即進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：根據(jù)需要采取放大、濾波或降噪等處理方法，并將像素的位置信息與強(qiáng)度信息結(jié)合，重建出一幅圖像。3．圖像顯示：計(jì)算機(jī)將信號(hào)處理后重建的圖像輸出至監(jiān)視器屏幕上顯示。同時(shí)，將所接受到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以備隨時(shí)調(diào)用、顯示或重建。整理課件2．圖像重建：計(jì)算機(jī)接受數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)后，立即進(jìn)行數(shù)四、數(shù)字圖像的特點(diǎn)從應(yīng)用角度分析，數(shù)字圖像與模擬圖像相比具有其自身的特點(diǎn)：1．密度分辨力高：

屏-片系統(tǒng)的密度分辨力只能達(dá)到26灰階，數(shù)字圖像的密度分辨力可達(dá)到210~l2灰階。2．可進(jìn)行后圖像處理

：只要保留原始數(shù)據(jù)，就可以根據(jù)診斷需要，有針對(duì)性的對(duì)圖像進(jìn)行處理，以達(dá)到改善圖像質(zhì)量，增加診斷信息，提高診斷準(zhǔn)確性的目的。3．可以高保真地存儲(chǔ)、調(diào)閱、傳輸或拷貝

：數(shù)字圖像可以存儲(chǔ)于磁盤、磁帶、光盤及各種記憶卡中，并可隨時(shí)進(jìn)行調(diào)閱、傳輸。整理課件四、數(shù)字圖像的特點(diǎn)從應(yīng)用角度分析，數(shù)字圖像與模擬圖像相比具有五、數(shù)字圖像的基本處理常用的醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像處理技術(shù)有：圖像增強(qiáng)、圖像運(yùn)算、圖像變換、圖像分割及圖像重建等。1．圖像增強(qiáng)：圖像增強(qiáng)是增強(qiáng)圖像中某些有用信息，削弱或去除無用信息。如：增強(qiáng)圖像對(duì)比度、提高信噪比、強(qiáng)調(diào)組織邊緣等。2．圖像運(yùn)算：圖像運(yùn)算分為代數(shù)運(yùn)算和幾何運(yùn)算。圖像代數(shù)運(yùn)算：是指對(duì)兩幅或兩幅以上的圖像進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算，處理的基本單位是像素，通過運(yùn)算改變像素灰度值，但不改變像素之間的相對(duì)位置關(guān)系。圖像幾何運(yùn)算：是指對(duì)圖像進(jìn)行縮放、平移、旋轉(zhuǎn)、錯(cuò)切、鏡像等改變像素相對(duì)位置的處理。整理課件五、數(shù)字圖像的基本處理常用的醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像處理技術(shù)有：圖像增強(qiáng)3．圖像變換：圖像變換是指將圖像轉(zhuǎn)換到頻率域或其他非空間域的變換域中進(jìn)行處理。4．圖像分割：圖像分割是按照某種原則將圖像分成若干個(gè)有意義的部分，使得每一部分都符合某種一致性要求。5．三維重建：三維圖像重建是指利用獲得的連續(xù)二維斷層圖像信息，按照體繪制、面繪制等運(yùn)算方法，重建出反映組織三維信息的三維影像。面繪制適于重建單個(gè)臟器組織，重在顯示組織外觀形態(tài)和空間結(jié)構(gòu)，但不描述組織內(nèi)部信息，信息利用率較小。臨床常用的面繪制有表面陰影顯示（SSD）。體繪制適于多個(gè)臟器組織的重建，尤其對(duì)于相互包含的多重組織顯示效果較好，其算法充分利用圖像數(shù)據(jù)，反映的診斷信息更多。臨床常用的體繪制有最大密度投影（MIP）、容積再現(xiàn)（VR）等。整理課件3．圖像變換：圖像變換是指將圖像轉(zhuǎn)換到頻率域或其他非空間域整理課件整理課件整理課件整理課件第二節(jié)計(jì)算機(jī)X線攝影計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）是使用可記錄并由激光讀出X線影像信息的成像板（IP）作為載體，經(jīng)X線曝光及信息讀出處理，形成數(shù)字式平片影像。CR系統(tǒng)中入射到IP的X線量子被IP的成像層內(nèi)的熒光顆粒吸收，釋放出電子，其中一部分電子散布在成像層內(nèi)呈半穩(wěn)定狀態(tài)，形成潛影（信息記錄）；當(dāng)用激光照射已形成的潛影時(shí)，半穩(wěn)定狀態(tài)的電子轉(zhuǎn)變?yōu)楣饬孔樱l(fā)生光激勵(lì)發(fā)光（PSL）現(xiàn)象，光量子隨即由光電倍增管檢測(cè)到，并被轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)（信息讀出）；然后數(shù)字信號(hào)被傳送到存儲(chǔ)與顯示元件中作進(jìn)一步處理與顯示（信息的處理與記錄）。整理課件第二節(jié)計(jì)算機(jī)X線攝影計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）是使用可記錄整理課件整理課件一、CR系統(tǒng)特點(diǎn)CR系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：1．IP可重復(fù)使用2．具有多種處理技術(shù)3．靈敏度高，具有較高的空間分辨力4．具有高的線性度5．動(dòng)態(tài)范圍大6．寬容度大7．高度的識(shí)別性8．可數(shù)字化存儲(chǔ)整理課件一、CR系統(tǒng)特點(diǎn)CR系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：整理課件CR系統(tǒng)的缺點(diǎn)：1．時(shí)間分辨力較差不能滿足動(dòng)態(tài)器官結(jié)構(gòu)的顯示；2．空間分辨力不如常規(guī)的X線照片。整理課件CR系統(tǒng)的缺點(diǎn)：整理課件二、成像板1.成像板（

Imagingplate，IP）結(jié)構(gòu)：IP由保護(hù)層、PSL物質(zhì)層、基板等組成。整理課件二、成像板1.成像板（Imagingplate，IP）IP及暗盒整理課件IP及暗盒整理課件（1）表面保護(hù)層：防止PSL物質(zhì)層在使用過程中受到損傷。用聚酯樹脂類纖維制造。

（2）PSL物質(zhì)層：將PSL物質(zhì)混于多聚體溶液中，涂在基板上干燥而成。具有適度的柔軟性和機(jī)械強(qiáng)度，不因濕度、溫度和放射線、激光等影響發(fā)生物理性質(zhì)變化。PSL物質(zhì)結(jié)晶體顆粒的平均直徑在4～7μm，晶體顆粒直徑增大，發(fā)光量增強(qiáng)，影像清晰度降低。（3）基板：保護(hù)PSL物質(zhì)層免受外力損傷。材料是聚酯樹脂纖維膠膜，厚度在200～350μm。為避免激光在PSL物質(zhì)層和基板之間發(fā)生界面反射，提高影像清晰度，基板制成黑色。為防止光透過基板而影響到下一張IP，在基板上加一個(gè)吸光層。

（4）背面保護(hù)層：為防止使用過程中IP之間的摩擦損傷，避免輸運(yùn)過程中產(chǎn)生靜電干擾的導(dǎo)電層。材料同表面保護(hù)層。整理課件（1）表面保護(hù)層：防止PSL物質(zhì)層在使用過程中受到損傷。用聚2．成像板的原理X線→PSL物質(zhì)（BaFXEu2+晶體），發(fā)出熒光，熒光強(qiáng)度與入射X線量相關(guān)，形成潛影→激光掃描→電信號(hào)（模擬信號(hào)）→A/D轉(zhuǎn)換（數(shù)字信號(hào)）。整理課件2．成像板的原理整理課件(1)發(fā)射與激發(fā)光譜:當(dāng)X線初次照射摻雜Eu2+的BaFXEu2+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BaFXEu2+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)度主要取決于作為一次激發(fā)光的X線的照射量。整理課件(1)發(fā)射與激發(fā)光譜:當(dāng)X線初次照射摻雜Eu2+的BaFXEIP第2次讀出光線以600nm左右波長(zhǎng)的紅光最佳，它可最有效地激發(fā)PSL，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，以保證二者在光學(xué)上的不一致，從而達(dá)到影像最佳的SNR。整理課件IP第2次讀出光線以600nm左右波長(zhǎng)的紅光最佳，它可最有效3．IP特性IP的固有特征是X線輻射劑量與激光束激發(fā)的PSL強(qiáng)度之間的在1:104范圍內(nèi)是線性的，該線性關(guān)系使CR系統(tǒng)具有高的敏感性和寬的動(dòng)態(tài)范圍。整理課件3．IP特性整理課件4．IP使用注意事項(xiàng)（1）IP使用前應(yīng)用強(qiáng)光照射，消除存在的潛影；（2）儲(chǔ)存在PSL物質(zhì)中的影像信息隨儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)而衰減，所以曝光后IP必須在8h內(nèi)掃描讀出；（3）IP不僅對(duì)X線敏感，對(duì)紫外線、α射線、β射線、γ射線以及電子等電磁波也敏感，攝影前、后的IP都要屏蔽。避光不良或漏光的IP上的圖像會(huì)因儲(chǔ)存的影像信息量減少而變得發(fā)白。（4）注意避免IP出現(xiàn)擦傷。整理課件4．IP使用注意事項(xiàng)整理課件三、CR成像基本原理CR系統(tǒng)成像可用四象限理論來描述其成像基本原理。1．影像信息采集（第一象限）CR系統(tǒng)的影像是通過一種涂在IP上的特殊物質(zhì)-光激勵(lì)發(fā)光物質(zhì)來完成影像信息的采集，光激勵(lì)發(fā)光（PSL）的強(qiáng)度與二次激發(fā)光（激光）的波長(zhǎng)有關(guān)。影像信息采集影像信息讀取影像信息處理影像再現(xiàn)整理課件三、CR成像基本原理CR系統(tǒng)成像可用四象限理論來描述其成2．影像信息讀?。ǖ诙笙蓿┵A存在PSL物質(zhì)中的影像信息是以模擬信號(hào)的形式記錄下來的，要將其讀出并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，需使用激光掃描讀出裝置（稱光激勵(lì)發(fā)光掃描儀或PSL掃描儀）。圖4-11CR系統(tǒng)影像讀取原理示意圖影像信息讀取整理課件2．影像信息讀?。ǖ诙笙蓿﹫D4-11CR系統(tǒng)影像讀取原整理課件整理課件3．影像信息處理（第三象限）由第二象限輸入的信息經(jīng)影像處理裝置（IPC）處理，顯示出適用于診斷的影像，顯示的特征是可以獨(dú)立控制的，可根據(jù)診斷要求施行各種處理。如動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理、諧調(diào)處理、空間頻率處理、減影處理等，能在較大的范圍內(nèi)改變影像特性。影像信息處理整理課件3．影像信息處理（第三象限）影像信息處理整理課件4．影像再現(xiàn)（第四象限）饋入影像記錄裝置（IRC）的影像信號(hào)重新被轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào)以獲得X線照片。第四象限決定了CR系統(tǒng)中輸出的X線照片的特性曲線。儲(chǔ)存在PSL物質(zhì)中的X線影像是一種潛影，由激光掃描儀讀取并輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，還需要變換成人眼能看見的影像。常用的方法有:熒光屏顯示、用多幅照相機(jī)將熒光屏顯示的影像拍攝到膠片上、用激光照相機(jī)直接將影像信號(hào)記錄下來。影像再現(xiàn)整理課件4．影像再現(xiàn)（第四象限）影像再現(xiàn)整理課件四象限理論中，第一象限涉及IP的固有特性，在系統(tǒng)運(yùn)行中是不能調(diào)節(jié)的，第二至四象限則在系統(tǒng)運(yùn)行中可充分調(diào)節(jié)，實(shí)施影像處理功能。影像信息采集影像信息讀取影像信息處理影像再現(xiàn)整理課件四象限理論中，第一象限涉及IP的固有特性，在系統(tǒng)運(yùn)行中是不四、CR系統(tǒng)的圖像處理CR系統(tǒng)中實(shí)施圖像處理功能分為三個(gè)主要環(huán)節(jié)：第一個(gè)環(huán)節(jié)是與系統(tǒng)的檢測(cè)功能有關(guān)的處理，即第二象限功能。該處理環(huán)節(jié)稱為〝曝光數(shù)據(jù)識(shí)別〞（EDR）。第二個(gè)環(huán)節(jié)是與顯示的影像特征有關(guān)的處理，即第三象限功能。這一環(huán)節(jié)的功能在于通過各種特定處理（如諧調(diào)處理、頻率處理、減影處理等）為診斷醫(yī)生提供滿足不同診斷要求的、具有較高診斷價(jià)值的影像。第三個(gè)環(huán)節(jié)是與影像信息的存儲(chǔ)與傳輸功能有關(guān)的處理，即第四象限功能。這個(gè)功能是獲得質(zhì)量?jī)?yōu)良的照片記錄，并在不衰減影像質(zhì)量的前提下實(shí)施影像數(shù)據(jù)的壓縮，以達(dá)到高效率的存儲(chǔ)與傳輸。整理課件四、CR系統(tǒng)的圖像處理CR系統(tǒng)中實(shí)施圖像處理功能分為三個(gè)4-12整理課件4-12整理課件（一）與檢測(cè)功能有關(guān)的處理直方圖分析五種類型：①用于骨骼～皮膚的顯示；②用于骨骼～軟組織的顯示；③用于胃腸道鋇劑造影檢查的顯示；④著重突出軟組織信息的軟組織顯示；⑤著重突出骨骼信息的骨骼顯示。整理課件（一）與檢測(cè)功能有關(guān)的處理整理課件（二）與顯示功能有關(guān)的處理顯示功能的處理包括：動(dòng)態(tài)范圍（dynamicrange）壓縮處理、諧調(diào)（層次）處理（gradationprocessing）、空間頻率處理（spatialfrequencyprocessing）和能量減影處理（energysubtractionprocessing）。CR圖像處理操作界面如右圖所示。整理課件（二）與顯示功能有關(guān)的處理整理課件1．動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理指將原始影像信號(hào)的信息范圍按照診斷的需要、用適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗瘮?shù)進(jìn)行壓縮處理，使不需要的信號(hào)被壓縮掉，需要的信號(hào)清楚地顯示出來。動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理在諧調(diào)處理與空間頻率處理之前施行。整理課件1．動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理整理課件4．減影處理是通過采用一定的技術(shù)來消除無關(guān)結(jié)構(gòu)的背景影像，使需要觀察的結(jié)構(gòu)能更清楚地顯示。CR系統(tǒng)也可完成血管造影與非造影影像的減影功能。CR系統(tǒng)中減影方式有：時(shí)間減影和能量減影。整理課件4