最全的医学成像原理数字X线成像

第二节 计算机X 线摄影
• 计算机X 线摄影（CR）是使用可记录并由激光读出X 线影像信息的成 像板（IP）作为载体，经X 线曝光及信息读出处理，形成数字式平片 影像。
• CR 系统中入射到IP 的X 线量子被IP 的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（ 信息记录）；当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，发生光激励发光（PSL）现象，光量子随即由光电倍增管 检测到，并被转化为电信号，再经A/D 转换器转换为数字信号（信息 读出）；然后数字信号被传送到存储与显示元件中作进一步处理与显 示（信息的处理与记录）。
第四章 数字X线成像
主要内容
• 第一节 数字图像基础知识 • 第二节 计算机X线摄影 • 第三节 数字X线摄影 • 第四节 数字剪影血管摄影
第一节 数字图像基础知识
• 数字X 线成像技术是传统的X 线技术与计算机技术结合的产物。
一、数字图像概念
• 数字图像：如果将一幅图像空间位置分成有限个像素的小区域，每个 像素中的灰度平均值用一个整数来表示，这种图像信息便是数字信号 ，图像信息为数字信号的图像就是数字图像。
• 1．图像增强 图像增强是增强图像中某些有用信息，削弱或去除无用 信息。如：增强图像对比度、提高信噪比、强调组织边缘等。
• 2．图像运算 图像运算分为代数运算和几何运算。 • 图像代数运算是指对两幅或两幅以上的图像进行加、减、乘、除运算
，处理的基本单位是像素，通过运算改变像素灰度值，但不改变像素 之间的相对位置关系。 • 图像几何运算是指对图像进行缩放、平移、旋转、错切、镜像等改变 像素相对位置的处理。
• 5．图像重建（image reconstruction） 用采集的原始数据经计算而得 到显示图像数据的过程。
• 6．部分容积效应（partial volume effect） 某像素位置上可能有多个 不同X 线吸收系数的体素存在，该处像素的灰度值往往是多个体素灰 度值依其体积所占比例而得的平均灰度值的现象。
针对性的对图像进行处理，以达到改善图像质量，增加诊断信息，提 高诊断准确性的目的。 • 3．可以高保真地存储、调阅、传输或拷贝 数字图像可以存储于磁盘 、磁带、光盘及各种记忆卡中，并可随时进行调阅、传输。
五、数字图像的基本处理
• 常用的医学数字图像处理技术有：图像增强、图像运算、图像变换、 图像分割及图像重建等。
• 7．空间分辩力（spatial resolution） 是指图像能分辨相邻两点的能力 ，常用能分辨两个点间的最小距离来表示。又称几何分辨力。
• 8．密度分辩力（density resolution） 图像中可辨认低密度差别的最 小极限，即对细微密度差别的分辨能力（数字图像灰度精度的范围） 。又称为图像的灰度分辨力（或对比度分辨力）。
• 3．图像显示 计算机将信号处理后重建的图像输出至监视器屏幕上显 示。同时，将所接受到的图像数据进行存储，以备随时调用、显示或 重建。
四、数字图像的特点
• 从应用角度分析，数字图像与模拟图像相比具有其自身的特点： • 1．密度分辨力高 屏-片系统的密度分辨力只能达到26灰阶，数字图像
的密度分辨力可达到210~l2灰阶。 • 2．可进行后图像处理 只要保留原始数据，就可以根据诊断需要，有
三、数字图像的形成
• 1．图像数据采集 是通过各种接收器件（如成像板、探测器、CCD 摄像 管、检测器、探头等），将曝光或扫描等形式收集到的模拟信号转换 成数字信号。数字图像的数据采集大都经过三个步骤：
• （1）分割：是将图像分割成若干个小单元的空间取样处理（下图a） 。
• （2）采样：对一幅图像采样时该图像中像素的每一个亮点被采样，亮 点的光强度通过光电倍增管转换成电信号（模拟信号）（下图b）。
• （3）量化：量化过程中，每一个被采样像素的亮度值都取整数（0、 正数或负数），所取的数值决定了数字图像的灰度值，并且精确地对 应于像素点。整个量化过程，整数表示的电子信号完全取决于原始信 号的强度，并且与原始信号的强度成正比。
• 2．信号处理 计算机接受数据采集系统的数字信号后，立即进行数据 处理：根据需要采取放大、滤波或降噪等处理方法，并将像素的位置 信息与强度信息结百度文库，重建出一幅图像。
• 3．图像变换 图像变换是指将图像转换到频率域或其他非空间域的变 换域中进行处理。
• 4．图像分割 图像分割是按照某种原则将图像分成若干个有意义的部 分，使得每一部分都符合某种一致性要求。
• 5．三维重建 三维图像重建是指利用获得的连续二维断层图像信息， 按照体绘制、面绘制等运算方法，重建出反映组织三维信息的三维影 像。面绘制适于重建单个脏器组织，重在显示组织外观形态和空间结 构，但不描述组织内部信息，信息利用率较小。临床常用的面绘制有 表面阴影显示（SSD）（下图a）。体绘制适于多个脏器组织的重建， 尤其对于相互包含的多重组织显示效果较好，其算法充分利用图像数 据，反映的诊断信息更多。临床常用的体绘制有最大密度投影（MIP ）（下图b）、容积再现（VR）等。
• 与数字图像有关的基本概念： • 1．体素（voxel） 代表一定厚度的三维空间的人体体积单元。是一个
三维的概念。 • 2．像素（pixel） 组成数字图像的基本单元。是一个二维概念，是体
素在成像平面的表现。 • 3．像素值 是像素的灰度值或强度值，一个像素只具有一个灰度值。 • 4．视野（field of view，FOV） 拟进行检查容积的选定区域。
• 9．时间分辩力（temporal resolution） 成像系统对被检体组织运动部 位的瞬间成像能力。
二、数字图像与图像矩阵、灰度级数的关系
• 1．与图像矩阵的关系 图像矩阵中的行与列的数目一般都是2 的倍数 。一幅图像中包含的像素数目等于图像矩阵行数与列数的乘积。
• 2．与灰度级数的关系 A/D 转换器将连续变化的灰度值转化为一系列 离散的整数灰度值，量化后的整数灰度值又称为灰度级（gray level） 或灰阶。每个像素的灰度精度范围从l 位（2 个灰度级）到12 位（ 4096 个灰度级）