第2章 数字医学图像获取
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2.1.1计算机断层扫描成像技术原理 2.1.1计算机断层扫描成像技术原理
尽管CT发展迅速，每代CT都有其各自的特点 尽管CT发展迅速，每代CT都有其各自的特点，但最 都有其各自的特点， 发展迅速 基本的工作原理部大致相同。CT成像可归纳为 成像可归纳为3 基本的工作原理部大致相同。CT成像可归纳为3个步 骤：
①存储的便利和安全性； ②加工处理的灵活性； ③传输能力强； ④影像多途径重现的方便性； ⑤研究视野的立体性和直观化； ⑥管理、分析、检索的自动性。
2.4.3数字化传统胶片图像的特点和价值 2.4.3数字化传统胶片图像的特点和价值
１、影像优质稳定和后处理能力强 ２、存储与调用效率高 ３、实时的远程传输功能 ４、数据检索和管理高效
2.3.3直接数字放射成像术 2.3.3直接数字放射成像术
1、直接数字放射成像系统的组成 主要部分：平板探测器和X 主要部分：平板探测器和X线球管 。 平板探测器的类型：CCD型和非晶硅型 平板探测器的类型：CCD型和非晶硅型 辅助设备：扫描控制器、系统控制器、影 像监视器等。 2、直接数字放射成像的工作原理 3、直接数字放射成像与计算机放射成像的比 较
2.2.4 磁共振图像质量影响因素
1、图像的空间分辨率 主要因素是图像矩阵。 2、对比度 计算公式：C (S1-S2)／ 计算公式：C＝(S1-S2)／(S1+ S2)。 S2)。 其中C为对比度，S1与S2分别为兴趣区域组 其中来自百度文库为对比度，S1与S2分别为兴趣区域组 织信号的平均值。
3、信噪比 影响因素：磁场强度，重复时间，回波时间， 反转时间，层厚，视场，矩阵，平均次数等 。 4、伪影 伪影是指在磁共振扫描或信息处理过程中， 由于某种原因出现一些人体本身不存在的致使图 像质量下降的影像，也称鬼影或假影。
第2章 数字医学图像获取
内容提要
2.1计算机断层扫描成像技术 2.1计算机断层扫描成像技术 2.2磁共振成像技术 2.2磁共振成像技术 2.3数字X线摄影术 2.3数字X 2.4传统胶片图像数字化 2.4传统胶片图像数字化 2.5其他获取方式 2.5其他获取方式
2.1计算机断层扫描成像技术 2.1计算机断层扫描成像技术
二、 CT扫描机系统框图 CT扫描机系统框图
2.1.3 计算机断层扫描图像质量影响因素
影响CT图像质量的因素有： 影响 图像质量的因素有： 图像质量的因素有 1、空间分辨率 影响因素：探测器孔的宽度，相邻探测间 距，重建中所采用的滤波函数形式，数据取样， 矩阵大小和显示象素的大小，机械精度，X 矩阵大小和显示象素的大小，机械精度，X线管 焦点尺寸 2、密度分辨率 主要影响因素 ：切层厚度、X线剂量、探 ：切层厚度、X 测器灵敏度 。
二、MRI设备的基本结构 MRI设备的基本结构
2.2.3 磁共振图像特点及临床应用
MRI的影像虽然也以不同灰度显示，但反映的是 MRI的影像虽然也以不同灰度显示，但反映的是 MR信号强度的不同或弛豫时间T1与T2的长短，而 MR信号强度的不同或弛豫时间T1与T2的长短，而 不像CT图象，灰度反映的是组织密度。 不像CT图象，灰度反映的是组织密度。 MRI成像中T1加权像和T2加权像的使用，可 MRI成像中T1加权像和T2加权像的使用，可 以使心腔和血管显影，并且可以获得其动态图像， 是CT所不能比拟的。 CT所不能比拟的。 MRI可获得人体横面、冠状面、矢状面及任 MRI可获得人体横面、冠状面、矢状面及任 何方向断面的图像，有利于病变的三维定位。一 般CT则难于直接三维显示，需采用重建的方法才 CT则难于直接三维显示，需采用重建的方法才 能获得状面或矢状面图像以及三维重建立体像
3、噪声 噪声主要来源：探测器 噪声和系统噪声 。 4、伪影 伪影主要来源于患者和机器
2.1.4计算机断层扫描图像的特点及其临床意义 2.1.4计算机断层扫描图像的特点及其临床意义
与传统X线照片相比，CT图像是真正的断面图像， 与传统X线照片相比，CT图像是真正的断面图像， 具有图像清晰，密度分辨率高，无断面以外组织 结构干扰等特点。因此，人体软组织的密度差别 虽小，吸收系数虽多接近于水，也能形成对比而 成像。这是CT的突出优点。所以，CT可以更好地 成像。这是CT的突出优点。所以，CT可以更好地 显示由软组织构成的器官，如脑、脊髓、纵隔、 肺、肝、胆、胰以及盆部器官等，并在良好的解 剖图像背景上显示出病变的影像。
2.3 数字X线摄影术 数字X
2.3.1计算机放射成像术 2.3.1计算机放射成像术
1、基本组成
主要有信息采集、信息转换、信息处理、信息存储和 记录等部分组成。如图所示：
2、工作原理 CR影像不是直接记录于胶片，而是先记忆在IP CR影像不是直接记录于胶片，而是先记忆在IP 上，IP可以重复使用，但没有影像显示功能。 上，IP可以重复使用，但没有影像显示功能。 （1）影像板结构。 （2）成像原理。
2.5其他获取方式 2.5其他获取方式
2.5.1核医学成像 2.5.2超声成像 2.5.3红外成像 2.5.4内窥镜成像
3、射频系统 由发射和接收两部分 组成，包括发射器、 功率放大器、发射线圈、接收线圈和低噪声信 号器等。 4、计算机及数据处理系统 MRI系统中多采用高档小型计算机，它由硬 MRI系统中多采用高档小型计算机，它由硬 件和软件两部分组成。 5、辅助设备 主要包括：磁屏蔽、射频屏蔽、操作台、检 查床、高压注射器等 。
2.3.2数字放射成像术 2.3.2数字放射成像术
1、数字放射成像设备组成 DR系统由成像链和数字链两部分组成。DR成 DR系统由成像链和数字链两部分组成。DR成 像链中，主要的元件有X线源、X 像链中，主要的元件有X线源、X线检测器、影像 增强器和X 增强器和X线摄像机。这种新型增强器，具有体 积小、重量轻、分辨力高、影像畸变小和寿命长 等优点，可与各种型号的诊断X 等优点，可与各种型号的诊断X线机配套。 2、数字放射成像的工作原理 ⑴ 影像增强器的工作原理。 ⑵ X线摄像机的工作原理。
2.1.2计算机断层扫描成像技术设备 2.1.2计算机断层扫描成像技术设备
一、设备
1、扫描机架 它由X 它由X线管、探测器、准直器、模／数转换器组成。 2、检查床 它的主要功能是将病人的检查部位送人扫描孔 。 3、高压发生器 根据高压发生器的整流频率可分为低频高压发生器、 中频高压发生器和高频高压发生器。 4、计算机系统 两个主要计算机系统 ：主计算机和阵列处理器 。 5、图像的显示、存储及输出设备 图像的显示、
2.2磁共振成像技术 2.2磁共振成像技术
2.2.1磁共振成像技术基本原理 2.2.1磁共振成像技术基本原理
人体是由原子构成的，人体内的氢原子数量最多，氢原子 核具有自旋磁矩，由于氢原子核杂乱无章排列，其自旋磁 矩相互抵消，所以宏观上人体不显磁性。当将人体送入一 个强大的外加磁场以后，人体的氢原子核将收到外加磁场 作用而重新排列，多数能量低的氢原子将顺外加磁场方向 排列，少数能量高的原子核将逆磁场方向排列，因此人体 组织将形成一个与外加磁场方向一致的新的纵向磁化矢量， 即所有氢原子核磁化矢量相加的矢量和, 即所有氢原子核磁化矢量相加的矢量和,当人体组织被一个 特定频率（即氢原子核的自旋频率）的RF脉冲激发之后， 特定频率（即氢原子核的自旋频率）的RF脉冲激发之后， 将产生磁共振现象，低能量的氢原子核将吸收能量从低能 量级状态转到高能量级状态
2.3.4数字 2.3.4数字X线图像质量影响因素 数字X 1、高频高压/灯丝供电电源 高频高压/ 2、数字化X线成像设备的成像介质 数字化X 3、数字X线成像的质量控制 数字X
2.4 传统胶片图像数字化
2.4.1传统胶片图像数字化的意义 2.4.1传统胶片图像数字化的意义 数字化影像具有更大更明显的优越性。主 要表现在以下几点: 要表现在以下几点:
⑴ X线扫描数据的收集和转换。X线射人人体，被人体吸 线扫描数据的收集和转换。X 收而衰减，其衰减的程度与受检层面的组织、器官和病变 的密度(原子序数)有关，密度越高，对X 的密度(原子序数)有关，密度越高，对X线衰减越大。 ⑵ 扫描数据处理和重建图像。计算机将输入的原始数据加 以校正处理，再进行重建图像。 ⑶ 图像的显示及贮存。将重建图像矩阵中的数据，再经过 数字模拟转换，转变为不同灰暗度的光点，形成图像，可 由荧光屏显示，亦可拍成照片；或以数据的形式用打印机 打印；也可录入磁带、光盘、软盘等永久保存。
2.2.2 磁共振成像技术设备
一、设备 1、主磁体系统 功能 ：提供使原子核定向所必须的静磁 场 。三种磁体类型：常导型、超导型和永磁 型。 2、梯度磁场系统 功能：对MRI信号进行空间编码，以确定 功能：对MRI信号进行空间编码，以确定 成像层面的位置和成像层面厚度，有时也可 兼起匀场线圈的作用，对磁场进行非均匀性 校正，还可在一些快速成像序列中利用梯度 场的作用产生回波信号。
尽管CT发展迅速，每代CT都有其各自的特点 尽管CT发展迅速，每代CT都有其各自的特点，但最 都有其各自的特点， 发展迅速 基本的工作原理部大致相同。CT成像可归纳为 成像可归纳为3 基本的工作原理部大致相同。CT成像可归纳为3个步 骤：
①存储的便利和安全性； ②加工处理的灵活性； ③传输能力强； ④影像多途径重现的方便性； ⑤研究视野的立体性和直观化； ⑥管理、分析、检索的自动性。
2.4.3数字化传统胶片图像的特点和价值 2.4.3数字化传统胶片图像的特点和价值
１、影像优质稳定和后处理能力强 ２、存储与调用效率高 ３、实时的远程传输功能 ４、数据检索和管理高效
2.3.3直接数字放射成像术 2.3.3直接数字放射成像术
1、直接数字放射成像系统的组成 主要部分：平板探测器和X 主要部分：平板探测器和X线球管 。 平板探测器的类型：CCD型和非晶硅型 平板探测器的类型：CCD型和非晶硅型 辅助设备：扫描控制器、系统控制器、影 像监视器等。 2、直接数字放射成像的工作原理 3、直接数字放射成像与计算机放射成像的比 较
2.2.4 磁共振图像质量影响因素
1、图像的空间分辨率 主要因素是图像矩阵。 2、对比度 计算公式：C (S1-S2)／ 计算公式：C＝(S1-S2)／(S1+ S2)。 S2)。 其中C为对比度，S1与S2分别为兴趣区域组 其中来自百度文库为对比度，S1与S2分别为兴趣区域组 织信号的平均值。
3、信噪比 影响因素：磁场强度，重复时间，回波时间， 反转时间，层厚，视场，矩阵，平均次数等 。 4、伪影 伪影是指在磁共振扫描或信息处理过程中， 由于某种原因出现一些人体本身不存在的致使图 像质量下降的影像，也称鬼影或假影。
第2章 数字医学图像获取
内容提要
2.1计算机断层扫描成像技术 2.1计算机断层扫描成像技术 2.2磁共振成像技术 2.2磁共振成像技术 2.3数字X线摄影术 2.3数字X 2.4传统胶片图像数字化 2.4传统胶片图像数字化 2.5其他获取方式 2.5其他获取方式
2.1计算机断层扫描成像技术 2.1计算机断层扫描成像技术
二、 CT扫描机系统框图 CT扫描机系统框图
2.1.3 计算机断层扫描图像质量影响因素
影响CT图像质量的因素有： 影响 图像质量的因素有： 图像质量的因素有 1、空间分辨率 影响因素：探测器孔的宽度，相邻探测间 距，重建中所采用的滤波函数形式，数据取样， 矩阵大小和显示象素的大小，机械精度，X 矩阵大小和显示象素的大小，机械精度，X线管 焦点尺寸 2、密度分辨率 主要影响因素 ：切层厚度、X线剂量、探 ：切层厚度、X 测器灵敏度 。
二、MRI设备的基本结构 MRI设备的基本结构
2.2.3 磁共振图像特点及临床应用
MRI的影像虽然也以不同灰度显示，但反映的是 MRI的影像虽然也以不同灰度显示，但反映的是 MR信号强度的不同或弛豫时间T1与T2的长短，而 MR信号强度的不同或弛豫时间T1与T2的长短，而 不像CT图象，灰度反映的是组织密度。 不像CT图象，灰度反映的是组织密度。 MRI成像中T1加权像和T2加权像的使用，可 MRI成像中T1加权像和T2加权像的使用，可 以使心腔和血管显影，并且可以获得其动态图像， 是CT所不能比拟的。 CT所不能比拟的。 MRI可获得人体横面、冠状面、矢状面及任 MRI可获得人体横面、冠状面、矢状面及任 何方向断面的图像，有利于病变的三维定位。一 般CT则难于直接三维显示，需采用重建的方法才 CT则难于直接三维显示，需采用重建的方法才 能获得状面或矢状面图像以及三维重建立体像
3、噪声 噪声主要来源：探测器 噪声和系统噪声 。 4、伪影 伪影主要来源于患者和机器
2.1.4计算机断层扫描图像的特点及其临床意义 2.1.4计算机断层扫描图像的特点及其临床意义
与传统X线照片相比，CT图像是真正的断面图像， 与传统X线照片相比，CT图像是真正的断面图像， 具有图像清晰，密度分辨率高，无断面以外组织 结构干扰等特点。因此，人体软组织的密度差别 虽小，吸收系数虽多接近于水，也能形成对比而 成像。这是CT的突出优点。所以，CT可以更好地 成像。这是CT的突出优点。所以，CT可以更好地 显示由软组织构成的器官，如脑、脊髓、纵隔、 肺、肝、胆、胰以及盆部器官等，并在良好的解 剖图像背景上显示出病变的影像。
2.3 数字X线摄影术 数字X
2.3.1计算机放射成像术 2.3.1计算机放射成像术
1、基本组成
主要有信息采集、信息转换、信息处理、信息存储和 记录等部分组成。如图所示：
2、工作原理 CR影像不是直接记录于胶片，而是先记忆在IP CR影像不是直接记录于胶片，而是先记忆在IP 上，IP可以重复使用，但没有影像显示功能。 上，IP可以重复使用，但没有影像显示功能。 （1）影像板结构。 （2）成像原理。
2.5其他获取方式 2.5其他获取方式
2.5.1核医学成像 2.5.2超声成像 2.5.3红外成像 2.5.4内窥镜成像
3、射频系统 由发射和接收两部分 组成，包括发射器、 功率放大器、发射线圈、接收线圈和低噪声信 号器等。 4、计算机及数据处理系统 MRI系统中多采用高档小型计算机，它由硬 MRI系统中多采用高档小型计算机，它由硬 件和软件两部分组成。 5、辅助设备 主要包括：磁屏蔽、射频屏蔽、操作台、检 查床、高压注射器等 。
2.3.2数字放射成像术 2.3.2数字放射成像术
1、数字放射成像设备组成 DR系统由成像链和数字链两部分组成。DR成 DR系统由成像链和数字链两部分组成。DR成 像链中，主要的元件有X线源、X 像链中，主要的元件有X线源、X线检测器、影像 增强器和X 增强器和X线摄像机。这种新型增强器，具有体 积小、重量轻、分辨力高、影像畸变小和寿命长 等优点，可与各种型号的诊断X 等优点，可与各种型号的诊断X线机配套。 2、数字放射成像的工作原理 ⑴ 影像增强器的工作原理。 ⑵ X线摄像机的工作原理。
2.1.2计算机断层扫描成像技术设备 2.1.2计算机断层扫描成像技术设备
一、设备
1、扫描机架 它由X 它由X线管、探测器、准直器、模／数转换器组成。 2、检查床 它的主要功能是将病人的检查部位送人扫描孔 。 3、高压发生器 根据高压发生器的整流频率可分为低频高压发生器、 中频高压发生器和高频高压发生器。 4、计算机系统 两个主要计算机系统 ：主计算机和阵列处理器 。 5、图像的显示、存储及输出设备 图像的显示、
2.2磁共振成像技术 2.2磁共振成像技术
2.2.1磁共振成像技术基本原理 2.2.1磁共振成像技术基本原理
人体是由原子构成的，人体内的氢原子数量最多，氢原子 核具有自旋磁矩，由于氢原子核杂乱无章排列，其自旋磁 矩相互抵消，所以宏观上人体不显磁性。当将人体送入一 个强大的外加磁场以后，人体的氢原子核将收到外加磁场 作用而重新排列，多数能量低的氢原子将顺外加磁场方向 排列，少数能量高的原子核将逆磁场方向排列，因此人体 组织将形成一个与外加磁场方向一致的新的纵向磁化矢量， 即所有氢原子核磁化矢量相加的矢量和, 即所有氢原子核磁化矢量相加的矢量和,当人体组织被一个 特定频率（即氢原子核的自旋频率）的RF脉冲激发之后， 特定频率（即氢原子核的自旋频率）的RF脉冲激发之后， 将产生磁共振现象，低能量的氢原子核将吸收能量从低能 量级状态转到高能量级状态
2.3.4数字 2.3.4数字X线图像质量影响因素 数字X 1、高频高压/灯丝供电电源 高频高压/ 2、数字化X线成像设备的成像介质 数字化X 3、数字X线成像的质量控制 数字X
2.4 传统胶片图像数字化
2.4.1传统胶片图像数字化的意义 2.4.1传统胶片图像数字化的意义 数字化影像具有更大更明显的优越性。主 要表现在以下几点: 要表现在以下几点:
⑴ X线扫描数据的收集和转换。X线射人人体，被人体吸 线扫描数据的收集和转换。X 收而衰减，其衰减的程度与受检层面的组织、器官和病变 的密度(原子序数)有关，密度越高，对X 的密度(原子序数)有关，密度越高，对X线衰减越大。 ⑵ 扫描数据处理和重建图像。计算机将输入的原始数据加 以校正处理，再进行重建图像。 ⑶ 图像的显示及贮存。将重建图像矩阵中的数据，再经过 数字模拟转换，转变为不同灰暗度的光点，形成图像，可 由荧光屏显示，亦可拍成照片；或以数据的形式用打印机 打印；也可录入磁带、光盘、软盘等永久保存。
2.2.2 磁共振成像技术设备
一、设备 1、主磁体系统 功能 ：提供使原子核定向所必须的静磁 场 。三种磁体类型：常导型、超导型和永磁 型。 2、梯度磁场系统 功能：对MRI信号进行空间编码，以确定 功能：对MRI信号进行空间编码，以确定 成像层面的位置和成像层面厚度，有时也可 兼起匀场线圈的作用，对磁场进行非均匀性 校正，还可在一些快速成像序列中利用梯度 场的作用产生回波信号。