1、第四章 數(shù)字x線成像主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié)第二節(jié) 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)x線攝影線攝影第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)字?jǐn)?shù)字x線攝影線攝影第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)字剪影血管攝影數(shù)字剪影血管攝影數(shù)字?jǐn)?shù)字x 線成像技術(shù)是傳統(tǒng)的線成像技術(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。線技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。第一節(jié) 數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)一、數(shù)字圖像概念數(shù)字圖像：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)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(lái)表示，這種圖像信息便是數(shù)字信號(hào)像素中的灰度平均值用一個(gè)整數(shù)來(lái)表示，這種圖像信息便是數(shù)字信號(hào)，圖像信息為

2、數(shù)字信號(hào)的圖像就是數(shù)字圖像。，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：與數(shù)字圖像有關(guān)的基本概念：1體素（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)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。三維的概念。2像素（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)。素在成像平面的表現(xiàn)。3像素值像素值 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。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。4視野（視野（field of view，fov） 擬進(jìn)行檢查容積的

3、選定區(qū)域。擬進(jìn)行檢查容積的選定區(qū)域。5圖像重建（圖像重建（image reconstruction） 用采集的原始數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算而得用采集的原始數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算而得到顯示圖像數(shù)據(jù)的過(guò)程。到顯示圖像數(shù)據(jù)的過(guò)程。6部分容積效應(yīng)（部分容積效應(yīng)（partial volume effect） 某像素位置上可能有多個(gè)某像素位置上可能有多個(gè)不同不同x 線吸收系數(shù)的體素存在，該處像素的灰度值往往是多個(gè)體素灰線吸收系數(shù)的體素存在，該處像素的灰度值往往是多個(gè)體素灰度值依其體積所占比例而得的平均灰度值的現(xiàn)象。度值依其體積所占比例而得的平均灰度值的現(xiàn)象。7空間分辯力（空間分辯力（spatial resolution） 是指圖像

4、能分辨相鄰兩點(diǎn)的能力是指圖像能分辨相鄰兩點(diǎn)的能力，常用能分辨兩個(gè)點(diǎn)間的最小距離來(lái)表示。又稱幾何分辨力。，常用能分辨兩個(gè)點(diǎn)間的最小距離來(lái)表示。又稱幾何分辨力。8密度分辯力（密度分辯力（density resolution） 圖像中可辨認(rèn)低密度差別的最圖像中可辨認(rèn)低密度差別的最小極限，即對(duì)細(xì)微密度差別的分辨能力（數(shù)字圖像灰度精度的范圍）小極限，即對(duì)細(xì)微密度差別的分辨能力（數(shù)字圖像灰度精度的范圍）。又稱為圖像的灰度分辨力（或?qū)Ρ榷确直媪ΓＳ址Q為圖像的灰度分辨力（或?qū)Ρ榷确直媪Γ?時(shí)間分辯力（時(shí)間分辯力（temporal resolution） 成像系統(tǒng)對(duì)被檢體組織運(yùn)動(dòng)部成像系統(tǒng)對(duì)被檢體組織運(yùn)動(dòng)部

5、位的瞬間成像能力。位的瞬間成像能力。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)目一般都是圖像矩陣中的行與列的數(shù)目一般都是2 的倍數(shù)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。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。2與灰度級(jí)數(shù)的關(guān)系與灰度級(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)（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)（gray level）或灰階。每個(gè)像素的灰度精度范圍從或灰階。每個(gè)像素的灰度精度范圍

6、從l 位（位（2 個(gè)灰度級(jí)）到個(gè)灰度級(jí)）到12 位（位（4096 個(gè)灰度級(jí)）個(gè)灰度級(jí)）三、數(shù)字圖像的形成1圖像數(shù)據(jù)采集圖像數(shù)據(jù)采集 是通過(guò)各種接收器件（如成像板、探測(cè)器、是通過(guò)各種接收器件（如成像板、探測(cè)器、ccd 攝像攝像管、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(guò)三個(gè)步驟：成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)采集大都經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：（1）分割：分割：是將圖像分割成若干個(gè)小單元的空間取樣處理（下圖是將圖像分割成若干個(gè)小單元的空間取樣處理（下圖a）。（2）采樣：采樣：對(duì)一幅圖像采樣時(shí)該圖像中像

7、素的每一個(gè)亮點(diǎn)被采樣，亮對(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(guò)光電倍增管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（模擬信號(hào)）（下圖點(diǎn)的光強(qiáng)度通過(guò)光電倍增管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（模擬信號(hào)）（下圖b）。）。（3）量化：量化：量化過(guò)程中，每一個(gè)被采樣像素的亮度值都取整數(shù)（量化過(guò)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)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(guò)程，整數(shù)表示的電子信號(hào)完全取決于原始信應(yīng)于像素點(diǎn)。整個(gè)量化過(guò)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。號(hào)的強(qiáng)度，并且與

8、原始信號(hào)的強(qiáng)度成正比。2信號(hào)處理信號(hào)處理 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)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。信息與強(qiáng)度信息結(jié)合，重建出一幅圖像。3圖像顯示圖像顯示 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。重建。四、數(shù)字圖像的特點(diǎn)從應(yīng)

9、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)：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密度分辨力高密度分辨力高 屏屏-片系統(tǒng)的密度分辨力只能達(dá)到片系統(tǒng)的密度分辨力只能達(dá)到26灰階，數(shù)字圖像灰階，數(shù)字圖像的密度分辨力可達(dá)到的密度分辨力可達(dá)到210l2灰階。灰階。2可進(jìn)行后圖像處理可進(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。高診斷準(zhǔn)確性的目的。3可以高保真地存儲(chǔ)、調(diào)閱、傳輸或拷貝可以

10、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。、磁帶、光盤及各種記憶卡中，并可隨時(shí)進(jìn)行調(diào)閱、傳輸。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、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。圖像分割及圖像重建等。1圖像增強(qiáng)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(wú)用圖像增強(qiáng)是增強(qiáng)圖像中某些有用信息，削弱或去除無(wú)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。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

11、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(guò)運(yùn)算改變像素灰度值，但不改變像素，處理的基本單位是像素，通過(guò)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。之間的相對(duì)位置關(guān)系。圖像幾何運(yùn)算圖像幾何運(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。像素相對(duì)位置的處理。3圖像變換圖像變換 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圖像變換是指將圖像

12、轉(zhuǎn)換到頻率域或其他非空間域的變換域中進(jìn)行處理。換域中進(jìn)行處理。4圖像分割圖像分割 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。分，使得每一部分都符合某種一致性要求。5三維重建三維重建 三維圖像重建是指利用獲得的連續(xù)二維斷層圖像信息，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)像。面繪制適于重建單個(gè)臟器組織，重在顯示組織外觀形

13、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（表面陰影顯示（ssd）（下圖）（下圖a）。體繪制適于多個(gè)臟器組織的重建，。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)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（最大密度投影（mip）（下圖）（下圖b）、容積再現(xiàn)（、容積再現(xiàn)（vr）等。）等。第二節(jié) 計(jì)算機(jī)x 線攝影計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)x 線攝影（線攝影

14、（cr）是使用可記錄并由激光讀出）是使用可記錄并由激光讀出x 線影像信息的成線影像信息的成像板（像板（ip）作為載體，經(jīng)）作為載體，經(jīng)x 線曝光及信息讀出處理，形成數(shù)字式平片線曝光及信息讀出處理，形成數(shù)字式平片影像。影像。cr 系統(tǒng)中入射到系統(tǒng)中入射到ip 的的x 線量子被線量子被ip 的成像層內(nèi)的熒光顆粒吸收，釋放的成像層內(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（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)

15、生光激勵(lì)發(fā)光（為光量子，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）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)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）。示（信息的處理與記錄）。一、cr 系統(tǒng)特點(diǎn)cr 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：1ip 可重復(fù)使用可重復(fù)使用 2具有多種處理技術(shù)具有多種處理技術(shù) 3靈敏度高靈敏度高 具有較高的空間分辨力具有較高的空間分辨力4具有高的線性度具有高的線性度

16、5動(dòng)態(tài)范圍大動(dòng)態(tài)范圍大 6寬容度大寬容度大 7高度的識(shí)別性高度的識(shí)別性 8可數(shù)字化存儲(chǔ)可數(shù)字化存儲(chǔ)cr 系統(tǒng)的缺點(diǎn)：系統(tǒng)的缺點(diǎn)：1時(shí)間分辨力較差時(shí)間分辨力較差 不能滿足動(dòng)態(tài)器官結(jié)構(gòu)的顯示；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)的空間分辨力不如常規(guī)的x 線照片。線照片。二、成像板成像板（成像板（ip）結(jié)構(gòu)：）結(jié)構(gòu)： ip 由保護(hù)層、由保護(hù)層、psl 物質(zhì)層、基板等組成。物質(zhì)層、基板等組成。2特性特性 ip 的固有特征是的固有特征是x 線輻射劑量與激光束激發(fā)的線輻射劑量與激光束激發(fā)的psl 強(qiáng)度之間的在強(qiáng)度之間的在1:104范圍內(nèi)是線性的，該線性關(guān)系使范圍內(nèi)是線性的，該線性關(guān)系使cr 系

17、統(tǒng)具有高的敏感性和寬的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)具有高的敏感性和寬的動(dòng)態(tài)范圍。范圍。ip 可以重復(fù)使用，在可以重復(fù)使用，在ip 再次使用前，應(yīng)當(dāng)用強(qiáng)光照射，消除可能存在再次使用前，應(yīng)當(dāng)用強(qiáng)光照射，消除可能存在的潛影。在使用中，應(yīng)注意避免的潛影。在使用中，應(yīng)注意避免ip 出現(xiàn)擦傷。出現(xiàn)擦傷。由于由于ip 中的熒光物質(zhì)對(duì)放射線、紫外線的敏感度遠(yuǎn)高于普通中的熒光物質(zhì)對(duì)放射線、紫外線的敏感度遠(yuǎn)高于普通x 線膠片線膠片，因此攝影前、后的，因此攝影前、后的ip都要屏蔽。攝影后的都要屏蔽。攝影后的ip 上的潛影會(huì)因光的照射上的潛影會(huì)因光的照射而消褪，所以必須避光。避光不良或漏光的而消褪，所以必須避光。避光不良或漏光的ip 上

18、的圖像會(huì)因貯存的影上的圖像會(huì)因貯存的影像信息量減少而變得發(fā)白，這與普通膠片正好相反。像信息量減少而變得發(fā)白，這與普通膠片正好相反。三、cr 成像基本原理cr 系統(tǒng)成像可用四象限理論來(lái)描述其成像基本原理。系統(tǒng)成像可用四象限理論來(lái)描述其成像基本原理。1影像信息采集（第一象限）影像信息采集（第一象限） cr 系統(tǒng)的影像是通過(guò)一種涂在系統(tǒng)的影像是通過(guò)一種涂在ip 上的上的特殊物質(zhì)特殊物質(zhì)-光激勵(lì)發(fā)光物質(zhì)來(lái)完成影像信息的采集，光激勵(lì)發(fā)光（光激勵(lì)發(fā)光物質(zhì)來(lái)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)。）的強(qiáng)度與二次激發(fā)光（激光）的波長(zhǎng)有關(guān)。2影像信息讀取（第二象限）影像信息

19、讀取（第二象限） 貯存在貯存在psl 物質(zhì)中的影像信息是以模物質(zhì)中的影像信息是以模擬信號(hào)的形式記錄下來(lái)的，要將其讀出并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，需使用激擬信號(hào)的形式記錄下來(lái)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)光掃描儀或光掃描讀出裝置（稱光激勵(lì)發(fā)光掃描儀或psl 掃描儀）。掃描儀）。3影像信息處理（第三象限）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）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

20、理、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。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。4影像再現(xiàn)（第四象限）影像再現(xiàn)（第四象限） 饋入影像記錄裝置（饋入影像記錄裝置（irc）的影像信號(hào)重新被）的影像信號(hào)重新被轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào)以獲得轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào)以獲得x 線照片。第四象限決定了線照片。第四象限決定了cr 系統(tǒng)中輸出的系統(tǒng)中輸出的x 線線照片的特性曲線。照片的特性曲線。四象限理論中，第一象限涉及四象限理論中，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

21、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。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。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)：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（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(guò)各種特定處理（如諧調(diào)處理、頻率處理、減影處環(huán)節(jié)的功能在于通過(guò)各種特

22、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。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。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。（一）與檢測(cè)功能有關(guān)的處理（一）與檢測(cè)功能有關(guān)的處理直方圖分析五種類型：直方圖分析五種類型：

23、用于骨骼皮膚的顯示；用于骨骼皮膚的顯示；用于骨骼軟組織的顯示；用于骨骼軟組織的顯示；用于胃腸道鋇劑造影檢查的顯用于胃腸道鋇劑造影檢查的顯示；示；著重突出軟組織信息的軟組織著重突出軟組織信息的軟組織顯示；顯示；著重突出骨骼信息的骨骼顯示著重突出骨骼信息的骨骼顯示。（二）與顯示功能有關(guān)的處理（二）與顯示功能有關(guān)的處理顯示功能的處理包括：顯示功能的處理包括：動(dòng)態(tài)范圍（動(dòng)態(tài)范圍（dynamic range）壓）壓縮處理、諧調(diào)（層次）處理（縮處理、諧調(diào)（層次）處理（gradation processing）、空間）、空間頻率處理（頻率處理（ spatialfrequency processing）和能量

24、減影處理）和能量減影處理（ energy subtraction processing）。）。cr 圖像處理操圖像處理操作界面如右圖所示。作界面如右圖所示。1動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理指將原始影像信號(hào)的信息范指將原始影像信號(hào)的信息范圍按照診斷的需要、用適當(dāng)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)行的進(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)壓縮處理，使不需要的信號(hào)被壓縮掉，需要的信號(hào)清楚被壓縮掉，需要的信號(hào)清楚地顯示出來(lái)。動(dòng)態(tài)范圍壓縮地顯示出來(lái)。動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理在諧調(diào)處理與空間頻率處理在諧調(diào)處理與空間頻率處理之前施行。處理之前施行。4減影處理減影處理 是通過(guò)采是通過(guò)采用一定的技

25、術(shù)來(lái)消除無(wú)用一定的技術(shù)來(lái)消除無(wú)關(guān)結(jié)構(gòu)的背景影像，使關(guān)結(jié)構(gòu)的背景影像，使需要觀察的結(jié)構(gòu)能更清需要觀察的結(jié)構(gòu)能更清楚地顯示。楚地顯示。cr 系統(tǒng)也可系統(tǒng)也可完成血管造影與非造影完成血管造影與非造影影像的減影功能。影像的減影功能。cr 系系統(tǒng)中減影方式有：時(shí)間統(tǒng)中減影方式有：時(shí)間減影和能量減影。減影和能量減影。cr 系統(tǒng)與系統(tǒng)與dsa 設(shè)備相比有下述優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備相比有下述優(yōu)點(diǎn)：ip 覆蓋范圍大，可克服覆蓋范圍大，可克服dsa 設(shè)備中設(shè)備中影像增強(qiáng)管（影像增強(qiáng)管（i.i）視野較小的限制；）視野較小的限制；ip 的空間分辨力比的空間分辨力比i.i-tv 系統(tǒng)高；系統(tǒng)高；ip 的動(dòng)態(tài)范圍寬，利于曝光區(qū)域內(nèi)的

26、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)信息的采的結(jié)構(gòu)具有明顯密度差別時(shí)信息的采集；集；曝光劑量低。曝光劑量低。五、影響cr 影像質(zhì)量的因素cr 系統(tǒng)成像過(guò)程中，對(duì)影像質(zhì)量的影響主要在于信息的采集、信息的系統(tǒng)成像過(guò)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的特征和閱讀器的性能為重要。能為重要。1決定系統(tǒng)響應(yīng)性的因素決定系統(tǒng)響應(yīng)性的因素（1）進(jìn)入）進(jìn)入ip 的散射線的散射線（2）激光束在）激光束在ip 熒光層上的散射熒光層上的散射（3）電子系統(tǒng)的響應(yīng)特征）電子系統(tǒng)的響應(yīng)特征2噪

27、聲噪聲 cr 系統(tǒng)中存在著兩種噪聲，即量子噪聲（系統(tǒng)中存在著兩種噪聲，即量子噪聲（x 線量依賴性噪聲線量依賴性噪聲）和固有噪聲（非）和固有噪聲（非x 線量依賴性噪聲），量子噪聲又分為線量依賴性噪聲），量子噪聲又分為x 線量子噪聲線量子噪聲和光量子噪聲。和光量子噪聲。第三節(jié) 數(shù)字x 線攝影一、影像信息接收器一、影像信息接收器（一）直接轉(zhuǎn)換型平板探測(cè)器（一）直接轉(zhuǎn)換型平板探測(cè)器直接轉(zhuǎn)換直接轉(zhuǎn)換fpd 分為非晶硒（分為非晶硒（a-se）為光電材料的）為光電材料的fpd 和多絲正比電離和多絲正比電離室型（現(xiàn)在已很少使用）。室型（現(xiàn)在已很少使用）。1非晶硒（非晶硒（a-se）平板探測(cè)器）平板探測(cè)器（1）

28、組成：）組成：a-se fpd 由由x 線轉(zhuǎn)換、探測(cè)元陣列、高速信號(hào)處理和數(shù)字線轉(zhuǎn)換、探測(cè)元陣列、高速信號(hào)處理和數(shù)字影像傳輸單元等組成。影像傳輸單元等組成。（2）成像原理：）成像原理：2多絲正比電離室多絲正比電離室 多絲正比電離室（多絲正比電離室（mwpc）型直接數(shù)字）型直接數(shù)字x 線攝影線攝影，是中興醫(yī)療公司與俄羅斯科學(xué)院核物理研究所于，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)共年在中國(guó)共同研制成功的低劑量直接數(shù)字化同研制成功的低劑量直接數(shù)字化x 線機(jī)，或稱為低劑量線機(jī)，或稱為低劑量x線機(jī)，采用線機(jī)，采用一種狹縫式的線掃描裝置。一種狹縫式的線掃描裝置。（1）組成：多絲正比

29、電離室由主機(jī)部分、探測(cè)系統(tǒng)、掃描機(jī)構(gòu)、計(jì)）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。算機(jī)系統(tǒng)和其它輔助系統(tǒng)組成。（二）間接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器（二）間接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器間接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器又分為碘化間接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器又分為碘化銫銫+非晶硅（非晶硅（csia-si）和電荷藕）和電荷藕合器件（合器件（ccd）攝像機(jī)兩種。）攝像機(jī)兩種。1csia-si 平板探測(cè)器平板探測(cè)器 與直接與直接轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換fpd 的區(qū)別主要在于熒光材的區(qū)別主要在于熒光材料層和探測(cè)元陣列層。料層和探測(cè)元陣列層。（1）組成：）組成：a-si fpd 由熒光材料由熒光材料、探測(cè)元陣列、信號(hào)讀取和信號(hào)、探

30、測(cè)元陣列、信號(hào)讀取和信號(hào)處理單元等組成（下圖）處理單元等組成（下圖）（2）工作原理：位于探測(cè)器頂層的）工作原理：位于探測(cè)器頂層的csi 閃爍晶體將入射的閃爍晶體將入射的x 線圖像轉(zhuǎn)線圖像轉(zhuǎn)換為可見光圖像；位于換為可見光圖像；位于csi 層下的層下的a-si 光電二極管陣列將可見光圖像轉(zhuǎn)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)像素的電荷量與入射的換為電荷圖像，每一個(gè)像素的電荷量與入射的x 線強(qiáng)度成正比，同時(shí)線強(qiáng)度成正比，同時(shí)該陣列還將空間上連續(xù)的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)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；在中央時(shí)序控制器的統(tǒng)一控制下，位于行

31、方向的行驅(qū)動(dòng)電陣式圖像；在中央時(shí)序控制器的統(tǒng)一控制下，位于行方向的行驅(qū)動(dòng)電路與位于列方向的讀取電路將電荷信號(hào)逐行取出，轉(zhuǎn)換為串行脈沖序路與位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，形成理器，形成x 線數(shù)字圖像。上述過(guò)程完成后，掃描控制器自動(dòng)對(duì)探測(cè)線數(shù)字圖像。上述過(guò)程完成后，掃描控制器自動(dòng)對(duì)探測(cè)器內(nèi)的感應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行掃描，去除潛影。器內(nèi)的感應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行掃描，去除潛影。2ccd攝像機(jī)探測(cè)器攝像機(jī)探測(cè)器 tv 攝像機(jī)有攝像管攝像機(jī)和攝像機(jī)有攝像管攝像機(jī)和ccd（電荷藕

32、合（電荷藕合器件）攝像機(jī)。器件）攝像機(jī)。ccd系統(tǒng)和攝像管相比，在穩(wěn)定性、幾何精確度、信系統(tǒng)和攝像管相比，在穩(wěn)定性、幾何精確度、信號(hào)一致性和體積方面都有優(yōu)越性。但號(hào)一致性和體積方面都有優(yōu)越性。但ccd 攝像機(jī)與其它攝像機(jī)與其它x 線轉(zhuǎn)換設(shè)備線轉(zhuǎn)換設(shè)備如影像增強(qiáng)器或閃爍體相匹配時(shí)，優(yōu)點(diǎn)就不如平板探測(cè)器那么明顯。如影像增強(qiáng)器或閃爍體相匹配時(shí)，優(yōu)點(diǎn)就不如平板探測(cè)器那么明顯。ccd 攝像機(jī)陣列技術(shù)是采用近百個(gè)性能一致的攝像機(jī)陣列技術(shù)是采用近百個(gè)性能一致的ccd 攝像機(jī)整齊排列在攝像機(jī)整齊排列在同一平面上，它們前方一定距離（共同的焦點(diǎn)）上是一張熒光屏。同一平面上，它們前方一定距離（共同的焦點(diǎn)）上是一張熒

33、光屏。x 線對(duì)被檢體曝光時(shí)，熒光屏發(fā)出人體組織的可見光影像，每一個(gè)線對(duì)被檢體曝光時(shí)，熒光屏發(fā)出人體組織的可見光影像，每一個(gè)ccd 攝影機(jī)攝取一定范圍的熒光影像，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)攝影機(jī)攝取一定范圍的熒光影像，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，將圖像拼接，形成一幅完整的圖像。行處理，將圖像拼接，形成一幅完整的圖像。二、成像性能數(shù)字?jǐn)?shù)字x 線成像比屏線成像比屏-片系統(tǒng)、片系統(tǒng)、cr 系統(tǒng)成像的成像性能更優(yōu)越，系統(tǒng)成像的成像性能更優(yōu)越，主要有三個(gè)方面。主要有三個(gè)方面。1x 線敏感度線敏感度 高高x 線敏感度是線敏感度是x 線透視的首要條件。直接轉(zhuǎn)換線透視的首要條件。直接轉(zhuǎn)換方法的感度

34、取決于方法的感度取決于a-se 層的層的x 線線吸收效率。吸收效率。2x 線響應(yīng)特性線響應(yīng)特性在管電壓在管電壓80kvp，x 線管前放置線管前放置20mm 鋁板測(cè)量對(duì)應(yīng)于鋁板測(cè)量對(duì)應(yīng)于x 線劑線劑量的電子信號(hào)。電子信號(hào)在很量的電子信號(hào)。電子信號(hào)在很寬的寬的x 線曝光范圍內(nèi)顯示出良線曝光范圍內(nèi)顯示出良好的線性，在好的線性，在x 線曝光量過(guò)高線曝光量過(guò)高的特殊情況下達(dá)到飽和。這些的特殊情況下達(dá)到飽和。這些優(yōu)秀的優(yōu)秀的x 線探測(cè)器性能在從線探測(cè)器性能在從x 線透視到攝影的寬范圍內(nèi)都是線透視到攝影的寬范圍內(nèi)都是適用的。適用的。3空間分辨力空間分辨力第四節(jié) 數(shù)字減影血管造影數(shù)字減影血管造影（數(shù)字減影血管

35、造影（dsa）是計(jì)算機(jī)與常規(guī)）是計(jì)算機(jī)與常規(guī)x 線血管造影相結(jié)合的一線血管造影相結(jié)合的一種檢查方法。種檢查方法。dsa 成像裝置由影像增強(qiáng)器成像裝置由影像增強(qiáng)器-攝像機(jī)、對(duì)數(shù)放大攝像機(jī)、對(duì)數(shù)放大-a/d 轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器、影像處理機(jī)及顯示裝置等組成。、影像處理機(jī)及顯示裝置等組成。一、dsa 原理dsa 中用來(lái)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(guò)人中用來(lái)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(guò)人體后的體后的x 線強(qiáng)度決定的。當(dāng)單能窄束線強(qiáng)度決定的。當(dāng)單能窄束x 線通過(guò)兩均勻介質(zhì)時(shí)，線通過(guò)兩均勻介質(zhì)時(shí)，x 線射線射出強(qiáng)度出強(qiáng)度it和入射和入射x 線強(qiáng)度線強(qiáng)度i0之間服從指數(shù)衰減規(guī)律。之間服從指數(shù)衰減規(guī)律。dsa 成像過(guò)程：成像過(guò)程：攝制普通片，制成蒙片；攝制普通片，制成蒙片；攝制血管造影片（充盈攝制血管造影片（充盈圖像）；圖像）；將蒙片與血管造影片加權(quán)減影即得到將蒙片與血管造影片加權(quán)減影即得到dsa 圖像。圖像。二、減影方式1時(shí)間減影時(shí)間減影 是是dsa 的常用方的常用方式。在注入的對(duì)比劑進(jìn)入式。在注入的對(duì)比劑進(jìn)入roi 之