影像技术学第六章ppt课件

1、影像技术学影像技术学南京医科大学第二附属医院 放射科 田俊:mosest163第六章第六章 数字数字X线摄影技术线摄影技术 信息时代就是计算机化的时代，它基于一种海量存储、高速信息时代就是计算机化的时代，它基于一种海量存储、高速传输网络、高性能任务站及有效的科学管理。医学影像的数字化传输网络、高性能任务站及有效的科学管理。医学影像的数字化主要是指医学影像以数字方式采集、传输信息，使采集的影像数主要是指医学影像以数字方式采集、传输信息，使采集的影像数据得以直接利用计算机强大的高速运算处置才干，且方便、快速据得以直接利用计算机强大的高速运算处置才干，且方便、快速地传输、显示、存储，为临床的诊断、治

2、疗、研讨提供极其重要地传输、显示、存储，为临床的诊断、治疗、研讨提供极其重要的信息。的信息。医学影像数字化和艺术类图像数字化、计算机辅助工业外型医学影像数字化和艺术类图像数字化、计算机辅助工业外型设计设计CAD等其他领域的图像数字化原理是类似的，在方法等其他领域的图像数字化原理是类似的，在方法上也没有本质的差别。但作为医学影像技术最终目的是要有助于上也没有本质的差别。但作为医学影像技术最终目的是要有助于早期诊断、及时治疗，对病人微创或无创，使病人尽早康复。因早期诊断、及时治疗，对病人微创或无创，使病人尽早康复。因此，对于医学影像，经过数字化技术提高它的可视性、可懂性，此，对于医学影像，经过数字

3、化技术提高它的可视性、可懂性，并能进展影像的修复、优化，感兴趣区域的丈量与统计，信息的并能进展影像的修复、优化，感兴趣区域的丈量与统计，信息的保管与传输，一切这些都是为了研讨人的正常解剖生理，有效地保管与传输，一切这些都是为了研讨人的正常解剖生理，有效地发现异常病灶提供可靠的科学根据，这是医学影像数字化的根本发现异常病灶提供可靠的科学根据，这是医学影像数字化的根本目的。目的。 影像数字化研讨始于影像数字化研讨始于20世纪世纪40年代，年代，50年代末到年代末到60年代年代末广泛采用计算机模拟实验的方法研讨静止图像和数字图像的末广泛采用计算机模拟实验的方法研讨静止图像和数字图像的传输，初步实现了

4、可视，数字图像的实际研讨相当深化。随着传输，初步实现了可视，数字图像的实际研讨相当深化。随着数字集成电路器件快速开展和其他硬件系统的逐渐研制胜利，数字集成电路器件快速开展和其他硬件系统的逐渐研制胜利，为为20世纪世纪70年代的医学影像数字化技术的突破提供了软硬件的年代的医学影像数字化技术的突破提供了软硬件的根底条件。根底条件。1972年的年的CT机的问世和机的问世和80年代出现的年代出现的MRI和和DSA，成为医学影像科学技术开展史上革命性的里程碑，也是数字化成为医学影像科学技术开展史上革命性的里程碑，也是数字化技术在医学影像中运用的典型范例。技术在医学影像中运用的典型范例。 第一节第一节 数

5、字数字X线成像根底知识线成像根底知识一、模拟影像与数字影像一、模拟影像与数字影像模拟影像：以普通模拟影像：以普通X线照片为典型代表，它由像素点的空间陈列线照片为典型代表，它由像素点的空间陈列组合而构成照片上的影像，照片上点与点之间是延续的，没有间组合而构成照片上的影像，照片上点与点之间是延续的，没有间隔，所以影像的密度是空间位置的延续函数。另外详细到任何一隔，所以影像的密度是空间位置的延续函数。另外详细到任何一个像素点的密度大小变化，也是一个延续变化的函数。因此模拟个像素点的密度大小变化，也是一个延续变化的函数。因此模拟影像可以非常真实地反映出影像信息的二维空间分布形状。影像可以非常真实地反映

6、出影像信息的二维空间分布形状。数字影像：是经过不同成像方式检测信息，按照一定的数据构造数字影像：是经过不同成像方式检测信息，按照一定的数据构造经计算机重建影像；或者是将曾经构成的模拟影像经过某种手段经计算机重建影像；或者是将曾经构成的模拟影像经过某种手段将其分解成一定数量的微小区域，每个区域成为一个像素，将像将其分解成一定数量的微小区域，每个区域成为一个像素，将像素中灰度的平均值取整数值；因此数字影像是由许多不同密度的素中灰度的平均值取整数值；因此数字影像是由许多不同密度的点实为小区域组成，点和点之间的密度是离散的，并且每一点实为小区域组成，点和点之间的密度是离散的，并且每一个点的密度值也不延

7、续，为离散的变化量。个点的密度值也不延续，为离散的变化量。数字影像的优势：数字影像的优势：1.数字图像的密度分辨力高数字图像的密度分辨力高 数字图像可经过变化窗宽、窗位、数字图像可经过变化窗宽、窗位、转换曲线等技术，可以使全部灰阶分段得到充分显示。转换曲线等技术，可以使全部灰阶分段得到充分显示。2.数字图像可以进展后处置数字图像可以进展后处置 图像后处置使数字图像的最大特点。图像后处置使数字图像的最大特点。可根据诊断要求，经过软件功能对图像进展处置。可根据诊断要求，经过软件功能对图像进展处置。阻塞性肺不张阻塞性肺不张3.可以高保真地存储、可以高保真地存储、调阅、传输或拷贝。调阅、传输或拷贝。

8、影像数据的存储和影像数据的存储和传输是传输是PACS建立的建立的最重要最重要 部分，是实部分，是实现联网、远程会诊、现联网、远程会诊、实现无胶片化的根实现无胶片化的根底。底。三、数字化影像的构成三、数字化影像的构成被照体被照体模拟信号模拟信号图像数据采集图像数据采集标标本本分分割割像像素素采采样样灰灰度度量量化化数字信号数字信号图像处置图像处置数字影像数字影像数字化数字化1.图像数据采集图像数据采集借助探测器、借助探测器、CCD摄像管、探头、摄像管、探头、IP板、硒探测器等各种辐射接板、硒探测器等各种辐射接纳器件，经过曝光或扫描等方式后将搜集到的模拟信号经纳器件，经过曝光或扫描等方式后将搜集到

9、的模拟信号经A/D转转换器模数转换器转换成数字信号。换器模数转换器转换成数字信号。合计三个步骤合计三个步骤1标本分割标本化标本分割标本化 就是把图像分割成假设干个相等的小单就是把图像分割成假设干个相等的小单元。它是一个图像行和列格栅化矩阵的过程，矩阵大小通常元。它是一个图像行和列格栅化矩阵的过程，矩阵大小通常决议了像素的数量。行和列对像素而言又起到识别和定位的作用。决议了像素的数量。行和列对像素而言又起到识别和定位的作用。2像素采样像素采样 一副图像被分割后，要对该图像中每一个像素所表一副图像被分割后，要对该图像中每一个像素所表现的两点进展亮度采样，每一像素的光量子经过探测器光电倍现的两点进展

10、亮度采样，每一像素的光量子经过探测器光电倍增管转换成相应大小的电信号模拟信号。增管转换成相应大小的电信号模拟信号。3灰度量化量子化把模拟信号延续变化的灰度值转换成数灰度量化量子化把模拟信号延续变化的灰度值转换成数值上离散的有限个等级的整数量。值上离散的有限个等级的整数量。灰度值的总和称为灰阶。图像可以由灰阶中任何一个灰度值组成。灰度值的总和称为灰阶。图像可以由灰阶中任何一个灰度值组成。2.图像处置及输出图像处置及输出计算机接纳数据采计算机接纳数据采集系统的数字信号集系统的数字信号根据需求选用某种图像根据需求选用某种图像处置技术，立刻进展相处置技术，立刻进展相应的图象数据处置，从应的图象数据处置

11、，从而重建图像。而重建图像。将接纳到的图像数据将接纳到的图像数据进展存储，以备随时进展存储，以备随时调用、显示或重建。调用、显示或重建。三、数字摄影中的常用概念三、数字摄影中的常用概念1.像素与体素像素与体素像素：是构成影像矩阵的根本单元，也就是代表影像矩阵中的一像素：是构成影像矩阵的根本单元，也就是代表影像矩阵中的一个小方格。个小方格。二维概念二维概念 体素：体素：X线影像实践上是包含人体某一部位的一定厚度信息的二维线影像实践上是包含人体某一部位的一定厚度信息的二维图像，我们将其代表一定厚度的三维空间的体积单元称为体图像，我们将其代表一定厚度的三维空间的体积单元称为体素。素。三维概念三维概念

12、2.数字矩阵数字矩阵 是一个数学概念，它表示一个横成行、纵成列的数字是一个数学概念，它表示一个横成行、纵成列的数字集合，是由二维集合，是由二维n行和行和m列陈列成的像素组合，一个像素就是列陈列成的像素组合，一个像素就是坐标中的一个点坐标中的一个点x,y。3.灰阶灰阶 指照片或显示器上所呈现的黑白图像上各像素表现的不同指照片或显示器上所呈现的黑白图像上各像素表现的不同深度的灰色。把白色与黑色之间分成假设干级，称为深度的灰色。把白色与黑色之间分成假设干级，称为“灰度等级，灰度等级，表现的亮度或灰度信号的等级差别称为灰阶。表现的亮度或灰度信号的等级差别称为灰阶。4.图像重建图像重建 将原始图像数据经

13、计算得到二维或三维显示数据的过将原始图像数据经计算得到二维或三维显示数据的过程称为图像重建。重建后的图像可经过显示安装或介质显示。程称为图像重建。重建后的图像可经过显示安装或介质显示。四、影像的数据量四、影像的数据量矩阵大小、灰度级数决议了影像的数据量，并影响影像质量和传矩阵大小、灰度级数决议了影像的数据量，并影响影像质量和传送、存储。送、存储。1.矩阵大小与图像的关系矩阵大小与图像的关系矩阵大小的原那么必需保证数字图像能不失真地反映原始图像信矩阵大小的原那么必需保证数字图像能不失真地反映原始图像信息。息。察看野察看野Field of View像素数量像素数量 * 像素大小像素大小在空间分辨力

14、一样的条件下，察看野在空间分辨力一样的条件下，察看野FOV越大所需求的像素越大所需求的像素越多，图像的矩阵也越大；越多，图像的矩阵也越大；如图像矩阵大小固定，如图像矩阵大小固定，FOV添加时，像素的尺寸就增大，图像的添加时，像素的尺寸就增大，图像的空间分辨力就降低；空间分辨力就降低；为了获得图像更多的细节和更高的分辨力，我们需求大的像素矩为了获得图像更多的细节和更高的分辨力，我们需求大的像素矩阵和小的像素尺寸。阵和小的像素尺寸。占据计算机的存储空间，图像处置时间占据计算机的存储空间，图像处置时间延伸。延伸。2.灰度级数与数字图像之间的关系灰度级数与数字图像之间的关系灰度级数用二进制表示，量化后

15、灰度级数的数量由灰度级数用二进制表示，量化后灰度级数的数量由2n决议。决议。例如：一幅影像中的密度为例如：一幅影像中的密度为0.23.0，其密度范围为，其密度范围为2.8，假设，假设用用8bit量化，量化，28=256,即为即为0255灰阶，每一灰阶密度差为灰阶，每一灰阶密度差为2.8/2560.01，假设用，假设用4bit量化，量化，24=16,即为即为015灰阶，每灰阶，每一灰阶的密度差为一灰阶的密度差为2.8/160.18 。结论：结论：用尽能够多的图像灰度的量化级数来准确表示原来的灰度，有用尽能够多的图像灰度的量化级数来准确表示原来的灰度，有利于坚持图像的不失真，但过高的灰度级数会占据

16、大量计算机利于坚持图像的不失真，但过高的灰度级数会占据大量计算机存储空间。存储空间。3.数字影像数据量的计算数字影像数据量的计算数字影像数据量横向像素数数字影像数据量横向像素数m纵向像素数纵向像素数n灰阶数灰阶数b五、信噪比与分辨力五、信噪比与分辨力信噪比信噪比SNR 为信号强度与噪声强度之比值。是评价影像质量为信号强度与噪声强度之比值。是评价影像质量的重要目的。的重要目的。SNR越大，影像质量越好，反之，那么差。越大，影像质量越好，反之，那么差。1.时间分辨力时间分辨力 又称动态分辨力，是指成像系统对运动部位成像的又称动态分辨力，是指成像系统对运动部位成像的瞬间显示才干。时间分辨力越高，对动

17、态组织器官的成像显示才瞬间显示才干。时间分辨力越高，对动态组织器官的成像显示才干越强，影像越明晰。干越强，影像越明晰。2.密度分辨力密度分辨力 又称低对比度分辨力，是从影像中所能识别密度差又称低对比度分辨力，是从影像中所能识别密度差别的最小极限，是对影像细微密度差别的区分才干。常以百分比别的最小极限，是对影像细微密度差别的区分才干。常以百分比表示。表示。3.空间分辨力空间分辨力 又称高对比度分辨力，是在高对比条件下从影像中又称高对比度分辨力，是在高对比条件下从影像中可识别的组织几何尺寸的最小极限，是对影像空间细微构造的区可识别的组织几何尺寸的最小极限，是对影像空间细微构造的区分才干。它是表示一

18、副图像质量的量化目的，常以毫米分才干。它是表示一副图像质量的量化目的，常以毫米mm、单位间隔内的线对数单位间隔内的线对数LP/mm或单位间隔内的像素数或单位间隔内的像素数pixels/mm等来表示。等来表示。六、常用数字图像处置技术六、常用数字图像处置技术1.对比度加强对比度加强 逐点修正输入图像中每个像素的灰度，而各像素的逐点修正输入图像中每个像素的灰度，而各像素的位置不变，进展输入和输出图像像素间一对一的运算。该技术主位置不变，进展输入和输出图像像素间一对一的运算。该技术主要用来扩展图像的灰度范围，尤其是突出感兴趣的灰度范围，使要用来扩展图像的灰度范围，尤其是突出感兴趣的灰度范围，使图像的

19、质量有所改善。图像的质量有所改善。2.图像平滑技术图像平滑技术 此技术可以降低噪声，提高图像质量，其缺陷是此技术可以降低噪声，提高图像质量，其缺陷是使图像的边缘轮廓变得模糊。使图像的边缘轮廓变得模糊。3.图像锐化图像锐化 由于由于X线散射、患者的细微颤抖会产生影像模糊，锐线散射、患者的细微颤抖会产生影像模糊，锐化处置能加强图像轮廓，使图像看起来比较明晰，其缺陷使噪声化处置能加强图像轮廓，使图像看起来比较明晰，其缺陷使噪声成分也同时添加。成分也同时添加。4.兴趣区定量估值兴趣区定量估值 1用不同的灰度级或颜色来显示图像的量值；用不同的灰度级或颜色来显示图像的量值；2兴趣区的显示和丈量；兴趣区的显

20、示和丈量；3兴趣区的间隔、角度、几何尺寸丈兴趣区的间隔、角度、几何尺寸丈量；量；4部分图像区域的放大和旋转；部分图像区域的放大和旋转；5特征提取和分类、病变特征提取和分类、病变部分的识别和定量分析等。部分的识别和定量分析等。第二节第二节 计算机计算机X线摄影线摄影一、一、CR成像原理成像原理一一CR系统的组成系统的组成X线机、线机、IP板、影像阅读处置器、后处置任务站、存储安装板、影像阅读处置器、后处置任务站、存储安装1.X线机线机 可用传统可用传统X线机，不需单独配置。线机，不需单独配置。2.成像板成像板imaging plate,IP 为为CR成像系统关键元件。成像系统关键元件。 入射到入

21、射到IP的的X线量子被线量子被IP的成像层内的荧光颗粒吸收，释放出电的成像层内的荧光颗粒吸收，释放出电子，其中一部分电子分布在成像层内呈半稳态，构成潜影信息记子，其中一部分电子分布在成像层内呈半稳态，构成潜影信息记录；当用激光照射曾经构成的潜影时，半稳态的电子转变为光量录；当用激光照射曾经构成的潜影时，半稳态的电子转变为光量子，发生光激发发光子，发生光激发发光photo stimulated luminescence,PSL景景象，光量子随即由光电倍增管检测到，并被转化为电信号，这些代象，光量子随即由光电倍增管检测到，并被转化为电信号，这些代表模拟信号的电信号再经模表模拟信号的电信号再经模/数

22、数A/D转换器转换为数字信号信转换器转换为数字信号信息读出息读出 。 IP是记录影像信息的载体，可反复运用是记录影像信息的载体，可反复运用2-3万次。万次。3.影像阅读处置器影像阅读处置器1在阅读或储存在阅读或储存IP信息之前预先要输入病人的相关信息如：信息之前预先要输入病人的相关信息如：姓名、性别、年龄、病人的编号等和确定欲选用的扫描方式。姓名、性别、年龄、病人的编号等和确定欲选用的扫描方式。2影像阅读处置器将影像阅读处置器将IP从暗盒中取出，并送入激光扫描安装，从暗盒中取出，并送入激光扫描安装，直到扫描仪预备好。直到扫描仪预备好。3阅读阅读IP的信息，产生数字影像，进展影像处置并向激光打的

23、信息，产生数字影像，进展影像处置并向激光打印机等终端设备输出影像数据。印机等终端设备输出影像数据。4.后处置任务站的作用后处置任务站的作用后处置任务站能进展影像的谐调处置、空间频率处置和减影处置后处置任务站能进展影像的谐调处置、空间频率处置和减影处置等，并显示经处置前、后的影像。影像经过后处置能提高诊断的等，并显示经处置前、后的影像。影像经过后处置能提高诊断的准确性并扩展诊断范围。准确性并扩展诊断范围。5.存储安装存储安装采用磁带、磁光盘、硬盘、激光打印胶片等方式将数据影像采用磁带、磁光盘、硬盘、激光打印胶片等方式将数据影像存贮起来。光盘的储存方式大大地减小了影像储存的空间。用一存贮起来。光盘

24、的储存方式大大地减小了影像储存的空间。用一张张2G容量的容量的5英寸光盘，可以存储英寸光盘，可以存储800幅幅CR影像，假设采用不可影像，假设采用不可逆数字紧缩技术可使存储量到达逆数字紧缩技术可使存储量到达7500幅。一张磁盘幅。一张磁盘2G可存储可存储2：1紧缩的影像紧缩的影像1000 幅。幅。二二CR系统成像的根本原理系统成像的根本原理1.信息采集信息采集 影像不直接记录在胶片上，而是经过涂在影像不直接记录在胶片上，而是经过涂在IP上的光上的光鼓励发光鼓励发光PSL物质来完成影像信息的采集。物质来完成影像信息的采集。X线透过被照体线透过被照体后与后与IP发生作用，将透过人体的模拟信息储存构

25、成潜影，为影像发生作用，将透过人体的模拟信息储存构成潜影，为影像的进一步数字化成像发明条件。的进一步数字化成像发明条件。2.信息转换读取信息转换读取 PSL物质中储存的潜影是模拟信号，要经物质中储存的潜影是模拟信号，要经过激光扫描读出安装将其读出并转换呈数字信号。过激光扫描读出安装将其读出并转换呈数字信号。IP被激光鼓励被激光鼓励后，以蓝紫色光的方式释放出后，以蓝紫色光的方式释放出IP内储存的能量。内储存的能量。IP的荧光体被的荧光体被第二次激发后发出光鼓励发光第二次激发后发出光鼓励发光PSL产生荧光的强度与第一次产生荧光的强度与第一次激发时所接纳的激发时所接纳的X线能量成正比即呈线性关系。该

26、荧光体二线能量成正比即呈线性关系。该荧光体二次激发的光被沿着激光扫描线设置的高效集光器采集并导入光电次激发的光被沿着激光扫描线设置的高效集光器采集并导入光电倍增管，光电倍增管再将接纳到的光信号转换成为相应强弱的电倍增管，光电倍增管再将接纳到的光信号转换成为相应强弱的电信号，继而电信号被馈入模信号，继而电信号被馈入模/数数A/D转换器转换成数字信号。转换器转换成数字信号。3.信息的处置信息的处置对数字图像进展处置。对数字图像进展处置。包括：谐调处置、空间频率处置和减影处置。包括：谐调处置、空间频率处置和减影处置。4.信息的存储与输出信息的存储与输出 数字信号构成的数字影像可储存于磁带、磁数字信号

27、构成的数字影像可储存于磁带、磁光盘或经过激光打印储存于激光胶片上。光盘或经过激光打印储存于激光胶片上。影像读取完成后，影像读取完成后，IP残存的影像数据可经过施于强光消除，残存的影像数据可经过施于强光消除，IP可以可以反复运用。反复运用。三三CR系统的成像介质系统的成像介质1.成像板成像板IP IP是成像系统的关键部件，替代传统的屏片是成像系统的关键部件，替代传统的屏片系统。与传统胶片相比，具有反复运用的特点，可反复运用系统。与传统胶片相比，具有反复运用的特点，可反复运用2-3万次，但没有显示影像的功能。万次，但没有显示影像的功能。组成：外表维护层、成像层、支持层和被衬层。组成：外表维护层、成

28、像层、支持层和被衬层。1外表维护层外表维护层 通常由一层非常薄的聚酯树脂类纤维制成，具通常由一层非常薄的聚酯树脂类纤维制成，具有耐弯曲、耐磨、透光率高等特点。有耐弯曲、耐磨、透光率高等特点。作用：维护作用：维护PSL物质层在运用中不受损伤，维护荧光层不受外界物质层在运用中不受损伤，维护荧光层不受外界温度、湿度和辐射的影响。温度、湿度和辐射的影响。2成像层辉尽性荧光物质层成像层辉尽性荧光物质层光鼓励发光光鼓励发光PSL：有些物质在遭到第一次激发光照射时，可：有些物质在遭到第一次激发光照射时，可将第一次激发光所携带的信息储存下来，当该物质再次受激发时将第一次激发光所携带的信息储存下来，当该物质再次

29、受激发时也可释放出与初次激发所接纳的信息相应的荧光景象，该景象称也可释放出与初次激发所接纳的信息相应的荧光景象，该景象称为光鼓励发光为光鼓励发光photo stimulated luminescence,PSL。我们。我们把产生该景象的物质称为辉尽性荧光物质。把产生该景象的物质称为辉尽性荧光物质。PSL物质的荧光非常微弱，但经过研讨发现，氟卤化钡晶体在知物质的荧光非常微弱，但经过研讨发现，氟卤化钡晶体在知的的PSL物质中产生光鼓励发光景象最强，因此在物质中产生光鼓励发光景象最强，因此在IP的成像层内采的成像层内采用含有二价铕离子用含有二价铕离子Eu2的氟卤化钡晶体作为辉尽性荧光物的氟卤化钡晶体

30、作为辉尽性荧光物质。其晶体颗粒平均尺寸为质。其晶体颗粒平均尺寸为4-7 ，晶体直径越大，晶体直径越大，PSL景象越景象越强，但影像明晰度随之降低。强，但影像明晰度随之降低。m 3支持层基板支持层基板 用聚酯树脂纤维胶制而成，厚用聚酯树脂纤维胶制而成，厚200-300 。具有很好的平面性、适度的柔韧性和良好的机械强度。具有很好的平面性、适度的柔韧性和良好的机械强度。作用：维护成像层免受外力损伤。作用：维护成像层免受外力损伤。4反面维护层：资料同外表维护层一样。反面维护层：资料同外表维护层一样。作用：防止作用：防止IP在运用中的摩擦损伤。在运用中的摩擦损伤。2.成像板的类型与规格成像板的类型与规格

31、m 成像板成像板普通摄影型普通摄影型乳腺摄影型乳腺摄影型3.成像板的特性成像板的特性1各种尺寸的各种尺寸的IP信息容量及空间分辨力。信息容量及空间分辨力。2发射光谱与激发光谱发射光谱与激发光谱发射光谱：第一次激发发射光谱：第一次激发IP的的X线光谱的线光谱的PSL峰值为峰值为390-400nm此波长的荧光强度最大，在该峰值处光电倍增管的信息检出此波长的荧光强度最大，在该峰值处光电倍增管的信息检出率最高。当荧光体再次被激发时将以此波长再次被释放出来。率最高。当荧光体再次被激发时将以此波长再次被释放出来。激发光谱：在荧光体内作为发光中心的少量铕离子，产生的光激激发光谱：在荧光体内作为发光中心的少量

32、铕离子，产生的光激发发光的光谱为蓝紫光范围，发光的强度依赖于发发光的光谱为蓝紫光范围，发光的强度依赖于IP发射光谱的发射光谱的波长而改动。为了能最有效地激发荧光体产生波长而改动。为了能最有效地激发荧光体产生PSL景象，第二次景象，第二次激发激发IP产生的是波长为产生的是波长为600nm的红光。的红光。发射光谱与激发光谱的峰值间须有一定的差别，以保证二者在光发射光谱与激发光谱的峰值间须有一定的差别，以保证二者在光学上的不一致性。学上的不一致性。PSL的强度与二次激发光的功率有关，在一定范围内，的强度与二次激发光的功率有关，在一定范围内，PSL强度强度随二次激发光的功率增大而增大。随二次激发光的功

33、率增大而增大。3IP的时间呼应特性的时间呼应特性很好很好定义：定义：IP发射荧光强度衰减与时间的关系称为发射荧光强度衰减与时间的关系称为“IP的时间相应特性。的时间相应特性。理想的时间呼应：当被理想的时间呼应：当被X线激活的线激活的PSL物质遭到二次激发光光照射物质遭到二次激发光光照射时，能立刻产生时，能立刻产生PSL，一旦停顿照射，一旦停顿照射，PSL立刻消逝。立刻消逝。实践的时间呼应：当停顿二次用红光激发光鼓励荧光体时，荧光体实践的时间呼应：当停顿二次用红光激发光鼓励荧光体时，荧光体发射的荧光是逐渐衰减直至消逝。发射的荧光是逐渐衰减直至消逝。光发射寿命期：荧光体被二次激发后，其发射荧光的强

34、度到达初始光发射寿命期：荧光体被二次激发后，其发射荧光的强度到达初始值的值的1/ee2.718时所用的时间。时所用的时间。4IP的动态范围的动态范围较大较大IP发射荧光的强度依赖于第一次激发的发射荧光的强度依赖于第一次激发的X线强度。线强度。IP可准确检测到组织间极小的可准确检测到组织间极小的X线吸收差别。线吸收差别。5IP存储信息的衰退存储信息的衰退定义：定义：X线激发线激发IP后，模拟影像被存储在荧光体内。在读出前的后，模拟影像被存储在荧光体内。在读出前的存储期间，荧光体俘获的部分光电子将会逃逸，从而使在第二次存储期间，荧光体俘获的部分光电子将会逃逸，从而使在第二次激发时荧光体发出的激发时

35、荧光体发出的PSL强度减弱，这种景象叫做强度减弱，这种景象叫做IP存储信息的存储信息的衰退。衰退。随时间的延伸、存储温度的升高。衰退景象将会加速。随时间的延伸、存储温度的升高。衰退景象将会加速。6天然辐射对天然辐射对IP的影响的影响IP不仅对不仅对X线敏感，对其他方式的电磁波也敏感，如紫外线、线敏感，对其他方式的电磁波也敏感，如紫外线、射线及粒子射线等。射线及粒子射线等。IP又是高敏感的光敏资料，可遭到来自墙壁、建筑物固定安装的又是高敏感的光敏资料，可遭到来自墙壁、建筑物固定安装的天然放射性元素、宇宙射线及一些本身含有微量放射元素物质的天然放射性元素、宇宙射线及一些本身含有微量放射元素物质的影

36、响。影响。4.IP任务过程任务过程五个步骤五个步骤1将将IP置于暗盒内，利用置于暗盒内，利用X线曝光，线曝光，X线透过被照体后，含有线透过被照体后，含有人体构造信息的人体构造信息的X线与线与IP发生作用，以模拟信号的方式构成潜影，发生作用，以模拟信号的方式构成潜影，存储于荧光体层中。存储于荧光体层中。2利用激光扫描将潜影读出，利用激光扫描将潜影读出，IP被鼓励后以蓝紫光的方式被鼓励后以蓝紫光的方式释放出存储的能量，即释放出存储的能量，即PSL。3集光器搜集集光器搜集IP被二次激发的光，并送入光电倍增管将发射被二次激发的光，并送入光电倍增管将发射光转变成相应强弱的电信号，电信号再经光转变成相应强

37、弱的电信号，电信号再经A/D转换器转换为数字转换器转换为数字信号进展存储，并根据诊断的特殊需求可进展影像的各种后处置。信号进展存储，并根据诊断的特殊需求可进展影像的各种后处置。4存储在计算机中的数字信号经存储在计算机中的数字信号经D/A转换器转换为电信号在转换器转换为电信号在计算机屏幕上重建为可见影像。计算机屏幕上重建为可见影像。5影像读取过程终了，影像读取过程终了，IP剩余的影像数据可经过施于强光来剩余的影像数据可经过施于强光来消除，消除，IP得以反复运用。得以反复运用。CR机自动进展。机自动进展。二、二、CR的影像处置系统的影像处置系统包括：动态范围的控制、谐调处置、空间频率处置、减影处置

38、以包括：动态范围的控制、谐调处置、空间频率处置、减影处置以及影像的储存与输出及影像的储存与输出一四象限实际一四象限实际第一象限：第一象限：IP的固有特征，反映的固有特征，反映X线剂量与线剂量与IP的的PSL强度之间的关强度之间的关系。系。第二象限：曝光数据识别器第二象限：曝光数据识别器exposure data recognizer,EDR功能。表示输入到影像阅读安装功能。表示输入到影像阅读安装image reader device,IRD的的信号和输出的信号之间的关系。信号和输出的信号之间的关系。第一象限和第二象限的第一象限和第二象限的IP特性与第二象限中的自动设定机制成特性与第二象限中的自

39、动设定机制成像与显示特征是分别独立控制的。读出的影像被馈送到第三象像与显示特征是分别独立控制的。读出的影像被馈送到第三象限的影像处置安装中。限的影像处置安装中。四象限四象限第三象限：表示影像处置安装第三象限：表示影像处置安装image processor controller,IPC。由于第二象限构成了数字影像，所以可以经过影像处置安装由于第二象限构成了数字影像，所以可以经过影像处置安装image processor controller，IPC进展各种处置，显示出适用于诊断的进展各种处置，显示出适用于诊断的影像，显示特征是可以独立控制的。也可根据诊断要求进展动态范围影像，显示特征是可以独立控

40、制的。也可根据诊断要求进展动态范围紧缩处置、谐调处置、空间频率处置和减影处置。紧缩处置、谐调处置、空间频率处置和减影处置。第四象限：表示影像记录安装第四象限：表示影像记录安装image recorder controller，IRC。馈入馈入IRC影像信号转换为光学信号得影像信号转换为光学信号得X线照片。线照片。 IRC对对CR运用的胶片运用的胶片特性曲线自动实施补偿，使相对于曝光曲线的影像密度是线性的。第特性曲线自动实施补偿，使相对于曝光曲线的影像密度是线性的。第四象限决议四象限决议CR中输出的中输出的X线胶片特性曲线。是根据线胶片特性曲线。是根据X线剂量和成像范线剂量和成像范围自动改动的。

41、围自动改动的。 常用：荧光屏显示，多幅照相机、激光照相机将影像信号记录下来；常用：荧光屏显示，多幅照相机、激光照相机将影像信号记录下来；存储存储(磁盘、光盘磁盘、光盘)与传输。与传输。 CR系统影像处置的四象限实际系统影像处置的四象限实际二影像处置过程二影像处置过程1.第二象限的影像处置过程第二象限的影像处置过程 基于适当的影像读出技术，保证整个基于适当的影像读出技术，保证整个系统在一个很宽的动态范围内自动获得具有最正确密度与对比度系统在一个很宽的动态范围内自动获得具有最正确密度与对比度的影像，即采用最正确阅读条件，并使之数字化。这个处置环节的影像，即采用最正确阅读条件，并使之数字化。这个处置

42、环节称为称为“曝光数据识别曝光数据识别exposure data recognizer，EDR。 EDR的任务流程：的任务流程：1分割表示范围的识别处置；分割表示范围的识别处置；2曝光区域的识别处置；曝光区域的识别处置；3直方图分析，在最后修正的曝光区域内，给予影像数据构成直方图分析，在最后修正的曝光区域内，给予影像数据构成直方图。直方图。2.第三象限的影像处置第三象限的影像处置 与显示的影像特征有关的处置，这一环节与显示的影像特征有关的处置，这一环节的功能在于经过各种特定处置如动态范围紧缩处置、谐调处置、的功能在于经过各种特定处置如动态范围紧缩处置、谐调处置、频率处置、减影处置等为诊断医生提

43、供满足不同诊断要求的、频率处置、减影处置等为诊断医生提供满足不同诊断要求的、具有较高诊断价值的影像。具有较高诊断价值的影像。 3.第四象限的影像处置第四象限的影像处置与影像信息的存储和传输功能有关的处置，这个功能是获得质量优良与影像信息的存储和传输功能有关的处置，这个功能是获得质量优良的照片记录，并在不降低影像质量的前提下实施影像数据的紧缩，到的照片记录，并在不降低影像质量的前提下实施影像数据的紧缩，到达高效率的存储与传输。达高效率的存储与传输。 三、三、CR系统的影像处置系统的影像处置一动态范围控制一动态范围控制dynamic range control,DRC在谐调处置和空间频率处置之前进

44、展的，作用是对曝光缺乏或过在谐调处置和空间频率处置之前进展的，作用是对曝光缺乏或过度的影像用最适宜密度来显示。度的影像用最适宜密度来显示。为自动控制成像特性实现影像密为自动控制成像特性实现影像密度稳定性，即抑制由于曝光过度度稳定性，即抑制由于曝光过度或曝光缺乏产生的影像密度的不或曝光缺乏产生的影像密度的不稳定性，影像读出安装建立一个稳定性，影像读出安装建立一个自动设定每幅影像敏感性范围的自动设定每幅影像敏感性范围的机制。机制。 1.对曝光缺乏影像产生一个相应的能量添加过滤蒙片，对曝光缺对曝光缺乏影像产生一个相应的能量添加过滤蒙片，对曝光缺乏的区域进展能量添加；对于曝光过度的影像产生一个相应的能

45、乏的区域进展能量添加；对于曝光过度的影像产生一个相应的能量减弱过滤蒙片，对曝光过度的区域进展能量减低，最终获得一量减弱过滤蒙片，对曝光过度的区域进展能量减低，最终获得一个优质胶片影像。个优质胶片影像。2.动态范围控制在谐调处置和空间频率处置的前期由动态范围控制在谐调处置和空间频率处置的前期由CR完成。完成。3.在单幅影像显示时，在单幅影像显示时，CR提供了较宽影像诊断范围的处置算法。提供了较宽影像诊断范围的处置算法。 运用曝光数据识别系统运用曝光数据识别系统EDR，胸部影像中可以清楚地描，胸部影像中可以清楚地描画出纵隔内的细微构造。画出纵隔内的细微构造。 胃肠道双重对比造影检查的影像中，对高密

46、度区域的动态范围胃肠道双重对比造影检查的影像中，对高密度区域的动态范围控制处置有利于显示充溢空气部位构造的细节。控制处置有利于显示充溢空气部位构造的细节。 乳腺摄影中，对高密度区域的动态范围紧缩处置可以良好显示乳腺摄影中，对高密度区域的动态范围紧缩处置可以良好显示临近皮肤边缘部分的构造。临近皮肤边缘部分的构造。 四肢摄影中同样可以使影像密度差别大的骨骼与软组织同时明四肢摄影中同样可以使影像密度差别大的骨骼与软组织同时明晰地显示出来。晰地显示出来。二谐调处置二谐调处置谐调处置谐调处置gradation processing又称层次处置。主要改动又称层次处置。主要改动影像对比度、调理影像整体密度。

47、影像对比度、调理影像整体密度。CR系统以系统以16种谐调曲线类型种谐调曲线类型GT作为根底，旋转量作为根底，旋转量(GA)、旋、旋转中心转中心(GC)、挪动量、挪动量(GS)为调理参数，实现对对比度和光学密为调理参数，实现对对比度和光学密度的调理。度的调理。 1.谐调曲线类型谐调曲线类型gradation type,GT：是一组非线性的转换：是一组非线性的转换曲线，是显示灰阶范围内各段被紧缩和放大程度，类似选择曲线，是显示灰阶范围内各段被紧缩和放大程度，类似选择X线线胶片的胶片的值一样，针对不同的部位有不同的配置。值一样，针对不同的部位有不同的配置。A 线：产生大宽容度的线性层次；线：产生大宽

48、容度的线性层次； BJ线：属系统性变化的非线性层次曲线，类似于屏线：属系统性变化的非线性层次曲线，类似于屏-片系统，片系统， 肩部是高密度区，足部是低密度区；肩部是高密度区，足部是低密度区； KL线：血管数字减影的特别高对比度的非线性曲线；线：血管数字减影的特别高对比度的非线性曲线； M 线：线性黑白反转；线：线性黑白反转； N 线：胃肠造影专门的非线性曲线；线：胃肠造影专门的非线性曲线； O 线：优化骨骼的非线性曲线；线：优化骨骼的非线性曲线； P 线：优化胸部肺野区域产生的微小密度变化的影像。线：优化胸部肺野区域产生的微小密度变化的影像。2.旋转中心旋转中心gradation center

49、，GC谐调曲线的中心密度，按照医学影像的诊断要求，设定值为谐调曲线的中心密度，按照医学影像的诊断要求，设定值为0.32.64。 改动改动GC即改动曲线的密度中心，可由正像变成负像，或相反。即改动曲线的密度中心，可由正像变成负像，或相反。 追求追求ROI最明晰的显示，首先要选择好最明晰的显示，首先要选择好GC，将，将GC置于置于ROI中心中心位置，假设位置，假设ROI在激光阅读完后曾经到达了诊断要求，就没有必在激光阅读完后曾经到达了诊断要求，就没有必要再调整要再调整GC值。值。改动旋转中心改动旋转中心GC的影像效果的影像效果3.旋转量旋转量gradation amount,GA亦称转换灰度量，亦

50、称转换灰度量，GA主要改动影像的对比度。主要改动影像的对比度。 GA有一定的范围，有一定的范围，CR系统中，数值范围是系统中，数值范围是-9.9+9.9有的有的CR系统是系统是-4 +4,但不包括但不包括0。 GA大，对比度大；大，对比度大；GA小，对比小。小，对比小。 在实践运用中，在实践运用中，GA是围绕着是围绕着GC进展调理。进展调理。4.挪动量挪动量gradation shift，GS亦称灰度曲线平移，亦称灰度曲线平移，GS=1.441.44，利用微细调理来获得最，利用微细调理来获得最优化密度优化密度 。GS用于改动整幅影像的密度。用于改动整幅影像的密度。 降低降低GS值，曲线向右移，

51、减小影像密度；值，曲线向右移，减小影像密度； 添加添加GS值，曲线向左移，添加影像密度。值，曲线向左移，添加影像密度。经过调理谐调处置技术的四个参数，可以获得适用于诊断目的的影经过调理谐调处置技术的四个参数，可以获得适用于诊断目的的影像对比度、总体光学密度及黑白翻转。在进展处置影像时，普通像对比度、总体光学密度及黑白翻转。在进展处置影像时，普通GT不作改动，其他三个参数以兴趣区的密度、对比度特征再做调整或不作改动，其他三个参数以兴趣区的密度、对比度特征再做调整或不作调整。在调整过程中，先确定不作调整。在调整过程中，先确定GC，再调整，再调整GA和和GS。三空间频率处置三空间频率处置空间频率处置

52、空间频率处置spatial frequency,SFP是系统对空间频率呼应是系统对空间频率呼应的调理，影响影像的锐利度。的调理，影响影像的锐利度。 空间频率处置称不鲜明蒙片空间频率处置称不鲜明蒙片unsharp masking处置，运用一处置，运用一个不鲜明的影像作为蒙片影像，添加空间频率呼应。个不鲜明的影像作为蒙片影像，添加空间频率呼应。一幅影像中，主要加强成分的频率由不鲜明蒙片的大小决议。运一幅影像中，主要加强成分的频率由不鲜明蒙片的大小决议。运用一个大频率的蒙片，不鲜明影像在较低频率上的呼应将变得较用一个大频率的蒙片，不鲜明影像在较低频率上的呼应将变得较少，低频部分将被加强。反之，那么将

53、加强高频部分。少，低频部分将被加强。反之，那么将加强高频部分。 三空间频率处置三空间频率处置 系统对空间频率呼应特性系统对空间频率呼应特性的调理，影响影像的锐利度。的调理，影响影像的锐利度。 空间频率处置称不鲜明蒙空间频率处置称不鲜明蒙片片unsharp masking处处置，运用一个不鲜明的影像置，运用一个不鲜明的影像Qus作为蒙片影像，添加空间作为蒙片影像，添加空间频率呼应。频率呼应。 一幅影像中，主要加强成一幅影像中，主要加强成分的频率由不鲜明蒙片的大小分的频率由不鲜明蒙片的大小决议。运用一个大的蒙片，不决议。运用一个大的蒙片，不鲜明影像在较低频率上的呼应鲜明影像在较低频率上的呼应将变得

54、较少，这样将变得较少，这样Q-Qus和和QL的呼应峰值将移向低频侧，的呼应峰值将移向低频侧，低频成分将被加强。低频成分将被加强。 运用一运用一个小的蒙片，加强高频成分。个小的蒙片，加强高频成分。Q为原始影像频率呼应；为原始影像频率呼应；Qus为高频信号影为高频信号影像模糊；像模糊； Q-Qus为从原始影像中减掉为从原始影像中减掉模糊影像构成得差别信号；模糊影像构成得差别信号； QL为差别信号为差别信号叠加到原始信号后，使中、高频成分得到加叠加到原始信号后，使中、高频成分得到加强。强。空间频率呼应受三个参数控制空间频率呼应受三个参数控制频率等级频率等级 频率类型频率类型 频率加强程度频率加强程度

55、1.频率等级频率等级frequency rank，RN：对空间频率范围的分级。涉：对空间频率范围的分级。涉及由频率处置所加强的影像频率成分的频带。及由频率处置所加强的影像频率成分的频带。RN=09，按构造尺寸设置：，按构造尺寸设置： 低频等级低频等级03：用于加强大构造，如软组织、肾脏和其它内部：用于加强大构造，如软组织、肾脏和其它内部器官的轮廓；器官的轮廓； 中频等级中频等级45：用于加强普通构造，如肺部脉管和骨骼轮廓线；：用于加强普通构造，如肺部脉管和骨骼轮廓线；高频等级高频等级69：用于加强小构造，如微细骨构造、肾小区等。：用于加强小构造，如微细骨构造、肾小区等。2.频率类型频率类型fr

56、equency type，RT：用于调整加强系数，控制每：用于调整加强系数，控制每一种组织密度的加强程度。一种组织密度的加强程度。 CR系统中，共设有系统中，共设有O、P、Q、R、S、T、U、V、W、X、Y和和Z等等12个类型。通常有个类型。通常有10种种RT的类型可选择。的类型可选择。3.频率加强程度频率加强程度RE：用于控制频率的加强程度。在：用于控制频率的加强程度。在CR系统系统中，频率加强程度值为中，频率加强程度值为016级。级。为充分显示正常组织或病变构造，往往是谐调处置和空间频率为充分显示正常组织或病变构造，往往是谐调处置和空间频率处置结合起来运用。处置结合起来运用。四减影处置四减

57、影处置1.时间减影：时间减影：CR系统同样摄取蒙片系统同样摄取蒙片mask和血管显影照片，和血管显影照片，经计算机软件功能实施减影。但不具备较高的时间分辨力经计算机软件功能实施减影。但不具备较高的时间分辨力日常任务中不用日常任务中不用 。主要用于骨骼和软组织的减影。主要用于骨骼和软组织的减影。软组织软组织3 骨骼骨骼8 低能信号低能信号Q1 软组织软组织1 12340 0 软组织像软组织像 软组织软组织2 骨骼骨骼4 高能信号高能信号Q2 骨骼骨骼4 骨组织像骨组织像 加权减影加权减影QS=2Q2 - Q1 加权减影加权减影Qb=2Q1 -3Q2 2.能量减影能量减影单次曝光法设备构造图单次曝

58、光法设备构造图X X 被被 照照 体体IP1IP2铜滤板铜滤板LH四、四、CR系统的噪声系统的噪声量子噪声量子噪声 固有噪声固有噪声1.量子噪声量子噪声X线量子噪声是指线量子噪声是指X线量子依泊松线量子依泊松Poisson分布的统计学分布的统计学法那么随即产生的动摇。法那么随即产生的动摇。X线被线被IP吸收过程中所产生的。入射吸收过程中所产生的。入射的的X线剂量越大，噪声就越小，噪声与线剂量越大，噪声就越小，噪声与IP检测到的检测到的X线量成反线量成反比。比。 2.固有噪声固有噪声CR系统运转中产生的非系统运转中产生的非X线量依赖性噪声。线量依赖性噪声。包括：包括：IP的构造噪声的构造噪声 激

59、光噪声激光噪声 模拟电路噪声模拟电路噪声 A/D转转换过程中的噪声。换过程中的噪声。 IP的构造噪声是最重要的噪声，是由的构造噪声是最重要的噪声，是由IP中中PSL物质的荧光体颗物质的荧光体颗粒层内荧光体分布的随机性产生的。粒层内荧光体分布的随机性产生的。五、五、CR系统的临床运用系统的临床运用1.普通摄影普通摄影 一台一台CR设备可以使多台设备可以使多台X线机进展数字化摄影。线机进展数字化摄影。CR的密度分辨力高于屏片系统，用于骨骼、腹部效果更好。的密度分辨力高于屏片系统，用于骨骼、腹部效果更好。2.床边摄影床边摄影 宽容度范围大，有强大的后处置功能，提高摄影胜宽容度范围大，有强大的后处置功

60、能，提高摄影胜利率。利率。3.乳腺摄影乳腺摄影 密度分辨力高，影像处置效果好，影像明晰。密度分辨力高，影像处置效果好，影像明晰。4.减影减影 包括时间减影和能量减影。目前临床主要运用能量减影。包括时间减影和能量减影。目前临床主要运用能量减影。第三节第三节 数字数字X线摄影线摄影概念：概念：指在具有图像处置功能的计算机控制下，由探测器接指在具有图像处置功能的计算机控制下，由探测器接纳纳X线信息再转换成数字信息，并显示在监视器上或线信息再转换成数字信息，并显示在监视器上或打印在胶片上的一种成像方式。打印在胶片上的一种成像方式。关键部件：关键部件： 平板探测器平板探测器flat panel dete