数字医学影像技术基础知识问答课件

1、数字医学影像技术基础知识问答什么是数字影像？ 真正的数字影像是用许多独立的 “数字”去表达光线(或射线)的量。也就是把一幅图像分割成许多小的单元(像素),每个单元(像素)都用一个独立的数字去表示。所以,真正的数字影像其实是一些数字的组合，是无可视性的。数字信息必须通过数字/模拟(D/A)转换,才能变成一个可视的数字模拟图像(数模图像),数模图像不同于传统的模拟图像：构成图像的每个单元的模拟量在空间是不连续的;每个单元模拟量的数值也是不连续的。数字影像是将一幅图像分成有限个像素的小区域，每个像素的灰度平均值用一个整数来表示 240.97.4.9.15.57.101.198.220.250.237

2、.121.26.30.55.46.187.202.227.255.249.200.83.48.39.46.57.101.198.220.250.240.94.48.34.36.35.87.155.203.232.233.108.66.39.46.57.101.198.220.241.241.130.98.59.44.61.89.158.218.240.240.197.88.39.54.47.122.177.211.199.232.199.78.46.44.49.134.187.245.221.244.211.68.30.46.52.49.148.220.255.246.197.88.98.36

3、.65.101.237.248.251.245.231.148.69.45.65.74.137.219.239.237.216.85.24.27.47.44.178.200.253.223.221.78.39.46.57.66.98.220.234.211.197.98.39.46.57.45.55.170.用数字表达影像的模拟量数字影像是如何创建的？ 数字影像的创建过程与模拟影像不同:主要包括采样和量化两个程序：采样-数字影像的采样是对模拟信息的画面用一个虚拟的采样栅格(矩阵)的小孔穴分别采样，每个小孔采集到的信息就是一个像素(pixel )，这个虚拟的采样栅格定义为数字影像的矩阵尺寸( N

4、xx Ny ) (例如:一个 2360 x 3072 影像)。矩阵尺寸( Nxx Ny )及像素的大小决定了影像的分辨率,当然,还有其他因素影响分辨率。量化-采样采集到的每个像素信息在空间是不连续的,但其数值仍然是一个连续的变量,离散程度很大,为了便于计算机处理,把采集到的像素的数值进行量化处理,即把离散的模拟信息量化为一定数量的整数数字,以减少数据的离散程度。量化的等级用比特（bit）表示。2n = n比特。28=8比特=256个等级。量化深度愈高，影像灰阶就愈多，影像质量就愈好。什么是数字影像的空间分辨率？ 对影像空间位置细节的表达能力。像素的大小影响图像的空间分辨率,一般而言像素愈小分辨

5、率愈高.空间分辨率有多种表示方法：LP/mm - 每毫米可辨认的线对数； 例5LP/mmPixel/mm - 每毫米距离的像素数； 例10Pixel/mmm/pixel- 每个像素的大小； 例100m/ pixelDPI - 每英寸的点数； 例325DPI - 12.8Pixel/mmPPI - 每英寸的像素数； 例325PPI - 325DPI对同样大小的影像而言，矩阵尺寸愈大，空间分辨率愈高。什么是CR？ CR（Computed Tomography）是通过IP板获取影像信息，再通过激光扫描读取信息并转化为数字信息输送到计算机进行处理的装置。 影像板（Image Plant）获取X-线信息

6、,形成潜影； 在CR系统中由激光扫描影像板的潜影信息； 存储在影像板上的能量被释放，发出可见荧光； 发出的可见荧光被收集并转换成电信号； 电信号经A/D转换成数字信号，获得初始数字影像； 磷光屏经强光擦除后可重复使用；CR有那些特点？ 流程类似传统的X光摄片，易于接受、掌握；摄影条件宽容度大；重复曝光几乎为0；影像数字化：多幅打印，长久无损保存，多终端阅读；不受周围环境影响：温度、湿度；密度/对比度：不完全由kVp/mAs决定，可由计算机成像参数调整；图像质量可控制,图像清晰度明显增加，有利于微小病变的显示检出；图像数字化,可利用计算机强大的处理功能；IP板敏感性高,可多次重复使用。简述DR的

7、组成及成像原理。 平板探测器是一种采用半导体技术,将X射线能量转换为电信号,再转化为数字信号而获得数字图像的装置.它可以取代所有类型的X线检测器,如电视影像增强系统,点阵电影相机,图像屏幕系统和其他影像板.它最突出的特点是快速输出高质量的数字影像.可以预测,平板检测器为核心的DR系统将发展成为医疗X线摄影的主导性技术。DR的成像的简单原理是:当X线信息照射平板检测器时,检测器能将射线信息实时地,快速地直接转换为数字信息输出.DR的核心组成是平板检测器。DR有那些特点？ -当X线信息照射平板检测器时,检测器能将射线信息实时地直接转换为数字信息输出,不经过其他中间环节(如传统摄影的屏/片系统,冲洗

8、系统,CR的IP板,扫描系统等),很好地避免了信息的丢失和噪声的增加,影像质量有质的飞跃;工作流程大大加快,工作效率大大提高；-DR平板检测器的TFT的像素尺寸为0.139-0.20mm，当采集面积为43cm X 43cm时,图像矩阵尺寸3000 X 3000,并采用直接从每一个像素的存储电容中读取数据确保了DR体系的高信噪比,所以DR较其他数字成像方式空间分辨率更高,清晰度更高；-DR通常采用12-14 bit的量化技术,图像灰阶深度大,密度分辨率高,所以DR图像的层次丰富,细节显示更清楚；DR有那些特点？-DR平板检测器具有很高的检测动态范围,摄影剂量在很宽的范围内能获得很好的影像质量；-

9、DR系统有功能强大的影像处理软件支持,同时很容易根据临床需要进行图像后处理,如图像滤波;窗宽窗位;调谐;放大漫游;黑白转换;数字减影;距离面积测量等等,为影像诊断的细节观察,前后对比,定量诊断及功能诊断提供了技术支持；-DR的图像可直接以DICOM标准处理存储图像,可直接进入PACS,RIS系统;在数字化医院的建设中,DR具有明显的优势；-DR平板检测器都配有可调节的自动曝光控制（AEC）,摄影时只需设定KV值,AEC系统将自动给出mAs值,方便了操作,保证了摄影质量。-间接平板检测器(Indirect DR)：这类IDR以GE公司的产品为代表,在其平板检测器中,探测器主要由柱状结晶的碘化铯闪

10、烁体组成.碘化铯(cesium iodide,CsI)具有高X线接受和较高的可见光光子转换效率,把碘化铯做成细柱状晶体并整齐排列,类似于光导纤维,使X线激发碘化铯后产生的可见光可按细柱状晶体的方向传导, 被激发的碘化铯发出的绿光被非晶硅二极管接受,并转换为电信号.存储于TFT存储电容中.再通过读出电路进行A/D转换并输出数字信息.-直接平板检测器( direct DR)：带有被照体信息的X线射入检测器后,首先作用于非晶硒层,使其产生电子-空穴对,在顶电极的作用下,自由电子游离到表面,而空穴向非晶硒层下面的薄膜晶体管阵列移动,每个薄膜晶体管的尺寸为 139 x 139 m ,相当于14 x 17

11、 英寸的范围内有 2560 x 3106 个象素单元,每个象素单元均可独立接受非晶硒层产生的电荷,并在控制电路的触发下把单元储存的电荷传输到外围读出电路,经14比特的A/D转换成为数字化影像信息.由于这个过程是将X-线信息（不经过光的转换）直接转换为电信息所以又称为直接DR 或DDR.数字影像是如何输出的？ 影像信息经采集,量化后得到一个数字影像信息(或存储于存储器中的影像信息),无可视性,需要把数字信息经D/A转换成“数字模拟影像”,再输出到显示屏或胶片上,才能成为可阅读(诊断)的影像.数字影像的输出分软输出和硬输出：-输出到显示屏上阅读的方式称为软阅读或软输出,软拷贝：-输出到显示屏上阅读

12、的方式称为软阅读或软输出,软拷贝：随着数字影像的发展,软阅读已逐渐成为一种重要的,主流的阅读方式.软阅读的优越性在于:能满足大量影像信息的阅读需要.现代数字影像捕获技术发展迅速,影像信息数量剧增.例如CT检查,多层快速扫描一次可获得几千幅图像,传统胶片阅读方式是根本无法满足的;.数字影像的动态范围很宽,(通常灰阶达409612bit),胶片只能输出其中某范围的信息,而软阅读能通过窗宽窗位的调节,获得更多的影像信息; 能满足三维图像的显示.。-输出到胶片或其他基材上进行透光式或反光式阅读的方式称为硬输出或硬拷贝,硬阅读。激光打印有何优点？ -影像质量好:由于激光束有良好的聚焦性和方向性，能量高，

13、扫描时间只有几微秒，能很好地避免光的散射和失真，图像矩阵尺寸可达4136X5160，灰度深度可达14bit，所以影像质量明显好于多幅相机及其他输出方式；-多接口性:一台激光打印机可以同时连接数台影像捕获设备，如CT，MR，DSA，CR，DR等，每台设备的图像信息可同时输入打印机，无时间锁定界限，互不干扰。可接受视频信号及数字信号；-连续打印:打印机内装有多个硬磁盘作为输入图像的缓冲存储及打印排队，使图像的输入和打印可同步进行；-高效性:可实现高度自动化，将打印机与自动洗片机及药液补充混合器连成一体，形成了打印，冲洗全自动系统，提高工作效率；-质量控制:激光打印机内配置了标准测试灰阶图及密度读取

14、仪，可自动监测密度，自动校正自动调节打印机参数，保证打印质量恒定在标准水平。同时也可以根据需要调整密度，对比度，曲线形状等，以获得理想的图像质量；-文字注释:可用选件控制终端将需要的标注文字打印在胶片上；-网络化:激光打印机很容易连机并网，扩展功能，资源共享。激光打印机如何分类？激光打印机没有明确的分类标准.通常可按激光光源的不同进行分类：-氦氖激光机:以氦氖气体激光器为激光光源的激光打印机.氦氖激光的光谱波长为632.8nm其特点是激光光源衰减慢,性能稳定.也是最早应用的应用最普遍的激光打印机,例如；KODAK公司: 100氦氖激光打印机 100XLP氦氖激光打印机AGFA公司: LR330

15、0氦氖激光打印机 LR5200氦氖激光打印机 KONICA公司: LI-10A氦氖激光打印机 LI-21氦氖激光打印机等.-半导体激光打印机:在半导体物理发展的推动下,半导体激光器得到了快速发展,首先获得应用的是不同波长的半导体红外激光发生器,后来又开发了670nm波长的半导体红激光发生器.由于半导体激光器具有电注入,调制速率高,寿命长,体积小,使用方便等优点,使其获得了更快的发展。例如：KODAK公司MLP190H激光打印机 激光波长:670nm 2180 激光打印机 激光波长:670nm 969HQ 激光打印机 激光波长:790nm 1120 激光打印机 激光波长:820nm KELI16

16、0 激光打印机 激光波长:820nmFUJI公司: IM2636 激光打印机 激光波长:780nm IM3543 激光打印机 激光波长:780nm IM D 激光打印机 激光波长:780nm 什么是“干式打印”？ 数字影像经不同的打印(硬拷贝)设备，直接在媒介(胶片)上成像，不需冲洗加工的方法都可称为干式打印。由于干式打印输出快速，简便，无环境污染等优点，近10年来，在医疗数字影像领域获得了飞速发展。目前，干式打印的技术种类很多，成像原理也各不相同，打印质量也有差异。激光热成像打印（PTG）技术的原理是什么？干式胶片首先经由激光曝光，成像层的卤化银晶体感光生成潜影，然后热敏性银源(有机羧酸酸银

17、)在加热(120左右，15”)及潜影银的催化下，分解并还原成金属银沉积在潜影上，还原银的多少与潜影的大小(曝光多少)成正比;稳定剂保证了影像的稳定性;调色剂使显影银影像获得黑色的色调。PTG干式打印机的种类有哪些？ 目前市场主要的PTG干式打印机有下列几种： KODAK： DV8700；DV8150；DV8900；DV6800 FUJI： DRY PIX 4000;DRY PIX 7000KONICA：DRYPRO 752; DRYPRO 771; DRYPRO 793数字影像有那些优势得到更好的影像质量，减少曝光原因而产生的重照保留“ 原始 ” 影像成像速度快: S/F体系:约10分钟 CR

18、:几十秒 DR:几秒钟;图像清晰: 数字影像具有很高的密度分辨率计算机软件技术可对图像进行窗宽,窗位,放大缩小,图像旋 转,黑白反转, 图像 旋转, 标记测量等多种处理; 获取信息更多:由于数字系统动态范围广,一次拍摄可以看到多种组织;图像保存方便:硬盘,磁盘,光盘等多种保存形式;图像可以采用多种方式输出,并可利用DICOM网络技术实现图像的远程传送,异地会诊;提高工作效率,减少开支,创造更好的经济效益及社会。什么是HIS? 医院信息系统（HIS）的定义：医院信息系统(Hospital Information System,HIS)在国际学术界已公认为新兴的医学信息学(Medical Informatics)的重要分支。美国该领域的著名教授Morris.Collen于1988年曾著文为医院信息系统下了如下定义：利用电子计算机和通讯设备，为医院所属各部门提供病人诊疗信息和行政管理信息的收集、存储、处理、提取和数据交换的能力，并满足所有授权用户的功能需求。什么是PACS？ PACS（picture archiving and communication systems）全称为医学影像存档与通讯系统。是近年来随着数字成像技术、计算机技术和网络技术的进步而迅速发展起来的、在全面解决医学图像的获取、显示、存贮、传送和