《医学影像信息学》课件-项目二 普通X线影像处理

项目二普通X线影像处理1.熟练掌握：普通X线图像的基本处理、灰度变换处理、平滑降噪处理、图像锐化处理的操作进程。2.学会：普通X线图像的质量评价；普通X线图像的基本处理、灰度变换处理、平滑降噪处理、图像锐化处理的技术优势比较。3.熟悉：普通X线图像的基本处理、灰度变换处理、平滑降噪处理、图像锐化处理的临床应用范围和质量规范。4.了解：普通X线图像临床诊断的基本要点。项目二普通X线影像处理训练目标图像基本处理任务1（一）基本信息姓名：李××；性别：男；年龄：26岁；民族：汉；职业：司机；婚姻：已婚；住址：北京市××区××乡××村××号。（二）临床信息1.就诊信息医院：北京××医院；时间：2019年1月22日；科室：内科二室；主治大夫：张××。2.临床信息主诉：发热、咳嗽3d。3.既往病史：既往体健。一、任务案例任务1图像基本处理（三）检查信息1.检查项目申请DR检查，胸部正侧位。2.摄影参数（1）后前位：体厚20cm，滤线栅有；摄影距离180cm；管电压110kV；管电流量3.2mAs。（2）侧位：体厚30cm，滤线栅有；摄影距离180cm；管电压110kV；管电流量6.3mAs。一、任务案例任务1图像基本处理（三）检查信息3.摄影图像一、任务案例任务1图像基本处理胸部侧位原始图像胸部后前位原始图像（一）图像质量分析胸部正位影像，显示胸廓结构完整，肺尖、肺野、肋膈角、气管及锁骨、肋骨等解剖组织清晰可见，胸廓外可见多余组织，照射视野过大，右上肺大片密实影，体位未标记。胸部侧位影像，显示前后胸部完整，肺尖、肺野、后肋膈角、膈肌、心脏及胸椎、胸骨等解剖结构清晰可见，胸廓前后照射野过大，肺内见密实影，体位未标记。二、任务分析任务1图像基本处理（二）图像处理方法根据图像质量的分析结果，胸部正侧位摄影的照射野选择过大，胸廓外组织的影像信息需进行裁剪处理。同时，为满足临床诊断需求，胸部影像应标记摄影体位，并对感兴趣的病灶信息进行数据测量显示。二、任务分析任务1图像基本处理（二）图像处理方法1.尺寸裁剪尺寸裁剪是通过坐标矩阵的选定，实现目标区域的突出显示，非目标区域的删减重置，达到优化感兴趣影像信息显示效果的一种处理方法。临床应用主要体现在两个方面：一是规范医学影像显示标准，约束患者摄影时照射野的大小，降低患者的辐射伤害；二是选择合适的打印尺寸，在固定的胶片显示区域上呈现适宜的影像放大比例，为临床诊疗活动提供相对精准的信息依据。二、任务分析任务1图像基本处理（二）图像处理方法2.信息标注信息标注是利用医学图像处理软件对影像的检查体位、解剖及病变组织、诊断备注等进行标注，实现影像诊断时添加辅助信息的一种处理方法。标注的形式可以为文字、箭头、圆形和多边形等，但标注的位置应选择合适，以不影响感兴趣区域信息的显示为基本要求。（1）体位信息标注（2）解剖信息标注（3）病变信息标注二、任务分析任务1图像基本处理（二）图像处理方法3.数据测量数据测量的临床应用范围较广，主要以病变组织的医学征象为测量目标，通过感兴趣区域密度均值、径长、面积、角度等数据的显示，为疾病诊断提供准确的生理和病理信息。（1）密度均值测量（2）径长测量（3）角度测量（4）面积测量二、任务分析任务1图像基本处理（三）基本处理的临床应用医学影像设备和影像诊断工作站均提供图像尺寸、标注信息和诊断数据的处理功能，为提高临床诊疗质量提供了必要条件。二、任务分析任务1图像基本处理（四）基本处理的注意事项基本处理操作是对原始医学图像信息的提取和优化，选择正确的处理方式是保障结果准确性的重要前提，任何诊疗信息都应以客观反映患者疾病状况为前提。因此，在基本处理操作中，尺寸裁剪不能以图像美观和打印节省为主要目标，而应以不减少解剖部位必要信息的显示、信息标注不能遮掩感兴趣区域的解剖信息、数据测量要选择最优的测量工具来确保数据的准确性。二、任务分析任务1图像基本处理（一）图像尺寸裁剪操作三、任务操作任务1图像基本处理胸部后前位裁剪操作（二）影像信息标注操作三、任务操作任务1图像基本处理胸部后前位体位标记操作胸部后前位诊断标记操作胸部后前位诊断标记图像（三）诊断数据测量操作三、任务操作任务1图像基本处理诊断数据测量操作（一）影像处理结果根据图像基本处理的结果，患者胸部正侧位影像能够满足临床诊断要求，视野显示恰当，信息标记准确，测量数据为疾病诊断提供必要的依据。诊断结果：右上肺见大片状稍高密度影，边缘模糊，双肺门不大，心影大小、形态正常，双肋膈角锐利，其余未见异常。诊断：考虑右上肺炎症。四、任务评价任务1图像基本处理（二）处理技术标准优质X线图像的质量标准包括9个方面，即图像的密度分布均衡、组织对比明显、灰阶层级丰富、边缘锐利清晰、信息失真度小、颗粒度好、标记规范、无伪影和满足诊断需求。四、任务评价任务1图像基本处理（三）图像质量的评价优质X线图像质量标准为临床上进行图像质量评价提供了参考指标，其中最为重要的典型指标是图像对比度和信噪比。四、任务评价任务1图像基本处理信噪比数据测量结果图像灰度变换任务2（一）基本信息姓名：陈××；性别：男；年龄：23岁；民族：汉；职业：学生；婚姻：未婚；住址：北京市××区××镇××号。（二）临床信息1.就诊信息医院：北京××医院；时间：2018年12月10日；科室：外科一室；主治大夫：刘××。2.临床信息主诉：右侧膝关节疼痛、肿胀2d。3.既往病史：既往体健。一、任务案例任务2灰度变换处理（三）检查信息1.检查项目申请DR检查，膝关节正侧位。2.摄影参数（1）前后位：体厚12cm，无滤线栅；摄影距离100cm；管电压60kV；管电流量2mAs。（2）侧位：体厚10cm，无滤线栅；摄影距离100cm；管电压55kV；管电流量2mAs。一、任务案例任务2灰度变换处理（三）检查信息3.摄影图像一、任务案例任务2灰度变换处理膝关节前后位原始图像膝关节侧位原始图像（一）图像质量分析膝关节正位影像，关节间隙可见，腓骨小头与胫骨重叠较少，骨小梁显示效果欠佳，周围软组织层次不可见。膝关节侧位影像，关节间隙可见，股骨内外髁重叠，骨小梁显示效果欠佳，周围软组织层次不可见。二、任务分析任务2灰度变换处理膝关节前后位原始图像灰度直方图膝关节侧位原始图像灰度直方图（二）图像处理方法根据影像质量及灰度直方图的分析结果，患者影像的处理方法选择图像灰度变换。灰度变换是通过像素值分布的优化调整以提高组织结构对比度的一种图像增强处理方法，临床上常用的灰度变换方法包括直方图均衡化和直方图规定化。二、任务分析任务2灰度变换处理（二）图像处理方法1.直方图均衡化直方图均衡化是将图像中像素值的直方图变换为均匀分布模式，即将图像中出现频率较高的像素值间距增大，而频率较低的像素值间距缩小或者合并。

二、任务分析任务2灰度变换处理（二）图像处理方法2.直方图规定化直方图规定化是将图像中像素值的直方图变换为规定分布模式，即参照某一标准图像的直方图，将图像中不同频率的像素值间距按规定距离进行增大、缩小或合并。

二、任务分析任务2灰度变换处理（三）灰度变换的临床应用DR设备会按照摄影部位的不同，自动或手动完成规定化处理，输出符合特定灰度直方图特性的影像，以提高影像质量和工作效率。同时，影像设备和工作站提供的图像处理平台，亮度和对比度调整的功能就是对整幅图像或感兴趣区域的灰度均衡化处理，以实现检查部位或感兴趣组织器官的高对比度显示。二、任务分析任务2灰度变换处理（四）灰度变换的注意事项影像技师应首先根据诊断的需求选择合适的部位参数，完成图像的规定化处理。其次，根据图像显示效果和感兴趣区域的不同，影像技师进一步进行图像亮度、对比度及动态范围等参数的调整，优化灰度级的均衡分布，实现图像的灰度变换操作。二、任务分析任务2灰度变换处理（一）图像对比度处理三、任务操作任务2灰度变换处理膝关节前后位图像灰度处理界面膝关节侧位图像灰度处理界面（二）图像亮度处理三、任务操作任务2灰度变换处理膝关节前后位图像灰度处理结果膝关节侧位图像灰度处理结果（一）影像处理结果处理结果显示，较之于原始图像的灰度直方图，处理后图像的灰度级均匀分布，不同区间的像素出现频率趋于一致，提示图像具有较好的对比度和丰富的层次。诊断结果：右侧膝关节正侧位，膝关节间隙正常，骨小梁未见缺损，周围软组织肿胀且层次模糊，其余未见异常。考虑右膝关节软组织损伤，建议行MRI检查。四、任务评价任务2灰度变换处理（二）处理技术标准图像灰度变换的技术本质是提高感兴趣区域或器官组织的对比度，而忽略非感兴趣对象的显示效果，因此灰度变换操作的评价标准必须结合临床诊断的实际需要。四、任务评价任务2灰度变换处理（三）相关案例分析李××，男，35岁。临床症状：发热，胸痛，咳嗽，咳铁锈色痰。叩诊呈浊音，白细胞总数及中性粒细胞计数增高，疑似大叶性肺炎。申请DR胸部正侧位检查，患者影像采集进行灰度变换处理。四、任务评价任务2灰度变换处理平滑降噪处理任务3（一）基本信息姓名：郝×；性别：女；年龄：46岁；民族：汉；职业：会计；婚姻：已婚；住址：河北省保定市××区××镇××号。（二）临床信息1.就诊信息医院：保定市××医院；时间：2019年8月7日；科室：骨科；主治大夫：李××。2.临床信息主诉：腰痛伴双下肢疼痛，活动受限加重半个月。3.既往病史：既往体健。一、任务案例任务3平滑降噪处理（三）检查信息1.检查项目申请DR检查，腰椎正侧位。2.摄影参数（1）前后位：体厚22cm，滤线栅有；摄影距离100cm；管电压80kV；管电流量25mAs。（2）侧位：体厚33cm，滤线栅有；摄影距离100cm；管电压85kV；管电流量63mAs。一、任务案例任务3平滑降噪处理3.摄影图像一、任务案例任务3平滑降噪处理腰椎前后位原始图像腰椎侧位原始图像（一）图像质量分析腰椎前后位影像，显示全部腰椎椎体及两侧腰大肌，椎体两侧横突、椎弓根基本对称，椎间隙清晰，椎体边缘呈切线状显示，骨小梁隐约可见，周围软组织层次隐约可见。腰椎侧位影像，椎体结构可见，骨皮质和骨小梁隐约可见，周围软组织层次隐约可见。图像存在的主要物理因素是噪声指数过大，图像对比噪声比偏低，应采用降噪处理方法改善图像质量。二、任务分析任务3平滑降噪处理（二）图像处理方法1.均值滤波法均值滤波法是将某像素邻域内所有点的密度平均值赋予该像素，实现对图像中锐变“噪声”进行平滑的处理方法。二、任务分析任务3平滑降噪处理权重系数相同的掩膜模型权重系数不同的掩膜模型（二）图像处理方法2.中值滤波法中值滤波法是将某像素邻域内所有点进行密度值从小到大排序，取中间值赋予该像素，属于非线性滤波算法。二、任务分析任务3平滑降噪处理像素3×3邻域示例

二、任务分析任务3平滑降噪处理（三）平滑降噪的临床应用噪声是影像信息提取过程中重要的影响因素之一，可以由X线本身、设备环境、图像处理等多种原因引起。放射技术人员应具备必要的图像噪声识别能力、分析能力和处理能力，提高平滑降噪处理的临床应用价值。二、任务分析任务3平滑降噪处理（四）平滑降噪的注意事项平滑降噪的目的主要是消除图像中的噪声，改善图像质量，但对于高频的组织边缘信息也有抑制作用。因此，如何在临床上选择合适的处理算法和降噪等级需要放射技术人员进行高度重视，通过临床经验的不断积累和不同处理效果的相互对比，以期获得平滑降噪最优化的医学图像。二、任务分析任务3平滑降噪处理（一）查看处理参数三、任务操作任务3平滑降噪处理原始腰椎侧位图像及增强参数（二）图像降噪处理三、任务操作任务3平滑降噪处理降噪后腰椎侧位图像及增强参数（一）影像处理结果四、任务评价任务3平滑降噪处理腰椎侧位处理后图像腰椎前后位处理后图像采用信噪比（Signal-to-Noise

Ratio，SNR；S/N）指标观察图像中噪声指数的变化情况。四、任务评价任务3平滑降噪处理腰椎前后位原始图像噪声测量腰椎前后位处理后图像噪声测量（二）相关案例分析张×，男，35岁。临床病史：胸部轻微外伤，右胸部皮肤肿胀，触诊有压痛，以第9～10肋骨处明显，胸廓挤压征阴性。无呼吸困难、恶心、呕吐等症状，既往体健，血压140/80mmHg，心率80次/min，疑似肋骨骨折。四、任务评价任务3平滑降噪处理胸部后前位噪声图像胸部后前位降噪图像图像锐化处理任务4（一）基本信息姓名：赵××；性别：男；年龄：55岁；民族：汉；职业：教师；婚姻：已婚；住址：北京市××区××街道××楼。（二）临床信息1.就诊信息医院：北京××医院；时间：2019年1月22日；科室：外科二室；主治大夫：章××。2.临床信息主诉：左踝关节肿胀、疼痛、功能障碍3h。3.既往病史：既往体健。一、任务案例任务4图像锐化处理（三）检查信息1.检查项目申请DR检查，踝关节正侧位。2.摄影参数（1）前后位：体厚9cm，无滤线栅；摄影距离100cm；管电压55kV；管电流量4mAs。（2）侧位：体厚7cm，无滤线栅；摄影距离100cm；管电压55kV；管电流量3.2mAs。一、任务案例任务4图像锐化处理（三）检查信息3.摄影图像一、任务案例任务4图像锐化处理踝关节前后位原始图像踝关节侧位原始图像（一）图像质量分析踝关节前后位影像，关节间隙可见，胫腓关节稍有重叠，骨小梁可见，周围软组织层次隐约可见，腓骨远端骨皮质隐约可见不连续。踝关节侧位影像，胫腓骨远端相互重叠，骨小梁可见，周围软组织隐约可见。根据影像所见及诊断要求，图像处理方法应选择锐化处理，突出腓骨远端边缘及骨折线，达到增强图像质量的目的。二、任务分析任务4图像锐化处理

二、任务分析任务4图像锐化处理

二、任务分析任务4图像锐化处理（三）图像锐化的临床应用锐化处理的临床应用主要体现在图像高频信号的识别，突出器官组织边缘的显示效果。同时，在影像病灶的区域信息提取时，良好的边缘影像可以为数据测量提供准确的参考，降低诊断数据的误差率和疾病诊断的误诊率。二、任务分析任务4图像锐化处理（四）图像锐化的注意事项图像锐化和平滑降噪的处理算法都可分为空域法和频域法两种类型，且都以图像中高频信号作为处理对象，临床上进行对比分析和操作具