第三章 医学数字成像技术
3、对比度增强 对比度增强是DSA中一种必不可少的环节。 在减影像中,由于对比度大的人体组织, 如骨、肌肉、软组织等已被消除,只剩 下相对对比度小的血管像,一般相减处 理的数值都比较小,为了便于观察,必 须做对比度处理。
4、多平面重建 多 平 面 重 建 (multiple plana reformatting,MPR)是后处理功能中最 常用的方法之一,它是通过薄层的容积 采集获取数据,经计算机处理获得多方 位、多平面的图像。该方法操作简便、 图像逼真。通过MPR后,可以得到三维的 立体效果。特别是对肝肾之间的占位病 变、椎管内占位病变和颅内占位病变的 显示,更具有独到之处。
图像噪声的存在,可使获得的影像不清 晰,最重要的是噪声的存在掩盖或降低 了图像中的其些特征的可见度。可见度 的损失对对比度低的物体尤为明显。如 对图像中血管未稍的显示。; 为了抑制图像噪声,可将图像对比度调 低,即低窗位、高窗宽,可使图像的视 觉噪声明显降低。另外,可以使用图像 平滑化的方法来减少噪声。再可选择能 得到满意图像的成像因素以获得最小的 噪声。
–灰度值:某一点的亮度或色彩在给定亮度或色彩序 列中次序的数值。
第3节 图象后处理
1、窗宽与窗位 窗宽(windows width,WW) :是指对应于图 像灰度级的范围。 窗位(windows level, WL) :是指对应灰度级 的中心位置。 在灰度级内每级灰度与窗宽内值呈线性关系, 当保持窗宽不变,窗位变大时,原置全白的具 有较大值的组织进人灰度显示区,原灰度显示 区内具较小值的组织将置全黑,从而整个图像 逐渐变暗,这就是所谓的线性窗。 窗宽与窗位的关系:
技术的共同点: 以计算机技术为基础,使图像信息数字化,以便 实施对图像的后处理。 发展动向 – 技术的发展充实,完善了设备的硬件与软 件功能 – 低档设备努力充实与提高硬件的性能,并且 把中高档设备较成熟的功能与软件移植过来, 拓宽了低档设备的适用范围。
第1节 医学数字成像技术的发展
CR把传统的X线数字化,DDR利用平板探测器 将X线信息直接数字化。 CT已发展到宽探测器多层螺旋CT。确定了更 薄层厚、更短采集时间。各种专业软件应用包, 实现脑CT灌注成像早期诊断急性脑猝中等 MR实时成像技术,并实现了MR透视,像显微 细胞学、分子水平、基因水平发展。 超声:三维彩色超声
–窗位变大、窗宽不变:图象变暗; –窗位不变、窗宽增大:图象对比度下降。
2、边缘增强 原理:把图像边缘的象素值重新计算, 得出一个新象素值,它所表示的灰度值与 原象素值有明显的差异,如果象素的灰度 显示为白(或亮),那么,新象素的灰度则 显示为更白(或更亮)。 边缘增强实际上是模拟人眼传递视觉信息 的一种图像处理方法。它的作用是把人眼 难以辨认的轮廓得以增强,使其能清晰的 显示毗邻的解剖关系。
4、数字图像的表达要素
数字图像是由一个整数数值的二维数组组成 的,整幅图像被分解成了有限个小区域,即数 字图像是由不同亮度和颜色的点组成的二维点 阵; 数字在这里不仅意味着数码,而且表示了某点 的亮度或颜色。当—个点阵含有足够多的点时, 并且点与点之间足够近时,看起来就是—幅完 整的图像 ; 表达数字图像的两个要素:即点阵的大小和每 个点的灰度值。存储一幅数字图像只要记录下 点阵的大小和每个点的灰度值即可。
图2-7A为一幅手的X线照片。其中有一条横线。 图2-7B给出了横线上的一维像的密度随距离变 化的连续函数;图2-7C是用数字表示的—维数 字图像。在进行数字化时,采取每2mm间隔采 一个点。即每个象素的宽度为2mm。像素密度 数值用O-255共256个整数表不。256=28 ,像素 密度用8位二进制数表示。 取横线宽度力1mm,把整幅图像划分为若干条 横线,这样每个象素即为1mm×2mm。在扫描 中,这个宽度叫层厚(slice thickness)。每条横 线可获得一幅一维图像。这些一维数字图像就 可以组合成一幅二维数字图像。
6、表面重建 表面重建(surfafe reformatting ) 在施行表 面重建前需先给出一个阈值,阈值的大 小对重建的效果起很重要的作用,阈值 过大,图像偏白,看不清表面轮廓和颅 内的脑组织;阈值过小,图像表面就会 有“破孔”现象产生。
ห้องสมุดไป่ตู้4节 图像质量
医学数字图像的质量决定于成像方式、 设备的整体性能和操作者选用的成像参 数。 数字成像过程它包括患者、成像系统、 系统操作者、图像以及观察者五个部分。 成像的目的是要让观察看能够看到患者 体内的某一客体(病变)及其与周围组织的 关系。 评价数字图像的指标有:噪声、信噪比、 对比度、分辨力和伪影
数字成像是一个受噪声干扰的过程,噪 声可直接降低低对比度物体的可见度, 还可间接降低图像的空间分辨力。 图像质量部分是由每个像素信号与噪声 强度的对比关系决定的,减少噪声的干 扰通常采用减小噪声强度或者增大形成 图像信号强度的方法来解决。
3、对比度 对比度(contrast)是指兴趣区的相对信 号强度的差异。在一幅图像中,对比度 的形成可表现为不同灰阶梯度、光强度 或颜色。对比度是图像最基本的特征。 若用一个量来说明对比度时,它是指图 像内两个具体点或区域之间的差别。身 体内一个客体要在图像上看出来,那么 至少它对周围组织来说有足够的物理对 比度,如图2-15所示。
–密度分辨力(density resolution)为图像中可辨认 的密度差别的最小极限,即对细微密度差别的 分辨能力。密度分辨力与图像中每一个象素间 的微粒子数目成正比。 –时间分辨力(temprol resolution)也称动态分辨力, 表征的是系统对运动部位血管的瞬间成像能力。 时间分辨力愈高,对运动器官的成像就愈清晰, DSA的时间分辨力最高。 – 对比分辨力(contrast,resolution)表征的是系统 对小的血管显示的分辨能力。对比分辨力高的 系统,只需使用少的对比剂或不用对比剂,就 能得到较好的血管影像。
2、信噪比 信噪比(signal-noise,SNR)是评价图像质 量的重要指标之一。所谓SNR是指信号 强度与噪声强度的比值。信号是指某一 兴趣区内象素的平均值。噪声是指同一 兴趣区等量象素的标准差。为了避免其 他因素如影像均匀度的干扰,兴趣区要 小,一般为一百个象素。叠加在信号上 的噪声使象素值以平均值为轴振荡,振 荡的幅度越大,SNR越低,图像就变得 越模糊。
二、数据采集 1、数据采集系统的组成
发射源 :不同的成像方法发射源的介质不同 CR、DR、DDR、DSA和CT其发射源为X射线; MRI的发射源是射频脉冲; USG的发射源是超声波; NM的发射源是某些具有放射性的同位素。 。 被检体:当被捡体受接到来自发射源的信号 后,体内组织使信号发生改变,离开被检体 到探测器/接收器。
将二维图像变成一系列一维图像的过程, 在物理上可用时间扫描来完成。再通过 A/D转换器变为离散的数字序列。这样, 原始的数字图像就产生了。
3、A/D与D/A转换器 完成数据的采集要用A/D转换器,而数据的精 确还取决A/D转换器的量化精度。数字图像要 在屏幕上显示,也离下开D/A转换器。它主要 有以下两项性能指标。 (1)转换速度 连续模拟信号首先在时间上进行采样,将连续 的时间信号用按一定间隔采集的离散值来表示。 采样定理告诉我们,当采样的频率高于连续时 间信号最高频率两倍以上时,用采样得到的离 散时间序列可以完全恢复原来的连续时间信号 而不损失任何信息。采样频率就是A/D转换器 的变换频率。
客体在图像中显示时,对物理客观对比 度的要求取决于成像方法和成像系统的 特征。成像系统建立在图像对比度和客 观对比度之间的相互关系,主要表现在 它的对比灵敏度。
4、分辨力 分辨力(resolution)是图像对客体的分辨能力, 它包括空间分辨力、密度分辨力和时间 分辨。
– 空间分辨力(spatial resolution)为图像中可辨 认的邻近组织空间几何尺寸的最小极限,即 对影像细微结构的分辨能力。常用的单位是 距离内多少线对,即Lp/mm。空间分辨力与 图像矩阵的大小相关,它与单位面积内含有 的象素数目成正比。
第三章 医学数字成像技术
医学数字成像技术内容
计算机X线摄影(computed radiography,CR) 数字X 线摄影(digital radiography,DR) 直接数字X 线摄影(direct digital radiography,DDR)
计算机体层摄影(computed tomoraphy,CT) 磁共振成像(magnetic resonance image;MRI) 数字减影血管造影(digital subtraction angiography;DSA) 超声成像(ulstransonography,USG) 正电子发射体层成像(positron emission tomography, PET)
数据收集处理器:数据收集处理器 (reconstruction and data collection processor,RDCP)可以把原始数据根据 诊断的需要进行各种后处理。 记录: 采集数据的最终目的是为了记录 人体内的不同组织信息,供疾病的诊断, 治疗和复查
2、数据采集的原理 模拟采样:X线片的密度(density)是随 空间位置分布的连续函数,照片上点和 点之间是连续的,中间没有间隔,而感 光密度随坐标点的变化也是连续的。它 反映了入射线的X线强度的空间分布。 数字影像的图像矩阵(matrix)则是一个 整数数值的二维数组。整幅图像被分解 成有限个小区域,每个这种小区域中图 像密度的平均值用一个整数来表示,这 个小区域被称为象素(pixel)。
探测器/接收器:探测器/接收器是收集经 过人体后并带有体内信息的信号,再转 递到下一个采集单元。 采样器 :采样器接收到上一级转递的信 号,首先经滤过器对它进行滤过,再经 模数转换器(analogue-to-digital converter, A/D)将模拟图象(analogue image)转化成 数字图像(digital image)。采集到的原始 数据必须送到RDCP