線成像技術(shù)考點(diǎn)及其解析（二）

X線成像技術(shù)考點(diǎn)及其解析（二）

【考點(diǎn)11】影像質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)

1.綜合評(píng)價(jià)的概念

影像質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法，從視覺(jué)主觀評(píng)價(jià)，向物理學(xué)的客觀評(píng)價(jià)發(fā)展，應(yīng)

該說(shuō)是向前邁進(jìn)了一大步，更加客觀和量化。但是，單純的物理學(xué)評(píng)價(jià)在

日常臨床應(yīng)用上難以實(shí)施。同時(shí)，缺乏影像評(píng)價(jià)的目的性，又往往難以與

主觀評(píng)價(jià)相統(tǒng)一。因?yàn)椋罱K的影像診斷還是要靠醫(yī)生的視覺(jué)主觀判斷。

為此，歐共體（CEC）在1995年提出了“放射診斷影像的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”文件。

這一文件的重要意義在于給我們提出一個(gè)綜合評(píng)價(jià)的概念，即

?以診斷學(xué)要求為依據(jù)。

?以物理參數(shù)為客觀評(píng)價(jià)手段。

?以滿足診斷要求所需的攝影技術(shù)條件為保證。

?同時(shí)，充分考慮減少輻射劑量。

我們認(rèn)為，這是一個(gè)很好的建議，它將主觀評(píng)價(jià)與客觀評(píng)價(jià)盡可能地結(jié)

合，使觀察者對(duì)已形成的影像能夠加以客觀定量地分析和評(píng)價(jià)。然而，我

們也必須看到，歐共體雖然給出了影像細(xì)節(jié)的可見(jiàn)度的定量標(biāo)準(zhǔn)。但是，

它未給出如下幾條標(biāo)準(zhǔn)。

?影像物理評(píng)價(jià)參數(shù)，特別是影像密度的定量標(biāo)準(zhǔn)。

?具體的診斷評(píng)價(jià)區(qū)域的定位與標(biāo)準(zhǔn)。

?當(dāng)然也不可能給出中國(guó)人的體表入射劑量標(biāo)準(zhǔn)。

因此，我們認(rèn)為，應(yīng)在歐共體影像綜合評(píng)價(jià)概念的基礎(chǔ)上結(jié)合我國(guó)具體

情況，建立自己的影像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2.胸部后前位影像質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

（1）診斷學(xué)要求的標(biāo)準(zhǔn)

肺野部的評(píng)價(jià)重點(diǎn)是對(duì)血管（肺紋理）向肺野外帶末梢連續(xù)追蹤的評(píng)價(jià)。

縱隔部的評(píng)價(jià)重點(diǎn)是對(duì)低密度區(qū)、低對(duì)比影像分辨力的評(píng)價(jià)。

①肺野末梢側(cè)

?右（或左）肺野末梢血管的追蹤：清晰可見(jiàn)直徑為2mm程度的血管影像；

能明顯追蹤到直徑為1mm以下的末梢血管影；肺野外帶密度標(biāo)準(zhǔn)

1.76+0.04o

?右下肺末梢血管分支：重點(diǎn)對(duì)右上肋膈角處末梢血管分辨力的評(píng)價(jià)。清

晰可見(jiàn)直徑為2mm程度的血管影像；明顯可見(jiàn)直徑為1mm以下的末梢血

管影；下肺野外帶密度標(biāo)準(zhǔn)1.13±0.04o

②肺野縱隔側(cè)：重點(diǎn)對(duì)左上肺動(dòng)脈分辨力進(jìn)行評(píng)估。

?左上肺動(dòng)脈分支：清晰可見(jiàn)直徑為5nmi程度的血管影像；明顯可見(jiàn)左

上肺動(dòng)脈分支與主動(dòng)脈弓的邊緣；左上肺動(dòng)脈分支密度處于可分辨程度

1.13+0.04o

?右下肺動(dòng)脈重疊影像：重點(diǎn)對(duì)重疊的大血管、支氣管透亮陰影的評(píng)價(jià)。

清晰可見(jiàn)直徑為5mm程度的血管影像；明顯可見(jiàn)右下肺動(dòng)脈邊緣與重疊

影像；似可見(jiàn)與肺靜脈的交叉、支氣管透亮區(qū)；密度標(biāo)準(zhǔn)0.98±0.02。

③縱隔部

?主氣管：明顯可見(jiàn)主氣管邊界；可見(jiàn)與主氣管交叉的奇靜脈上區(qū)凹陷的

邊界；主氣管密度標(biāo)準(zhǔn)為0.62±0.03。

?左右主支氣管追蹤：重點(diǎn)對(duì)低密度區(qū)中略高密度影像(支氣管分叉)分辨

力的評(píng)價(jià)。明顯可見(jiàn)氣管旁線、氣管分叉；可見(jiàn)奇靜脈弓部；左右主支氣

管下緣可追蹤；密度標(biāo)準(zhǔn)0.44±0.()2。

?心臟、橫膈部相重疊的血管影：重點(diǎn)對(duì)低密度區(qū)、低密度影像分辨力的

評(píng)價(jià)?？勺粉櫟脚c心臟陰影相重疊的血管影；可追蹤到與橫膈相重疊的血

管影；心影密度標(biāo)準(zhǔn)037±0.02,膈下密度標(biāo)準(zhǔn)033±0.02。

(2)體位顯示標(biāo)準(zhǔn)

?肺門陰影結(jié)構(gòu)可辨。

?鎖骨下密度易于肺紋理的追蹤。

?乳房陰影內(nèi)可追蹤到肺紋理。

?左心影內(nèi)可分辨出肺紋理。

?肝肺重疊部可追蹤到肺紋理。

?可顯示縱隔陰影。

?肺尖充分顯示。

?肩胛骨投影于肺野之外。

?兩側(cè)胸鎖關(guān)節(jié)對(duì)稱。

?膈肌包括完全，且邊緣銳利

?心臟、縱隔邊緣清晰銳利。

(3)成像技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

?攝影裝置：帶有靜止或活動(dòng)濾線柵的立位攝影架

?標(biāo)稱焦點(diǎn)值：<1.3o

?總濾過(guò)：>3.0mmAI當(dāng)量。

?濾線柵：柵比12:1,柵密度40L/cm。

?屏/片系統(tǒng):相對(duì)感度400。

-FFD：180cm。

?攝影管電壓：125kVo

咱動(dòng)曝光控制：選擇三野電離室。

?曝光時(shí)間：<20mso<span="">

?防護(hù)屏蔽：標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)。

(4)受檢者劑量標(biāo)準(zhǔn)

成年人標(biāo)準(zhǔn)體型受檢者的體表入射劑量W0.3mCy。

3.其他部位影像質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

(1)顱骨后前正位

①診斷學(xué)要求標(biāo)準(zhǔn)：顱骨穹隆內(nèi)、外板結(jié)構(gòu)及額竇、篩竇、顏骨巖部及內(nèi)

聽(tīng)道應(yīng)清晰可見(jiàn)。影像細(xì)節(jié)顯示指標(biāo)為0.3~0.5mm。

②體位顯示標(biāo)準(zhǔn)：顱骨正中矢狀線投影于照片正中；眼眶、上頜竇左右對(duì)

稱顯示；兩側(cè)無(wú)名線或眼眶外緣至顱外板等距；巖骨外緣投影于眶內(nèi)上1

/3處，不與眶上緣重疊；照片包括全部顆骨及下頜骨升支。

③成像技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

?攝影設(shè)備：帶濾線柵的檢查床或帶濾線柵的立位攝影架。

?標(biāo)稱焦點(diǎn):<0.6mmo

?管電壓：70~85kV。

?總濾過(guò)：2.5NmrnAl當(dāng)量。

?濾線柵：柵比之10:1,柵密度40L/cm。

?屏/片系統(tǒng)感度：標(biāo)稱感度40()。

?攝影距離：100-120cmo

咱動(dòng)曝光控制(AEC)：選擇中心探測(cè)野

?曝光時(shí)間：<1<span="">00mso

?防護(hù)屏蔽：標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)。

④受檢者劑量標(biāo)準(zhǔn)：成人標(biāo)準(zhǔn)體型的體表入射劑量：<5mCyo

⑤影像密度標(biāo)準(zhǔn)范圍：?jiǎn)蝹?cè)眶上緣中點(diǎn)向上2cm處().95~1.15；內(nèi)聽(tīng)道中

點(diǎn)0.55~0.60o

(2)顱骨側(cè)位

①診斷學(xué)要求標(biāo)準(zhǔn)：顱骨穹隆內(nèi)、外板、蝶骨壁、題骨巖部、顱骨小

梁結(jié)構(gòu)及血管溝清晰可見(jiàn)。顱前窩輪廓、蝶骨小翼明顯可見(jiàn)。影像細(xì)節(jié)顯

示指標(biāo)為0.3-0.5mm?

②體位顯示標(biāo)準(zhǔn)：蝶鞍位于照片正中略偏前；蝶鞍各緣呈單線半月

狀，無(wú)雙邊影；前顱窩底重疊為單線，雙側(cè)外耳孔、巖骨投影重合；照片

包括所有顱骨及下頜骨升支，額面緣投影應(yīng)與片緣近似平行。

③成像技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

?攝影設(shè)備：帶濾線柵的檢查床或帶濾線柵的立位攝影架。

?標(biāo)稱焦點(diǎn):<0.6mmo

?管電壓：70-85kVo

?總濾過(guò)：>2.5mmAl當(dāng)量。

?濾線柵：柵比N10:l,柵密度40L/cm。

?屏/片系統(tǒng)感度：標(biāo)稱感度400。

?攝影距離：100~120cmo

咱動(dòng)曝光控制(AEC)：選擇中心探測(cè)野。

?曝光時(shí)間:<100mso<span="">

?防護(hù)屏蔽：標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)。④受檢者劑量標(biāo)準(zhǔn)：成人標(biāo)準(zhǔn)體型的體表入射

齊(J量：<5mCyo

⑤影像密度標(biāo)準(zhǔn)范圍：顱內(nèi)前后徑中點(diǎn)0.45~().5()；鞍內(nèi)

0.55~0.65o(3)膝關(guān)節(jié)前后正位

①診斷學(xué)要求標(biāo)準(zhǔn)：股骨遠(yuǎn)端及脛骨近端骨小梁清晰可見(jiàn)；膝關(guān)節(jié)周

圍軟組織可見(jiàn)，骸骨隱約可見(jiàn)。影像細(xì)節(jié)顯示指標(biāo)為0.3~0.5mm。

②體位顯示標(biāo)準(zhǔn)：照片包括股骨遠(yuǎn)端、脛骨近端及周圍軟組織；關(guān)節(jié)

面位于照片正中顯示，關(guān)節(jié)間隙內(nèi)外兩側(cè)等距；腓骨小頭與脛骨僅有小部

重疊(約為腓骨小頭1/3)。

③成像技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

?攝影設(shè)備：攝影檢查床。

?標(biāo)稱焦點(diǎn)：<0.6mm,

?管電壓：55-65kVo

,總濾過(guò)：>2.5mmAl當(dāng)量。

?濾線柵：(一)。

?屏/片系統(tǒng)感度：標(biāo)稱感度200。

?攝影距禺：100~120cmo

?自動(dòng)曝光控制(AEC)：(-)o

?曝光時(shí)間：<200ms(><span="">

?防護(hù)屏蔽：標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)。

④受檢者劑量標(biāo)準(zhǔn)：成人標(biāo)準(zhǔn)體型的體表入射劑量：<1.0mcy?<

span="">

⑤影像密度標(biāo)準(zhǔn)范圍：軟組織(腓骨小頭旁)1.7~1.8；關(guān)節(jié)內(nèi)外腔

0.9-1.1；股骨皮質(zhì)0.4~0.5；股骨與骸骨重疊區(qū)中心點(diǎn)0.4~0.5；脛骨上端

中心().55~0.65。

(4)膝關(guān)節(jié)側(cè)位

①診斷學(xué)要求標(biāo)準(zhǔn)：股骨遠(yuǎn)端及脛骨近端骨小梁清晰可見(jiàn)；膝關(guān)節(jié)周圍軟

組織可見(jiàn)。影像細(xì)節(jié)顯示指標(biāo)為0.3?0.5mm。

②體位顯示標(biāo)準(zhǔn)：膝關(guān)節(jié)間隙位于照片正中，股骨內(nèi)外牌重合；骸骨呈

側(cè)位顯示，無(wú)雙邊，股骸關(guān)節(jié)間隙完全顯示；腓骨小頭前1/3與脛骨重

疊；股骨與脛骨長(zhǎng)軸夾角為120°~130%

③成像技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

?攝影設(shè)備：攝影檢查床。

?標(biāo)稱焦點(diǎn)：<0.6mm=

.管電壓：55-65kVo

?總濾過(guò)：>2.5mmAl當(dāng)量。

?濾線柵:(-)o

?屏/片系統(tǒng)感度：標(biāo)稱感度200。

?攝影距離：100~120cm。

?自動(dòng)曝光控制(AEC)：(-)?

?曝光時(shí)間：<200ms。<span="">

?防護(hù)屏蔽：標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)。

④受檢者劑量標(biāo)稱：成人標(biāo)準(zhǔn)體型的體表入射劑量：<<

span="M>1.0mGyo

⑤影像密度標(biāo)準(zhǔn)范圍：關(guān)節(jié)腔前緣1.2~1.4；關(guān)節(jié)腔后緣脛骨

上端中點(diǎn)0.6~0.7；骸骨中點(diǎn)0.8~0.9。

(4)腰椎前后正位

①診斷學(xué)要求標(biāo)準(zhǔn)：椎弓、椎間關(guān)節(jié)、棘突和橫突均清晰可見(jiàn)；骨皮質(zhì)

和骨小梁清晰可見(jiàn)；腰大肌可見(jiàn)。影像細(xì)節(jié)顯示指標(biāo)為0.3~0.5mm。

②體位顯示標(biāo)準(zhǔn)：照片包括胸11至舐2全部椎骨及兩側(cè)腰大?。蛔刁w

序列于照片正中，兩側(cè)橫突、椎弓根對(duì)稱顯示；第三腰椎椎體各緣呈切線

狀顯示，無(wú)雙邊影；椎間隙清晰可見(jiàn)。

③成像技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

?攝影設(shè)備：帶濾線柵的檢查床或帶濾線柵的立位攝影架。

?標(biāo)稱焦點(diǎn)：＜1.3mm。

?管電壓:75~90kVo

?總濾過(guò)：N3.0mmAl當(dāng)量。

?濾線柵:柵比210:1,柵密度4()L/cm。

?屏/片系統(tǒng)感度：標(biāo)稱感度400。

?攝影距離：100~120cm。

?自動(dòng)曝光控制(AEC)：選擇中心探測(cè)野。

?曝光時(shí)間：＜400ms＜,＜span=""＞

?防護(hù)屏蔽：應(yīng)對(duì)男性或可能的情況下對(duì)女性患者進(jìn)行生殖腺屏蔽。

④受檢者劑量標(biāo)準(zhǔn)：成人標(biāo)準(zhǔn)體型的體表入射劑量：＜10mcy。＜

span=""＞

⑤影像密度標(biāo)準(zhǔn)范圍：第三腰椎橫突中點(diǎn)1.1-1.3；第三、四椎間隙不

與骨重疊處腰大肌(平行于第三、四椎間隙的腰大肌中

點(diǎn))1.4~1.6。

(5)腰椎側(cè)位

①診斷學(xué)要求標(biāo)準(zhǔn)：椎體骨皮質(zhì)和骨小梁清晰可見(jiàn)；椎弓根、椎間孔和

臨近軟組織可見(jiàn)；椎間關(guān)節(jié)及腰舐關(guān)節(jié)及棘突可見(jiàn)；影像細(xì)節(jié)顯示指標(biāo)為

0.5mm。

②體位顯示標(biāo)準(zhǔn)：照片包括胸11至舐2椎骨及部分軟組織；腰椎體各

緣無(wú)雙邊顯示；腰舐關(guān)節(jié)可見(jiàn)。

③成像技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

?攝影設(shè)備：帶濾線柵的檢查床或帶濾線柵的立位攝影架。

?標(biāo)稱焦點(diǎn)：＜1.3mmo

?管電壓：80-95kVo

?總濾過(guò)：＞3.0mmAl當(dāng)量。

?濾線柵：柵比之10:1,柵密度40L/cm。

?屏/片系統(tǒng)感度：標(biāo)稱感度400。

?攝影距禺：100~120cmo

?自動(dòng)曝光控制(AEC)：選擇中心探測(cè)野。

?曝光時(shí)間：<1000ms(.

?防護(hù)屏蔽：應(yīng)對(duì)男性患者采取適當(dāng)?shù)纳诚倨帘巍?/p>

④受檢者劑量標(biāo)準(zhǔn)：成人標(biāo)準(zhǔn)體型的體表入射劑量：<30mcy?<

span="">

⑤影像密度標(biāo)準(zhǔn)范圍：第三腰椎正中第三腰椎棘突正中2.()

~2.2；第三、四椎間隙腰舐關(guān)節(jié)中點(diǎn)().5~0.7。

(6)腹部泌尿系平片(KUB)

①診斷學(xué)要求標(biāo)準(zhǔn)：骨骼清晰可見(jiàn)；腎臟輪郭、腰大肌影及腹壁脂肪線

可見(jiàn)；腹部腸道清潔良好，對(duì)診斷無(wú)影響；影像細(xì)節(jié)顯示指標(biāo)為1.0mm鈣

化點(diǎn)。

②體位顯示標(biāo)準(zhǔn)：從腎臟上端至膀胱整個(gè)泌尿系統(tǒng)全部包括在照片內(nèi)；

腰椎序列投影于照片正中；兩側(cè)腹部影像對(duì)稱顯示。

③成像技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

?攝影設(shè)備：帶濾線柵的檢查床。

?標(biāo)稱焦點(diǎn)：<1.3mmo

.管電壓：75~90kV?

?總濾過(guò)：>3.0mmAl當(dāng)量。

?濾線柵：柵比多0:1,柵密度40L/cm.

?屏/片系統(tǒng)感度：標(biāo)稱感度400。

?攝影距黑：100~120cmo

?自動(dòng)曝光控制(AEC)：選擇中心或兩上探測(cè)野

,曝光時(shí)間：<200ms<><span="">

?防護(hù)屏蔽：應(yīng)對(duì)男性生殖腺加以屏蔽。

④受檢者劑量標(biāo)準(zhǔn)：成人標(biāo)準(zhǔn)體型的體表入射劑量：<l()mcy。<

span="">

⑤影像密度標(biāo)準(zhǔn)范圍：腎區(qū)(腎下極向上2cm處，無(wú)腸氣重

疊)0.4~1.1；第二腰椎橫突中點(diǎn)0.9~1.25；閉孔中心1.25~1.35。

自測(cè)題-64歐共體1995年提出的綜合評(píng)價(jià)概念不包括()

A.以診斷學(xué)要求為依據(jù)

B.以物理參數(shù)為客觀評(píng)價(jià)手段

C.以滿足診斷要求所需的攝影技術(shù)條件為保證

D.同時(shí)，充分考慮減少輻射劑量

E.影像密度的定量標(biāo)準(zhǔn)

答：E

自測(cè)題-65胸部后前位影像質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不包括（）

A.診斷學(xué)要求的標(biāo)準(zhǔn)

B.視覺(jué)美學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)

C.體位顯示標(biāo)準(zhǔn)

D.成像技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

E.受檢者劑量標(biāo)準(zhǔn)

答：B

自測(cè)題-66胸部后前位影像質(zhì)量診斷學(xué)要求的標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)肺野部的評(píng)價(jià)重

點(diǎn)是（）

A.對(duì)血管（肺紋理）向肺野外帶末梢連續(xù)追蹤的評(píng)價(jià)

B.對(duì)低密度區(qū)、低對(duì)比影像分辨力的評(píng)價(jià)

C.對(duì)左心影內(nèi)肺紋理的分辨

D.對(duì)主氣管邊界的分辨

E.對(duì)支氣管分叉部分辨力的評(píng)價(jià)

答：A

自測(cè)題-67與胸部后前位體位顯示標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系最小的一項(xiàng)是（）

A.肺尖充分顯示

B.肩胛骨投影于肺野之外

C.兩側(cè)胸鎖關(guān)節(jié)對(duì)稱

D.膈肌包括完全，且邊緣銳利

E.乳房陰影內(nèi)可追蹤到肺紋理

答：E

自測(cè)題-68胸部后前位成像技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中哪項(xiàng)不正確（）

A.攝影裝置：帶有靜止或活動(dòng)濾線柵的立位攝影架

B.標(biāo)稱焦點(diǎn)值：＜1.3

C.FFD：18（）cm

D.攝影管電壓：125kV

E.曝光時(shí)間：＞2（）ms

答：E

自測(cè)題-69下列哪項(xiàng)不是盧頁(yè)骨后前正位體位顯示標(biāo)準(zhǔn)（）

A.顱骨正中矢狀線投影于照片正中

B.眼眶、上頜竇左右對(duì)稱顯示

C.兩側(cè)無(wú)名線或眼眶外緣至顱外板等距

D.照片包括全部面骨及下頜骨升支

E.巖骨外緣投影于眶內(nèi)上1/3處，不與眶上緣重疊

答：D

自測(cè)題-70顱骨側(cè)位體位顯示標(biāo)準(zhǔn)中最重要的一項(xiàng)是（）

A.蝶鞍位于照片正中略偏前

B.蝶鞍各緣呈單線半月?tīng)睿瑹o(wú)雙邊影

C.照片包括所有顱骨

D.照片還要包括下頜骨升支

E.額面緣投影應(yīng)與片緣近似平行

答：B

自測(cè)題-71關(guān)于膝關(guān)節(jié)前后正位體位顯示標(biāo)準(zhǔn)，下列哪項(xiàng)是錯(cuò)誤的（）

A.照片包括股骨遠(yuǎn)端、脛骨近端及周圍軟組織

B.關(guān)節(jié)面位于照片正中顯示

C.骸骨呈正位影像清晰顯示

D.關(guān)節(jié)間隙內(nèi)外兩側(cè)等距

E.腓骨小頭與脛骨僅有小部重疊（約為腓骨小頭1/3）

答：C

自測(cè)題-72關(guān)于膝關(guān)節(jié)側(cè)位的體位顯示標(biāo)準(zhǔn)，下列哪項(xiàng)是錯(cuò)誤的（）

A.膝關(guān)節(jié)間隙位于照片正中，股骨內(nèi)外牌重合；

B.骸骨呈側(cè)位顯示，無(wú)雙邊

C.股骸關(guān)節(jié)間隙完全顯示

D.腓骨小頭前1/3與脛骨重疊

E,股骨與脛骨長(zhǎng)軸夾角為90。~1（）（）。

答：E

自測(cè)題-72關(guān)于腰椎前后正位體位顯示標(biāo)準(zhǔn)，下列哪項(xiàng)是錯(cuò)誤的（）

A.照片包括腰1至腰5全部椎骨及兩側(cè)腰大肌

B.椎體序列清晰顯示于照片正中

C.兩側(cè)橫突、椎弓根對(duì)稱顯示

D.第三腰椎椎體各緣呈切線狀顯示，無(wú)雙邊影

E.椎間隙清晰可見(jiàn)

答：A

自測(cè)題-73腹部泌尿系平片(KUB)診斷學(xué)要求標(biāo)準(zhǔn)，下列哪項(xiàng)是錯(cuò)誤的

()

A.骨骼清晰可見(jiàn)

B.腎臟輪廓可見(jiàn)

C.腰大肌影及腹壁脂肪線可見(jiàn)

D.腹部腸道清潔良好，對(duì)診斷無(wú)影響

E.影像細(xì)節(jié)顯示指標(biāo)為1.0cm鈣化點(diǎn)

答：E

考點(diǎn)12】數(shù)字成像技術(shù)概述

1.數(shù)字成像技術(shù)概述

(1)數(shù)字成像技術(shù)的興起

自1895年德國(guó)物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)X線伊始，X線便首先應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)

域。通過(guò)透視和攝影照相對(duì)疾病進(jìn)行診斷，從而開(kāi)創(chuàng)了X線攝影技術(shù)，開(kāi)

啟了醫(yī)學(xué)放射影像學(xué)服務(wù)于人類健康的偉大篇章。它第一次無(wú)創(chuàng)傷的為人

類提供人體內(nèi)部器官組織的解剖形態(tài)學(xué)圖像。

7()年代以前，為了適應(yīng)放射醫(yī)學(xué)臨床工作和科研的需要，X線影像設(shè)備技

術(shù)圍繞著X線球管、膠片、成像板、影像增強(qiáng)器以及對(duì)比劑等，開(kāi)展了一

系列的新技術(shù)、新工藝，使得影像設(shè)備的性能、功能不斷改善和提高，產(chǎn)

品品種和生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，X線的檢查方式、檢查手段、應(yīng)用范圍得到

了進(jìn)一步的擴(kuò)大和提高。但是，它們的成像方式并沒(méi)有本質(zhì)的改變。

20世紀(jì)70年代初期開(kāi)始，伴隨著物理學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)

的飛速發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像學(xué)領(lǐng)域先后發(fā)明了一系列全新的成像技術(shù)和設(shè)備，

如CT、MRLDSA、US、NM、CR、DR等。從而沖破了傳統(tǒng)的X線檢

查技術(shù)，構(gòu)成了當(dāng)代新的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)領(lǐng)域。

這些新技術(shù)不僅極大的豐富了形態(tài)診斷信息和圖像的層次，提高了形態(tài)學(xué)

的診斷水平，更為重要的是實(shí)現(xiàn)了診斷信息的數(shù)字化，它是醫(yī)學(xué)診斷影像

技術(shù)中一次重大的變革。可以說(shuō)，7()年代以前為傳統(tǒng)的單一的放射診斷

學(xué)，70年代以后發(fā)展成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)。

與傳統(tǒng)X線影像技術(shù)相比，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的最大特點(diǎn)是進(jìn)入了數(shù)字成

像領(lǐng)域。它們雖然都是以形成的圖像作為診斷依據(jù)。但是，各自的成像能

源、成像方式、檢查方法和診斷原理則有很大差別。如表4-1所示。

4-1醫(yī)學(xué)影像成像技術(shù)的比較

圖

像對(duì)人體影

成像源成像依據(jù)成像方式/士白旦優(yōu)勢(shì)

種響

類

形態(tài)、全

X線密度和厚度直接透射大有損

貌、精細(xì)

密度分辨力

CTX線吸收系數(shù)數(shù)據(jù)重建中有損

高

軟組織、代

MRI磁場(chǎng)氫核物理狀態(tài)數(shù)據(jù)重建中無(wú)損

謝信息

安全、動(dòng)

US超聲波界面反射數(shù)據(jù)重建中無(wú)損

態(tài)、重復(fù)

核素含量和分

NM線數(shù)據(jù)重建小有損功能

g布

現(xiàn)代各種醫(yī)學(xué)影像的成像源、成像依據(jù)雖然各不相同。但是，它們的成像

方式均為數(shù)據(jù)重建，這表明現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像已進(jìn)入圖像信息的數(shù)字化時(shí)代。

20世紀(jì)80年代初期，存儲(chǔ)熒光體方式的CR系統(tǒng)率先進(jìn)入了臨床使用，

從而解決了常規(guī)X線攝影的數(shù)字化。1997年以后，以平板探測(cè)器為主的

數(shù)字X線攝影系統(tǒng)亦相繼問(wèn)世，為醫(yī)學(xué)影像學(xué)實(shí)現(xiàn)圖像的全面數(shù)字化奠定

了基礎(chǔ)，也促進(jìn)了遠(yuǎn)程放射學(xué)的發(fā)展。

2.模擬與數(shù)字

（1）模擬影像與數(shù)字影像的概念

模擬是以某種范疇的表達(dá)方式如實(shí)地反映另一種范疇。在我們?nèi)粘Ｉ钪?/p>

有很多這種現(xiàn)象，例如溫度與時(shí)間、電源的頻率、電壓和電流的變化等，

這些信息量的變化是隨著時(shí)間和距離的改變連續(xù)的變化。我們把這種連續(xù)

變化的信號(hào)稱為模擬信號(hào)和模擬量。由模擬量構(gòu)成的圖像稱為模擬影像。

在X線攝影范圍內(nèi)，影像的記錄和顯示是從幾乎完全透明（白色）到幾乎

不透明（黑色）的一個(gè)連續(xù)的灰階范圍。它是X線透過(guò)人體內(nèi)部器官的投

影，這種不同的灰度差別即為任何一個(gè)局部所接受的輻射強(qiáng)度的模擬；或

從另一角度講，為相應(yīng)的成像組織結(jié)構(gòu)對(duì)射線衰減的模擬。

由此不難理解，傳統(tǒng)的X線透視熒光屏影像、傳統(tǒng)X線照片以及LI-TV

影像均屬于模擬影像。因?yàn)?，這些影像中的密度（或亮度）是空間位置的

連續(xù)函數(shù)，影像中的點(diǎn)和點(diǎn)之間是連續(xù)的，中間沒(méi)有間隔，感光密度（或

亮度）隨著坐標(biāo)點(diǎn)的變化是連續(xù)改變的。而將這些形成模擬影像模擬影像

的設(shè)備，稱之為模擬系統(tǒng)。

若在一個(gè)正弦（或非正弦）信號(hào)周期內(nèi)取若干個(gè)點(diǎn)的值，取點(diǎn)的多少以能

恢復(fù)原信號(hào)為依據(jù)，再將每個(gè)點(diǎn)的值用若干位二進(jìn)制數(shù)碼表示，這就是用

數(shù)字量表示模擬量的方法。將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的介質(zhì)為模/數(shù)

（A/D）轉(zhuǎn)換器。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬量（如電壓、電流、頻率、相移、脈

寬等）通過(guò)采樣轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量，該過(guò)程就稱為數(shù)字化。轉(zhuǎn)換后的數(shù)

字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)圖像處理器進(jìn)行處理，重建出圖像。該幅圖像是由數(shù)字

量組成的，故稱之為數(shù)字影像。

由此可見(jiàn)，數(shù)字影像則是將模擬影像分解成有限個(gè)小區(qū)域，每個(gè)小區(qū)域中

圖像密度的平均值用一個(gè)整數(shù)表示。就是說(shuō)，數(shù)字圖像是由許多不同密度

的點(diǎn)組成的。數(shù)字在這里不僅意味著數(shù)碼，數(shù)字的概念是以某種人為規(guī)定

的量級(jí)且定量化的反映另一種概念范圍。數(shù)字成像系統(tǒng)也稱為離散系統(tǒng)。

模擬信號(hào)可以轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。同樣，數(shù)字信號(hào)也可以轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，

兩者是可逆的。完成這種轉(zhuǎn)換的元件是數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器，它把離散的

數(shù)字量（數(shù)字脈沖信號(hào)）轉(zhuǎn)換成模擬量，即還原成原來(lái)信息。

可見(jiàn)，對(duì)于同一幅圖像可以有兩種表現(xiàn)形式，即模擬方法和數(shù)字方法（連

續(xù)方法和離散方法）。這兩種方法各有特色，在解決某一具體問(wèn)題時(shí)，往

往兩種方法混合使用。

一幅圖像顯示后，到底是模擬影像還是數(shù)字影像，肉眼很難分辨，若用一

精密的密度閱讀器掃描，其結(jié)果兩者是有差別的。模擬圖像是以一種直觀

的物理量來(lái)連續(xù)地、形象的表現(xiàn)另一種物理量的情況，數(shù)字圖像則完全是

以一種規(guī)則的數(shù)字量的集合來(lái)表示物理圖像。

（2）數(shù)字影像的優(yōu)勢(shì)

既然模擬方法和數(shù)字方法可以混用，為什么在圖像處理中傾向于數(shù)字方法

呢？總的來(lái)說(shuō)，數(shù)字方法在很多方面優(yōu)于模擬方法：

?對(duì)器件參數(shù)變化不敏感；

?可預(yù)先決定精度；

?較大的動(dòng)態(tài)范圍；

?更適合于非線性控制；

?對(duì)環(huán)境、溫度變換敏感性低；

?可靠性高；

?系統(tǒng)依據(jù)時(shí)間劃分進(jìn)行多路傳輸時(shí)，有較大靈活性；

?純數(shù)字系統(tǒng)是由大量簡(jiǎn)單通斷開(kāi)關(guān)組成的。它基本上不隨時(shí)間和溫度產(chǎn)

生漂移，系統(tǒng)性能始終一致。

總之，數(shù)字方法的最大特點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)。

從應(yīng)用角度分析，數(shù)字圖像與傳統(tǒng)的模擬圖像相比，數(shù)字圖像的優(yōu)勢(shì)是：

?數(shù)字圖像的密度分辨力高

屏/片組合系統(tǒng)的密度分辨力只能達(dá)到26灰階，而數(shù)字圖像的密度分辨力

可達(dá)到2^12灰階。雖然人眼對(duì)灰階的分辨力有一定的限度。但是，因數(shù)

字圖像可通過(guò)變化窗寬、窗位、轉(zhuǎn)換曲線等技術(shù)，可是全部灰階分段得到

充分顯示。從而擴(kuò)大了密度分辨力的信息量。

?數(shù)字圖像可進(jìn)行后處理

圖像后處理是數(shù)字圖像的最大特點(diǎn)。只要保留原始數(shù)據(jù)，就可以根據(jù)診斷

需要，并通過(guò)軟件功能，有針對(duì)性的對(duì)圖像進(jìn)行處理，以提高診斷率。處

理內(nèi)容有窗技術(shù)、參數(shù)測(cè)量、特征提取、圖像識(shí)別、二維和三維重建、灰

度變換、數(shù)據(jù)壓縮等，這些均是高科技在醫(yī)學(xué)影像學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用的重要體

現(xiàn)。

?數(shù)字圖像可以存儲(chǔ)、調(diào)閱、傳輸或拷貝

數(shù)字圖像可以存儲(chǔ)于磁盤、磁帶、光盤及各種記憶體中，并可隨時(shí)進(jìn)行調(diào)

閱、傳輸。影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸是PACS系統(tǒng)建立的最重要部分，為聯(lián)

網(wǎng)、遠(yuǎn)程會(huì)診、實(shí)現(xiàn)無(wú)膠片化等奠定了良好基礎(chǔ)。

3.數(shù)字X線攝影的發(fā)展與需求

(1)數(shù)字X線攝影的發(fā)展

全球數(shù)字影像(DI)的市場(chǎng)份額，自1997年起平均年度增長(zhǎng)率為7.8%,平

板探測(cè)器系統(tǒng)在所有數(shù)字系統(tǒng)中從1998年的1.7%到2004年的68%(取自

Frost和Sullivan公司98年預(yù)測(cè))。DR普及率在德國(guó)為23%,英國(guó)為16

%。

我國(guó)CR設(shè)備的年度增長(zhǎng)率在10-15%,而DR設(shè)備的年度增長(zhǎng)率自2005

年以來(lái)急劇上升為45~50%。到2006年底CR設(shè)備的臨床運(yùn)行量大約在

170()~2()00臺(tái)；DR設(shè)備的裝機(jī)量大約在1165臺(tái)。在我國(guó)東部大城市三級(jí)

甲醫(yī)院數(shù)字X線攝影的普及率在100%o如果我們以全國(guó)2萬(wàn)家醫(yī)院作為

基數(shù)，數(shù)字X線攝影的普及率大約在在30%左右。

由此我們不難體會(huì)，數(shù)字X線攝影的發(fā)展比我們預(yù)計(jì)的要快得多，X線攝

影數(shù)字化的普及已成為必然趨勢(shì)。

(2)X線攝影數(shù)字化的需求

影像數(shù)字化發(fā)展的原動(dòng)力在哪里?我們分析有三個(gè)方面的原因：

①醫(yī)療體制改革的需求

患者需要在最短時(shí)間、用最少的花費(fèi)、獲取最佳的診療效果。這是一個(gè)永

無(wú)休止的需求。數(shù)字化可以提高檢查效率；數(shù)字化可以提高檢查質(zhì)量、闊

展更高級(jí)的臨床應(yīng)用；數(shù)字化可以優(yōu)化衛(wèi)生資源配置，降低醫(yī)療費(fèi)用，減

少醫(yī)院開(kāi)支。以此，數(shù)字化的選擇是醫(yī)學(xué)發(fā)展的必然。

②醫(yī)療信息一體化的需求

醫(yī)院信息一體化的格局將由醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)、患者信息系統(tǒng)(PIS)

或電子記錄系統(tǒng)(EPR)、放射科信息系統(tǒng)(RIS)以及圖像存儲(chǔ)傳輸系

統(tǒng)(PACS)構(gòu)成。在此，醫(yī)學(xué)影像的采集、顯示、存儲(chǔ)、傳輸?shù)臄?shù)字

化，將成為實(shí)現(xiàn)醫(yī)院信息一體化的基礎(chǔ)。

③數(shù)字醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)的需求

1997年全球數(shù)字影像(DI)的市場(chǎng)份額為99億美金，如果以每年7.8%的增

長(zhǎng)率粗略計(jì)算2005年可達(dá)166億美金。這對(duì)廠家來(lái)講是個(gè)巨大誘惑。

回顧醫(yī)學(xué)影像學(xué)發(fā)展的歷程，正如中國(guó)工程院劉玉清院士指出的：從1895

年倫琴發(fā)現(xiàn)X線到1972年，77年基本上處于傳統(tǒng)X線診斷領(lǐng)域，到90

年代中期則形成了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)體系，其間以每2-3年出現(xiàn)一個(gè)新技術(shù)

的頻率發(fā)展，而這些新技術(shù)無(wú)一不是以數(shù)字影像為基礎(chǔ)。到了20世紀(jì)末

期則向占60~7()%檢查份額的常規(guī)X線攝影數(shù)字化沖擊，相繼出現(xiàn)了計(jì)算

機(jī)X線攝影(computedradiography,CR)和數(shù)字X線攝影(digital

radiography,DR)。

4.X線數(shù)字影像的獲取方式與比較

(1)數(shù)字影像獲取的方式

歸納起來(lái)，X線數(shù)字影像可通過(guò)以下五種方式獲取或轉(zhuǎn)換：

膠片數(shù)字化儀(FilmDigitizer)；

計(jì)算機(jī)X線攝影(ComputedRadiography,CR)；

電荷耦合器(charge-coupleddevice,CCD)技術(shù)；

碘化鈉/非晶硅平板探測(cè)器(a-Si)；

非晶硒平板探測(cè)器(a-Se)。

從所獲得的圖像性質(zhì)來(lái)講，無(wú)論是CR、CCD、碘化葩/非晶硅平板探測(cè)器

還是非晶硒平板探測(cè)器所獲得的圖像系統(tǒng)均屬于數(shù)字X線攝影(digital

radiography,DR)(.然而，由于數(shù)字X線攝影發(fā)展歷程所致，人們已經(jīng)習(xí)

慣將計(jì)算機(jī)X線攝影提出來(lái)稱之為“CR”，而將CCD、碘化鈉/非晶硅和非

晶硒平板探測(cè)器所獲得的圖像均稱為“DR”。

(2)數(shù)字影像信息獲取方式的比較

①膠片數(shù)字化儀

價(jià)格低廉；適用于原有照片庫(kù)的數(shù)字化；圖像質(zhì)量受原始照片的限制；有

信息丟失的危險(xiǎn)；網(wǎng)絡(luò)連接能力低。

②計(jì)算機(jī)X線攝影(CR)

我們認(rèn)為，CR的出現(xiàn)首先鏈接成了一個(gè)完整的影像數(shù)字鏈。CR開(kāi)拓了X

線攝影數(shù)字化的先河；充分有效地利用了現(xiàn)有X線攝影設(shè)備；具備目前

DR尚無(wú)法替代的床邊數(shù)字?jǐn)z影；為X線攝影數(shù)字化的普及創(chuàng)造了十分有

利的條件和機(jī)遇；對(duì)中國(guó)市場(chǎng)來(lái)講，它既可以完成影像的數(shù)字鏈，又可以

獲得可觀的資本積累?，F(xiàn)在CR已普及全國(guó)三級(jí)甲等院。

CR與屏/片成像系統(tǒng)相比有更好地動(dòng)態(tài)范圍及線性；網(wǎng)絡(luò)連接能力強(qiáng)；可

充分利用現(xiàn)有X線設(shè)備，不改變工作流程。特別是在急診、ICU、CCU床

邊攝影有獨(dú)特的功能，是DR目前還不能普及的。此外成本相對(duì)較低。

但是，CR的最大問(wèn)題是不能做動(dòng)態(tài)采集；CR靜態(tài)采集需要手工操作，采

集速度較慢(一般在3()秒)；成像板易出現(xiàn)劃痕和人工偽影。

③電荷藕合器件(CCD)

利用電荷藕合器件(CCD)將模擬影像轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像有三種技術(shù)路線：

光學(xué)透鏡式(opticallens)＞狹縫掃描式(slotscan)及光纖圓錐式(fiber

opticaltaper).CCD開(kāi)發(fā)容易，技術(shù)成熟，成本相對(duì)較低。圖像質(zhì)量將隨

其矩陣大小而改變，且它是由許多小的CCD拼接而成(磚面設(shè)計(jì))，結(jié)

構(gòu)復(fù)雜。與DR相比，X線量子檢出率(detectivequantum

efficency,DQE)及噪音等效量子量子數(shù)(noiseequivalentquanta,NEQ)

較低，且采集速度較DR慢(一般在20秒左右)。

④數(shù)字X線攝影(DR)

數(shù)字X線攝影(DR)的核心技術(shù)是平板探測(cè)器(FPD),它分為直接轉(zhuǎn)換式平

板探測(cè)器和間接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器兩種。DR在圖像質(zhì)量、輻射劑量、臨床

應(yīng)用等方面均優(yōu)于屏/片成像系統(tǒng)。當(dāng)然，在網(wǎng)絡(luò)功能上更是后者所不能

及。

?數(shù)字影像質(zhì)量的評(píng)價(jià)要素是信噪比(signaltonoiserio,SNR),它通過(guò)調(diào)制

傳遞函數(shù)(modulationtransferfunmction,MTF)、量子檢出率(DQE)、噪

音等效量子數(shù)(NEQ)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

?DR系統(tǒng)的量子檢出率(DQE)性能比屏/片系統(tǒng)高一倍，這就意味著在相同

劑量下，影像質(zhì)量(DQE)可以提高50%；或在相同影像質(zhì)量下，劑量減

少一半。

?DR系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍大，線性好。根據(jù)臨床應(yīng)用采用不同的對(duì)比成像，影

像層次豐富、信息量大。

?采集速度采集速度快，可進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢查(30幀/秒)。從采集到顯示可做

到5秒，工作效率與屏/片系統(tǒng)相比可提高30-6()%。

?與網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品形成一體化，可立即進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸或遠(yuǎn)程會(huì)診。

-DR系統(tǒng)的高速成像及低劑量高影像質(zhì)量特點(diǎn)，為臨床高級(jí)應(yīng)用的發(fā)展提

供了一個(gè)平臺(tái)。

?但是，DR系統(tǒng)也存在發(fā)展中的問(wèn)題，成本比CR、CCD高，平板探測(cè)器

技術(shù)的高級(jí)臨床應(yīng)價(jià)值還有待進(jìn)一步考證。

?直接轉(zhuǎn)換式平板探測(cè)器的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)及噪聲等效量子數(shù)(NEQ)

高；結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，制造費(fèi)用略低；間接轉(zhuǎn)換式平板探測(cè)器易于作成大快

整體平板，量子檢出率(DQE)高于前者；開(kāi)發(fā)成本及制造費(fèi)用高。

坦率地講，目前間接轉(zhuǎn)換式平板探測(cè)器(碘化鈉一非結(jié)晶硅)占全球平

板探測(cè)器市場(chǎng)的90%以上。全球醫(yī)療影像設(shè)備三大巨頭GE,Siemens,

Philips,均不約而同地選擇采用間接轉(zhuǎn)換式(碘化葩一非結(jié)晶硅)平板探

測(cè)器。

(3)數(shù)字X線攝影臨床應(yīng)用的走勢(shì)

一種新技術(shù)的出現(xiàn)，其臨床價(jià)值就體現(xiàn)在臨床應(yīng)用的提高上。由于數(shù)字平

板探測(cè)器技術(shù)具有的成像速度高和低噪聲特點(diǎn)，為未來(lái)臨床的高級(jí)應(yīng)用提

供了一個(gè)很好的平臺(tái)。數(shù)字平板探測(cè)器技術(shù)將會(huì)在以下的臨床應(yīng)用中得到

擴(kuò)展：與計(jì)算機(jī)輔助探測(cè)(computeraideddetection,CAD)系統(tǒng)結(jié)合成一

體化、遠(yuǎn)程放射學(xué)、雙能量減影、體層合成、時(shí)間減影、數(shù)字減影血管造

影(DSA)、低劑量透視下的體位設(shè)計(jì)等。

我們認(rèn)為，在這些未來(lái)的臨床應(yīng)用中最具有影響力的應(yīng)屬時(shí)間減影、體層

合成以及與計(jì)算機(jī)輔助診斷(CAD)系統(tǒng)的一體化。

5.數(shù)字成像基本用語(yǔ)

⑴矩陣(matrix)

矩陣是一個(gè)數(shù)學(xué)概念，它表示一個(gè)橫成行、縱成列的數(shù)字方陣。

⑵采集矩陣(acquisitionmatrix)

每幅畫面觀察視野所含像素的數(shù)目。

⑶顯示矩陣(displaymatrix)

顯示器上顯示的圖像像素?cái)?shù)目。為了保證顯示圖像的質(zhì)量，顯示矩陣一般

等于或大于采集矩陣。通常為512x512或1024x1024。

⑷像素與體素(pixelvoxel)

像素又稱像元，系指組成圖像矩陣中的基本單元。圖像實(shí)際上包含有人體

某一部位的一定厚度，我們將其代表一定厚度的三維空間的體積單元稱為

體素?？梢?jiàn)，體素是一個(gè)三維的概念，像素是一個(gè)二維概念。像素實(shí)際上

是體素在成像時(shí)的表現(xiàn)。像素的大小可由像素尺寸表征，如

129日01乂129Vm。

⑸原始數(shù)據(jù)(rawdata)

由探測(cè)器直接接受到的信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)放大后通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)

稱為原始數(shù)據(jù)。

⑹采集時(shí)間(acquisitiontime)

又稱成像時(shí)間或掃描時(shí)間，系指獲取一幅圖像所花費(fèi)的時(shí)間。

⑺重建與重建時(shí)間(reconstructionandreconstructiontime)

用原始數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算而得到顯示數(shù)據(jù)的過(guò)程，稱之為重建。實(shí)際上重建的數(shù)

學(xué)處理過(guò)程是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的數(shù)學(xué)過(guò)程。重建能力是計(jì)算機(jī)功能中一項(xiàng)重

要指標(biāo)，重建一般采用專門的計(jì)算機(jī)---陣列處理器(arrayprocessor,

簡(jiǎn)稱AP)來(lái)完成，它受主控計(jì)算機(jī)的指揮。

重建時(shí)間系指陣列處理器(AP)用原始數(shù)據(jù)重建成顯示數(shù)據(jù)矩陣所需要的時(shí)

間。重建時(shí)間與重建矩陣的大小有關(guān)，重建矩陣大所需的重建時(shí)間要長(zhǎng)。

同時(shí)又取決于AP的運(yùn)算速度和內(nèi)存容量的影響。AP的運(yùn)算速度快重建時(shí)

間短，內(nèi)存容量大相對(duì)也能縮短重建時(shí)間。

⑻濾波函數(shù)(filteringfunction)

又稱重建算法(reconstructionalgorithm)是指圖像重建時(shí)所采用的一種數(shù)

學(xué)計(jì)算程序。其運(yùn)算方法有多種，如反投影法、分析法一一傅里葉反演

法、濾波反投影法、卷積投影法及二維傅里葉變換法等。

不同的數(shù)字成像設(shè)備采用的計(jì)算程序也各不相同。前四種重建算法在CT

和MRI中多選用，二維傅里葉變換(ZDFT)圖像重建法為MRI所特有。

在實(shí)際應(yīng)用中，因采用的算法不同，所得到的圖像效果亦有很大差別。

以CT為例，為了適應(yīng)診斷的需要，在重建算法中大體分為三種，即高分

辨算法、標(biāo)準(zhǔn)算法和軟組織算法。高分辨算法實(shí)際是一種突出輪廓的算

法，它在圖像重建時(shí)擴(kuò)大對(duì)比度，提高空間分辨力。但是，卻要付出圖像

噪聲增加為代價(jià)。軟組織算法則是采用一種使圖像邊緣平滑、柔和的算

法，圖像的高對(duì)比度下降，而噪聲減少，密度分辨力提高，軟組織層次清

晰。標(biāo)準(zhǔn)算法則不必采取附加平滑和突出輪廓的措施。

⑼噪聲(noise)與信噪比(SNR或C/N)

從字面解釋系指不同頻率和不同強(qiáng)度的聲音，無(wú)規(guī)律的組合在一起即成噪

聲。后來(lái)對(duì)噪聲的應(yīng)用擴(kuò)大化，不同地方的應(yīng)用對(duì)其概念的解釋也不相

同。在電路中，由于電子的持續(xù)雜亂運(yùn)動(dòng)或沖擊性的雜亂運(yùn)動(dòng)，而在電路

中形成頻率范圍相當(dāng)寬的雜波稱作“噪聲”。

在X線數(shù)字成像中嚴(yán)格規(guī)定噪聲定義為：影像上觀察到的亮度水平中隨機(jī)

出現(xiàn)的波動(dòng)。從本質(zhì)上分析，噪聲主要是統(tǒng)計(jì)學(xué)的而不是檢測(cè)性的概念。

信噪比是信號(hào)與噪聲之比的簡(jiǎn)稱。在實(shí)際的信號(hào)中一般都包含有兩種成

分，即有用信號(hào)和噪聲，噪聲是無(wú)處不有的。用來(lái)表征有用信號(hào)強(qiáng)度同噪

聲強(qiáng)度之比的一個(gè)參數(shù)稱為“信號(hào)噪聲比“。這個(gè)參數(shù)值越大，噪聲對(duì)信號(hào)

的影響越小，信息傳遞質(zhì)量就越高。所以，信噪比是評(píng)價(jià)電子設(shè)備的一項(xiàng)

重要的技術(shù)指標(biāo)。

(10)灰階(grayscale)

在照片或顯示器上，所呈現(xiàn)的黑白圖像上的各點(diǎn)表現(xiàn)出不同深度灰色。把

白色與黑色之間分成若干級(jí)，稱為“灰度等級(jí)”。表現(xiàn)出的亮度(或灰度)

信號(hào)的等級(jí)差別，稱為灰階。為適應(yīng)人的視覺(jué)的最大等級(jí)范圍，灰階一般

只有16個(gè)刻度。但是，灰階的每一刻度內(nèi)又有4級(jí)連續(xù)變化的灰度，故

共有64個(gè)連續(xù)的不同灰度的過(guò)渡等級(jí)。

(11)比特(bit)

比特是信息量的單位。在數(shù)字通訊中，使用一些基本符號(hào)來(lái)表示信息，這

種符號(hào)稱“位”或“碼元在二進(jìn)制中，一位碼元所包含的信息量稱為1比

特。

(12)偽影(artifact)

系指在成像過(guò)程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤圖像的特征。

(13)亮度響應(yīng)(brightnessresponse)

換能器能把光能轉(zhuǎn)換為電流，這種亮度——電流轉(zhuǎn)換功能稱為該換能器的

亮度響應(yīng)。

(14)動(dòng)態(tài)范圍(dynamicrange)

對(duì)光電轉(zhuǎn)換器而言，亮度響應(yīng)并非從0水平開(kāi)始，也不會(huì)持續(xù)至無(wú)限大的

亮度。其響應(yīng)的有用的最大與最小亮度值之比即為動(dòng)態(tài)范圍。若D表示動(dòng)

態(tài)范圍，B表示亮度響應(yīng)，D=Bmax/Bmin。例如，氧化鉛光導(dǎo)攝像管的D

值大致為1000?

(15)窗口技術(shù)(windowtechnology)

系指分析數(shù)字化圖像的一種重要方法。即選擇適當(dāng)?shù)拇皩捄痛拔粊?lái)觀察圖

像，使所需要的組織或病變部位明顯的顯示出來(lái)。窗寬(windowwidth)

表示所顯示信號(hào)強(qiáng)度值的范圍。窗位(wndowlevel)又稱窗水平。是圖像

顯示過(guò)程中代表圖像灰階的中心位置。

(16)尼奎斯特頻率(Nyquistfrequency)

尼奎斯特頻率是數(shù)字化圖像的專用術(shù)語(yǔ)，等于2倍像素尺寸的倒數(shù)。

。。模/數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)

把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。即把連續(xù)的模擬信號(hào)分解為彼此分離的信

息，并分別賦予相應(yīng)的數(shù)字量級(jí)，這一過(guò)程稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換。完成這種轉(zhuǎn)換

的元件稱模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。

數(shù)/模轉(zhuǎn)換實(shí)際是模/數(shù)轉(zhuǎn)換的逆轉(zhuǎn)。它把二進(jìn)制數(shù)字影像轉(zhuǎn)變?yōu)槟M影

像，即形成視頻影像顯示在電視屏幕上，這一過(guò)程稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換，完成此

轉(zhuǎn)換的元件稱數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。

(18)硬件(hardware)與軟件(software)

硬件是指成像設(shè)備的機(jī)械部件和計(jì)算機(jī)以及電子部分的元器件。軟件是用

于控制計(jì)算機(jī)運(yùn)算過(guò)程的程序。程序由計(jì)算機(jī)語(yǔ)言寫成，它是能被計(jì)算機(jī)

是別的一系列數(shù)字。軟件包括管理程序、數(shù)據(jù)獲取程序、數(shù)據(jù)處理程序以

及顯示程序等。

6.數(shù)字圖像的形成

以數(shù)字方式表示的圖像稱為數(shù)字圖像，數(shù)字圖像的形成需要借助于計(jì)算

機(jī)。因?yàn)椋?jì)算機(jī)接收和輸出的信息必須是數(shù)字的形式，故模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)

/模轉(zhuǎn)換是計(jì)算機(jī)對(duì)外聯(lián)系的門戶。無(wú)論哪種數(shù)字成像設(shè)備，如CT、

MRI、DSA、CR、DR等，雖然它們采集影像的方式各不相同，作為數(shù)字

圖像的形成，大體都要經(jīng)過(guò)以下三個(gè)步驟：

(1)圖像數(shù)據(jù)采集

該過(guò)程利用各種輻射接收器件，如探測(cè)器、CCD攝像管、探頭、IP板、硒

檢測(cè)器等，通過(guò)曝光或掃描等形式后將收集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形

式，此稱為數(shù)字化。與此同時(shí)，將圖像分割成若干個(gè)小單元，這種處理稱

為空間取樣。

為了闡明這一過(guò)程，我們以圖4-1為例作一分析。這是一幅人物畫，掃描

或曝光過(guò)程中即把這幅圖像分割成許多等份的區(qū)域，這些區(qū)域稱之為像

素，掃描又是圖像行和列格柵化的過(guò)程，格柵大小通常決定了像素的數(shù)

量。本圖中格柵的大小為9x11,像素?cái)?shù)量則為99個(gè)。

采樣是圖像數(shù)字化過(guò)程的第二部(圖4-2)。對(duì)一幅圖像采集時(shí)，該圖像

中像素的每一個(gè)亮點(diǎn)被采樣，光點(diǎn)通過(guò)光電倍增管轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)(模擬

信號(hào))。如果是反射圖像，則由光電倍增管在圖像強(qiáng)接收采樣信號(hào)；如果

是透射圖像，光電倍增管則在圖像后采樣。

數(shù)據(jù)采集的最后一步是圖像的量化。量化過(guò)程中，每一個(gè)被采樣像素的亮

度值都取整數(shù)，即零、正數(shù)或負(fù)數(shù)，其所取的數(shù)值決定了數(shù)字圖像的灰度

值，并且精確地對(duì)應(yīng)于像素的原點(diǎn)，灰度值的總和稱為灰階。一幅圖像可

以由任何一個(gè)灰度值組成。整個(gè)量化過(guò)程，以整數(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。

【考點(diǎn)13】計(jì)算機(jī)X線攝影(CR)的概念

1.CR的稱謂與簡(jiǎn)史

(1)CR的稱謂

1981年日本富士膠片公司首先推出了成像板(ImagingPlate,IP)

技術(shù)。成像板的研發(fā)為計(jì)算機(jī)X線攝影(CR)的實(shí)現(xiàn)奠定了基

礎(chǔ)，從而真正完成了醫(yī)學(xué)影像的數(shù)字鏈。

在國(guó)內(nèi)人們習(xí)慣將計(jì)算機(jī)X線攝影稱謂為CR。這種稱謂簡(jiǎn)潔、實(shí)

用。但是，除此之外我們還要知道其它的學(xué)名。因?yàn)?，?dāng)我們閱

讀國(guó)外文獻(xiàn)時(shí)，常常發(fā)現(xiàn)CR自身也還有許多不同的稱謂，而增加

了迷惑性。這些稱謂包括，存儲(chǔ)熒光體數(shù)字X線攝影(digital

radiographywithstoragephosphors)、數(shù)字發(fā)光X線攝影(digital

luminescenceradiography)、光激勵(lì)發(fā)光X線攝影

(photostimulableluminescence,PSLradiography)。不管使用何

種名稱，它們都指得是一種采集和記錄高能電磁輻射的投射影像

的技術(shù)，此技術(shù)采用含有特殊存儲(chǔ)熒光體材料的可重復(fù)使用的探

測(cè)器。

從國(guó)外英語(yǔ)文獻(xiàn)看，特別是從物理學(xué)角度分析計(jì)算機(jī)X線攝影

(CR)時(shí)，較多采用光激勵(lì)存儲(chǔ)熒光體(PhotostimulableStorage

Phosphor,PSP)成像的稱謂。

關(guān)于CR成像板也有不同的稱謂，如光激勵(lì)存儲(chǔ)熒光體（PSP）

屏、SP探測(cè)器等。從X線信息影像的形成與傳遞過(guò)程分析，凡是

能探測(cè)到透過(guò)被照體以后X線強(qiáng)度的差異，并轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)影像的

介質(zhì)，均可稱為探測(cè)器。如屏/片系統(tǒng)、影像增強(qiáng)器（1.1）、CR的

成像板（IP）、DR的數(shù)字平板探測(cè)器、CCD探測(cè)器等等。但是，

為適應(yīng)我國(guó)醫(yī)學(xué)影像界的習(xí)慣，我們還是在書中以成像板（IP）

稱謂。

在這里。我們要特別提出是，有人將計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）稱之

為CRX線機(jī)，這是一個(gè)原則錯(cuò)誤。因?yàn)?。CR不具有產(chǎn)生X線源

的功能，它只是一種將X線信息影像轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)的、數(shù)字影像的

裝置，或者說(shuō)是一種數(shù)字影像采集與顯示技術(shù)的裝置。

盡管人們習(xí)慣上把稱為計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）的技術(shù)與稱為數(shù)字

X線攝影（DR）技術(shù)區(qū)分開(kāi)來(lái)。但是，國(guó)際上有的學(xué)者認(rèn)為，CR

是DR的一種形式，而且是最早的形式。

這從數(shù)字?jǐn)z影的宏觀角度講是可以理解的。但是，在國(guó)內(nèi)我們還

是不希望將CR與DR混為一談。我們?cè)O(shè)想一下，如果把CR也稱

為DR的話，那就會(huì)在使用中造成理解上的混亂。

（2）CR的簡(jiǎn)史

大多數(shù)人都熟悉過(guò)去20年左右CR的快速發(fā)展。在這20年里，掃

描裝置的安裝數(shù)量增加了20000倍，而系統(tǒng)價(jià)格和體積卻減小了

10倍以上，掃描速度增加了2到3倍。

然而，CR的發(fā)展是建立于存儲(chǔ)熒光體（storagephosphor,SP）技

術(shù)之上。也就是說(shuō)，存儲(chǔ)熒光體（SP）技術(shù)比CR的歷史要長(zhǎng)得

多。

光激勵(lì)發(fā)光（photostimulableluminescence,PSL）效應(yīng)，就是把

存儲(chǔ)的高能射線通過(guò)光激勵(lì)后以可見(jiàn)光的形式釋放。它早在19世

紀(jì)中期就開(kāi)始使用，通過(guò)全野或局域激勵(lì)的方法，把不可見(jiàn)（如紫

外線）空間影像轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)狀態(tài)。

1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X線后不久，就有了使用光激勵(lì)發(fā)光（PSL）效應(yīng)

的全野X線成像的實(shí)驗(yàn)。二戰(zhàn)期間，紅外激勵(lì)存儲(chǔ)熒光體被用在

夜視照相機(jī)上，紅外情景（光激勵(lì)發(fā)光源）在相機(jī)里成像在預(yù)先

存儲(chǔ)能量的存儲(chǔ)熒光體（SP）探測(cè)器上，使其以可見(jiàn)光的形式釋放

能量，再現(xiàn)了輸入的不可見(jiàn)場(chǎng)景。

現(xiàn)代CR系統(tǒng)的先驅(qū)是在20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的，當(dāng)時(shí)研究者

正在尋找一種新的途徑來(lái)改善全野激勵(lì)法的可見(jiàn)光收集效率低下

和圖像質(zhì)量不佳的狀況。他們?cè)噲D開(kāi)發(fā)一種存儲(chǔ)熒光體掃描系

統(tǒng)，聚焦的可見(jiàn)光束逐點(diǎn)地激勵(lì)成像板，盡可能靠近激勵(lì)發(fā)光點(diǎn)

放置一光電探測(cè)器來(lái)收集盡可能多的局部激發(fā)光。

這些努力隨著1981年首臺(tái)商品化CR系統(tǒng)(FujiPhotoFilm公

司)的推出達(dá)到了頂點(diǎn)。此后，許多制造商都研發(fā)出使用光激勵(lì)

發(fā)光(PSL)效應(yīng)的商品化CR系統(tǒng)，而且不僅僅局限在醫(yī)學(xué)成像方

面。

2.CR系統(tǒng)的構(gòu)成

CR系統(tǒng)使用IP為探測(cè)器，利用現(xiàn)有的X線設(shè)備進(jìn)行X線信息的

采集來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的獲取。它主要由影像板、影像閱讀器、影像處

理工作站、影像存儲(chǔ)系統(tǒng)組成。

(1)IP的構(gòu)造

IP是CR成像系統(tǒng)的關(guān)鍵元器件，是采集或記錄圖像信息的載

體，并代替了傳統(tǒng)的屏/片系統(tǒng)。它適用于各種類型的X線機(jī)，也

適用于各種常規(guī)X線檢查，具有很大的靈活性和廣泛的用途，IP

可以重復(fù)使用。但是，不具備圖像顯示功能。

IP外觀像一塊單面增感屏，由表面保護(hù)層、光激勵(lì)發(fā)光(PSL)物質(zhì)

層、基板層和背面保護(hù)層組成(圖4-6)。

①表面保護(hù)層

表面保護(hù)層的制作材料常采用聚酯樹(shù)脂類纖維，耐磨損、透光率

高，不受外界溫、濕度變化的影響。作用是防止光激勵(lì)發(fā)光物質(zhì)

層在使用過(guò)程中受到損傷。

②光激勵(lì)發(fā)光(PSL)物質(zhì)層

由PSL物質(zhì)與多聚體共同組成。PSL物質(zhì)為發(fā)光材料，結(jié)晶體顆

粒的平均直徑在4?7Rm。顆粒直徑增加，發(fā)光強(qiáng)度增加，但隨之

圖像的清晰度降低。多聚體的材料一般為硝化纖維素、聚酯樹(shù)

脂、丙稀及聚氯酸酯等。多聚體的作用是使PSL物質(zhì)在涂布層中

均勻分布，具有適度的柔軟性和機(jī)械強(qiáng)度，并免受溫度、濕度、

輻射和激光等因素的影響而產(chǎn)生理化性質(zhì)的變化。

③基板

基板的材料是聚乙烯對(duì)苯二酸酯(polyethyleneterephthalate,

PET),厚度在200?350pim。作用是保護(hù)PSL物質(zhì)層，避免激光

在PSL物質(zhì)層產(chǎn)生界面反射，提高圖像清晰度。有的IP為了防止

光透過(guò)基板，還在基板中增加了吸光層。

④背面保護(hù)層

制作材料與表面保護(hù)層相同。作用是防止使用過(guò)程中成像板之間

的摩擦損傷。

(2)CR閱讀器的構(gòu)成與功能

當(dāng)前的CR閱讀器都使用逐點(diǎn)讀取技術(shù)，激光束按照一定的模式掃

描整個(gè)成像板表面，測(cè)量成像板上每一點(diǎn)的發(fā)射光并將其轉(zhuǎn)換為

數(shù)字信號(hào)，然后采樣和量化成數(shù)字圖像。在最早的CR系統(tǒng)中，完

成此任務(wù)的部件體積巨大要裝滿整個(gè)房間。今天，它們只需安裝

在一張桌面上(圖4-7)。

CR閱讀器的構(gòu)成與功能描述如下：

①激光源與強(qiáng)度控制(LaserSourceandIntensityControl)

現(xiàn)代的CR系統(tǒng)大多采用紅外固態(tài)激光二極管(波長(zhǎng)

67()?690nm)作為光源。紅外的波長(zhǎng)與常規(guī)使用的氟鹵化鋼成像

板的激勵(lì)光譜相匹配，同時(shí)又與發(fā)射光波長(zhǎng)(藍(lán)光)容易區(qū)分不

會(huì)影響它的探測(cè)。固態(tài)激光源更緊湊、有效、可靠，而且持續(xù)時(shí)

間也比氣體激光源更長(zhǎng)。現(xiàn)在掃描裝置激光束的延遲時(shí)間在

l~6ms/每像素。

CR閱讀器設(shè)有特殊的強(qiáng)度控制裝置，它可以實(shí)時(shí)監(jiān)控激光的功率

并校正波動(dòng)。但是，這種容許范圍很小。在激勵(lì)曲線的直線部

分，波動(dòng)即使小于百分之十也會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。因此，必須把強(qiáng)度波

動(dòng)控制在這個(gè)水平以下。激勵(lì)曲線越高，允許波動(dòng)并不隨之加

大。因?yàn)?，需要更大的曝光量變化以使得輸出信?hào)產(chǎn)生相同的變

化。

②線束成型光學(xué)裝置(Beam-sh叩ingOptics)

激光器發(fā)出的線束必須經(jīng)過(guò)最優(yōu)化處理后方可對(duì)成像板曝光。這

一點(diǎn)對(duì)于固態(tài)激光器尤為重要，它產(chǎn)生橢圓形線束而不像氣體激

光器的圓形線束。此外，即使是產(chǎn)生圓形激光束，線束也會(huì)在穿

過(guò)成像板時(shí)改變形狀和速度。

在CR閱讀器中，這種效果導(dǎo)致尺寸不同的成像板由于線束位置的

不同，激勵(lì)過(guò)程的線束延遲時(shí)間（掃描速度）也就不同。這是我

們不愿看到的。因?yàn)?，即使整個(gè)成像板的曝光量一致，在它的邊

緣與中央部的信號(hào)輸出和空間分辨力也會(huì)不同。CR閱讀器含有專

用的束形控制裝置（包括一種所謂的f-0透鏡），它保證線束的形

狀，尺寸和速度與光束所處的位置無(wú)關(guān)。

③線束偏導(dǎo)（偏制）裝置（BeamDeflector）

線束偏導(dǎo)裝置是使得激光束快速向前、向后，均沿著一條掃描

線順序激勵(lì)成像板上的每一點(diǎn)。其他方向的移動(dòng)由傳輸裝置控

制。這個(gè)方向被稱為快速掃描方向或者線掃描方向。根據(jù)所需要

的掃描速度，可以使用不同規(guī)格的偏導(dǎo)（偏制）裝置。對(duì)于較低的掃

描速度，可使用的是旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)筒和固定激光束（也就是沒(méi)有偏轉(zhuǎn)

器，所有的移動(dòng)都由轉(zhuǎn)筒來(lái)控制）。對(duì)于較高的速度來(lái)說(shuō)，通常

的解決辦法是在電流計(jì)上安裝一反光鏡。電流計(jì)前后擺動(dòng)，使得

線束沿成像板運(yùn)動(dòng)。在折回時(shí)，激光束會(huì)被擋住。而在最高速的

裝置中，采用旋轉(zhuǎn)的多邊形棱鏡。每一面反光鏡掃過(guò)成像板的一

條線，然后將下一條線移交給下一面反光鏡，依此類推。這里，

非常重要的一點(diǎn)是每一面反光鏡要具有相同的反射率和相對(duì)于多

邊形轉(zhuǎn)子的相同角度。

④傳輸環(huán)節(jié)（TransportStage）

傳輸環(huán)節(jié)能夠在與快速掃描方向垂直的方向上傳送成像板。這

個(gè)方向通常被稱為慢速掃描方向，頁(yè)面掃描或者交叉線掃描方

向。在整個(gè)線束偏導(dǎo)裝置和傳輸環(huán)節(jié)的作用下，整個(gè)成像板表面

都能夠被激光束“接觸”到（也就是采樣）。由于使用線束偏導(dǎo)裝

置，在不同的掃描速度要求下，有不同傳輸環(huán)節(jié)的選擇。在低速

掃描裝置中可以使用一個(gè)轉(zhuǎn)筒，然而目前所有的CR閱讀器都采用

直線傳輸方式，成像板被夾住或放在可移動(dòng)的平板上，沿著一定

軌跡進(jìn)行移動(dòng)。

在這里，速度的穩(wěn)定性是十分重要的，以避免條帶狀偽影的產(chǎn)

生。由于讀取過(guò)程是破壞性的，也就是說(shuō)潛影會(huì)在讀取之后消

失。因此，在慢速掃描方向上，激光掃描線必須進(jìn)行恒定的交

疊。傳輸速率哪怕是百分之幾的波動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致可見(jiàn)的帶狀偽影。

【考點(diǎn)14]CR圖像的處理

1.