第四章数字X线成像基础
第四章数字X线成像基础
第一节 数字图像的特征
考点1 模拟与数字
1.能够计数的离散量称为数字信号,不能计数的连续量称为模拟信号。
2.数字化图像是由许多不同密度的点组成的,点与点之间的位置关系相对固定,点与点之间的密度是一均值。
考点2 模拟信号与数字信号的互换
模拟信号可以转换成数字信号,同样数字信号也可以转换成模拟信号,两者是可逆的。将数字信号转换成模拟信号需要使用数/模转换器(DAC),它能把离散的数字量转换成模拟量。因此,同一幅图像或一种信号可以有两种表现形式,即模拟方法和数字方法。
考点3 矩阵与像素
1. 矩阵表示一个横成行、纵成列的数字方阵,有影像矩阵和显示矩阵之分。影像矩阵指CT重建得到的影像或CR、DR采集到的每幅影像所用矩阵;显示矩阵是指显示器上显示的影像矩阵。
2. 像素又称像元,指组成图像矩阵中的基本单元,是一个二维概念,大小可由像素尺寸表示,如100μm×100μm。
3. 数字图像是由有限个像素点组成的,构成数字图像的所有像素构成了矩阵。矩阵与像素大小的关系为:像素大小=视野大小/矩阵大小,因此当视野大小固定时,矩阵越大,像素尺寸越小;矩阵不变时,视野增大,像素尺寸随之增大。
考点4 矩阵、像素与图像关系
1. 图像矩阵是一个整数值的二维数组,大小一般根据具体的应用和成像系统的容量决定,一幅图像中包含的像素数目等于图像矩阵行与列数的乘积。
2. 如果构成图像的像素数量少,像素的尺寸大,可观察到的原始图像细节较少,图像的空间分辨率低;反之,像素数量多,图像的空间分辨率高。
3. 灰度级数影响着数字图像的密度分辨率。计算机处理和存储数字图像采用的是二进制数。量化后灰度级的数量由2N决定,N是二进制数的位数,称为位(bit),用来表示每个像素的灰度精度。
考点5 数字图像术语


第二节 数字图像的形成
考点1 数字X线影像的形成过程
数字X线影像的形成过程大体都要经过信息采集、量化、转换和图像显示的四个连续进行,难以截然分开的过程。
考点2 数字图像采样
1. 空间采样,简称采样,是指X线曝光或扫描,透过被照体的载有影像信息的X线被辐射接收器件接收,将收集到的信号转换成数字形式,与此同时并将图像分割成若干个小单元。
2. 相邻两个采样点之间的间隔称为采样间隔,对大小相同的图像而言,采样间隔越小,图像的像素数越多;同时,单个像素面积越小,图像空间分辨率越高,越能准确表现原图像,但信息容量也增加。
3. 当采样间隔>采样点大小时,采样点排列不连续,图像噪声增加。当采样间隔<采样点大小时,图像噪声特性得以改善,但模糊度增加。
4. 对原始图像信息进行等间隔采样时,所用的采样频率必须为原始图像信息中所包含的最高频率的2倍以上,即满足“采样定理”。如果不能满足采样定理,采样后信号的频率就会重叠,即高于采样频率一半的频率成分将被重建成低于采样频率一半的信号。这种频谱的重叠导致的失真称为混叠伪影,而重建出来的信号称为原信号的混叠替身。
考点3 数字图像量化
1. 量化是指将连续变化的灰度或密度等模拟信息,转化成离散的数字信息的过程,也就是在振幅方向上用适当的间隔将被样本化的信号分配到邻近规定值中的过程。
2. 对灰阶显示程度的要求是以人眼分辨微小密度差别的能力为依据的,通常要求噪声小、信嗓比高的成像系统能达到12bit(4096灰阶)。
3. 量化级数越多,数字化过程带来的误差就越小,信号表现能力越高,但图像数据量增加。反之,量化的级数越少,数字化过程的误差越大,可出现伪轮廓状伪影。
考点4 数字图像转换
模拟信号经采样与量化处理后被转换为数字信号,采样过程决定了数字图像的空间分辨率,量化过程决定了数字图像的密度分辨率。因此模/数转换器是实现图像数字化的核心部件。

第三节 数字图像的处理
考点1 图像处理技术定义
医学图像处理技术是指综合利用计算机图形学和图像处理技术,把由CR、DR、CT、MR、PET等数字成像技术所获得的人体信息图像进行不同方式的处理,例如,窗口技术、组织均衡技术、多平面重组技术、表面阴影显示、最大强度投影、容积再现、仿真内镜技术等。


第四节 数字图像评价
考点1 数字图像质量评价方法

考点2 调制传递函数
调制传递函数是描绘不同空间频率下成像系统细节分辨力的函数,是成像系统分辨率特性的重要参量,其值域为[0.1]。
考点3 量子检出率
量子检出率是指成像系统中输出信号和输入信号之比,也可以解释为成像系统中有效量子的利用率,是不同空间分辨率下衡量图像信噪比的量化指标,可以确定系统在一个空间频率范围内获取信息的好坏程度。影响量子检出率(DQE)的因素有:X线吸收量、信号曲线(由MTF测量)的幅度或强度以及噪声。
考点4 观察者操作特性曲线
观察者操作特性曲线也称为ROC曲线,是一种以信号检出概率方式,对成像系统在背景噪声中的微小信号检出能力进行解析与评价的方法;曲线下面积越大,诊断准确性越高。在ROC曲线上,最靠近坐标图左上方的点为敏感度和特异度均较高的临界值。

第五节 计算机辅助诊断
考点1 计算机辅助诊断
1. 计算机辅助诊断是利用计算机解释医学图像的内涵,弥补影像学科医生凭肉眼观察图像发现异常征象、主观分析影像学表现时作出判断失误的不足,为医生作出正确的影像学诊断提供帮助。
2. 计算机辅助诊断技术利用工作站对获得的医学图像进行图像分割、病变特征的提取、模式识别等处理,进而得到有价值的诊断信息。
考点2 在乳腺疾病中应用
1. 计算机辅助诊断技术主要通过计算机将乳腺摄影影像与计算机数据库中的正常乳腺进行比较,最后计算机将其认为异常的部位勾画出来,供放射科医生参考。
2, 计算机辅助诊断的方法
原始图像→预处理→特征提取→分类→良性/恶性/正常。
考点3 在胸部疾病中应用
胸部疾病中的应用主要集中在胸片中的心脏和肺野的自动分析(如心胸比例)、肺结节、气胸的检测、肺间质渗出、肿块和钙化的分类鉴别等方面,尤其肺结节的检出有着特别重要的意义。