第四章數(shù)字X線(xiàn)成像基礎(chǔ)

第一節(jié) 數(shù)字圖像的特征

考點(diǎn)1?模擬與數(shù)字?

1.能夠計(jì)數(shù)的離散量稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)，不能計(jì)數(shù)的連續(xù)量稱(chēng)為模擬信號(hào)。?

2.數(shù)字化圖像是由許多不同密度的點(diǎn)組成的，點(diǎn)與點(diǎn)之間的位置關(guān)系相對(duì)固定，點(diǎn)與點(diǎn)之間的密度是一均值。?

考點(diǎn)2?模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的互換?

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。將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)需要使用數(shù)／模轉(zhuǎn)換器（DAC），它能把離散的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。因此，同一幅圖像或一種信號(hào)可以有兩種表現(xiàn)形式，即模擬方法和數(shù)字方法。?

考點(diǎn)3?矩陣與像素?

1.?矩陣表示一個(gè)橫成行、縱成列的數(shù)字方陣，有影像矩陣和顯示矩陣之分。影像矩陣指CT重建得到的影像或CR、DR采集到的每幅影像所用矩陣；顯示矩陣是指顯示器上顯示的影像矩陣。?

2.?像素又稱(chēng)像元，指組成圖像矩陣中的基本單元，是一個(gè)二維概念，大小可由像素尺寸表示，如100μm×100μm。?

3.?數(shù)字圖像是由有限個(gè)像素點(diǎn)組成的，構(gòu)成數(shù)字圖像的所有像素構(gòu)成了矩陣。矩陣與像素大小的關(guān)系為：像素大小=視野大?。仃嚧笮?，因此當(dāng)視野大小固定時(shí)，矩陣越大，像素尺寸越小；矩陣不變時(shí)，視野增大，像素尺寸隨之增大。?

考點(diǎn)4?矩陣、像素與圖像關(guān)系?

1.?圖像矩陣是一個(gè)整數(shù)值的二維數(shù)組，大小一般根據(jù)具體的應(yīng)用和成像系統(tǒng)的容量決定，一幅圖像中包含的像素?cái)?shù)目等于圖像矩陣行與列數(shù)的乘積。?

2.?如果構(gòu)成圖像的像素?cái)?shù)量少，像素的尺寸大，可觀察到的原始圖像細(xì)節(jié)較少，圖像的空間分辨率低；反之，像素?cái)?shù)量多，圖像的空間分辨率高。?

3.?灰度級(jí)數(shù)影響著數(shù)字圖像的密度分辨率。計(jì)算機(jī)處理和存儲(chǔ)數(shù)字圖像采用的是二進(jìn)制數(shù)。量化后灰度級(jí)的數(shù)量由2N決定，N是二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，稱(chēng)為位（bit），用來(lái)表示每個(gè)像素的灰度精度。?

考點(diǎn)5?數(shù)字圖像術(shù)語(yǔ)?

第二節(jié) 數(shù)字圖像的形成

考點(diǎn)1?數(shù)字X線(xiàn)影像的形成過(guò)程?

數(shù)字X線(xiàn)影像的形成過(guò)程大體都要經(jīng)過(guò)信息采集、量化、轉(zhuǎn)換和圖像顯示的四個(gè)連續(xù)進(jìn)行，難以截然分開(kāi)的過(guò)程。?

考點(diǎn)2?數(shù)字圖像采樣?

1.?空間采樣，簡(jiǎn)稱(chēng)采樣，是指X線(xiàn)曝光或掃描，透過(guò)被照體的載有影像信息的X線(xiàn)被輻射接收器件接收，將收集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，與此同時(shí)并將圖像分割成若干個(gè)小單元。?

2.?相鄰兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的間隔稱(chēng)為采樣間隔，對(duì)大小相同的圖像而言，采樣間隔越小，圖像的像素?cái)?shù)越多；同時(shí)，單個(gè)像素面積越小，圖像空間分辨率越高，越能準(zhǔn)確表現(xiàn)原圖像，但信息容量也增加。?

3.?當(dāng)采樣間隔>采樣點(diǎn)大小時(shí)，采樣點(diǎn)排列不連續(xù)，圖像噪聲增加。當(dāng)采樣間隔<采樣點(diǎn)大小時(shí)，圖像噪聲特性得以改善，但模糊度增加。?

4.?對(duì)原始圖像信息進(jìn)行等間隔采樣時(shí)，所用的采樣頻率必須為原始圖像信息中所包含的最高頻率的2倍以上，即滿(mǎn)足“采樣定理”。如果不能滿(mǎn)足采樣定理，采樣后信號(hào)的頻率就會(huì)重疊，即高于采樣頻率一半的頻率成分將被重建成低于采樣頻率一半的信號(hào)。這種頻譜的重疊導(dǎo)致的失真稱(chēng)為混疊偽影，而重建出來(lái)的信號(hào)稱(chēng)為原信號(hào)的混疊替身。?

考點(diǎn)3?數(shù)字圖像量化?

1.?量化是指將連續(xù)變化的灰度或密度等模擬信息，轉(zhuǎn)化成離散的數(shù)字信息的過(guò)程，也就是在振幅方向上用適當(dāng)?shù)拈g隔將被樣本化的信號(hào)分配到鄰近規(guī)定值中的過(guò)程。?

2.?對(duì)灰階顯示程度的要求是以人眼分辨微小密度差別的能力為依據(jù)的，通常要求噪聲小、信嗓比高的成像系統(tǒng)能達(dá)到12bit（4096灰階）。?

3.?量化級(jí)數(shù)越多，數(shù)字化過(guò)程帶來(lái)的誤差就越小，信號(hào)表現(xiàn)能力越高，但圖像數(shù)據(jù)量增加。反之，量化的級(jí)數(shù)越少，數(shù)字化過(guò)程的誤差越大，可出現(xiàn)偽輪廓狀偽影。?

考點(diǎn)4?數(shù)字圖像轉(zhuǎn)換?

模擬信號(hào)經(jīng)采樣與量化處理后被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，采樣過(guò)程決定了數(shù)字圖像的空間分辨率，量化過(guò)程決定了數(shù)字圖像的密度分辨率。因此模／數(shù)轉(zhuǎn)換器是實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)字化的核心部件。

第三節(jié) 數(shù)字圖像的處理

考點(diǎn)1?圖像處理技術(shù)定義?

醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)是指綜合利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，把由CR、DR、CT、MR、PET等數(shù)字成像技術(shù)所獲得的人體信息圖像進(jìn)行不同方式的處理，例如，窗口技術(shù)、組織均衡技術(shù)、多平面重組技術(shù)、表面陰影顯示、最大強(qiáng)度投影、容積再現(xiàn)、仿真內(nèi)鏡技術(shù)等。

第四節(jié) 數(shù)字圖像評(píng)價(jià)

考點(diǎn)1?數(shù)字圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法?

考點(diǎn)2?調(diào)制傳遞函數(shù)?

調(diào)制傳遞函數(shù)是描繪不同空間頻率下成像系統(tǒng)細(xì)節(jié)分辨力的函數(shù)，是成像系統(tǒng)分辨率特性的重要參量，其值域?yàn)閇0.1]。?

考點(diǎn)3?量子檢出率?

量子檢出率是指成像系統(tǒng)中輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之比，也可以解釋為成像系統(tǒng)中有效量子的利用率，是不同空間分辨率下衡量圖像信噪比的量化指標(biāo)，可以確定系統(tǒng)在一個(gè)空間頻率范圍內(nèi)獲取信息的好壞程度。影響量子檢出率（DQE）的因素有：X線(xiàn)吸收量、信號(hào)曲線(xiàn)（由MTF測(cè)量）的幅度或強(qiáng)度以及噪聲。?

考點(diǎn)4?觀察者操作特性曲線(xiàn)?

觀察者操作特性曲線(xiàn)也稱(chēng)為ROC曲線(xiàn)，是一種以信號(hào)檢出概率方式，對(duì)成像系統(tǒng)在背景噪聲中的微小信號(hào)檢出能力進(jìn)行解析與評(píng)價(jià)的方法；曲線(xiàn)下面積越大，診斷準(zhǔn)確性越高。在ROC曲線(xiàn)上，最靠近坐標(biāo)圖左上方的點(diǎn)為敏感度和特異度均較高的臨界值。

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第五節(jié) 計(jì)算機(jī)輔助診斷

考點(diǎn)1?計(jì)算機(jī)輔助診斷?

1.?計(jì)算機(jī)輔助診斷是利用計(jì)算機(jī)解釋醫(yī)學(xué)圖像的內(nèi)涵，彌補(bǔ)影像學(xué)科醫(yī)生憑肉眼觀察圖像發(fā)現(xiàn)異常征象、主觀分析影像學(xué)表現(xiàn)時(shí)作出判斷失誤的不足，為醫(yī)生作出正確的影像學(xué)診斷提供幫助。?

2.?計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)利用工作站對(duì)獲得的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行圖像分割、病變特征的提取、模式識(shí)別等處理，進(jìn)而得到有價(jià)值的診斷信息。?

考點(diǎn)2?在乳腺疾病中應(yīng)用?

1.?計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)主要通過(guò)計(jì)算機(jī)將乳腺攝影影像與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中的正常乳腺進(jìn)行比較，最后計(jì)算機(jī)將其認(rèn)為異常的部位勾畫(huà)出來(lái)，供放射科醫(yī)生參考。?

2,?計(jì)算機(jī)輔助診斷的方法?

原始圖像→預(yù)處理→特征提取→分類(lèi)→良性／惡性／正常。?

考點(diǎn)3?在胸部疾病中應(yīng)用?

胸部疾病中的應(yīng)用主要集中在胸片中的心臟和肺野的自動(dòng)分析（如心胸比例）、肺結(jié)節(jié)、氣胸的檢測(cè)、肺間質(zhì)滲出、腫塊和鈣化的分類(lèi)鑒別等方面，尤其肺結(jié)節(jié)的檢出有著特別重要的意義。