第4章 數字X線攝影
4.1.6.2 快速實時信號處理,進行圖像重建由計算機完成;數字信號進入計算機,經處理、重建出圖像,再在監視器顯示。4.1.5.3 數字圖像處理根據診斷需要,通過不同數學演算法對圖像進行處理。基本方法:改變像素的強度值。(1)點陣處理:一幅圖像矩陣的所有像素逐個輸入,相應的輸入值對應匹配的輸出值,也稱為灰度匹配;是最常用和最簡單的一種。。灰度調節通常需要藉助查詢表(LUT);灰度改變後,直方圖上相應的像素值也改變。直方圖:是對圖像中每一個灰度值出現的次數或者頻率統計後繪製出的圖。直方圖表示一幅圖像的亮度和對比度,改變直方圖的形狀,則改變了圖像的亮度和對比度。根據直方圖的形狀,我們還可推測圖像的亮度和對比度情況,如直方圖中曲線較陡直,則圖像的對比度較大;如直方圖中曲線較平坦,則圖像的對比度較小。(2)局部處理:也是點對點的輸入與輸出,不同的是輸入的像素值對應於輸出點像素值及其周圍相鄰近範圍的一個區域,亦稱區域處理法;用於圖像的空間頻率濾過。高空間頻率,圖像亮度迅速變化。空間頻率濾過能改變圖像的銳利度、平滑度、雜訊等。(3)框架式處理:採用一整幅圖像來計算輸出圖像的像素值,與CT有關的這種處理方法是傅里葉轉換處理,這屬於一種頻率濾過而不是空間濾過,此法處理可使圖像邊緣增強、銳利和還原。傅里葉變換處理:用一整幅圖像計算輸出圖像的像素值;屬於頻率濾過。(4)幾何處理:使圖像的空間位置改變和像素的方向改變;如圖像放大和旋轉。4.1.7 影響數字成像質量的因素4.1.7.1 空間解析度:分辨相鄰兩點的能力;用線對測試卡測試;單位:LP/cm。數字圖像:由像素大小決定。像素數目:圖像矩陣中行與列的乘積。FOV一定,矩陣越大,空間解析度越高;矩陣一定,視野越大,空間解析度降低。像素寬度每減少一半,像素總數增加4倍;像素數量增加,佔據的空間亦增加,處理速度減慢;空間解析度和處理速度的矛盾。14×17,5像素/毫米的採樣頻率,其空間解析度?4.1.7.2 密度解析度:辨認低密度組織的能力,以百分數表示;0.35%表示密度差大於0.35%才能分辨。A/D轉換器將連續變換的灰度值轉化為一系列的整數值,量化後的灰度值為灰度級。灰度等級由2N決定。N比特(位深)表示每個像素的灰度精度。數字圖像與量化的關係:量化等級越多,圖像層次越豐富,灰度解析度越高,質量越好,但數據量大;量化等級越少,圖像層次欠豐富,灰度解析度低,圖像質量變差,會出現假輪廓現象,但數據量小。4.1.7.3 雜訊:雜訊不能完全消除。包括:量子雜訊、電子元器件及重建演算法形成的雜訊。調整雜訊方法:增加曝光量;增加像素尺寸。4.2 計算機X線攝影4.2.1 CR的稱謂與簡史4.2.1.1 CR的稱謂1981年日本富士公司首先推出了成像板(IP)技術。存儲熒光體數字X線攝影、數字發光X線攝影、光激勵發光X線攝影。探測器:接收透過被照體後的X線,並進行轉換的介質。CR的別稱包括:存儲熒光體數字X線攝影、數字發光X線攝影、光激勵發光X線攝影。4.2.2 CR系統的構成CR結構:信息採集(IP板)、信息讀取(閱讀器)、信息處理(工作站)、信息存儲與記錄(監視器、膠片)。用IP板記錄X線影像,通過激光掃描使潛影轉換成光信號,此光信號經過光電倍增管轉換成電信號,再經A/D轉換後輸入計算機,形成數字圖像。4.2.2.1 IP板結構IP板是記錄影像信息的載體,可重複使用,但無法顯示影像。(1)表面保護層:防止PSL物質層在使用過程中受到損傷;用聚酯樹脂類纖維製造。使用時能彎曲、耐磨損,要求透光率高。(2)光激勵發光層:將熒光物質混於多聚體溶液(使熒光物質均勻分布)中,塗在基板上乾燥而成。PSL顆粒平均直徑在4~7μm,顆粒大,發光量增強,影像清晰度降低。(3)基板:為防止激光在熒光物質層和基板之間反射,將基板製成黑色。(4)背面保護層:防止影像板在使用過程中摩擦損傷。CR的關鍵元件----影像板(IP)(1)表面保護層:防止PSL物質受損傷;(2)光激勵發光熒光層:接受X線照射形成潛影。(3)基板:防止熒光屏受外力的損傷;(4)背面保護層:防止IP摩擦損傷。4.2.2.2 CR閱讀器的構成與功能(1)激光源與強度控制以紅外固態激光二極體為光源;紅外波長與氟氯化鋇激勵光譜相匹配,且與發射光譜波長易於區分;強度控制器:實時監測激光功率並進行校正。在激勵曲線的直線部,波動必須小於10%。(2)線束成型光學裝置:激光束需經過最優化處理後才可對IP板曝光。固態激光器產生橢圓形激光束,在穿過IP板時,形狀、速度會發生變化,在讀取過程中,即使整個成像板的曝光量一致,邊緣部與中央部的信號輸出和空間解析度也不同。束形控制裝置可保證線束的形狀、尺寸、速度與光束所處的位置無關。(3)線束偏導裝置:使激光束沿著掃描線順序激勵IP板上的每一點,該方向被稱為快速掃描方向。低速掃描,旋轉的轉筒和固定激光束;較高速,電流計上安裝反光鏡;最高速,採用旋轉的多邊稜鏡。(4)傳輸環節:對IP板的傳送稱為慢掃描方向。在快、慢掃描作用下,激光束可實現對整個IP板的掃描,即實現了採樣。目前CR閱讀器均採用直線傳輸方式,要求IP板的平移要相當穩定。(5)集光器:收集IP板受激後向外釋放的可見光,並以最小損失傳送至光電探測器。圖像質量主要受這一環節的控制。IP板向外釋放的熒光方向雜亂,集光器必須非常領近成像板表面,盡量多的收集熒光。(6)光學濾波器作用:阻止激勵光進入光電探測器。激勵光為激光,IP板受激後向外釋放的是熒光,光電探測器探測的是熒光。(7)光電探測器:將IP板發出的熒光轉換為電信號。現在多採用光電倍增管(PMT)。CCD:價格低廉、體積小。(8)模擬電子器件:光電探測器上呈現的是模擬信號,反映IP上的潛影和曝光量的變化。光電探測器探測到的信號有很寬的頻率範圍。在ADC之前除去這些高頻信號。(9)模數轉換器(ADC)包括:採樣、量化。ADC在控制電路的作用下產生與模擬圖像等價的數字圖像。激光束對IP板的掃描,將IP板的空間變化轉化成光電探測器的時間變化信號。(10)影像緩衝器:掃描裝置得到的數字影像在發送到最終目的地之前,需要暫存在某處。(11)擦抹裝置:清除成像板上的殘留信號。典型組成:高強度燈管。4.2.3 CR的成像原理4.2.3.1 CR圖像的採集與顯示的過程信息採集:入射X線被PSL吸收,釋放出電子,散布在熒光體內形成潛影。用激光掃描已有潛影的IP,發生光激勵發光現象。簡言之,入射X線被PSL吸收,釋放出電子,散布在熒光體內形成潛影,完成信息採集。信息讀取:用激光掃描已有潛影的IP,發生光激勵發光現象(產生的熒光強度與第一次照射時X線能量成正比),熒光再經光電轉換和模/數轉換,形成數字信號,完成信息讀出。4.2.3.2 CR圖像的生成X線→PSL物質(BaFXEu2+晶體),產生電子-空穴對,形成潛影→激光掃描→IP板發出熒光→光電倍增管轉換→電信號(模擬信號)→A/D轉換→ 形成數字信號 。最常用的激光是HeNe(λ=633nm)激光和「二極體」(λ=680nm)激光,光激勵發光的波長為390nm~490nm範圍,恰好與光電倍增管(PMT)光電陰極探測敏感度的波長(400nm)相匹配。光電倍增管將接收到的光信號轉換成電壓,電壓經過增幅,輸入模/數轉換器轉換成數字,通過釆樣和量化,以數字影像矩陣的方式存儲。對採集到的原始數據影像分析,確定有用影像的相關區域,按照用戶選擇的解剖部位程序將物體對比度轉換成模仿模擬膠片的灰階影像。最後,重建出影像在顯示器上顯示或通過印表機列印出照片影像。影像讀取過程完成後,IP的影像數據可通過施加強光照射來消除,這就使得IP可重複使用。自測題75.下列醫學影像成像技術的比較哪項錯誤( )圖像種類成像源 成像依據A.常規X線 X線 密度和厚度B.CT X線 吸收係數C.MRI 磁場 氫核物理狀態D.US 超聲波 吸收係數E.NM γ線 核素含量和分布自測題76.下列哪項不屬於對模擬影像的描述( )A.由模擬量構成的圖像B.影像的記錄和顯示是一個不連續的灰階範圍C.是相應的成像組織結構對射線衰減的模擬D.傳統的X線照片影像屬於模擬影像E.影像密度隨著坐標點的變化是連續改變的自測題77.下列哪項是對數字影像的描述( )A.影像的記錄和顯示的是一個連續的灰階範圍B.不同的灰度差別即為任何一個局部所接受的輻射強度的模擬C.影像中的密度(或亮度)是空間位置的連續函數D.將影像分解成有限個小區域,每個小區域中的圖像密度的平均值用一個整數表示E.影像中的點與點之間是連續的,中間沒有間隔自測題78.將模擬量轉換為數字信號的介質是( )A.D/A轉換器B.A/D轉換器C.影像增強器D.脈衝發射器E.信號接收器自測題79.不屬於數字方法優於模擬方法的一項是( )A.對器件參數變化很敏感B.可預先決定精度C.有較大的動態範圍D.更適合於非線性控制;E.可靠性高自測題80.數字方法的最大特點是( )A.可預先決定精度B.有較大的動態範圍C.更適合於非線性控制D.對環境、溫度變換敏感性低E.抗干擾能力強自測題81.關於數字圖像與傳統圖像比較的優勢,下列說法中錯誤的一項是( )A.數字圖像的密度分辨力可達到26灰階B.可通過變化窗寬、窗位等技術使全部灰階分段得到充分顯示C.擴大了密度分辨力的信息量D.數字圖像可進行後處理以提高診斷率E.數字圖像可以存儲、調閱、傳輸或拷貝自測題82.有信息丟失的危險且網路連接能力低的數字影像信息獲取方式是( )A.膠片數字化儀(Film Digitizer)B.計算機X線攝影(Computed Radiography, CR)C.電荷耦合器(charge-coupled device,CCD)技術D.碘化銫/非晶硅平板探測器(a-Si)E.非晶硒平板探測器(a-Se)自測題83.人們習慣將計算機X線攝影提出來稱之為( )A.DRB.CRC.CTD.CCDE.a-Se自測題84.關於計算機X線攝影(CR)的敘述,下列哪項是錯誤的( )A.CR開拓了X線攝影數字化的先河B.充分有效地利用了現有X線攝影設備C.具備目前DR尚無法替代的床邊數字攝影D.最大特點是能做動態採集E.成本相對較低自測題85.CR的最大問題是( )A.不改變工作流程B.不能做動態採集C.成像板易出現劃痕D.成像板易出現人工偽影E.成本相對較高自測題86.數字X線攝影(DR)的核心技術是( )A.FPDB.FFDC.CCDD.CADE.DSA自測題87.關於平板探測器的描述,錯誤的說法是( )A.DR系統的量子檢出率(DQE)性能比屏/片系統高一倍B.在相同劑量下,DR系統的影像質量(DQE)比屏/片系統可以提高50%C.在相同影像質量下,DR系統的劑量與屏/片系統相比基本相同D.DR系統的動態範圍大,線性好E.採集速度快,可進行動態檢查(30幀/秒)自測題88.下列數字成像基本用語哪項不正確( )A.矩陣表示一個橫成行、縱成列的數字方陣B.採集矩陣是指每幅畫面觀察視野所含像素的數目C.顯示矩陣是指顯示器上顯示的圖像像素數目D.體素是指組成圖像矩陣中的基本單元E.像素是一個二維的概念自測題89.有關數字影像矩陣的敘述,錯誤的是( )A. 像素以二維方式排列的陣列稱矩陣B. 矩陣有採集矩陣和顯示矩陣之分C. 相同採樣野中矩陣越大像素也越多D. 像素越多,重建圖像質重越高E. 應用中要求顯示矩陣要小於採集矩陣自測題90.CT中體素與像素區別的敘述,正確的是( )A. 體素是三維的概念,像素是二維的概念B. 體素屬於模擬圖像,像素屬於數字圖像C. 組成矩陣的基本單元稱為體素D. 體素是圖像重建過程的產物E. 體素與像素的尺寸一致自測題91.關於灰階的論述,錯誤的是( )A. 在照片或顯示器上的黑白圖像的各點表現出不同深度灰色B. 表現出的亮度(或灰度)信號的等級差別,稱為灰階C. 每一灰階刻度內有4級連續變化的灰度D. 把白色與黑色之間分成若干級,稱為「灰度等級」E. 肉眼可分辨的灰階範圍是150級自測題92.下列關於重建時間的概念,錯誤的是( )A. 陣列處理器(AP)用原始數據重建成顯示數據矩陣所需要的時間B. 重建時間與計算機性能有關C. 重建時間與重建矩陣的大小有關D. 重建時間與減少運動偽影有關E. 內存容量大相對也能縮短重建時間自測題93.一幅12比特數字圖像的灰階範圍總數是( )A. 8192B. 4096C. 2048D. 1024E. 512自測題94.關於濾波函數的敘述,錯誤的是( )A.指圖像重建時所採用的一種數學計算程序B.不同的數字成像設備採用的計算程序也各不相同C.二維傅里葉變換(ZDFT)圖像重建法為CT所特有D.演算法不同,所得到的圖像效果亦有很大差別E.高分辨演算法實際是一種突出輪廓的演算法自測題95.在X線數字成像中嚴格規定雜訊的定義為( )A.不同頻率和不同強度的聲音無規律的組合在一起B.由於電子的持續雜亂運動等而在電路中形成頻率範圍相當寬的雜波C.影像上觀察到的亮度水平中隨機出現的波動D.由探測器直接接受到的信號E.在成像過程中產生的錯誤圖像的特徵自測題96.數字圖像的形成大體都要經過的正確步驟是( )A.圖像數據採集→快速實時信號處理→進行圖像重建→圖像的處理B.圖像數據採集→快速實時信號處理→圖像的處理→進行圖像重建C.圖像數據採集→圖像的處理→快速實時信號處理→進行圖像重建D.快速實時信號處理→圖像的處理→圖像數據採集→進行圖像重建E.快速實時信號處理→圖像數據採集→進行圖像重建→圖像的處理自測題97.計算機X線攝影的英文表達是( )A.Center x-rayB.Control recognizerC.Control readerD.Center radiationE.Computed radiography自測題98.不屬於計算機X線攝影結構的是( )A.信息採集B.信息讀取C.信息載體D.信息處理E.信息存儲與記錄自測題99.IP是哪項的英文縮寫( )A.暗合B.屏/片體系C.影像板D.激光膠片E.增感屏自測題100.關於成像板(IP)構成的敘述,錯誤的是( )A.IP的外觀象增感屏B.由基板和熒光材料層組成C.含有微量三價銪離子D.表面覆有一層保護膜E.熒光材料層主要成分是氟鹵化鋇晶體自測題101.關於CR工作過程的敘述,錯誤的是( )A.IP用暗盒裝盛使用B.曝光後將暗盒送入數據讀出裝置C.IP被自動取出並進入掃描系統D.激光束掃描帶有潛影的IPE.激光束能量決定了被激發的熒光強度自測題102.下列稱謂中與CR不相干的是( )A.計算機X線攝影B.存儲熒光體數字X線攝影C.數字發光X線攝影D.光激勵發光X線攝影E.直接數字X線攝影自測題103.CR系統的構成一般不包括( )A.X線發生系統B.影像板C.影像閱讀器D.影像處理工作站E.影像存儲系統自測題104.下列關於IP的敘述,錯誤的說法是( )A.是CR成像系統的關鍵元器件B.是採集或記錄圖像信息的載體C.代替了傳統的屏/片系統D.可以重複使用E.具備圖像顯示功能自測題105.從IP的作用看下列哪項最重要( )A.表面保護層B.光激勵發光物質層C.防反射層D.基板層E.背面保護層自測題106.IP經X線照射後所形成的信號為( )A.數字信號B.模擬信號C.可見光D.紫外線E.紅外線自測題107.IP經X線照射後形成潛影,其中的銪離子的變化是( )A.1+→2+B.2+ →1+C.2+ →3+D.3+ →2+E.2+ →4+自測題108.CR閱讀器中將發射光光子轉換為電信號的部件是( )A.線束成型光學裝置B.激光源C.光學濾波器D.光電探測器E.模數轉換器自測題109.CR閱讀處理器的功能不包括( )A.使用逐點讀取技術分析X線曝光條件B.激光束按照一定的模式掃描整個成像板表面C.測量成像板上每一點的發射光D.將每一點的發射光轉換為數字信號E.然後採樣和量化成數字圖像自測題110.IP的潛影被激光掃描時,以何種光的形式釋放出儲存的能量( )A.紅色激光B.X線C.藍色的光激勵發光D.γ射線E.α射線
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