医学成像技术-第2.4.5节课件

1、 2.4 数字化成像特点：普通 x 影像采用模拟技术，所得信息为模拟量，图像不能存贮管理和运输；数字图像能对图像量化贮存处理典型的数字化成像系统基本结构 x射线人体检测器（模拟信号）数字化设备（A/D 转换）计算机处理数/ 模转换器 存储器 显示/摄影 模拟图像：一张普通射线照片上的灰度是空间位置的连续函数，即照片上点与点之间的灰度值是连续变化的，中间没有间隔，这种图像信息是模拟信号的图像数字图像：将一幅图像分成有限个像素，每个像素灰度平均值用一个整数来表示，这种图像信息便是数字信号，图像信息为数字信号的图像就是数字图像。图像矩阵:数字图像中所有像素的阵列；数字图像的图像矩阵是一个整数数值的二

2、维数组图像矩阵的大小与图像的关系（图 2-5） 总像素数目=矩阵行数目列数目 构成图像的像素数量少，像素尺寸大，可观察的原始图像细节较少，图像的空间分辨力低； 视野=像素数量像素大小 矩阵大小一定，视野增加，图像空间分辨力下降灰度级数与数字图像的关系（图 2-6） 模数转换器将连续变化灰度值离散的整数灰度值（灰度级、灰阶） 灰标：对应于每个灰度值的黑白程度 数字图像的获得 视频图像sampling离散的像素quantization连续的灰度值变为有限个灰度级存贮数字图像 抽样空间像素矩阵的大小 常用 512 512 ， 1024 1024 量化级数的确定 常用 8 位 256 个灰度值， 10

3、 位 1024 个灰度值 上限：受制于成本及计算机内存空间下限：不失真反映原始图像信息越多，越保持图像不失真过多，明显增加附加的误差 2.5 数字透视（ DF ）实质：影像增强器-电视系统得到视频输出信号数字化计算机进行图像处理 D/A转换视频终端（显示器）分类： DSA 数字减影血管造影 DSI数字胃肠点片 优点：存贮固定 2-4 幅图像，任意调出其中一幅，无射线辐射条件下做出诊断 一、Digital subtraction angiography数字减影血管造影：Nudelman于1977年获得第一张犬的颈动脉DSA的图像 造影技术：将某种造影剂引入欲检查的器官内或其周围（心脏，血管，肾，

4、胆囊，胃肠道等软组织包裹的含腔器官）使其形成物质密度差异，从而改变器官与周围组织的x射线影像密度差，显示出器官的形态和功能的方法减影技术：把人体同一部位造影前后的两帧图像相减，则可获得反映两帧图像中有差异部分的图像 应用:血管，脊髓，喉，关节，内窥镜等数字减影血管造影：将造影前后获得的数字图像进行数字减影，在减影图像中消除骨骼和软组织结构，使浓度很低的造影剂所充盈的血管在减影图像中显示出来，有较高的图像对比度DSA物理基础DSA的基本方法DSA的操作DSA 图像系统的发展影响DSA影像质量的因素DSA的优缺点DSA物理基础 设单色窄束 x 射线透过均匀骨软组织（血管视为软组织）（i）注入造影剂

5、前透射强度与入射强度关系或：（ii）注入造影剂后或 DSA的基本方法时间减影能量减影混合减影时间减影法（常用） 定义： 用作减影的二帧图像是在不同的显影时期获得的 步骤：从静脉或动脉注入造影剂，在造影剂进入目标血管前，利用计算机技术采集一帧图像存贮作为掩膜（mask），将它与在时间上顺序出现的充有造影剂的血管图像一点一点进行衰减，相同的软组织和骨骼部分被消除，而造影剂通过血管引起的密度变化被突出显示，因此减影图像实际上突出了造影剂影像的对比度。 能量减影法 (双能减影法) 原理：碘原子在 33kev能量水平时，其x射线吸收系数显示为锐利的锯齿形不连续；与k层的结合能33kev有关。 步骤： 引

6、入造影剂 用 70kv和 120-130 kv伏管电压分别得到略低于或略高于 33kev的x射线曝光，这两种能量下的曝光影像中，碘与其它结构的衰减特征有较大差别，将这两种能量下的影像进行数字减影处理，可以突出图像中碘的对比度，消除其他无关组织结构的影响 可以利用能量减影法将不同吸收系数的组织影像分开 原理：用高能和低能 x 射线照射 透射射线强度与入射射线强度间关系(i) 或(ii) 或将上述两式加权系数 KL 和 KH 相减，可得令 KH/KL=BL/ BH,此时dB项系数为 0 ，则 可得到消除骨信号的软组织图像令 KH/KL=TL/ TH,此时 dT 项系数为 0 ，则有 可得到消除软组

7、织信号的骨信号缺点：两种能量影像相减，只能消除一种材料的像优点：可抑制由于组织缓慢运动如吞咽、胃肠蠕动造成的图像模糊实现难点：要求 x 射线管电压能在两种能量之间高速切换，增加了设备的复杂性 混合减影:1981年由Bordy提出 原理：造影剂到达前后都做高、低能摄影 高能-低能摄影=双能减影像（消除软组织） 用时间减影法处理双能减影像（消除骨骼等背景） 可见该方法中软组织像用能量减影法消除的，因此软组织的运动不会对影像产生影响，克服了时间减影法的缺点。 但是混合减影法要求在同一个焦点上发生两种高压，或者同一个射线管中具有高压和低压两个焦点，对射线管的负载和设备的要求都很高，所以较少使用。返回

8、根据将造影剂注入动脉或静脉而分为动脉DSA（intraarterial DSA，IADSA）和静脉DSA（intravenous DSA，IVDSA ）两种。静脉内注入少量造影剂即可获得机体任何一个脏器或部位的减影血管造影。较之一般血管特管造影，具有简便、经济、合并症少等优点，但静脉数字减影所得的血管造影像空间分辨率差，血管影像相互重叠，影响观察。另外在造影时限内身体稍有移动，或受呼吸、心跳、胃肠蠕动等因素影响，均可使血管影像模糊不清。由于导管插管技术的普及，静脉法数字减影造影已被动脉法所代替。 由于IADSA血管成像清楚，造影剂用量少，所以应用多。 IADSA的操作是将导管插入动脉后，经导管

9、注入肝素30005000u，行全身低肝素化，以防止导管凝血。将导管尖插入欲查动脉开口，导管尾端接压力注射器，快速注入造影剂。注入造影剂前将IITV影屏对准检查部位。于造影前及整个造影过程中，以每秒13帧或更多的帧频，摄像710秒。经操作台处理即可得减影的血管图像。 IVDSA可经导管或针剌静脉，向静脉内注入造影剂，再进行减影处理。返回DSA 图像系统的发展运动模糊的消除活动图像减影基像减影像 1减影像 2减影过程CT 与 X DSA 复合应用定量分析三维网络重建DSA参数性成像parametric imaging of DSA常规 DSA 成像，获取的均为传统的二维形态学信息DSA 参数性成像

10、是在获得 DSA 影像序列后，除了提取血管分布、轮廓、数量、位置、管径等形态学信息外，还可以把记录到的视频信号量化为视频灰度值，进而得到作为时间函数的视频灰度曲线，该曲线间接反映了相关兴趣区内含碘血液的廓清过程，从曲线的峰值高度、曲线下面积、曲线的出现时间、曲线的最大斜率等以及进一步派生出来的一系列参数值中可以提取深（厚）度或容量性参数，从而得到的一系列非形态学信息。返回DSA的优缺点优点： 1.图像叠加准确，对比度大，可用浓度低的造影剂显示出被充盈细小血管，造影剂浓度只相当于常规剂量的1/3，减少了肾脏的负担。 2.可实时处理 3.屏幕上直接显示减影图像，进行图像分析 4.可对图像伪影进行快

11、速较正，如采用新的掩膜图像来改变对比度和消除伪影 缺点： 1.不进行选择性注射时，图像中会出现血管重叠，需要多体位投照，例如正侧位同时投照。 2 由于被检者移动、吞咽、肠蠕动、动脉搏动等慢运动，使掩膜图像和充盈图像发生位移，不能充分消掉与血管重叠的那些结构，产生图像伪影，需要病人密切合作，避免一切随意的运动。3.必须对病人进行碘过敏三步试验（分别皮肤、眼结膜、静脉注射），对过敏者，可以考虑用阴性造影剂二氧化碳DSA。返回 二氧化碳在血液中的溶解度是氧气的20倍，能与血液中缓冲碱结合促进自身的溶解吸收。血液可快速吸收大量二氧化碳，当血液流经肺毛细血管时，又经肺排出体外。可考虑大剂量注射。二、数字胃肠点片结构应用：消化道造影等X 射线源人体影像增强器视频摄像机(A/D)转换计算级处理与控制数/模转换器显示点片结肠癌返回DSI的特点即拍即看，及时决定是否需要补拍，可随时进行实时固态存贮可连续摄片：可对同一部位连续摄影，避免由呼吸胃肠蠕动吞咽等造成的图像模糊