《医学影像学》王忠周，李爱银，王新怡主编；张成琪主审|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《医学影像学》

【作　者】王忠周，李爱银，王新怡主编；张成琪主审

【页 数】 373

【出版社】 北京：科学技术文献出版社 , 2013.07

【ISBN号】978-7-5023-7926-1

【价 格】96.00

【分 类】医学摄影

【参考文献】 王忠周，李爱银，王新怡主编；张成琪主审. 医学影像学. 北京：科学技术文献出版社, 2013.07.

图书封面：

图书目录：

《医学影像学》内容提要：

本书共分9章，首先系统地介绍了X光、CT、MRI、核素、超声等影像技术原理、检查方法以及其临床应用；其次详述临床各系统常见病的影像鉴别诊断，内容包括：神经系统疾病、头颈颌面部疾病、呼吸系统疾病、心血管疾病、消化系统疾病、泌尿生殖系统疾病和骨关节疾病不同影像检查方法。

《医学影像学》内容试读

第一章常用影像诊断技术

第一节计算机X线摄影系统

(二)基本结构

(R)

现以通用型为例，介绍CR系统的构成：

CR用P作平面探测器。

尽管新型的医学成像设备不断出现，X

信息采集由P代替胶片实现，它以潜

线摄影仍然是常规影像学检查的重要部分，

影形式记忆X线图像。

传统采用增感屏-胶片摄影的影像不能进入

信息转换由图像读取装置实现，它可将

图像存储和通讯系统，因此常规X线影像数

潜影变换为数字图像信号。

字化或者记录在胶片上的信息数字化，对医

信息处理由计算机来完成，对数字图像

学影像信息管理现代化和实用化具有重要

作各种相关的后处理，如大小测量、放大、

意义。

灰阶处理、空间频率处理、减影处理等。

信息记录利用存储媒体，如光盘等，通

一、分类、基本结构

常在存储前进行数据压缩：用于诊断的模拟

(一)CR的分类

图像（照片）可通过激光相机打印激光胶片

按用途不同分为通用型和专用型两种。

获得，也可采用热敏打印胶片或热敏纸等记

1.通用型CR

是将IP置人与屏-胶系统类似的暗盒

录图像。激光打印胶片是常规记录方式。CR

内，曝光后在阅读器进行读取。其特点是

图像还能直接在计算机显示器上显示。

手工搬运、更换暗盒，可适用于原有X线

二、影像板

机和使用屏-胶系统暗盒进行的所有X线

CR的X线图像不是直接记录于胶片上，

摄影检查项目。

而是先记录在P上；P可重复使用，但不

2.专用型CR

能直接显示图像。

其读取设备与滤线器摄影床或立位摄影

(一)结构

架结合在一起，即卧式摄影专用型和立位摄影

专用型。P结构与通用型CR基本一致，P经

(1)表面保护层：由一层非常薄的聚

过X线曝光后，直接被传送到信号读取和残影

酯类纤维制成，能弯曲、耐磨擦、透光率高，

消除部分处理，再重复使用。其特点是功能相

其作用是保护荧光层不受外界温度、湿度的

对单一，但不需要手工操作，比同类设备工作

影响，使用过程中可防止荧光层受到损伤。

效率高，适于专科或大型综合性医院。

(2)光激励发光（photo stimulationluminesunce,PSL)荧光层：它由PSL荧光

实用医学像学

物混于多聚体溶液中，涂在基板上制成。PSL

面阅读两种。双面P采用透明支持层，两

荧光物是一种特殊的荧光物质，它能把第一

面设有读取器件，受激光激发时，双面同时

次照射它的光信号记录下来，当它再次受到

采集，提高了输出信噪比，DOE值比普通

光刺激时，就会发出与第一次照射光能量呈

P增加了30%~40%，相应降低了曝光量。

正比的荧光信号。多聚体溶液的作用是使荧

(4)P尺寸：与屏-胶系统暗盒系列一

光物的晶体互相结合。荧光物的晶体尺寸平

致。乳腺摄影用：8”×10”；普通摄影用：

均为4~7μm。晶体直径越大，PSL现象

8”×10”、10”×12”、14"×14”、14"

也越强，但图像清晰度下降。

×17”等。

(3)基板：用聚酯纤维胶制成，该材

(四)特性

料具有较好的平面性、适度的柔韧性和良

1.发射光谱与激发光谱

好的机械强度。支持层的作用是保护荧光

PSL荧光物可发出蓝-紫光，发光强度

层免受外力损伤，延长P的使用寿命。为

依激发P光线的波长而变，把PSL强度与

防止激光在荧光物质层和支持层之间发生

读取光波波长关系曲线称为激发光谱。用波

界面反射，将支持层制成黑色，提高图像

长为600nm左右的红色氦-氖激光读取时

清晰度。

效果最佳。在读取激光激发下，已存储X

(4)背面保护层：该层取材与表面保

线图像IP中PSL荧光物发射出强度与X线

护层相同。其作用是防止P摩擦损伤：

强度成正比的蓝-紫光，峰值波长为390~

(二)工作原理

400nm。PSL强度与其波长关系曲线称为发

射入IP的X线光子被PSL荧光层内的

射光谱。发射光谱与激发光谱峰值应有一定

PSL荧光物吸收，释放出电子。其中部分电

间距，而且，还应保证光电倍增管在400m

子散布在荧光物内呈半稳态，形成潜影，完

波长处有最高检测效率，这对提高图像信噪

成X线信息的采集和存储。当用激光束逐行

比很重要。

扫描（二次激发）已有潜影的P时，半稳

2.时间响应

态的电子转换成荧光，即发生PSL现象，亦

当停止用激光照射荧光物时，PSL强度

称为光致发光现象。所产生的荧光强度与第

按其衰减规律逐渐终止。P的PSL强度衰

一次激发时X线强度成正比。荧光图像还需

减速度很快，不会发生采集和读出信息的重

由读取装置完成光电转换和A/D转换，再

叠，即P具有很好的时间响应特征。

经计算机图像处理后，形成数字图像。

3.动态范围

(三)IP种类与规格

PSL强度依赖于第一次激发的X线强度，

(1)按分辨力分：有高分辨力(high

在1：10范围内具有良好动态范围。P动

resolution,HR)和普通分辨力(standard

态范围比屏/片组合宽得多，可精确地检测

resolution,SR)两种。高分辨力IP多用于

每次摄影中各组织间X线吸收的差别。

乳腺摄影，普通分辨力P多用于常规摄影。

4.存储信息的消退

(2)按基板类型分：有硬基板和软基

X线激发P后模拟图像被存储于荧光

板两种。

物内，在读出前的存储期间，一部分逸出的

(3)按读取方式分：有单面阅读和双

光电子将被俘获，从而使第二次激发荧光物

2

第一章常用影像诊断技术

时发出的PSL强度减少，这种现象称为消退。

×14”、10”×12”和8"×10”。

P消退现象很轻微，读出前存储8小时的

经X线曝光后的暗盒，从CR读取装

P,其发光量只减少25%。但由于CR设备

置的暗盒插入孔插入读取装置内，这一操

对光电倍增管增益有一定补偿，故按标准条

作可在明室完成。暗盒插入读取装置后，P

件曝光的P在规定存储时间内几乎不受消

被自动取出，由激光（直径约0.1cm、波

退的影响。但若IP曝光不足或存储时间过

长约600nm)扫描读出潜影信息；然后P

久，则会由于X线光子不足和天然辐射的影

被传送到潜影消除部分，经强光照射后，消

响，导致噪声过大，因此，最好在第一次激

除P上潜影。此后P被传送回暗盒内，暗

发后8小时内读出P存储图像。

盒自动封闭后被传送出读取装置，供重复使

5.天然辐射的影响

用，整个过程自动、连续。不同尺寸的P

P不仅对X线敏感，对其他形式电磁

读取时间相同。由于读取按一定的时间间隔

波也很敏感，如紫外线、Y射线等，随着这

进行，P插入时间间隔短时，会发生与读取

些射线能量的积蓄，在P上会以图像的形

不匹配问题，因此，在暗盒插入读取装置和

式被检测出来。长期存放的P上会出现小

读取部分之间设置P缓冲堆栈，根据需要

黑斑，使用前应先用强光照射P板，以消

使IP在堆栈中等待。P消除残影后传送到

除这些影响。

P分类器，待时传送到暗盒；等待时间由机

(五)使用注意事项

器自动调节。

(1)因在读取部分设置了预读程序，

(2)无暗盒读取装置：该装置配备在

故在选用P尺寸时，应尽可能选用较大尺

专用X线机上，常规X线机不能配备此装

寸的P来记录X线图像，以便在摄影前可

置。配备此装置的X线机集投照、读取于一

随意改变摄影范围大小，而不必相应随时更

体，有立式和卧式两种形式。P在X线曝

换P尺寸。

光后直接被传送到激光扫描和残影消除部

(2)P虽可反复使用，但P再次使用

分处理，供重复使用。

时，最好重作一次光照射，以消除可能存在

读出的数字图像信息连同患者信息（如

的任何潜影。

病历号、姓名、日期等)和摄影条件（照相

(3)由于P上的荧光物对X线敏感度

部位等)一并输入计算机，进行图像处理。

高于普通X线胶片，保存时要有很好的屏蔽。

患者信息可通过磁卡或专门的录入装置输

入或修改，最终合成打印在CR照片上。输

三、读取装置

入的信息也是记录和检索的依据。

(一)结构

(二)读出原理

CR系统的读取装置可分为暗盒型和无

存储在PSL荧光物中的潜像是电子数

暗盒型两种。

目多少的模拟图像，要将其读出并转换为

(1)暗盒型读取装置：其特征是将P

数字化信号，需采用激光扫描系统。随着

置入与常规X线摄影暗盒类似的盒内，它可

高精度电动机带动P匀速移动，激光束由

代替X线胶片在任何X线机上使用。目前

摆动式反光镜或旋转多面体反光镜进行反

带暗盒的P尺寸有四种：14”×17”、14”

射，对P整体进行精确而均匀的逐行扫描。

实用医学素像学

受激光激发而产生的PSL荧光被高效导光

取样和量化会产生量化噪声和伪影。例如，

器采集和导向传输到光电倍增管的光电阴

取样频率低会产生“马赛克”状伪影，量化

极上，经光电倍增管进行光电转换和放大

级数不够会产生等高线状伪影。信号数字化

后，再经A/D转换为数字信号。这一过程

会使图像的空间分辨力降低，应将数字化程

反复进行，扫描完一张P后，得到一幅完

度控制在人眼和显示器分辨力的范围内，过

整的数字图像。

高将使数据量增加，从而使图像处理时间

具体讲，存储在P上的潜像分两步读

过长。CR图像的空间分辨力与IP的特性、

出：①用一束微弱的激光瞬间粗略地扫描P,

激光和取样频率有关，激光束直径小、口

并立即计算出潜像的PSL强度直方图；②在

中荧光物对激光的散射少、取样频率高，

获取上述信息基础上，自动调整光电倍增管

空间分辨力就高。P的空间分辨力一般为

的灵敏度及放大器的增益，再用高强度的激

2~3Lp/mm。当数字化的取样间隔为

光精细地读出潜像，并实现数字化。将读取

0.1~0.2mm、像素的灰度级为8bit时，就

装置输出的数字图像信号、从控制台输入的

能获得较满意的数字图像。

患者与摄影信息、直方图信息以及系统内部程序等一起送到计算机化的图像处理器，经

四、计算机图像处理

过各种图像处理，获得最佳适合于诊断的数

常规X线照片图像质量是由照相条件、

字X线图像。

增感屏及胶片决定的，不能加以改变。CR

(三)影响图像质量因素

系统则不同，由于使用高精度扫描及读出的

影响CR图像质量因素主要是PSL荧光

数字信号可通过计算机进行图像后处理，因

物特性和读取系统的电、光特性。

此能够在一定范围内改善图像质量，最终得

1.激光束直径

到稳定、高质量图像。

读取装置的激光束直径越小，则读取的

(一)图像处理环节

信息量就越多，得到的图像质量就越好。

CR图像处理主要有三个环节：①与系

2光电及传动系统的噪声

统检测功能有关的处理：涉及图像读取装置

CR的X线量子噪声是在X线被P吸

输入信号和输出信号之间的关系，利用适当

收过程中产生的，与P检测到的X线量成

的图像读出技术，保证整个系统在很宽的动

反比。在光电倍增管把发光强度转换为电信

态范围内自动获得具有最佳密度和对比度

号的过程中产生光量子噪声，它与光电子数

图像；②与显示功能有关的处理：涉及图像

成反比，即与人射X线量、P的X线吸收

处理装置。通过各种特殊处理（如灰阶处理

效率、P的PSL量、导光器的聚光效率以

频率处理、减影处理等)为医生提供可满足

及光电倍增管的光电转换效率成反比。在读

不同诊断目的、具有较高诊断价值的图像，

出过程中，外来光与反射光的干扰、光学系

常称为后处理；③与图像信息存储和记录有

统的噪声，电流的稳定程度、机械传导系统

关的处理：涉及图像记录装置，要求能得到

的稳定程度都直接影响图像质量。

高质量照片记录，并在不降低图像质量前提

3.数字化影响

下压缩图像数据，以节省存储空间和高效率

在A/D转换过程中，对模拟信号进行

地传输信息。

第一章常用影像诊断技术

(二)图像读出灵敏度自动设定

的点，使最终获得的照射野形状呈对称的凸

为自动控制图像读出特性，实现图像密

多边形。

度的稳定，即克服X线成像期间由于曝光过

通过对直方图分析和计算，自动确定X

度或曝光不足产生的图像密度不稳定性，

线剂量范围，再算出有诊断价值的PSL量的

CR配有图像读出灵敏度自动设定功能。

范围，即读取装置的输入信号范围，从而决

计算机配有自动预读（也称为曝光数据

定本次读出P图像最佳条件（读出灵敏度

识别)程序。在患者的摄影信息（部位、投

和采集范围)，具体说，是决定光电倍增管

照方法等)输入计算机后，先用一束微弱激

的灵敏度和放大器的增益。由此可见，不论

光粗略地对已有潜影的P快速扫描一次，得

以何种条件摄影，读出灵敏度自动设定装置

到一组采样数据（约200×200像素、8bit)。

会自动校正X线曝光量的误差，使读取装置

首先，根据摄影条件检测有无分割摄影、

的输出信号总处于一定范围内，形成稳定的

照射野范围大小和在P上的位置等，形成

数字图像密度，以最佳的密度在胶片或监视

一个预读图像的直方图，X线图像密度的直

器上重现。

方图根据摄影部位和摄影技术（平片、体层、

(三)图像的后处理

造影等)不同，分别具有特定形状

与显示有关的后处理主要包括灰阶变

照射野范围的确定对制成直方图至关

换处理、空间频率处理和动态范围压缩处理。

重要，X线照射野识别处理的基本原理是：

(1)灰阶变换处理：CR图像读取装置

从被照体内某一点起，向外侧顺序地进行积

是把P某个需要范围内存储的潜影变成数

分处理，把积分值的最大点作为照射野的边

字图像信号。其输出数字图像信号石是输入

缘。识别处理大致可分三个步骤：

X线剂量信号L的函数，即：=f(),此

(1)测定探测的起始点：X线照射野

即为灰阶变换函数，一般是非线性函数；又

与非照射野比较，其密度差别通常较大，

因是图像记录装置的输入信号，胶片密度

CR利用这一特点作图像密度的积分运算，

D与数字图像信号是线性关系，用

求出积分图像的重心，以此作为照射野探

Dk=kf()表示，可见，改变灰阶函数就

测起始点。

能自由控制X线剂量-胶片密度关系。因此，

(2)测定照射野边缘的候补点：从探

用CR摄影时，即使X线剂量在一定的范围

测器的起始点开始向各个方向探测，一旦超

内变化，也可在胶片上获得密度良好的图像。

越照射野，局部像素的密度将急剧减少，该

在灰阶处理中，灰阶变换函数的选择是关键，

处就是边缘，位于边缘上的点，即为照射野

CR为用户提供了多种变换函数供选用。

边缘候补点。

(2)空间频率处理：它是通过频率响

(3)照射野形状的修正：上述选定的

应的调节来影响图像的锐度。边缘增强是较

边缘候补点大部分可以正确代表照射野的

常用的技术，通过增加高频响应使感兴趣结

边缘，但小部分可能是由密度差别大的组织

构的边缘得到增强，以突出轮廓。

交界（如骨与软组织）形成的候补点。为此，

灰阶变换处理（影响对比度）和空间频

需依次用直线连接探测起始点和候补点，测

率处理（影响锐度）通常是结合使用的，低

定其距离，要删除与大多数距离有显著差别

对比度处理和高空间频率处理相结合，可获

5

实用医学像学

得较大层次范围并实现边缘增强。

管理几百张光盘，总存储容量可达几TB。

(3)动态范围压缩处理：它在灰阶变

1.CD-ROM驱动器

换处理和空间频率处理之前进行，可分为以

它的功能是读取或播放光盘上记录的

低密度区域为中心和以高密度区域为中心

信息。

压缩两种，前者使原始图像低密度区域的密

(1)结构：驱动器主要组成部件有：

度值增高，后者使高密度区的密度值降低，

光学拾取头、伺服处理和执行部件、信号解

两者都将使图像的动态范围变窄。

码和处理部件、微处理器、面板控制及接口等。

五、图像存储装置

光学拾取头：它是CD-ROM驱动器关

适合于存储医学图像的载体主要有硬

键部件，由它来产生激光，并将激光会聚成

盘和光盘。硬盘用于暂存数据，经处理后再

很细微的光束射向光盘表面，精确对准光盘

存人光盘。

上要读取信息的坑点，同时将信息坑点的反

(一)存储载体

射光导向光敏检测器。

(1)硬盘：用于短期暂存数据，以便

伺服系统和执行机构：伺服系统由盘片

快速调阅图像，访问时间小于10ms,传输

转速伺服、使激光焦点对准盘上信息记录膜

速率30MB/s以上。

的聚焦伺服、使激光焦点对准盘上螺旋光道

(2)光盘：在玻璃、塑料或铝等制作

的循迹伺服三部分组成，对应的伺服执行机

的基板上涂一层记忆膜，用高强度激光按数

构分别是主轴电机、聚焦伺服电机和循迹伺

字图像信息在膜上打孔而记录信息，读取时

服电机。

以较弱的激光根据反光原理重现被记录的

信号处理和解码单元：它们对光敏检测

图像。因盘片上信息存储和读取都用光学方

器送来的电信号进行处理，以产生伺服系统

法完成，故称为光盘。常用的光盘有只读光

所需的误差信号；并将光电信号数字化，进

compact disc-read only memory

行调制码的解调和数据检/纠错解码。对于

CD-ROM)、可刻录光盘(CD-rewrite,CD-R)

解码后的音频数据进行数字滤波和D/A转

可反复擦写的光盘（CD-repeat wipe,

换，产生模拟的音频输出，对于其他数据，

CD-RW)、可重写的磁光盘（CD-magnetic

在进行高层的检/纠错处理后送数据缓冲

optical,CD-MO)、一次性写入光盘

器。

(CD-write-once read-many,CD-WORM),

微处理器单元：它是CD-ROM驱动器

以及DVD光盘。130mm直径CD-ROM和

的核心，负责控制驱动器的机、光、电系统

CD-R的容量为650MB/片，同样直径的

协调工作。主要功能包括：接收并执行面板

CD-MO和DVD盘容量一般为4.7GB/片，

操作控制和主机命令：根据主机读取命令的

它们都用于信息长期保存；CD-WORM容量

要求，移动光学拾取头进行读取，并将解码

是4.8GB/片，适合永久保存信息。

后的数据经缓冲器和接口传送到计算机。

(二)光盘存储装置

面板控制和接口：面板是人机界面，通

光盘驱动器是基本的存储装置，光盘库

过它接收用户操作。接口可为读取数据和计

是大型存储系统，可安装几台驱动器，同时

算机命令提供传输途径。

6

···试读结束···