醫(yī)學影像學:第六章　計算機X線成像和圖像存檔與傳輸系統(tǒng)

第一節(jié)　計算機X線成像

傳統(tǒng)的X線成像是經X線攝照，將影像信息記錄在膠片上，在顯定影處理后，影像才能于照片上顯示。計算機X線成像（computed radiography，CR)則不同，是將X線攝照的影像信息記錄在影像板（image plate，IP)上，經讀取裝置讀取，由計算機計算出一個數(shù)字化圖像，復經數(shù)字/模擬轉換器轉換，于熒屏上顯示出灰階圖像。CR與DSA中所述的DR同屬數(shù)字化成像。

一、CR的成像原理與設備

CR的成像要經過影像信息的記錄、讀取、處理和顯示等步驟。其基本結構見圖1-6-1。

影像信息的記錄：用一種含有微量素銪（Eu2+)的鋇氟溴化合物結晶（BaFX：Eu2+，X=CI.Br.I)制成的IP代替X線膠片,接受透過人體的X線,使IP感光,形成潛影。X線影像信息由IP記錄。IP可重復使用達千次。

影像信息的讀�。篒P上的潛影用激光掃描系統(tǒng)（圖1-6-2)讀取，并轉換成數(shù)字信號。激光束對勻速移動的IP整體進行精確而均勻的掃描。在IP上由激光激發(fā)出的輝盡性熒光，由自動跟蹤的集光器收集，復經光電轉換器轉換成電信號，放大后，由模擬/數(shù)字轉換器轉換成數(shù)字化影像信息。由IP掃描完了后，則可得到一個數(shù)字化圖像。

影像信息的處理：影像的數(shù)字化信號經圖像處理系統(tǒng)處理，可以在一定范圍內任意改變圖像的特性。這是CR優(yōu)于X線照片之處，X線照片上的影像特性是不能改變的。圖像處理主要功能有：灰階處理、窗位處理、數(shù)字減影血管造影處理和X線吸收率減影處理等。

灰階處理：通過圖像處理系統(tǒng)的調整，可使數(shù)字信號轉換為gydjdsj.org.cn/shouyi/黑白影像對比，在人眼能辨別的范圍內進行選擇，以達到最佳的視覺效果。這有利于觀察不同的組織結構。例如胸部可得到兩張分別顯示肺和縱隔最佳圖像。

窗位處理：以某一數(shù)字信號為0，即中心，使一定灰階范圍內的組織結構，以其對X線吸收率的差別，得到最佳的顯示，同時可對這些數(shù)字信號進行增強處理。窗位處理可提高影像對比，有利于顯示組織結構，如骨小梁的顯示。

圖1-6-1 CR裝置示意圖

圖1-6-2　影像讀取裝置示意圖

數(shù)字減影血管造影處理：選擇血管造影一系列CR圖像中的一幀為負片（蒙片)行數(shù)字減影處理，可得到DSA圖像。

X線吸收率減影處理：用兩個不同的X線攝影條件攝影，選擇其中任何一幀作為負片進行減影，則可消除某些組織。例如對胸部行減影處理可消除肋骨影像，以利于觀察肺野。

影像的顯示與存儲：數(shù)字化圖像經數(shù)字/模擬轉換器轉換，于熒屏上顯示出人眼可見的灰階圖像。熒屏上的圖像可供觀察分析，還可用多幀光學照相機攝于膠片上，用激光照相機可把影像的數(shù)字化信號直接記錄在膠片上，可提高圖像質量。激光照相機同自動洗片機聯(lián)成一體，可減少操作程序。

CR的數(shù)字化圖像信息還可用磁帶、磁盤和光盤作長期保存。

二、CR的臨床應用

CR的圖像質量與所含的影像信息量可與傳統(tǒng)的X線成像相媲美。圖像處理系統(tǒng)可調節(jié)對比。故能達到最佳的視覺效果；攝照條件的寬容范圍較大；患者接受的X線量減少。圖像信息可由磁盤或光盤儲存，并進行傳輸，這些都是CR的優(yōu)點。

CR圖像與傳統(tǒng)X線圖像都是所攝部位總體的重迭影像，因此，傳統(tǒng)X線能攝照的部位也都可以用CR成像，而且對CR圖像的觀察與分析也與傳統(tǒng)X線相同。所不同的是CR圖像是由一定數(shù)目的象素所組成。

CR對骨結構、關結軟骨及軟組織的顯示優(yōu)于傳統(tǒng)的X線成像，還可行礦物鹽含量的定量分析。CR易于顯示縱隔結構如血管和氣管。對結節(jié)性病變的檢出率高于傳統(tǒng)的X線成像，但顯示肺間質與肺泡病變則不及傳統(tǒng)的X線圖像。CR在觀察腸管積氣、氣腹和結石等含鈣病變優(yōu)于傳統(tǒng)X線圖像。

用CR行體層成像優(yōu)于X線體層攝影。胃腸雙對比造影在顯示胃小區(qū)、微小病變和腸粘膜皺襞上，CR優(yōu)于傳統(tǒng)的X線造影。

CR是一種新的成像技術，在不少方面優(yōu)于傳統(tǒng)的X線成像，但從效益-價格比，尚難于替換傳統(tǒng)的X線成像。在臨床應用上，CR不像CT與MRI那樣不可代替。

第二節(jié)　圖像存檔和傳輸系統(tǒng)

圖像存檔和傳輸系統(tǒng)（picturearchiving communicating system, RACS)是存放和傳輸圖像的設備，不是成像裝置。當前，X線圖像、CT與MRI大多是以照片形式于放射科檔案室存檔。需要時，要從檔案室借調，占用很多人力，借調中，照片丟失或錯拿時有發(fā)生，而且效率低。由于影像診斷技術應用越來越普及，圖像數(shù)量大增。照片存檔與借調工作大且不便。因此，人們提出了用另一種方式存放與傳輸圖像，以使圖像高效率使用并能安全保存。由于計算機、存檔裝置和通信技術的發(fā)展，使這一設想成為可能。

一、PACS的基本原理與結構

PACS是以計算機為中心，由圖像信息的獲取、傳輸與存檔和處理等部分（圖1-6-3與圖1-6-4)組成。

（一)圖像信息的獲取　CT、MRI、DSA、CR及ECT等數(shù)字化圖像信息可直接輸入PACS，而眾多的X線圖像需經信號轉換器轉換成數(shù)字化圖像信息才能輸入。可由攝像管讀取系統(tǒng)、電耦合器讀取系統(tǒng)或激光讀取系統(tǒng)完成信號轉換。所者速度快，精度高，但價格貴。

（二)圖像信息的傳輸　在PACS中，傳輸系統(tǒng)對數(shù)字化圖像信息的輸入，檢索和處理起著橋梁作用。方法有：①公用電話線，將影像信息以電信號形式通過公用電話線聯(lián)網完成信息傳輸；②光導通信，將影像信息以光信號形式通過光導纖維完成信息傳輸；③微波gydjdsj.org.cn/sanji/通信，將影像信息以微波形式進行傳輸，有如電視臺發(fā)射電波，由電視機接收再現(xiàn)圖像。后者速度快，但成本高。

圖1-6-3　PACS結構示意圖

圖1-6-4　小型PACS系統(tǒng)示意圖

（三)圖像信息的儲存與壓縮　圖像信息的儲存可用磁帶、磁盤、光盤和各種記憶卡片等。圖像信息的壓縮儲存非常必要。因為，一張X線照片的信息量很大，相當于1500多頁400字稿紙寫滿漢字的信息量，而一個30.48cm光盤也只能存儲2000張X線照片的信息。壓縮方法多用間值與哈fo曼符號壓縮法，影像信息壓縮1/5～1/10，仍可保持原有圖像質量。

（四)圖像信息的處理　圖像信息的處理由計算機中心完成。計算機的容量、處理速度和可接終端的數(shù)目決定著PACS的大小和整體功能。軟件則關系到檢索能力、編輯和圖像再處理的功能。

檢索：在輸入圖像信息時要同時準確輸入病歷號和姓名等，便于檢索時使用。

編輯：刪去無意義的圖像，以避免不必要的存儲，并把文字說明與相應的圖像信息一并存入。

再處理：在終端進行。包括圖像編組，對興趣區(qū)作圖像放大，窗位與窗寬的調節(jié)以及用激光相機把熒屏上的圖像照在膠片上。

二、PACS的臨床應用

PACS已經在荷蘭、美國和日本等少數(shù)國家應用。根據聯(lián)網范圍分為微型、小型、中型和大型PACS。微型只用于放射科內。小型用于醫(yī)院內各科，中型則用于一個城市各醫(yī)院之間。

PACS使醫(yī)生在遠離放射的地方及時看到圖像，可提高工作效率與診斷水平；避免照片的借調手續(xù)和照片的丟失與錯放；減少照片的管理與存放空間；減少膠片的使用量�？稍诓煌�地方同時看到不同時期和不同成像手段的多個圖像，便于對照、比較。在終端進行圖像再處理，使圖像更便于觀察。

中型PACS使患者只要有一張磁卡，就可在市內，乃至國內參加PACS的醫(yī)院看到以前不同醫(yī)院的各種圖像，避免重復檢查，有利于診斷和會診。

但是，PACS不能存儲大量的圖像，由于熒屏數(shù)目的限制，也難滿足同時觀察十幾張乃至幾十張的圖像，而且在熒屏上觀察圖像還需一個適應過程。

PACS投資甚高，使實際應用受到限制。