放射医学影像数字化处理与应用之探讨

2023-01-19

伴随着计算机科学技术的成熟, 医学影像数字化是现代医学发展的必然趋势, 20世纪90年代兴起的CT、MRI、DSA等影像设备可以实现图像的数字传输, 并且具备了标准DICOM接口或非标准的D I C O M接口。

即使医院的HIS或RIS系统日益发达, 但是占据医学影像工作量一半之上的普通放射摄影成为阻碍医院数字化的脚步的重要因素。

我院于2003~2006年先后购置了爱克发的CR, 只有1套, 2006年引进的, 今年引进了一台飞利浦的DR。经过7年的实践应用, 我科室的普通放射摄影技术有了质的飞跃和发展, 从简单的片/屏成像体系发展到拥有影像后处理功能的计算机X线成像及图像信息数字化传输体系。本文从放射科数字化应用的各个环节基本原理方面出发探讨临床应用的优越性。

1 CR系统的组成。

CR系统分别由影像板、影像板扫描仪、打号系统和预视系统、影像后处理工作站五部分组成。CR系统通过将影像投影在影像板上然后送入影像扫描仪, 激光扫描仪可以读出数据, 再通过光电转换和模/数转换成为对应的数字信号, 经过后处理工作站处理后, 通过显示器供医生阅读。

1.1 影像板

在CR系统中, 有含有含有微量元素铕 (Eu2+) 的钡氟溴化合物结晶 (Ba Fx∶Eu2+, X=CI·Br·I) 制成的影像板 (IP) 用来记录影像, 它代替了传统的胶片。比起普通的胶片可以提高效果30%, 使用次数也可以超过10000次。

1.2 影像板扫描仪

影像板扫描仪是读出影像板所记录影像的设备。它的技术指标将直接影响所输出影像的质量。影像板扫描仪首先通过激光扫描影像板, 将影像信息激发为一个个不同亮度的像素, 这样就等于将一幅平面影像变为一个二维点阵。然后通过模数转换将每个像素点数字化, 将二维点阵转化为二维数字矩阵。将此二维矩阵送到后处理工作站, 实施不同模式的数学运算, 即可得到不同效果的影像。一般衡量影像板扫描仪的参数有5个;描述影像清晰度的指标空间分辨率, 描述影像层次的指标灰度级;描述影像数子化转化程度的指标矩阵;描述处理能力的扫描速度和缓冲平台容量。

(1) 空间分辨率。影像清晰程度取决于空间分辨率。CR系统的空间分辨率普遍能够达到10像素/mm (10Pixels/mm, 像素矩阵:3·5×4·3k) 的水平。 (2) 灰度级。数字图像由白到黑的灰度级数决定了影像效果。一般来说都要求达到4096级灰阶。 (3) 矩阵。矩阵是衡量CR系统后处理能力的关键量值。CR系统要将包含影像信息的像素点阵通过模数转换变为数字化矩阵, 才能够对其实施计算机运算。所以, 只有将全部像素点阵都实现数字化, 才能够100%的处理、再现全部影像信息。 (4) 扫描速度和缓冲平台容量。扫描速度和缓冲平台容量描述的是影像板扫描仪的处理能力。大型影像板扫描仪的扫描能力可以达到每小时100板。等待扫描的IP板先放在多个缓冲平台上, 由机器自动顺序输入扫描;扫描完毕的IP板也自动输送回所在的缓冲平台上, 等待下一次使用。显然缓冲器容量大, 扫描速度快的扫描仪效率更高, 更节省人力资源。

1.3 打号系统和预视系统

打号就是将与影像有关的文字信息记录下来。电脑是CR系统使用的打号设备。打号系统不仅可以通过电脑键盘录入信息, 还可以通过计算机网络从医院信息库 (HIS) 中调入相关信息。可以根据不同的关键字 (投照日期、X线号、病人姓名、性别、年龄、医院、科室名称等到) 来检索记录信息。另外, 因为影像后处理工作站的功能强大, 打号系统还增加了投照体位的输入。只要技师在投照打号时输入本次投照的体位名称, 系统会自动选调相应的软件包对影像实施处理, 让医生直接看到完美的数字影像。技师通过预视系统在投照后进行初步的影像质量控制, 查看投照的结果是否满意, 确定是否需要重拍。

2 影像的阅读和打印

CR系统要跟其他的技术设备同时协调工作才能使CR系统的潜在的功能体现出来, 使图像的质量更加优良, CR的影像可以通过PACS网络从任何一个终端输出, 要求阅读终端和打印设备的技术指标随着CR的原始数据输出参数指标提高也相应提高, CR系统需要专用的高分辨率、高亮度的黑白诊断监视器, 普通的高分辨彩色显示器是不能够满足要求, 如果使用可能导致图像显示和诊断的不准确。

3 系统的网络化

当前正值网络时代, 理想的产品追求的是最高的使用价值与使用效率。对CR的要求也一样, 要求其能够提供最好的影像, 能够处理更可能多的信息, 并且具有更广泛的兼容性。因为CR系统完全符合DICOM标准, 并可以借助INTERNET与CT, MRI, DSA图像浏览工作站等数字设备一起组成放射科的影像存档及通信系统。

4 数字化的临床应用

区别于其他各类数字X线摄影 (DR) , CR最出众的地方在于, 使原有的各X线机在传统X线技术与现代计算机技术相结合的基础上免遭淘汰, 这是被放射科数字化临床应用无数的势力所证实的。X线图像正式通过A/D和D/A的转换从而使得数字化成为可能。在临床应用中如对骨结构、关节软骨及软组织的显示和对节结性病变的检出率以及在观察肠管积气、气腹和结石等含钙病变, CR在图像信息的储存和传输方面的优势完全体现出来。

摘要：医学影像数字化是现代医学发展的必然趋势, 本文对放射科数字化应用各环节的基本原理进行了初步分析, 并探讨其临床应用的优越性。

关键词：数字化,计算机,X线成像系统,图像存档及通信系统