1、影像诊断学的历史 X线影像 超声成像(Ultrasonography:US)CT(Computed Tomography)MRI(Magnetic Resonance Imaging)ECT(Emission Computed Tomography)SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography)PET(Positron Emission Tomography)X线影像 1895年11月08日威廉康纳德伦琴 (Wilhenlm Conrad Rontgen)1895年12月22日 经15分钟照射 第一张X线照片(1890年02月22日 A.W.
2、Goodspeed 奇怪影像)1896年01月01日 给Exner教授新年贺卡 1896年01月05日 维也纳报纸“Die Presse”1896年01月06日 传遍全世界 1896年01月23日“Nature”杂志发表 2周后”Science”伦琴伦琴(三)数字化X线成像和PACS1、数字化X线成像2、PACS数字图象与比特(bit)比特比特没有颜色、尺寸或重没有颜色、尺寸或重量，能以光速传播，是信量，能以光速传播，是信息的最小单位。息的最小单位。是一种存在的状态：开或是一种存在的状态：开或关，真或伪，上或下，入关，真或伪，上或下，入或出，黑或白。或出，黑或白。比特用比特用“1”1”或或“0
3、”0”来表来表示，比特通常代表的是数示，比特通常代表的是数字信息。如：字信息。如：1 1，1010，1111，100100，101101，110110，111111，代，代表了表了1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6，7 7等数字等数字。像素与比特 就像比特是信息的原子一样，就像比特是信息的原子一样，像素像素可视为图形的分子，可视为图形的分子，一个像素由不止一个比特来代表。它是由一个像素由不止一个比特来代表。它是由“图像图像”（picturepicture）和）和“元素元素”（e1emente1ement）两个词缩合而成的。）两个词缩合而成的。对于任何一个特定的单色图像（对于任何一个
4、特定的单色图像（monochrome imagemonochrome image），），你都可以决定要用多少行和多少列来构图。你用的行和你都可以决定要用多少行和多少列来构图。你用的行和列越多，每个方块的面积就越小，图形的颗粒就越精列越多，每个方块的面积就越小，图形的颗粒就越精细，效果也就越好。细，效果也就越好。把全黑的值设为把全黑的值设为1 1，全白的值设为，全白的值设为255255，那么任何明暗度，那么任何明暗度的灰色都会介于这两者之间。而由的灰色都会介于这两者之间。而由8 8个比特组成的二进制个比特组成的二进制位组（称为一个字节，即位组（称为一个字节，即bytebyte）就正好有）就正好有
5、256256种排列种排列“1”1”和和“0”0”的方式，也就是从的方式，也就是从0000000000000000到到1111111111111111。数字化的特点数据压缩数据压缩（data comparessiondata comparession）和纠正错误）和纠正错误（error correctionerror correction）的功能，如果是在非常）的功能，如果是在非常昂贵或杂音充斥的信道（昂贵或杂音充斥的信道（channelchannel）上传递信息，）上传递信息，这两个功能就显得更加重要了。这两个功能就显得更加重要了。比特会毫不费力地比特会毫不费力地相互混合相互混合，可以同时或分
6、别可以同时或分别地被重复使用。声音、图像和数据的混合被称地被重复使用。声音、图像和数据的混合被称作作“多媒体多媒体”（mu1timediamu1timedia），这个名词听起），这个名词听起来很复杂，但实际上，不过是指混合的比特来很复杂，但实际上，不过是指混合的比特（commingled bitscommingled bits）以以光速传输光速传输数字化传输的历史 迟至迟至19801980年，电话交谈只能通过铜线进行，每秒年，电话交谈只能通过铜线进行，每秒传送不超过一页的信号。传送不超过一页的信号。今天，比人的头发还细的标准今天，比人的头发还细的标准光纤光纤，一秒钟可以，一秒钟可以传、送相当于
7、超过传、送相当于超过9 9万卷大百科全书的信号。万卷大百科全书的信号。到到20192019年，地球上空几百公里上的七百多颗人造年，地球上空几百公里上的七百多颗人造卫星组成的星座，将为商业、学校和这个星球各卫星组成的星座，将为商业、学校和这个星球各处的个人带来高带宽通信。处的个人带来高带宽通信。光纤 一根头发丝那样细的一根头发丝那样细的光纤光纤在不到在不到1 1秒钟的时间秒钟的时间里，可以传送里，可以传送人民日报人民日报创办以来每期报纸创办以来每期报纸的所有内容。的所有内容。以这样的速度来传递数据，以这样的速度来传递数据，光纤光纤可以同时传送可以同时传送100100万个频道的电视节目万个频道的电
8、视节目大约比双绞线快大约比双绞线快上上2020万倍。万倍。什么是数字影像什么是数字影像 模拟影像模拟影像-图像的密度随空间位置连续变化图像的密度随空间位置连续变化随空间位置连续变化随空间位置连续变化 数字影像数字影像-图像的密度是由许多不连续的不图像的密度是由许多不连续的不同密度值同密度值(可用数字表示可用数字表示)的点组成的的点组成的 模拟信息与数字信息可以通过模拟信息与数字信息可以通过“模数转换器模数转换器”A/D A/D 或或 D/A D/A 相互转换相互转换:A/DA/D转换转换 数字影像数字影像 模拟影像模拟影像 D/AD/A转换转换 数字影像系统主要组成数字影像系统主要组成 影像信
9、息的采集 影像信息的转换及输入 存储器 处理系统 显示器 输出传输系统 数字影像显著的优点数字影像显著的优点-成像速度快成像速度快:S/FS/F体系体系:约约1010分钟分钟 CR:CR:几十秒几十秒 DR:DR:几秒几秒钟钟;-图像清晰图像清晰:数字影像具有很高的密度分辨率数字影像具有很高的密度分辨率-图像处理功能强图像处理功能强:计算机软件技术可对图像进行窗宽计算机软件技术可对图像进行窗宽,窗位窗位,大缩小大缩小,图像旋转图像旋转,黑白反转黑白反转,图像旋转图像旋转,标记测量标记测量等多种处理等多种处理;-获取信息更多获取信息更多:由于数字系统动态范围广,一次拍摄可以看到多种组织;-图像保
10、存方便图像保存方便:硬盘,磁盘,光盘等多种保存形式;-图像可以远程传送图像可以远程传送:利用网络技术实现图像的远程传利用网络技术实现图像的远程传送送,异地会诊异地会诊;-提高工作效率提高工作效率,减少开支减少开支,创造更好的经济效益创造更好的经济效益及社会及社会效益效益 .典型的医学数字影像典型的医学数字影像 CT-Computed Tomography 计算机断层扫描MRI-Magnetic Resonance Imaging 磁共振成像DSA-Digital SubtractionAngiography 数字减影 血管造影DF-Digital Fluorography 数字荧光摄影 DSI
11、-DigitL Spot Imaging 数字点片成像ECT-放射性核素发射计算机断层扫描成像放射性核素发射计算机断层扫描成像PET-正电子发射断层扫描正电子发射断层扫描 (正电子发射正电子发射CT)SPECT-单电子发射断层扫描单电子发射断层扫描 (单光子发射单光子发射CT)CR-CR-计算机射线成像(Computed Radiograph )X-线信息 IP 板 潜影 激光扫描 紫外光 信息光电倍增管 电信号 A/D 数字信息 IP板板(IMAGE PLATE)是由不变形的刚性铝板制成的成像板成像板,其中的感光物质是一种光辉尽性荧光物质光辉尽性荧光物质(例 含有微量铕离子的氟氯化钡晶体-B
12、：）：）在X线的作用下形成潜影,再经非接触式激光扫描可得紫外光信息.再经光电转换,A/D转换得到数字化影像信息.CRCR成像的原理成像的原理-X-射线照射IP板时,IP板上荧光晶体中的二价铕离子被激发为三价铕离子,并放出电子至周围的导带中:+e 导带中的电子被晶体中 的卤离子空穴捕获,生成半稳定状态的“F中心中心”-潜影潜影;-激光扫描激光扫描IP板形成荧光模拟影像板形成荧光模拟影像:波长为600nm左右的激光扫描IP板时,激光被F中心中心吸收,使F中心的俘获电子重新释放到导带上,再被三价铕离子捕获,变为二价铕离子:+e +这个过程伴随释放大量能量而发出波长为390-400nm的荧光模拟图像，
13、该荧光的波长与激光无关，而其强度与 F 中心的大小（曝光大小）成正比，荧光信息再经光电转换为电信号，A/D转换为数字信号，输入计算机处理成为数字影像.IP板及氟氯化钡晶体结构 IPIP板工作原理示意图板工作原理示意图 CR工作流程示意工作流程示意 X 射线对IP板曝光激光扫描IP板采集影像信息并数字化擦除IP板信息影像采集工作站影像采集工作站打印管理工作站质量管理工作站 网络集线器网络集线器激光打印输出激光打印输出 CD 刻录存档 Kodak CR 800Kodak CR 900 DR DR 数字射线成像数字射线成像(Digital Radiograph)X-线信息 影像增强器 可见 光信息
14、CCD 摄像管 光电转换 视频电信息 图象卡 A/D转换 数字信息 D R也是一种间接的数字化影像，即X射线的信息首先转换为光信息，再转换为电信息，再转换为数字信息 间接平板检测器间接平板检测器-IDRIDR X-线信息 CsI闪烁体 可见光信息光电二极管 薄膜晶体管 电信息 A/D转换 数字信息 这种间接平板检测器间接平板检测器-IDR的关键在于柱状结构柱状结构的 CsI闪烁体闪烁体类似于一束束光纤导管引导X-射线激发的荧光沿着平行的方向传递至光电二极管,减少闪烁体的光散射.其结构及使用更接近直接平板检测器-DDRDDR 直接数字射线成像直接数字射线成像(Direct Digital Rad
15、iograph)X-线信息线信息 非晶态硒非晶态硒 电信息电信息 A/D转换转换 数字信息数字信息 非晶态硒涂盖于薄膜晶体管阵列上非晶态硒涂盖于薄膜晶体管阵列上,每个每个晶体管的尺寸为晶体管的尺寸为 139 x 139 m 139 x 139 m 相当于相当于14 x 14 x 17 17 英寸的范围内有英寸的范围内有 2560 x 2560 2560 x 2560 个象素单元个象素单元,每个象素单元均可在控制电路的触发下把单元每个象素单元均可在控制电路的触发下把单元储存的电荷传输到外围读出电路储存的电荷传输到外围读出电路,经经1414比特的比特的A/DA/D转换成为数字化影像信息转换成为数字
16、化影像信息.由于这个过程是由于这个过程是将将X-X-线信息直接转换为电信息所以又称为直接线信息直接转换为电信息所以又称为直接DR DR 或或DDRDDR Cutaway of Kodak Direct Radiography detectorKodak Direct Radiography detector&X-ray unit 各种数字影像的比较各种数字影像的比较各种数字影像的比较各种数字影像的比较各种数字影像的比较各种数字影像的比较CR的优点：1、便携2、IP机械强度高，不易损害，有刚性、柔性板之分。3、价廉4、小板图像优于大板图像质量。CR的缺点：1、工作流程未变，甚至变的更复杂，成像速
17、度慢。2、IP为易耗品，图像质量随使用次数增多而下降，到一定时候需更换。DR的优点：1、图像质量优于CR；2、几乎即时成像（工作流程明显简化）；3、人工操作工作量小；4、平板寿命长；5、可做透视检查。DR的缺点：1、专机专用，目前不能现场摄片；2、平板较脆弱，对环境条件要求较高（如湿度、温度）；3、投资相对较高。对CR、DR的评估意见选择DR DR价格高于CR两倍，但效益也高于CR2倍；病人流量增加，图像质量提高；检查时间明显缩短。选择CR 资金少，较小的医院适合实用；干片化的医院不能没有CR，因CR可到病房或现场去；开始用CR到一定时候改用DR；习惯于CR使用 等待一段时间，观察DR技术的进
18、一步完善。目前状况1、CR主要发展：CR针状成像板、飞点扫描技术。2、DR主要发展：移动板的使用3、价格因素但要考虑累积投资；4、医保后，检查费用变得十分敏感；5、DR还在导入市场，预计今明两年是DR年6、有的公司两者都在推广。所以一般人士认为是绿了芭蕉，红了樱桃，各得其所，眼见为实。对图像质量的认识1、普通X线胶片银颗粒模拟像 数字化胶片像素数字化像2、二者几何尺寸相差甚远3、空间分辨率决定最小成像单元 密度分辨率决定病变的显示 信息的获得取决于以上两种分辨率4、综合之，数字化图像质量必然优于模拟图像5、读片方式由观片灯读片监视器阅片 （软图片）对软图像的认识1、成像方式多以数字化成像为主，
19、增长速度甚快；2、图像数量多；3、宽容度大，动态范围大，一次曝光可得到从骨骼到软组织的所有信息。4、后处理功能的应用；5、各种成像方式图像的综合分析（比较影像学）6、动态图像的观察，反复回放；7、图像可多角度观察；8、图像可一次采集，多种方式显示；9、融合成像，如MRI+PET 融合图像（即形态+功能）CT+PET 融合图像10、动态线性的调节；11、三“E”即任何人、任何时间、任何地点都可做大影像的综合分析；12、远程影像会诊；13、计算机辅助检测诊断（CAD），有人称之为第三只眼。PACS的定义 PACS(Picture Archiving and Communications Syste
20、ms)即即图像存储图像存储与与通信系统通信系统，是应用于医院，是应用于医院中管理医学影像设备，如中管理医学影像设备，如CR、DR、CT、MR等产生的医学图像的信息系统等产生的医学图像的信息系统。PACS的要点 医学影像的获取医学影像的获取 数据库管理数据库管理 在线存储在线存储 离线归档离线归档 图像显示与处理图像显示与处理 与与HIS/RIS的接口的接口 胶片打印胶片打印 网络网络(LAN&WAN)PACS系统在临床诊断中的优点 异地访问异地访问 图像复制图像复制(无失真无失真)同步显示同步显示(多形态数据多形态数据)快速传送快速传送 多角度观察诊断多角度观察诊断诊断报告的管理诊断报告的管理
21、缩短诊断时间缩短诊断时间减少胶片管理工作量减少胶片管理工作量过期数据的在线访问过期数据的在线访问CTMRI超声超声CR激光相机激光相机超声科诊断工作站超声科诊断工作站预处理预处理预处理预处理服务器服务器RAID存储局域网存储局域网放射科诊断工作站组放射科诊断工作站组其它科室诊断台其它科室诊断台PACSPACS系统结构图系统结构图用户信息管理左图为添加新用户全部信息的窗口，其中加左图为添加新用户全部信息的窗口，其中加*号的必须号的必须填写（选择填写（选择）右图为用户列表窗口，可按四种显示模式显示右图为用户列表窗口，可按四种显示模式显示在用户列表中双击某记录则进入与左图类似的在用户列表中双击某记录
22、则进入与左图类似的“修改用修改用户属性户属性”窗口窗口PACS系统管理系统管理各项信息管理 左图为管理工作组信息的左图为管理工作组信息的窗口，维护工作在此完成窗口，维护工作在此完成 在工作组列表中浏览有关在工作组列表中浏览有关内容，在上方的编辑框中内容，在上方的编辑框中编辑工作组属性编辑工作组属性 部门、权限、检查设备、部门、权限、检查设备、检查状态、检查部位、诊检查状态、检查部位、诊断报告、客户端类型的信断报告、客户端类型的信息维护界面和操作与此界息维护界面和操作与此界面类似面类似PACS系统管理系统管理工作组权限管理 左图为管理工作组权限的左图为管理工作组权限的窗口窗口 选择工作组后，下方
23、的列选择工作组后，下方的列表框显示当前工作组已有表框显示当前工作组已有权限和未授予的权限权限和未授予的权限 在权限列表中选择权限后，在权限列表中选择权限后，单击单击“添加添加”或或“删除删除”按钮可改变工作组的权限按钮可改变工作组的权限 通过给某用户分配组员资通过给某用户分配组员资格来控制该用户的权限格来控制该用户的权限PACS系统管理系统管理分诊台处理分诊台处理 检查编号及若干检查编号及若干检查信息由系统检查信息由系统自动生成自动生成 用户输入病人、用户输入病人、检查设备、检查检查设备、检查部位的编号后系部位的编号后系统给出其它信息统给出其它信息以利查对以利查对 界面设计优先考界面设计优先考
24、虑利于进行快速虑利于进行快速的键盘操作的键盘操作主要工作界面预处理工作站预处理工作站 当载入图象后，将左上角的检查号填入相应位置，匹当载入图象后，将左上角的检查号填入相应位置，匹配后按发送键将所有相关信息发送到数据库服务器。配后按发送键将所有相关信息发送到数据库服务器。放射科诊断工作站放射科诊断工作站未诊断检查列表未诊断检查列表自动或手动更新自动或手动更新检查类型过滤检查类型过滤自动工作列表：自动工作列表：图像诊断图像诊断：图像显示和浏览图像显示和浏览对比度和亮度调整对比度和亮度调整图像放大图像放大旋转、翻转和播放旋转、翻转和播放图像滤波图像滤波放射科诊断工作站放射科诊断工作站放射科显示工作站
25、放射科显示工作站诊断报告：诊断报告：使用模板新建使用模板新建诊断报告诊断报告使用使用OLE嵌入嵌入 Word功能功能浏览相关报告浏览相关报告三级确认三级确认放射科检查报告单查询 左图为设定查询条件的窗口，先选择查询条件需要的左图为设定查询条件的窗口，先选择查询条件需要的参数，然后填写或者选择参数的内容参数，然后填写或者选择参数的内容 右图为查看查询结果的窗口，还可以进行追加查询，右图为查看查询结果的窗口，还可以进行追加查询，保存、查看历次查询的结果，并可删除不想保留的查保存、查看历次查询的结果，并可删除不想保留的查询结果或记录询结果或记录。PACS系统管理系统管理归档工作站归档工作站归档的功能
26、分类归档的功能分类图像和诊断报告的强制归档图像和诊断报告的强制归档(包括数据包括数据调入在线调入在线)图像和诊断报告的定时查询归档图像和诊断报告的定时查询归档(主要主要是备份和删除是备份和删除)诊断或教学需要时将数据及时由离线诊断或教学需要时将数据及时由离线调入在线服务器调入在线服务器点击PACS系统可直接使用PACS数据临床医生工作界面临床医生工作界面临床医生工作界面临床医生工作界面数字化后的放射科流程 自动登记自动登记 同以前检查过程，但无须胶片。同以前检查过程，但无须胶片。无胶片照相（无须暗室洗像过程）无胶片照相（无须暗室洗像过程）自动传输到诊断医生工作站自动传输到诊断医生工作站 数字签
27、字方式三级负责制数字签字方式三级负责制 存储到在线存储数据库，同时备份。存储到在线存储数据库，同时备份。报告和影像自动传输到临床医生工作站报告和影像自动传输到临床医生工作站结束语数字化影像 将给放射科的管理提供有利条件将给放射科的管理提供有利条件 改变传统的观片方式改变传统的观片方式 规范传统的报告书写方式规范传统的报告书写方式 将改变以往的存储方式将改变以往的存储方式 使临床影像教学发生革命性的改变使临床影像教学发生革命性的改变 将给临床研究带来极大的方便将给临床研究带来极大的方便结束语数字化影像 将改变患者的就诊程序将改变患者的就诊程序 将给医生的诊治程序带来极大的便利将给医生的诊治程序带来极大的便利 极大的提高了急诊医学的水平极大的提高了急诊医学的水平 给手术室带来革命性的变化给手术室带来革命性的变化 同样将给临床研究带来极大的方便同样将给临床研究带来极大的方便
