计算机X线成像技术（共7篇）
计算机X线成像技术 篇1
计算机X线成像技术 (Computed Radiography, CR) 是目前应用最广泛的数字化X线摄影方法[1]。乳腺的疾病在女性中是常见病、多发病, 近年来乳腺癌发病率呈逐年上升趋势, 成为威胁女性身体健康的恶性肿瘤之一[2]。因此乳腺疾病的早发现、早诊断、早治疗显得尤为重要。但受乳腺发育情况、组织结构、发病情况、受检者的年龄、生理期及技术条件等因素的影响, 传统X线乳腺成像往往不能达到满意效果。计算机X线成像技术在乳腺钼靶X线检查中具有明显的优势, 其曝光宽容度大、线性度高而且IP板动态范围较大, 可自动进行调节和放大获取的信息, 在允许曝光指数的范围内能够取得适宜的、稳定的影像密度, 获得具有高分辨率的图像质量[3]。因此CR技术乳腺摄影是目前诊断乳腺疾病尤其是早期乳腺癌的一种有效的影像学检查方法。本文对2011年3月至2013年3月期间在我院应用CR技术乳腺摄影片与传统屏-片进行对比分析, 探讨计算机X线成像 (CR) 技术在乳腺摄影中的应用价值, 报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取2011年3月至2013年3月期间先后在我院进行乳腺检查的女性患者40例, 年龄25～60岁, 平均41岁。受检者分别应用CR技术与传统的屏-片技术各摄乳腺1份, 共80份, 收集320张双侧乳腺片, 两组照片进行图像质量对比研究。
1.2 仪器设备
Senographe DMR+钼靶机 (美国, GE公司) , 空间分辨率为15像素/mm的乳腺专用板 (日本, FUJI公司) , FCR5000图像处理系统 (日本, FUJI公司) , DRYPIX7000干式激光打印机 (日本, FUJI公司) , HIC655图像后处理工作站 (日本, FUJI公司) , 单面药膜X线胶片 (日本, FUJI公司) 。
1.3 检查方法
每位患者投照体位均为常规双乳头尾位 (CC位) 和内外侧斜位 (MLO位) 。CC位:让受检者受检侧胸部及腹部挺起, 受检侧肩下垂, 头转向对侧, 另一侧手握住手柄, 拉受检侧乳头同时对乳房进行加压, 以减少皮肤皱褶。MLO位:让受检者受检侧上臂抬高并充分展开, 充分暴露腋窝部, 指导其挺腹突出乳腺下半部, 机械臂倾斜45°, 在受检者所能承受的最大限度内用压迫器压紧乳腺, 该体位为乳腺摄影最有效的体位。CR摄影选择自动曝光系统, 曝光条件为22～32kV, 20～40mAs, 压力10～15dN。传统屏-片摄影选择手动曝光条件, 23～34kV, 50～150mAs。获得影像后采用CR系统图像后处理工作站HIC655进行空间频率和谐调处理, 处理好的双侧乳腺四张图像通过干式激光打印机打印在一张胶片上。
1.4 评价标准
由两位经验丰富的高级技师按照常规评判标准对40例患者的双侧乳腺CR摄影片与传统屏-片对比评分, 评为优、中、差三个等级。评价标准为: (1) 无皮肤皱褶; (2) 无异物等伪影; (3) 乳头与胶片平行; (4) 清楚显示乳房整体; (5) 乳房皮肤、乳房皮下脂肪组织及乳房腺体组织均清晰显示; (6) 清晰显示腺体后部的脂肪组织; (7) 清晰显示病变征兆。上述标准全部符合者为优, 有一项不符合者为中, 有两项以上不符合者即为差。
1.5 统计学处理
观察结果两组间比较用χ2检验, 应用SPSS 11.0软件完成数据的统计学处理。以P<0.05为差异显著, 有统计学意义。
2 结果
2.1 图像质量
如表1所示:CR乳腺摄影的优片率, 总有效率都要明显高于传统屏-片, 且两组之间存在显著性差异 (P<0.05) , 表明计算机X线成像技术 (CR) 在乳腺摄影中更能满足临床检查要求。
注:两组数据比较, 优片率、总有效率χ2检验, P<0.05, 差异有显著性
2.2 病变细节
CR乳腺摄影不仅能清晰显示乳腺的正常组织结构如皮肤、脂肪、结缔组织、血管、腺体、乳晕、乳头等, 对其内部病变, 尤其是对结节肿块及微小钙化的边缘细节的显示也很清楚。
3 讨论
目前乳腺疾病的检查, X线乳腺摄影是首选的方法, 也是较为灵敏的检测手段之一[4]。乳腺线片图像质量的好坏会直接影响检查的结果。传统的屏-片组合图像质量受到很多因素的影响, 而且影响效果特别明显。比如常见的因素主要有年龄、摄影条件、个体的差异和体位等, 因此相对来说其图像的质量比较难以控制;另一方面, 摄影结束后其图像质量就定形了, 无法再进行任何改变。此外, 传统的屏-片系统的摄影条件是固定的, 如果选择适合腺体结构的条件进行曝光时腺体组织显示相对清楚, 而对于皮肤及皮下组织则会造成曝光过度;反之如果选择适合皮肤、皮下组织结构的曝光条件时, 则腺体组织结构显示曝光不足, 因此大多数情况下很难做到两全其美, 而乳腺疾病尤其是乳腺癌的好发部位又多位于腺体与皮下组织交界处, 此处组织密度上的微小变化, 往往是诊断早期乳腺癌X线征象最有说服力的根据据。所以传统的屏-片组合曝光宽容度小, 图像对比度不是很理想, 对微小钙化病变的检出率也较低, 而且相对来说摄影图像质量比较依赖于摄影条件及操作者的经验, 所以限制了诊断的准确率和病变的检出率的提高[5]。计算机X线成像技术 (CR) 乳腺摄影是在常规钼靶机上采用曝光宽容度大, 特性曲线好, 灵敏度高的IP板采集, 使获取的信息能自动进行调节和放大增益, 在允许的范围内可以对摄影对象采用任何X线曝光剂量, 来取得最适宜的、稳定的影像密度, 同时获得高质量的图像。而且图像通过后处理技术, 可以清晰显示腺体组织内肿块的大小、边缘及其与周围组织的关系, 能分辨出<0.2mm的微小钙化灶, 为乳腺疾病的诊断提供了大量信息。CR乳腺摄影弥补了传统屏-片成像期间由于曝光不足或过度产生的图像密度的不稳定性, 对乳腺结构的微小密度变化, 微小钙化等均可清晰显示, 图像清晰度高, 病灶显示也更加清楚[6]。
本研究中两组40例乳腺片对比, 可以明显看出CR乳腺摄影片在图像质量方面要优于传统屏-片, 而且在病变细节显示方面其对微小病变细节的显示也更清楚。
综上所述, CR乳腺摄影对乳腺疾病的诊断具有很高的应用价值, 值得在临床上广泛推广运用。
参考文献
[1]陈燕.CR系统在乳腺摄影中的应用[J].青海医药杂志, 2011, 41 (1) :62.
[2]黄绮文.数字化DR钼靶检查技术在乳腺疾病中的应用[J].中外医疗, 2010, 33 (11) :182.
[3]毛丽娟, 林尔坚.CR技术在乳腺钼靶摄影中的应用[J].中外医疗, 2009, 28 (5) :152.
[4]封任冬.全数字化乳腺摄影与乳腺计算机X线摄影的临床应用对比分析[J].中国医学影像学杂志, 2009, 17 (4) :297.
[5]黄迪开.计算机乳腺摄影与常规乳腺摄影的比较研究[J].微创医学, 2012, 7 (2) :117.
[6]郑德先.计算机X线摄影技术在乳腺钼靶X线检查中价值[J].中华实用诊断与治疗杂志, 2011, 25 (5) :449.
数字X线成像技术的新进展 篇2
1 CR技术的新进展
CR(Computed Radiography)系统近年来主要在成像板(Imaging Plate,IP)X线转换材料、扫描方式、光收集等方面有了新的进展[3,4]。
1.1 IP X线转换材料与结构
IP是成像链中与图像质量密切相关的、而且是非常重要的部分。由于新感光材料的出现,有些厂家相继在其结构上做了改进,采用针状结构(有的称聚焦荧光晶体Focused Phosphor)的荧光物质作为X线转换屏,使荧光散射现象大大地降低,转换屏的厚度比颗粒状屏增加约1倍,量子检测效率(Detective Quantum Efficiency,DQE)也增加约1倍。因而,所获取的图像的锐利度及细节分辨能力大为提高,图像质量得到了明显改善。FUJI推出透明基板的IP,实现双面读出。
1.2 IP阅读扫描方式
IP阅读扫描方式从常规飞点扫描到线扫描,是由AGFA和FUJI研制与推出了新的扫描技术。该技术是一次在IP上扫描一行,扫描时间比飞点扫描器的扫描时间短许多。它是将第二次激发光光源与图像信息收集器构为一体,称为扫描头(AGFA命名为Scan Head R)。图像信息收集器为CCD,第二次激发光光源与CCD器件分别做成1×n个阵列。有两种扫描形式:一种是扫描时IP移动,扫描头固定不动,每次读出一行图像信息,并直接成为数字信号。另一种为扫描时扫描头移动(或激光源与接收器同步移动),IP固定不动,每次读出一行图像信息。还有一种是FUJI研发的采用透明IP,扫描时,双面读出器同时同步读取图像信息,称为透明双面读出技术(Patented Dual-sided Reading technology)。该技术可使NEQ(Noise Equivalent Quanta)提高30%~40%。目前,只有FUJI使用这种技术。FUJI已成功的应用在乳腺CRX线摄影,并通过了美国FDA认证。
这种新型扫描的CR FUJI和AGFA均已有产品推出,如FUJI的VELOCITY U,AGFA的DX-S。它们的推出,将会使CR与平板DR类似地操作。FUJI的这种产品在中国已被列为CCD DR,流通量也将大为提高。
1.3 后处理软件
随着计算机技术的发展和处理算法的改进,各厂家相继推出了许多后处理软件。其中,最主要的是在提高图像细节、显示更佳解剖结构方面下了很大的功夫,共同特点是:根据不同部位自动地使每幅图像最优化(始终如一的高质量图像),也就是消除原曝光图像中过亮及过黑的区域,降低细节损失,从而提供高细节对比度、显示更佳解剖结构的、协调的图像。
另外,还有诸多专用处理软件。如FNC(Flexible Noise Control)自动噪声控制;GPR(Grid Pattern Removal)栅格消除;全腿/全脊拼接(Full Leg/Full Spine);乳腺(Mammography);放疗(Radiotherapy);牙科;能量减影(Energy Subtraction);自动质量控制(Auto QC)等。
1.4 系统空间分辨率进一步提高
由于IP的结构改进、阅读器扫描方式与精度的提高、处理软件的改善,从而使系统的空间分辨率得到了比较明显地提高。现在的通用机的空间分辨率可以达到5~7 Lp/mm,乳腺可达10 Lp/mm。
1.5 组合方式
一种是将CR与移动X线机组合为一体化的装置,已投入市场作为病房移动数字X线摄影,如由SIEMENS与锐珂医疗公司(Carestream Health)共同开发集成式数字X线成像系统CR-ITX-560或西门子MOBILETT XP CR,FUJI与HATACH共同开发的集成式数字X线成像系统FCR Go等。
一种是除了胸部外的平床式CR或类似平板DR结构的系统,这种结构目前只有FUJI与KONICA MINOLTA推出相应的产品,如FUJI的VELOCITY T,KONICA MINOLTA的REGIUS Vstage 570等。
2 非晶硅和非晶硒平板探测器数字成像的进展
非晶硅和非晶硒平板探测器数字成像系统就探测器本身而言,目前还没有什么新的进展,主要是在系统结构与处理软件上有一些新的改进。从双板结构、U或C形架结构、悬吊式X线管组件和立式胸片架组合结构、遥控多功能诊视床组合结构、胸部专用式结构到新型单板多功能以及床旁移动(如SIEMENS的MOBILETT XP Digital,GE的Definium AMX700,SHIMADZU的Mobile Da Rt)系统结构。
软件方面除了常规处理软件外,与CR一样各厂家有专用图像处理软件,如能量减影、拼接处理以及数字融合断层(Digital Tomosynthesis)软件等。
随着现代科技的发展,射频信号传输、高能蓄电技术等的突破,为平板的进一步革新带来了更多的空间。TRIXELL与SIEMENS推出了无线平板探测器,图像与控制信息的发送和接收采用无线传输方式,平板探测器中置有充电电池,充一次电可以使用100次左右。这就为移动平板数字化X线摄影搭建了友好平台,使得应用领域进一步地扩大。
3 CCD与CMOS数字成像的进展
CCD(Charge Coupled Devices)与CMOS(Complimentary Metal Oxide Semi-conductor)平面传感器成像技术主要是与碘化铯+非晶硅平板探测器一样,X线闪烁体采用了针状结构的碘化铯(Tl:Cs I或Gd SO:Tb及Gd SO:Eu),减少了光散射,提高了图像的锐利度和清晰度,采用充填系数为100%CCD芯片,像素尺寸减小、接受面积增大,从而使获取的图像信噪比增加、分辨率提高。
4 线扫描数字成像技术的进展
线扫描成像技术的进展主要有以下几个方面:
从丝正比室探测器逐渐向固态探测器方向发展(如光电二极管探测,以ADANI(NTB′s digital linescan x-ray camera DRS系列为主,CCD+CMOS探测器)。从1×N向m×N阵列发展(如8线阵或16线阵)[5],使扫描速度得到了提高,从局域扫描向全身扫描发展,特别适用于急诊患者的X线摄影,从固定分辨率向多分辨发展(如1.0~5.0Lp/mm可选择)。
5 乳腺数字成像的进展
5.1 CR在乳腺数字成像的应用
CR能否用来进行乳腺X线普查,国内外均引起了较长时间与激烈地争论,但经过对比研究,CR、DR与屏/片系统所获取的图像在乳腺诊断上没有明显地差异,所以CR是可以用来进行乳腺X线普查。特别是IP、扫描与光学收集方式的改进和提高,X线辐射剂量的降低,图像分辨率的提高,从而得到临床更进一步地应用。CR生产厂家相继推出了乳腺CR,并获得了美国FDA的认证。
5.2 数字断层合成技术
采用三维重建技术,获得感兴趣区的三维图像,从而可更好地观察到病灶与准确定位,有助于提高乳腺疾病诊断的准确率和手术定位准确率。
5.3 基于硅微带探测器数字乳腺成像技术
硅微带探测器(Silicon Microstrip Detector)是一种采用硅半导体技术的固体探测器[6]。它是间距非常小的P-N结半导体排,在反向偏压作用下,P-N结的载流子被耗尽,在耗尽区域的每一个光子反应产生一个可以被检测到的电流脉冲,由读出电路读取其电流脉冲。读出电路是由前置放大器与鉴别器和十六比特的计数器组成。当放大的信号超过鉴别器的设定的阈值时,计数器加1,即计数一个电流脉冲。
5.4 计算机辅助探测或诊断技术
数字化乳腺X线摄影推出后,CAD技术得到了广泛地应用,并成为帮助放射学医师诊断乳腺疾病的有力助手。CAD技术不仅仅在乳腺数字X线摄影中应用,已在其他部位数字X线摄影中得到应用(如胸部、腹部等),但普及推广还很遥远。
6 心血管与遥控多功能诊视成像系统的进展
6.1 探测器
无论是心血管还是遥控多功能诊视系统,已逐渐从影像增强-电视成像链向平板探测器方向发展。特别是心血管成像系统,有些厂家已淘汰了影像增强-电视成像链探测器,这是必然的趋势。
6.2 心血管机架
向4轴以上与智能方向发展,如SIEMENS最新推出的Artis zeego多功能心血管数字X线成像系统,可达8轴,智能控制,智能化程度非常高。
6.3 导管床
从简单到多功能,为了适应特殊检查,有些厂家推出了多功能导管床,除了升降、床面浮动、床面旋转,床面还可以侧向、头与脚向倾斜运动等。与多功能机架(如Artis zeego)配合使用,可以实现二者智能跟踪。
6.4 机架与导管床运动控制
机架与导管床运动控制从原来的独立按键或操作手柄到现在的多功能智能化单手柄操作控制,完全可以由手术医师随心所欲地操作,而且方便快捷。
6.5 遥控诊视床
由于平板探测器的出现与全数字化的引入,去掉了点片装置与影像增强-电视链系统,使得床面大范围升降成为可能,所以不同厂家相继推出了这类遥控诊视床,如SIEMENS的AXIOM Luminos d RF与SHIMAZD的Sonialvision Safire II,为被检者和操作人员提供了安全、简便、舒适的检查和操作环境。可以实现融合断层、拼接等功能。
6.6 图像分辨率
在探测器与强大功能软件的配合下,可以实现从采集、处理到显示2 KB的图像。各厂家相继研发了许多实时与后处理软件,使得所获取的图像在密度、空间分辨率与组织细节分辨能力得到了进一步地提高,从而输出高质量的图像。
6.7 功能软件
随着平板探测器的应用,许多CT与MR的相似功能软件被引入,比如图像融合、导航等技术,为放射介入开辟了美好前景。
7 降低被检者的X线辐射剂量
降低被检者的X线辐射剂量[7]是人们比较关注的问题,各生产厂家也都试图在硬件和软件上进行了必要地改进。在硬件上主要是提高X线的转换率或灵敏度、减少散射,尽可能地降低量子噪声与电子噪声。在软件上主要是开发优化组合的软件,提高图像细节分辨能力,有助于被检者X线辐射剂量降低。射野与遮挡调节现几乎所有厂家均采用无X线模拟调节,从而减少了被检者与工作人员的有害辐射剂量。可调脉冲透视、大容量透视存储、栅控X线管等技术的有效应用。总而言之,人们都应遵循“As Low As Reasonably Achievable”原则,以最低的X线辐射剂量,获得满足诊断要求的图像。
参考文献
[1]王希高,邢同芝,王常忠.现代医学影像技术发展及其展望[J].医学动物防制,2004,20(8):510-511.
[2]J A Rowlands.The physics of computed radiography[J].Phys.Med.Biol,2002,47(2):123-166.
[3]余厚军.数字化X线摄影新进展概要[J].中华现代临床医学杂志,2005,3(23):270-274.
[4]胡熙芳,谢维敢.医学影像数字化的发展[J].中国医学装备,2004,4(2):59-60.
[5]余厚军,于红林.线扫描直接数字化X线摄影原理与应用[J].生物医学工程与临床,2003,7(3):164-167.
[6]余厚军.乳腺X线摄影系统的发展动态[J].实用放射学杂志,2004,20(7):649-651.
计算机X线成像技术 篇3
1 传统X线摄影系统的构成
传统的X线摄影一般由X光机、洗片机、观片灯等组成。医务工作者必须在拍片之前在暗室中使用暗盒装好胶片并在摄影之后需要再次进入暗室进行洗片工作, 出片时间较长, X光片一般无法再进行后处理, 废片率相对较多。
2 DR摄影的构成及临床应用
DR全称数字化X线摄影, 一般由数字探测器、X光机、激光胶片打印机组成。借助探测器将通过人体的X线转化成电信号, 省去装片、洗片等操作, 图像可进行后处理, 使照片质量得以保证。
与传统的X线检查相比, DR影像的图像后处理, 更加显示了病灶的细微情况, 特别是应用于骨关节、胸部、腹部成像检查中, 提高了临床诊断率。DR成像技术成像速度较快, 具有较高的量子检出效率即DQE, 一般情况下极弱的信号都能够采集得到, 成像速速在10ms内可以完成采集, 5s内通常可以出图像。DR图像带有非常大的信息量, 不易漏诊误诊, 在临床上如骨折, 特别是隐匿性骨折诊断的应用优势更加明显。例如:较为常见的胸部肋骨骨折, 一般传统X线片无法将整体肋骨包含在内, 而DR则可以通过调整窗宽窗位能够清晰准确的观察膈上膈下骨折的情况。
在软组织成像技术中, DR成像技术更具有优势。由于传统X线机成像因素的决定, 加之不同的操作者投照技术习惯不同, 造成了不同的放大率, 以及胶片距的不一致, 测量结果容易失真, 测量精度较差。而DR则可以在测量之前进行准确放大, 摄影中又可以通过窗宽窗位的调节, 使得软组织小异物可以清晰准确的展现出来。
此外, DR比传统X线摄影具有更低的照射剂量, 极大地减少了被检者的辐射剂量, 比如, 胸部正位可以使用120KV、200m A、11.7MAS之间, 5~8ms, 剂量仅为0.04~0.08m Gy。腰椎85KV、400m A、90~160ms、1~1.3m Gy, 远远低于CEC指定的标准。
3 总结
DR的成像具有操作简单, 应用范围广, 对影像的临床诊断质量和数量具有很大水平的提高。DR可以以较小的剂量获得较高的成像质量, 大大的减少了被检者的辐射危害。因此DR的应用无论是在临床还是间接的对治疗上都会对医疗质量具有较大的提高, 应用前景广阔。
摘要：目的:探讨DR与传统拍片技术在临床应用中的优势。方法:从系统的构成、工作原理、临床应用、主要特点相对比得出DR在临床应用中的优势。结论:DR能够提高影像质量, 减轻辅助科室工作人员的劳动强度, 值得推广。
关键词：DR,传统X线摄影,临床应用,优势
参考文献
[1]麦青.DR的成像原理、临床应用及维护保养[J].医疗装备, 2012, (11) :30-31.
[2]李增友.医用X射线成像设备的质控流程[J].中国医疗设备, 2013, 28 (05) :12-13.
[3]余建明.CR.DR成像技术学[M].中国医药科技出版社, 2009.
计算机X线成像技术 篇4
目前对宫颈癌的分期大多是采用国际妇产科联盟( FIGO) 2009年的分期标准。该标准重点对癌灶的范围做出了阐述,但缺乏对一些重要预后因素( 如淋巴结侵袭) 的描述。如今,随着正电子发射断层显像X线计算机体层成像 ( positron emission tomography computered tomography,PET / CT) 的广泛应用,其成为了评估宫颈癌的一种重要成像方法[1]。与CT等其他从解剖层面上成像的影像学方法比较,PET/CT利用大多数肿瘤对葡萄糖的高特异性和敏感性,通过检测局部放射性的含量来确定细胞的葡萄糖代谢状况,从而达到对疾病诊断的目的[2]。本文就近些年来PET CT在宫颈癌中应用的研究进展作一综述。
1PET/CT概述
PET是将微量的正电子核素示踪剂[常用葡萄糖类似物氟-18标记的2-氟-2-脱氧-D-葡萄糖( FDG) ]注射到人体内,然后采用特殊的体外探测仪探测这些正电子核素在人体各脏器的分布情况,通过计算机断层显像的方法显示人体的主要器官的生理代谢功能,是一种非侵入性的分子功能成像方式。CT的基本原理是图像重建,根据人体各种组织( 包括正常和异常组织) 对X线吸收不等这一特性,将人体某一选定层面分成许多立方体小块( 也称体素) ,X线穿过体素后, 用迭代方法求出每一体素的X线衰减值并进行图像重建,得到该层面不同密度组织的黑白图像。
PET与CT两种不同成像原理的设备同机组合, 不是其功能的简单相加,而是在此基础上进行图像融合。融合后的图像既有精细的解剖结构又有丰富的生理、生化功能信息,从而在对肿瘤进行精确定位的同时为肿瘤的定性、定量诊断提供依据。PET/CT对了解宫颈癌患者的分期、预后和复发以及指导宫颈癌的治疗都有积极的作用。
2PET/CT在原发宫颈癌分期中的价值
PET / CT可以用来对肿瘤进行定性和定量分析, 靶肿瘤对FDG的最大标准摄取值( SUVmax) 反映了肿瘤的葡萄糖代谢水平。Herrera等[3]的研究发现, SUVmax是预测不同分期、不同组织学特性及不同肿瘤分化患者淋巴结侵袭风险的重要生物指标,可以利用原发肿瘤的SUVmax值来判断患者治疗后是否持续存在疾病、有无盆腔复发以及预测患者的整体生存情况。特别是在对宫颈癌的诊断中,相比于FIGO标准, SUVmax值能够更好地评估宫颈癌的预后。其他代谢定量指标包括代谢肿瘤体积( MTV) 和总损伤糖酵解 ( TLG) ,MTV为摄取FDG的肿瘤体积,TLG是MTV和平均标准摄取值( SUVmean) 的乘积。
PET / CT对宫颈癌原发肿瘤的局部侵犯、淋巴结侵犯以及远处转移均有检测作用,表现为典型的高FDG摄取。然而,其最大的优势之一是能够显示一个更清晰的淋巴结和远处转移的状态,从而对宫颈癌分期提供依据。
2. 1PET / CT对宫颈癌局部侵犯的检测癌组织局部浸润,向邻近器官及组织扩散为宫颈癌最常见的转移方式。相比于单独使用CT或MRI,PET/CT能够更清楚地勾画出当宫颈肿瘤向上侵袭进入宫腔和向下延伸进入阴道时肿瘤边缘的状态。Kitajima等[4]最近将MRI与PET/CT结合起来用于宫颈癌局部侵犯的诊断,结果显示: 将MRI与PET/CT结合起来诊断宫颈癌局部侵犯的准确率( 83. 3% ) 要比单独使用PET/ CT的准确率要高( 53. 3% ) ,因此,认为对宫颈癌局部侵犯的诊断,利用PET/CT联合MRI更为准确。
2. 2 PET / CT对宫颈癌淋巴结转移的检测癌灶局部浸润后累及淋巴管,形成瘤栓,并随淋巴引流扩散进入局部淋巴结。淋巴结转移一级组包括宫旁、宫颈旁、闭孔、髂内、髂外、髂总、骶前淋巴结; 二级组为腹股沟深浅、腹主动脉旁淋巴结。在对宫颈癌患者的诊断中,淋巴结状态是最重要的预后指标[5]。Leseur等[6]对90例宫颈癌患者在术前行PET/CT检测,认为PET/CT在检测盆腔内及腹主动脉旁淋巴结侵犯中具有高敏感性,而且原发宫颈癌的PET/CT参数能为患者预后提供非常有用的信息。Im等[7]对217例FIGO分期在IA2 ~ IVA期的宫颈癌患者进行回顾性研究,所有患者在治疗前均接受了PET/CT检测,结果显示: PET/CT能检出所有患者的腹主动脉旁淋巴结转移、16例患者的腿部淋巴结转移和9例患者的锁骨上淋巴结转移。由此可以看出,PET/CT在对盆腔内、外淋巴结转移的检测中均具有重要作用,因此,在术前对患者行PET/CT检测有助于患者的准确分期。
2. 3 PET / CT对宫颈癌远处转移的检测宫颈癌一般沿着阴道 、 子宫 、 膀胱 、 直肠 、 宫旁 、 宫颈旁组织等邻近结构直接转移,还可通过血管侵袭而导致癌细胞的血行转移 。 宫颈癌的血行转移极少见,晚期可转移至肺 、 肝和骨骼等 。PET/CT可通过对这些远处转移器官提供精确信息来提高患者初始分期的准确率 。Akkas等[8] 对47例分期在 ⅡB ~ ⅣA期的宫颈癌患者进行研究,比较PET/CT与MRI对患者淋巴结侵犯及远处转移的检出率 。 结果显示: 在这47例患者中利用PET / CT能检出39例患者的高代谢淋巴结,要优于MRI ; 而且PET / CT检测出13例MRI检测不出的腹主动脉旁淋巴结转移的患者, 10例远处转移的患者以及1例腹膜转移的患者,这说明了PET / CT在检测宫颈癌远处转移中具有明显优势 。
3PET/CT对宫颈癌治疗、预后及复发的价值
3. 1 PET / CT对宫颈癌治疗的指导价值对于早期宫颈癌的患者,手术通常为其首选的治疗方式,然而对于有高危因素的早期宫颈癌患者,常需配合术后的放化疗,以防止疾病的复发。Netzer等[9]对46例手术后患者行PET/CT检测,认为由PET/CT检测得到的SUVmax值能够为早期宫颈癌患者术后是否需要同时接受放化疗提供有用的信息。Nogami等[10]的研究还认为,PET/CT检测能够对病灶准确定位,使放疗辐射能够针对性地运送到FDG阳性淋巴结,从而可以使患者得到适当的放疗而减少对正常组织的损伤。
3. 2PET / CT对宫颈癌 预后评估 的价值Chung等[11]研究由术前PET/CT检测得到的MTV与宫颈癌患者预后的关系,对63例FIGO分期为ⅠB ~ ⅡA的宫颈癌患者在子宫根治术前行PET/CT检测并得到MTV值,结果显示: MTV值是影响其生存率的重要预后因素。此外,Chung等[12]还评估PET/CT在检测宫颈癌患者经治疗后复发中的作用,结果显示: FDG SUVmax是影响宫颈癌患者生存率的另一重要预后因素,因此,对治疗后的宫颈癌患者定期行PET/CT检测能为宫颈癌患者提供有效的预后信息,提高生存率。
3. 3PET / CT对宫颈癌 复发的诊 断价值Chung等[13]对FIGO分期在ⅠB ~ ⅡA的宫颈癌患者在行根治性外科手术前,对患者行PET/CT检测,利用COX比例风险回归分析得出: 术前行PET/CT检测显示盆腔淋巴结FDG SUVmax值与宫颈癌复发之间有着强关联性。Nakamura等[14]对80例宫颈癌患者在化疗前行PET/CT检测的研究同样证实了这个结论。
Chong等[15]对32例治疗后的宫颈鳞状细胞癌伴不明原因肿瘤标志物升高的患者用PET/CT进行检测,结果显示: PET/CT检测复发的敏感性100% 、特异性83. 3% 、阳性预测值82. 4% 、阴性预测值100% 。 Lazzari等[16]回顾性分析了53例病理检查证实为宫颈癌但用CT、MRI等无法确定复发的患者,对他们定期行PET/CT检测,结果显示: 有41例复发,其中局部复发14例、远处复发27例。因此,认为PET/CT在检测宫颈癌患者经治疗后的复发中有着重要作用,定期行PET / CT检测能帮助复发性宫颈癌患者进行监测和管理。
4PET/CT在宫颈癌应用中的局限
虽然PET/CT检测在对宫颈癌的诊断、治疗、预后及复发都有着重要的意义,但PTE /CT检测容易忽略ⅠB期以下患者的淋巴结微转移,因此,其在ⅠB期以下患者的评估作用不明显。而且,其他研究者[17]已经发现,PET/CT检测对大小正常但具有高代谢盆腔淋巴结的早期宫颈癌患者的检测准确率并不高,因此PET / CT检测不能完全代替淋巴结切除。
5总结
PET / CT检测在宫颈癌中的应用为宫颈癌的诊断和治疗带来了新的契机,虽然其对早期宫颈癌的检测存在一定的局限性,但对宫颈癌局部浸润、淋巴结转移、远处转移等具有重要的诊断价值,尤其是对淋巴结转移的准确评估,填补了FIGO分期对于淋巴结描述的空白; 其参数SUVmax、MTV和TLG正在成为宫颈癌的预测指标,并可能作为分期的工具,为宫颈癌的进一步准确分期提供了依据。此外,PET/CT检测在指导宫颈癌患者的治疗、评估患者的预后及复发中发挥着越来越重要的作用,定期行PET/CT检测有助于患者治疗计划的针对性制定和有效实施,提高患者的生存质量。
摘要：近年来宫颈癌在全球妇女中的发病率逐渐升高,成为全球妇女的第二大常见恶性肿瘤。对于宫颈癌在治疗前明确分期以及合理评估患者的预后是至关重要的。目前,正电子发射断层显像/X线计算机体层成像(PET/CT)检测已逐渐成为一种评估宫颈癌的重要成像方法。PET/CT检测对宫颈癌局部浸润、淋巴结转移、远处转移等一系列变化的诊断均具有较明显的优势,有助于明确宫颈癌的分期。对指导宫颈癌患者的治疗、评估患者的预后及复发也具有重要的价值,且有助于结合患者实际制定合理的治疗计划,提高患者的生存率。
计算机X线成像技术 篇5
1 资料与方法
1.1 临床资料:
例1:女性, 54岁, 背部疼痛4个月余, 无明显诱因出现背部针刺样疼痛, 有前胸放射, 持续数分钟, 休息平躺可缓解。行磁共振成像 (MRI) 、CT等检查诊断为“胸4椎体占位待查”。例2:女, 59岁, 胸背部疼痛1个月, 患者于1月前无诱因出现胸背部疼痛, 夜间疼痛明显, 伴有明显束带感, 无放射痛, 自感疼痛经休息后仍不能缓解。行CT检查诊断为胸6椎体占位。例3:男, 75岁, 腰腿疼痛不适半年, 于行走时明显, 临床考虑骨转移瘤可能性较大, CT检查诊断胸11椎体占位性病变。
1.2 检查方法:
18F-FDG PET/CT的图像采集:使用美国GE公司生产的Discovery ST64 PET/CT扫描仪, Xeleris工作站进行图像后处理。检查前患者禁食4~6 h, 并确保血糖控制在7.0mmol/L以内, 静息平卧15 min后注射示踪剂18F-FDG, 注射剂量为0.10~0.15 m Ci/kg。静卧50 min后行全身PET/CT扫描, 扫描范围从颅底至股骨上段。先行CT扫描, 层厚3.75mm, 然后进行PET采集, 使用3D扫描, 每个床位3 min, 共采集6~7个床位。采集结束后融合图像, 重建后分别得到全身的横断位、冠状位、矢状位的CT、PET及PET/CT融合图像。
2 结果
例1:T4椎体斑点状骨质密度减低灶, 呈虫蚀样骨质破坏, 累及右侧椎弓根伴椎旁软组织增厚影, 病灶不均匀放射性浓聚, 最大标准摄取值 (SUVmax) 4.2, 相邻椎间隙存在 (图1) 。例2:T6椎体骨质呈穿凿样破坏、边缘硬化伴均匀放射性浓聚, SUVmax 15.8 (图2) 。例3:T11椎体偏右侧膨胀性、穿凿样骨质破坏, 骨皮质不连, 骨质破坏区见软组织填充, 不均匀放射性浓聚, SUVmax 4.5 (图3) 。本组例1、例2均经手术切除, 例3经CT引导下骨刺活检。
病理诊断:例1为 (第4胸椎) 浆细胞瘤;例2为 (第6胸椎) 浆细胞瘤;例3为 (第11胸椎) 浆细胞瘤。
3 讨论
原发于骨骼的、单个孤立的SP称为SBP[1]。SBP约占骨髓瘤的2%, 是一种临床少见的恶性肿瘤, 易转变为多发性骨髓瘤[3]。脊柱是最常见的好发部位, 而在脊柱各节段中, 胸椎是孤立性浆细胞瘤最常累及的部位[4,5]。发病年龄平均约为55岁, 男女比例约2∶1[3]。本组病例均发生于胸椎, 与文献[3]报道基本一致, 而男女比例约1∶2, 发病平均年龄为63岁, 可能与病例数较少有关。
临床表现以局部骨骼肿物伴有疼痛为特征。由于骨质破坏造成的局部疼痛, 不仅脊椎受侵, 而且椎弓根也常遭破坏而引发神经根症状。除孤立的骨骼受侵部位外, 其他骨骼及骨髓均正常, 血象正常, 除10%~20%患者伴有血和尿出现单克隆免疫球蛋白或单克隆轻链外, 绝大多数患者不伴有单克隆免疫球蛋白或其多肽链亚单位 (轻链) 增多[1]。
SBP的诊断标准为[6]: (1) 在放射学检查仅见单个溶骨性病变; (2) 肿瘤组织病理证实为SP; (3) 多部位骨髓穿刺均为正常骨髓象; (4) 无全身受累表现。本组所有病例均符合以上诊断标准。
SBP的影像学表现:脊椎孤立性SP多位于胸椎, X线片显示椎体呈膨胀性破坏、压缩变扁, 病变可累及附件, 相邻椎间隙保持正常。CT显示为膨胀或溶骨性破坏, 病变向周围侵犯形成软组织肿块。MRI上T1WI多呈较均匀等或略高信号, T2WI为高信号, 骨周围软组织肿块常见, 并可侵及脊髓和神经根[7]。据本组病例所见, 笔者认为SBP的PET/CT表现为椎体溶骨性骨质破坏, 部分可呈轻度膨胀性改变, 骨髓腔点片状骨质密度减低灶及边界较清楚的“虫蚀样”骨质破坏, 病灶边界大多清楚, 部分可有硬化缘, 即所谓“穿凿样”骨破坏, 骨破坏区及周围软组织肿块呈中度至高度不均匀放射性浓聚, 本组病例SUVmax 4.2~15.8。
SBP的主要鉴别诊断: (1) 转移瘤, 脊柱单发转移瘤相对较少, 常累及多个椎体, 少有膨胀性改变, 转移瘤常引起溶骨性破坏、成骨性破坏和两者相混合, 瘤体内无残存骨小梁, 多有原发恶性肿瘤病史。全身PET/CT检查对椎体转移瘤的诊断提供了条件, 如果全身PET/CT检查未发现组织器官内原发恶性肿瘤病变的话, 则转移瘤的可能性极小。 (2) 脊椎结核, 常累及邻近椎体和椎间盘, 椎间隙常变窄, 并可见椎旁脓肿形成及沙粒样死骨。 (3) 血管瘤, 椎体血管瘤的典型改变是瘤体内增粗的骨小梁呈栅栏样排列, 排列的方向是上下纵行与应力方向一致。 (4) 骨巨细胞瘤, 多见于20~40岁的男性, 多呈膨胀性生长, 病灶膨胀程度较SP明显, 破坏区多呈典型的皂泡样外观, 骨间隔较细且均匀, 无骨膜反应及骨质增生硬化现象。
综上所述, SBP是浆细胞异常增生的恶性肿瘤, 早期常规影像学表现不典型。PET/CT一次扫描全身显像的优势可以了解病灶分布情况, PET/CT将功能影像及解剖影像融合, 可以获得功能学信息, 对判断骨质破坏及局部肿块的性质非常重要, 可以显著提高诊断准确率, 此外, PET/CT可以评价采集范围内骨骼、脏器及软组织代谢情况, 有助于骨转移瘤的鉴别, 并能明确恶性病变的范围及病变的分期情况, 有利于手术决策, 获取进一步病理诊断, PET/CT还可指导骨髓活检部位的选择, 提高诊断的阳性率。
参考文献
[1]张之南, 郝玉书, 赵永强, 等.血液病学.2版.北京:人民卫生出版社, 2011:1080.
[2]张翠翠, 王建广, 刘军平, 等.7例孤立性骨浆细胞瘤的临床分析.中华口腔医学研究杂志 (电子版) , 2012, 6 (1) :52-56.
[3]姜亮, 袁伟, 刘忠军, 等.脊柱孤立性浆细胞瘤的诊断与治疗 (附20例报告) .中国脊柱脊髓杂志, 2011, 21 (4) :316-320.
[4]贾宁阳, 沈悌, 王晨光, 等.脊柱孤立性浆细胞骨髓瘤的影像诊断.中华放射学杂志, 2010, 44 (7) :776-777.
[5]Huang W, Cao D, Ma J, et al.Solitary plasmacytoma of cervical spine:treatment and prognosis in patients with neurological lesions and spinal instability.Spine, 2010, 35 (8) :278-284.
[6]Weber DM.Solitary bone and extramedullary plasmacytoma.Hematology Am Soc Hematol Educ Program, 2005, 45:373-376.
数字化X线成像在临床中的应用 篇6
1 数字化X线成像在儿科中的应用
韩春庆[3]等在2002年～2005年开始采用德国数字化X线机对302例患者进行投照射影, 共包括胸部123例, 四肢骨骼129例, 腹部50例。将其与1999年～2001年的305例普通X线光机进行对照。通过对两组X线的影像质量评定, 得出采用DR图像对患者的纵膈、膈肌、肺门、肋骨重叠的肺部等现象情况明显优于传统的图像, 能够更加清楚地勾画出肺部的肿块、气管等边缘结构, 同时还能够观察到骨质的破坏范围和骨膜下的骨质吸收情况, 对骨骼周围的软组织等图像也较为清晰。DR影像的质量评定为830.3±74.1, 明显高于普通X线的569.7±64.5, 两者比较, P<0.05, 差异有显著统计学意义。此外, DR能够降低X线的投照剂量, 更好地减少辐射, 有助于儿童的防护。
2 数字化X线成像在腹部检查中的应用
孙文健[4]等采用美国X线机对560例患者进行了腹部X线检查, 采用卫生部“三甲”医院对甲级、乙级、丙级和废片的评价标准, 对影像质量进行了评价。其认为试验中560例腹部数字化X线均较为清晰, 图片对比度、清晰度均较好, 优片率达到90%以上, 100%保证了照片质量。其分辨率较高, 低对比度鉴别率较好, 动态范围较广, 患者摄影的条件也较以往宽泛。此外, 整个图像的摄影周期较短, 可清楚地显示患者膈下肋骨骨折情况、泌尿系统的结石等。
3 数字化X线成像在牙颌面检查中的应用
方冬[5]等牙颌面数字化X线成像技术的进展进行了分析, 总结了其优势包括:曝光的宽容度较大, 尤其适用于牙髓病治疗期间的反复多次X线摄像的患者;其无需暗示化学处理, 使整个检查时间缩短60～90%;密度分辨率能达到29～216灰阶[6], 使龋齿等会引起影像密度变化的疾病能够更早地被检出;MTF 值提高;有数字影像后处理功能;有助于影像的存储、传输、调阅和拷贝等。此外, 该技术还能够提高工作人员的工作效率, 方便省时。其像素尺寸达到21μm×21μm, 更加有利于对牙颌面结构的剖析。
4 数字化X线成像在胸部检查中的应用
马强[7]等使用美国X线机对1000例患者进行了胸部检查, 患者年龄跨度达1天～93岁。其图片质量均较好, 能够将肺部的各种病变、如增殖型病灶、渗出性病灶、纤维索条、钙化、结节、空洞、肺间质改变等均清晰地显示出来。优片率达到 95%以上, 100%保证了照片质量。其能够清晰地显示出患者肋骨的骨折、气管、支气管腔内的病灶, 对肺炎、肺结核、胸膜病变等能够很好的显示, 同时还能够提供病变的大小、面积等数值。同时, 还能够将最佳图片保留到系统内, 确保了检查后的效果及医疗质量。
5 小结
本文主要总数了, 数字化X现成像在儿科、腹部、牙颌面、胸部等应用特点。经过学者的共同验证, 均认为此技术能够采集清晰的患者图像, 图片质量较高, 图片摄像时间较短, 并能够对图像进行处理, 将图像保存。通过此方法对患者的疾病判断更加清楚, 更有利于医生进行疾病的诊断和鉴别, 同时还能够提高工作人员的工作效率, 具有极大的临床价值。此技术将X线检查升级到一个新的高度, 必将取代传统的X线[8], 更广泛地应用到临床中。
参考文献
[1]范晓东.数字化X线成像的原理及技术分析[J].中国实用医药, 2009, 4 (31) :233-235.
[2]韩春庆, 刘向东, 吴慧钊, 等.数字化X线成像在儿科的临床应用[J].江西医学院学报, 2007, 47 (1) :61-62, 65.
[3]孙文健, 马俊.数字化成像在腹部X线检查中的应用价值[J].中国实用医药, 2007, 2 (25) :50.
[4]方冬, 宋少娟.牙颌面数字化X线成像技术的进展[J].医学影像学杂志, 2006, 16 (8) :850-852.
[5]Forner L, Llena MC, Almerich JM, et al.Digital radiology and imageanalusis for approximal caries diagnosis[J].Oper Dent, 1999, 24 (11) :312-315.
[6]马强, 赵建国, 习宁强, 等.直接数字化成像在胸部X线检查中的应用[J].宁夏医学杂志, 2005, 27 (3) :209-210.
计算机X线成像技术 篇7
数字X线成像的发展,使得影像科需要面对海量的数字影像资料。如何仅基于影像信息进行影像成像部位的自动判定,是大影像数据条件下自动分析影像信息的首要步骤。
仅基于图像信息进行摄影部位自动识别,是一种基于图像匹配、检索的图像分析技术。目前单纯的医学图像检索、匹配算法被广泛研究和报道[1],例如:特征点匹配、灰度值匹配、相位相关匹配等,但仅能进行对输入图像的最佳相似检索或类似匹配。能够进一步获得成像部位,并获得正、侧位、朝向等成像部位信息的研究尚未见报道,而这些信息的自动监测,将有效增加医学图像检索、匹配的人工智能程度,有助于后续的大影像数据分析[2,3]。本研究通过对图像基本轮廓和灰度信息的检测,自动匹配或检索成像部位,并获得成像部位的自动判定信息。
1 研究方法
1.1 图像的获取
采集泰山医学院附属医院影像科,2015年8月临床连续3 d的所有X线影像,其中包括颅脑、四肢、肺部、腹部以及胸腔,共计124幅。经过临床影像医生和技师验证,发生分歧时以医生意见为主。采用全身X线体模(Whole body phantom PBU-50,Kyoto Kagaku,日本)拍摄X线影像模板。该体模是用来仿真人体外形和组织等效参数的实验设备,如仿真体形轮廓、骨骼和基本组织外形,但刻意忽略微观尺度组织信息。分别对体模颅脑、颈椎、胸肺、腰椎、盆腔和四肢进行摄影(万东DF X线机,北京,中国),各部位影像采用设备默认k V、m As参数曝光。得到各部位独立影像后,对图像进行基本直方图拉伸、滤波、去噪后,进行图像配准和拼接。图像配准使用刚体变换,通过平移、尺度变换和灰度渐变,拼接成一个完整的人体X线影像图。考虑到各个器官灰度不同的特点,再进行基于自适应直方图调整的灰度均衡化处理。实验体模X影像见图1。
1.2 轮廓提取及阈值选取
1.2.1 轮廓的提取
将待检测部位影像进行适当缩放并且采用高斯低通滤波降噪,以便与体模图像匹配。采用基于图像选择最佳阈值的边缘检测方法,即将图像灰度分成不同的等级,然后设置阈值确定有意义的区域或边界。图像阈值化处理的变换函数见式(1),采用灰度标准差来筛选边界的像素点。
其中Y为原始图像,t为图像阈值,H为分割后的二值图像。对于物体的图像元素H(i,j)=255,对于背景的图像元素H(i,j)=0。
编码的具体过程为:遍历输入影像像素点当作中心点,检测出自身与其周围的8个点,依次进行。对每次检测出的9个点进行分析,求得9个点的灰度标准差,见式(2):
其中s代表标准差,n代表像素点的个数,Xi表示检测出的像素点。代表均值。设定阈值t与该标准差做比较,当标准差大于阈值t时,则该点为边界点。
1.2.2 阈值t的选取
设图像中物体像素灰度级的正态概率密度函数为f(x),均值为u,方差为σ2,标准差为σ。背景像素灰度级的正态概率密度函数为g(x),均值为v,方差为τ2,标准差为τ。物体图像占总面积比例为a,背景面积占总面积比例为1-a,所以该图像总的灰度密度函数为af(x)+(1-a)g(x)。将像素灰度级<t的点称为目标物体点,像素灰度级≥t的点称为背景点。设将目标物体点正确识别概率为F(t),计算公式为:;将目标物体点错判断为背景点的概率为G2(t),计算公式为:;将背景点错判断为目标物体点的概率为G1(t),计算公式为:;总的错判断概率为式(3):
使式(3)最小的阈值t为最佳阈值,因此对式(3)微分得式(4):
由于f(t)和g(t)都服从正态分布,所以有式(5)、(6):
将式(5)、(6)代入式(4)得式(7):
由式(7)得:
根据式(8),运用数学先验知识易得出最佳阈值t,可将物体与背景进行分割。在许多情况下,物体和背景的对比度在图像中的各处是不一致的,这时很难有一个统一的阈值将物体与背景分开。随机选取20幅X射线影像,其中颅脑、四肢、肺部、腹部以及胸腔各4幅。分别求其最佳阈值t,求20幅影像阈值的平均值,将该平均值作为最终的最佳阈值,实验所有部位均采用该值。
1.3 基于轮廓和灰度值模板匹配方法分析
首先输入图像经过图像选择最优化阈值轮廓提取,进行二值化处理,然后将二值图像同全身体模X线影像模板进行灰度匹配。匹配方法基于灰度矩阵相似性,匹配方法利用模板影像与搜索影像之间的像素灰度差来表示二者的相关性。设搜索影像为S,模板影像为T,模板影像大小为P×Q,搜索影像大小为M×N(S为大图,T为小图,且M×N>P×Q)。那么在搜索影像中共有(M-P+1)×(N-Q+1)个可能匹配点存在,每一个可能的匹配点对应一个P×Q的搜索窗口。即可看做将模板影像T在搜索影像S上移动,在每个位置上求模板与模板覆盖下的子图的绝对差如式(9)所示:
由式(9)得:
其中,代表模板覆盖下的搜索子图总能量,随(i,j)变化缓慢变化;
当模板图与搜索子图达到最佳匹配时λ(i,j)的值最大。
2 实验处理结果
2.1 常用边缘检测方法与基于图像选择最佳阈值的边缘检测方法比较
对颅脑、四肢、肺部、腹部以及胸腔X线影像进行基于图像选择最佳阈值的边缘检测,同时进行Canny算子,Sobel算子轮廓提取,进行对照比较分析,结果如图2所示。基于图像选择最佳阈值的边缘检测算法所获得的轮廓,尺度较为一致,边缘连通性好,噪声低,取得良好的效果,见图2(d)。
2.2 基于轮廓和灰度值模板匹配方法匹配结果
将任意输入X线影像同比例做预处理,进行边缘提取,提取后获得的边缘二值影像,同体模整体影像进行移动检索匹配。当体模某部位与模板影像相似度最高时则认为两部分为相同部位,用标识框标出,示例如图3所示,自动判定的平均判定时间和判定结果正确率如表1所示。由判断结果可得,算法具有较高的鲁棒性,平均准确率为83.07%,平均判断时间为8.24 s。本算法判定结果同医生的主观判断结果相同,并能准确地给出标准成像解剖部位和影像朝向信息。
常用边缘检测算子,Canny和Sobel算子,在检测过程中会造成不同程度的轮廓缺失,且不同尺度的组织轮廓并存于图像中,造成图像整体轮廓不突出[4,5,6,7,8,9,10]。基于图像选择最佳阈值[11,12]的边缘检测算法很好地解决了轮廓缺失的问题,在阈值选取得当的情况下,轮廓的尺度得到很好的体现,具有不同的层次。这对仅需要组织宏观轮廓进行灰度匹配[13,14,15,16,17,18]的后续算法,能够具有更高的敏感性和特异性。在仅用影像自身形态和灰度信息的情况下,本算法能够快速准确地自动判定被检者的X线成像部位和方向。相较于传统的灰度值模板匹配[19],运算量减小,同时也减小了相同部位因为不同环境(曝光差异、胶片差异)所造成的误差。算法具有较好的敏感性和鲁棒性,可以用于影像大数据下,X线影像的特征提取和自动分析,具有一定的应用价值。
算法主要基于图像选择最佳阈值进行轮廓提取,然后对二值化图像进行体模标准图像的匹配检索。人体各个部位在宏观结构上,具有高度的相似性,X线影像拍摄又具有严格的拍摄姿势规范。因此,拍摄过程中无论环境还是拍摄姿势都比较固定,无论大人还是小孩的身体部位在拍摄处理后大小变化不明显。同时,体模结构是在人体基本结构简化而来,具有宏观器官的外形,但忽略组织细节和微尺度脏器,如:胸部采用软组织材料仿真肺部轮廓,但小于一定尺度的肺纹理予以放弃。这样,在X线下,体模影像能宏观的表达人体X线摄影的基本部位和方向,又不带有影响边缘检测和灰度匹配的边缘细节。由此,对体模影像进行匹配的算法能够具有较高的准确率,同时还能表达(标示)绝大多数常规X线摄影部位。