【考點(diǎn)7】X線信息影像的形成與傳遞XZC 攝影：是應(yīng)用光或其他能量來表現(xiàn)被照體信息狀態(tài)，并以可見光學(xué)影像加以記錄的一種技術(shù)。 像：是用能量或物性量，把被照體信息表現(xiàn)出來的圖案。在此把能量或物性量，稱作信息載體。 信息信號：由載體表現(xiàn)出來的單位信息量。 成像系統(tǒng)：將載體表現(xiàn)出來的信息、信號加以配列，就形成了表現(xiàn)信息的影像。此配列稱為成像系統(tǒng)。 攝影程序：光或能量→信號→檢測→圖像形成。 2．X線信息影像的形成與傳遞 X線在到達(dá)被照體之前不具有任何的醫(yī)學(xué)信號，只有當(dāng)X線透過被照體(三維空間分布)時(shí)，受到被照體各組織的吸收和散射而衰減，使透過后的X線強(qiáng)度分布呈現(xiàn)差異，從而形成X線的信息影像。X線隨之到達(dá)影像接收器(如屏／片系統(tǒng))的受光面，轉(zhuǎn)換成可見光強(qiáng)度的分布，并傳遞給膠片，形成銀顆粒的空間分布，再經(jīng)顯影處理成為二維光學(xué)密度分布，形成光密度X線照片影像。 如果把被照體作為信息源，X線作為信息載體，那么X線診斷的過程就是一個(gè)信息傳遞與轉(zhuǎn)換的過程。此過程分為五個(gè)階段(圖1-2-1)。 第一階段：X線對三維空間的被照體進(jìn)行照射，取得載有被照體信息成分的強(qiáng)度不均勻分布。此階段信息形成的質(zhì)與量，取決于被照體因素(原子序數(shù)、密度、厚度)和射線因素(線質(zhì)、線量、散射線)等。 第二階段：將不均勻的X線強(qiáng)度分布，通過接受介質(zhì)(屏／片系統(tǒng)Ⅱ、CR、DR系統(tǒng)等)轉(zhuǎn)換為二維的光強(qiáng)度分布。若以屏／片系統(tǒng)作為接受介質(zhì)，那么這個(gè)熒光強(qiáng)度分布傳遞給膠片形成銀顆粒的分布(潛影形成)，再經(jīng)顯影加工處理成為二維光學(xué)密度的分布。此階段的信息傳遞轉(zhuǎn)換功能取決于熒光體特性、膠片特性及顯影加工條件。此階段是把不可見的X線信息影像轉(zhuǎn)換成可見密度影像的中心環(huán)節(jié)。 第三階段：借助看片燈(或顯示器)，將密度分布轉(zhuǎn)換成可見光的空間分布，然后投影到人的視網(wǎng)膜。此階段信息的質(zhì)量取決于看片燈(或顯示器)亮度、色光、觀察環(huán)境以及視力。 第四階段：通過視網(wǎng)膜上明暗相間的圖案，形成視覺的影像。 第五階段：最后通過識別、判斷做出評價(jià)或診斷。此階段信息傳遞取決于醫(yī)師的學(xué)歷、知識、經(jīng)驗(yàn)、記憶和鑒別能力。 我們之所以介紹“X線影像信息的形成與傳遞”的目的，是要了解X線影像形成中每一個(gè)階段的要素以及建立一個(gè)“影像鏈”的概念。 X線攝影目的，就是掌握和控制X線影像形成的條件，準(zhǔn)確大量地從被照體中取得有用的信息。并真實(shí)地轉(zhuǎn)換成可見影像。或者說，在允許的輻射劑量內(nèi)，獲得最有效的影像信息，其中有兩個(gè)關(guān)鍵，一是當(dāng)X線通過被照體時(shí)，究竟以多大程度把客觀的信息準(zhǔn)確地傳遞出來；二是從信息接受介質(zhì)來講，又以何種程度把信息真實(shí)地再現(xiàn)成可見影像。前者取決于X線機(jī)的性能、X線的特性及攝影條件的選擇；后者取決于接受介質(zhì)的轉(zhuǎn)換功能及顯影加工技術(shù)。這些也正是推行影像質(zhì)量保證(QA)與質(zhì)量控制(QC)的目的。 3．X線照片影像的形成 作為放射診斷影像的主體——X線照片影像，仍占影像檢查總數(shù)的70％。1995年美國放射學(xué)院(ACR)一項(xiàng)調(diào)研表明，120家被調(diào)研的臨床機(jī)構(gòu)中，有48％認(rèn)為常規(guī)X線攝影是最適宜首選的診斷方法。 所謂X線照片影像，就是以增感屏／膠片體系作為信息的接受介質(zhì)，而形成的X線影像。X線透過被照體時(shí)，由于被照體的吸收、散射而衰減，透射線仍按原方向直地(散射線不形成影像)，作用于屏／片系統(tǒng)，經(jīng)顯影加工后，則形成了密度不等的X線照片影像(圖1-2-2)。 X線照片影像的形成，一是利用了X線具有的穿透、熒光、感光等特性，以及被照體對X線吸收差異的存在。所以，X線照片影像可以看作是X線通過被照體內(nèi)部所產(chǎn)生的吸收現(xiàn)象的記錄。 X線照片影像是X線診斷的依據(jù)，醫(yī)生通過對照片的觀察，對構(gòu)成這幅影像的點(diǎn)、線賦予一定的內(nèi)容，并理解其中的含義，這就是診斷。對此重要的是，什么樣的點(diǎn)和線可以在X線照片上顯示出來，并能為人眼所識別，這也就是醫(yī)生最關(guān)心的影像細(xì)節(jié)的微小變化。因?yàn)椋羌膊≡缙谠\斷的征象。X線照片影像的質(zhì)量實(shí)質(zhì)上指的就是微小細(xì)節(jié)的信息傳遞問題，即影像的清晰度。 概括地講，影像細(xì)節(jié)的表現(xiàn)主要取決于構(gòu)成照片影像的五大要素：密度、對比度、銳利度、顆粒度及失真度。前四者為構(gòu)成照片影像的物理因素，后者為構(gòu)成照片影像的幾何因素。 自測題-35 X線信息影像形成的階段是（ ） A．X線透過被照體之后 B．X線照片沖洗之后 C．X線到達(dá)被照體之前 D．視覺影像就是X線信息影像 E．在大腦判斷之后 答：A 自測題-36關(guān)于X線信息影像的形成與傳遞過程的敘述，錯(cuò)誤的是（ ） A．自X線管發(fā)射出來的X線強(qiáng)度分布是不均勻的 B．X線透過被照體之后就已形成了X線信息影像 C．被照體是信息源，X線是信息載體 D．不均勻分布的X線強(qiáng)度照射到屏／片體系，經(jīng)顯影加工后形成光學(xué)密度影像 E．照片密度影像通過看片燈，在視網(wǎng)膜形成視覺影像，再經(jīng)大腦判斷，最后形成診斷 答：A 自測題-37 X線透過被照體之后形成的X線強(qiáng)度的差異稱為（ ） A．人工對比 B．天然對比 C．射線對比度 D．膠片對比度 E．照片對比度 答：C 自測題-38關(guān)于X線照片影像形成的敘述，錯(cuò)誤的是（ ） A．X線透過被照體之后的透射線和散射線，照射到膠片上形成照片影像 B．X線照片影像是X線被被照體吸收與散射后形成的 C．X線照片影像是利用了X線透射線的直進(jìn)性 D．照片接受的散射線不形成影像 E．常規(guī)X線照片與CT片的影像均利用了X線的穿透性 答：A 自測題-39 X線照片影像的形成要素，不包括（ ） A．照片密度 B．照片的感度 C．照片的對比度 D．照片的銳利度 E．照片的放大與變形 答：B 自測題-40 X線照片影像的質(zhì)量實(shí)質(zhì)上指的是（ ） A．影像密度 B．影像對比度 C．影像清晰度 D．影像失真度 E．膠片感光度 答：C 自測題-41 X線照片上微小細(xì)節(jié)的信息傳遞問題，就是（ ） A．影像密度 B．天然對比度 C．影像失真度 D．影像清晰度 E．膠片感光度 答：D 自測題-42 下列哪項(xiàng)是構(gòu)成X線照片影像的幾何因素（ ） A．影像密度 B．影像對比度 C．影像銳利度 D．影像顆粒度 E．影像失真度 答：E 【考點(diǎn)8】X線照片影像質(zhì)量的分析基礎(chǔ) 1．影響影像質(zhì)量的基本因素 （1）X線影像質(zhì)量的評價(jià) X線影像質(zhì)量的評價(jià)經(jīng)歷了一個(gè)逐漸完善的過程，從主觀評價(jià)到客觀評價(jià)，目前又進(jìn)入了一個(gè)新的領(lǐng)域——綜合評價(jià)階段。 ①主觀評價(jià)：通過人的視覺在檢出識別過程中根據(jù)心理學(xué)規(guī)律，以心理學(xué)水平進(jìn)行的評價(jià)，稱為主觀評價(jià)或視覺評價(jià)。以往，主觀評價(jià)方法主要有金屬網(wǎng)法、Burger法、并列細(xì)線法等。目前，主要應(yīng)用ROC(receiver operatingcharacteristic，ROC)曲線，它是一種以信號檢出概率方式，對成像系統(tǒng)在背景噪聲中微小信號的檢出能力進(jìn)行解析與評價(jià)的方法，也稱觀測者操作特性曲線。這一概念是對主觀評價(jià)的最新發(fā)展。 ②客觀評價(jià)：對導(dǎo)致x線照片影像形成的密度、模糊度、對比度、顆粒度以及信息傳遞功能，以物理量水平進(jìn)行的評價(jià)，稱為客觀評價(jià)。主要通過特性曲線、響應(yīng)函數(shù)等方法予以測定、評價(jià)。 ③綜合評價(jià)：它是以診斷學(xué)要求為依據(jù)，以物理參數(shù)為客觀手段，再以能滿足診斷要求的技術(shù)條件為保證，同時(shí)充分考慮減少輻射量的評價(jià)方法。 無論是主觀評價(jià)、客觀評價(jià)還是綜合評價(jià)，其評價(jià)的前提是必須了解影響影像質(zhì)量的基本因素。 （2）影響X線影像質(zhì)量的基本因素 從醫(yī)療角度講，評價(jià)影像質(zhì)量的第一要素，是看影像質(zhì)量是否符合診斷學(xué)要求。在這里我們僅從技術(shù)角度對影像質(zhì)量加以分析。 X線照片影像，從X線的發(fā)生到在膠片上形成一幅固定的影像，其間要發(fā)生許多改變，這是一個(gè)復(fù)雜的信息形成與傳遞的過程。因此，一幅照片影像的質(zhì)量的評價(jià)、分析與控制應(yīng)當(dāng)是全過程的、全面的、全員的，即全面質(zhì)量管理(total quality management，TQM)的模式，也就是說，要提高一幅照片影像的質(zhì)量，必須對所包含的每個(gè)步驟、過程加以測試、評估方可得到改善。 在上述影響影像質(zhì)量的諸多因素中，最重要的影響因素是對比度、清晰度和顆粒度三大因素。這三大因素存在著相關(guān)性，相互之間又存在著許多方式的影響。但是，從總體來看也存在著隨機(jī)的相關(guān)性。據(jù)此，這些因素也可以認(rèn)為具有一定的獨(dú)立性。 （3）X線影像質(zhì)量的視覺評價(jià) 當(dāng)人們用肉眼對X線照片影像質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)時(shí)，很難對上述三大因素做出十分清楚的區(qū)分，所看到的影像是三個(gè)因素相互作用的結(jié)果。因此，人們要對照片影像進(jìn)行更加科學(xué)的分析、評價(jià)，這就需要有使用物理參量的對“總體影像質(zhì)量”或“診斷價(jià)值”進(jìn)行表達(dá)的一些方式。 目前對此評價(jià)的最新視覺評價(jià)方法是借助統(tǒng)計(jì)學(xué)的ROC曲線。 當(dāng)所有三大因素完全滿意、完全不滿意、一種因素相對于另外兩種因素具有懸殊很大的影響時(shí)，對總體的影像質(zhì)量評價(jià)會(huì)十分容易。但是，實(shí)際上有些照片顯示出高清晰度，而顆粒性差的影像；也可以是低清晰度，而有良好的顆粒性影像。此外，照片影像質(zhì)量的評價(jià)還受其他因素的影響，如醫(yī)生的“偏愛”和所檢查器官、組織的類型等。總之，有一條基本的結(jié)論，目前還沒有制定出一個(gè)具有概括性的結(jié)論和方法。結(jié)果，對肉眼觀察與物理參量之間還沒有建立一個(gè)完全的統(tǒng)一。這也是為什么“綜合評價(jià)”觀點(diǎn)出現(xiàn)的原因。然而，在當(dāng)前以數(shù)學(xué)方式表達(dá)影像質(zhì)量的應(yīng)用方法，即客觀評價(jià)方法，毫無疑問地說它可以提供影像質(zhì)量提高的有價(jià)值數(shù)據(jù)。 2．對比度 （1）對比度的概念 X線攝影學(xué)中對比度的概念十分重要，它是形成X線照片影像的基礎(chǔ)。這中間涉及了三個(gè)基本概念，即射線對比度、膠片對比度、X線照片對比度。 ①射線對比度：X線到達(dá)被照體之前不具有任何的醫(yī)學(xué)信號，它是強(qiáng)度分布均勻的一束射線。當(dāng)X線透過被照體時(shí)，由于被照體對X線的吸收、散射而衰減，透射線則形成了強(qiáng)度的不均勻分布，這種強(qiáng)度的差異稱為射線對比度。此時(shí)即形成了X線信息影像。 ②膠片對比度：射線對比度所表示的X線信息影像不能為肉眼所識別，只有通過某種介質(zhì)的轉(zhuǎn)換才能形成可見的影像，如X線照片影像。那么，X線膠片對射線對比度的放大能力，即稱為膠片對比度。它取決于膠片的最大斜率(γ值)或平均斜率(C)。 ③X線照片對比度：X線照片上相鄰組織影像的密度差，稱為照片對比度。照片對比度依存于被照體不同組織吸收所產(chǎn)生的射線對比度，以及膠片對射線對比度的放大結(jié)果。 （2）影響影像對比度的因素 X線影像形成的實(shí)質(zhì)，是被照體對X線的吸收差異。而X線照片影像形成的物理因素為密度、對比度、銳利度、顆粒度。其幾何因素為失真度(影像的放大與變形)。所有這些因素的基礎(chǔ)是密度的存在，而對比度是密度影像形成的根本。 圖1-2-3表示了在X線照片影像形成過程中，其對比度的影響因素。膠片對比度在更大范圍內(nèi)影響著影像質(zhì)量的評價(jià)，同時(shí)膠片對比度也與影像銳利度和寬容度(信息量)有關(guān)。當(dāng)膠片對比度大時(shí)，組織影像之間的密度分辨就容易，邊緣也就趨向銳利；當(dāng)膠片對比度小時(shí)，密度的區(qū)分范圍就大，涵蓋的信息量也就越大。圖1-2-4表明，密度的差別在高對比度膠片A中容易識別到。但是，在可分辨密度范圍上與膠片B相比，則比較窄。據(jù)此，影像質(zhì)量的評價(jià)會(huì)隨特性曲線密度范圍的選擇變化而變化。 3．清晰度 從攝影學(xué)意義上講，清晰度是在不同密度區(qū)域內(nèi)線對的分辨能力，以及膠片重建組織影像細(xì)節(jié)的能力。 （1）影響影像清晰度的因素 圖1-2-5反映出了影像分辨能力的高低，涉及了從X線設(shè)備、X線膠片的成像到觀片者的心理等諸多因素。在這些因素中，對照片影像清晰度產(chǎn)生較大影響的是增感屏清晰度和膠片對比度。 圖1-2-5所涉及的因素中任何一個(gè)的變化都會(huì)使清晰度受損。例如，當(dāng)光線進(jìn)入膠片乳劑層時(shí)會(huì)受到鹵化銀晶體顆粒的散射，此稱散射(irradiation)，見圖1-2-6。當(dāng)光線穿過片基反射，而又一次進(jìn)入到乳劑層時(shí)，此稱光暈(halation)，又如熒光交迭效應(yīng)等。所有這些因素都會(huì)使影像清晰度下降。因此，入射光的信息形態(tài)與透射光影像形態(tài)有很大的差異。如果X線信息影像(輸入信息)與照片影像在形態(tài)、大小上完全相同，分辨力沒有損失的話，那么信息記錄與傳遞就是100％。然而，這在實(shí)際上是不可能的，任何一種成像系統(tǒng)必然在信息的轉(zhuǎn)換、傳遞中損失一部分，而信息損失的多少就涉及到了影像的清晰度。 （2）分辨力與清晰度的關(guān)系 分辨力與清晰度是兩個(gè)不同的概念。分辨力也稱解像力，雖然能表示某一個(gè)介質(zhì)還原被照體細(xì)部的能力。但是，它是一個(gè)極限值，不能反映全部情況。事實(shí)上分辨力主要在高空間頻率(高頻部分)與清晰度有相應(yīng)的關(guān)系，而在低頻部分分辨力與清晰度不一定統(tǒng)一。在正常的觀察條件下，肉眼一般能看到對應(yīng)于2~4 LP／mm之間的結(jié)構(gòu)。因此，對于一般X線攝影來說，要求低頻部分有更高的信息傳遞能力，以此對診斷有更大的價(jià)值。當(dāng)我們需要采用放大攝影把高頻信息變?yōu)榈皖l來加以記錄時(shí)，我們希望在高頻部分有更高的信息傳遞能力。 （3）信息量在增感屏傳遞中的損失 從圖1-2-7熒光照射(使用增感屏)與X線直接照射(無屏)下的MTF測定中看到，盡管空間頻率在加大，不使用增感屏的膠片的信息傳遞幾乎沒有損失。然而，一旦使用了增感屏，MTF曲線有大幅度地跌落。乳腺X線攝影的屏／片組合與常規(guī)X線攝影屏／片組合的MTF曲線相比，在同一個(gè)空間頻率下，乳腺攝影屏／片組合的MTF遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)攝影。且乳腺攝影屏／片組合的極限分辨力可達(dá)15～20Lp／mm。 從中我們得到了一個(gè)重要的啟示，屏／片系統(tǒng)信息傳遞的損失，在于增感屏的使用對影像清晰度的影響，信息是損失在增感屏的散射與交迭效應(yīng)上。因此，提高屏／片系統(tǒng)信息傳遞功能的關(guān)鍵是增感屏MTF的提高，這一結(jié)論對生產(chǎn)廠家有指導(dǎo)意義。 直接曝光(direct exposure)，不使用增感屏的膠片信息傳遞幾乎是100％，它的分辨力最高可達(dá)35 LP／mm以上。 Min-R乳腺攝影專用中速單面增感屏與乳腺攝影專用膠片Min-R組合下的一組MTF的信息傳遞功能次之； Min-RFast乳腺攝影專用高速單面增感屏與乳腺攝影專用膠片Min-RT(T顆粒)一組的信息傳遞功能在上述四組屏／片系統(tǒng)中最低。 以上三組組合的不同，主要因?yàn)槭褂昧瞬煌卸鹊脑龈衅痢Ｔ龈衅了俣仍礁撸畔鬟f損失也越大，如此可見增感屏在信息傳遞中的作用。 Lanex regular稀土標(biāo)準(zhǔn)感度的雙面增感屏與T顆粒TMG膠片的一組，在五組中信息傳遞最低，其原因是使用了前后兩張?jiān)龈衅粒c單面增感屏相比又大有遜色，盡管它使用了T顆粒的膠片。 以上最終說明了一個(gè)結(jié)論，屏／片系統(tǒng)中的MTF高低的決定因素，在于所使用的增感屏。當(dāng)然，在實(shí)際攝影技術(shù)中，要根據(jù)不同的攝影部位和診斷要求來選擇恰當(dāng)?shù)钠粒到y(tǒng)的感度，以取得最大限度的信息傳遞，這也是為什么增感屏與膠片的生產(chǎn)要系列化的原因之一。 （4）清晰度的測定 在X線影像清晰度評價(jià)的測定方法中，主要應(yīng)用的是分辨力和響應(yīng)函數(shù)。 ①分辨力定義：某種成像介質(zhì)(如膠片、增感屏、IP、平板探測器等)區(qū)分兩個(gè)相鄰組織影像的能力，稱為分辨力。分辨力決定于在感光材料上重建的平行線對影像變化的分離程度，以每毫米可以分辨出多少線對表示。確定分辨力的最直接方式是使用特定的屏／片系統(tǒng)來記錄被照體，然后對其影像進(jìn)行觀察判斷。然而，由于被照體復(fù)雜和經(jīng)常的變化，每次記錄時(shí)需要改變曝光條件，這樣一來就不可能做出有價(jià)值的比較。因此，人們是利用測試卡來代替被照體，這樣可使測試條件趨向一致，所得結(jié)果有較好的重復(fù)性和可比性。 圖1-2-8為線對測試卡的實(shí)例。通常測試卡由許多黑白相間、且分隔寬度相同的線所組成。例如每毫米4個(gè)線對時(shí)，黑線和白線分隔的總數(shù)為8條，每一條寬度為1／8 mm或125 μm。黑白部分的分離程度是建立在所決定的分辨力的極限基礎(chǔ)上。也就是說分辨力指的是X線的接收、轉(zhuǎn)換介質(zhì)(膠片、屏／片系統(tǒng)、影像增強(qiáng)器等)的極限分辨力。從表1-2-1列出的主要轉(zhuǎn)換介質(zhì)的分辨力看到，膠片的分辨力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于增感屏。換句話說，分辨力很高的膠片一旦放到增感屏中使用時(shí)，其分辨力迅速下降。由此可見，影像清晰度在很大程度上受增感屏清晰度的影響。X線照片影像總體的分辨力，是由X線管焦點(diǎn)、屏／片系統(tǒng)、被照體等等各單元系統(tǒng)的分辨力的合成。 ②調(diào)制傳遞函數(shù)(modulationtransfer function，MTF)：目前，作為屏／片系統(tǒng)影像質(zhì)量的評價(jià)方法，主要是以調(diào)制傳遞函數(shù)為中心。調(diào)制傳遞函數(shù)作為一種表達(dá)數(shù)值的方式，已應(yīng)用于通訊工程領(lǐng)域和光學(xué)領(lǐng)域。總地來講，特定的能量形式的輸入與相同形式能量輸出之間的關(guān)系，可以由輸入和輸出響應(yīng)位置之間的比較而決定。那么，調(diào)制傳遞函數(shù)就可以表達(dá)獲得影像重建的水平。 如果將“調(diào)制傳遞函數(shù)”的概念應(yīng)用到攝影或光學(xué)系統(tǒng)中的話，就必須制作出正弦波模板。對光線來說，與通訊工程學(xué)中聲音頻率的等價(jià)物是黑與亮的密度的重復(fù)，這些重復(fù)被指定為空間頻率。亮度或光強(qiáng)度(振幅)僅是通過密度的改變來重復(fù)。這些變化輸入后，此時(shí)隨著空間頻率的增加，輸出值的重復(fù)響應(yīng)受到的限制也在增加，尤其是在高頻信息下限制更大。因此，以橫坐標(biāo)為空間頻率，計(jì)算出光線對應(yīng)于不同頻率下的振幅，沿縱坐標(biāo)繪制出調(diào)制傳遞函數(shù)曲線。縱坐標(biāo)上的調(diào)制傳遞函數(shù)的數(shù)值表達(dá)了輸入信號與輸出信號的比值。故信息(灰度)從100％完全的重建(記錄)到0％的絕對不能重建的范圍內(nèi)存在。取代這種百分?jǐn)?shù)的表示方法是指定100％為1.0。 ③相位移動(dòng)：相位移動(dòng)是有關(guān)響應(yīng)函數(shù)的另一個(gè)因素，也必須引起重視。在我們用星型測試卡來測試X線管焦點(diǎn)的成像質(zhì)量時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)X線管焦點(diǎn)面積大于被照體的徑線或被照體放大率超過限定數(shù)值時(shí)，星卡影像就變成了圖1-2-9右側(cè)的交錯(cuò)影像。這在血管造影或放大攝影時(shí)，會(huì)出現(xiàn)引起誤診的偽解像，此即相位移動(dòng)。當(dāng)單獨(dú)測試感光材料的響應(yīng)函數(shù)時(shí)，常規(guī)的相位移動(dòng)不會(huì)發(fā)生，此時(shí)的響應(yīng)函數(shù)被指為MTF——調(diào)制傳遞函數(shù)。 ④正弦波與方波間的關(guān)系：由于任何一種被照體均具有利用正弦波分布所測到的光強(qiáng)度的分布特性，所以從理論上講，用正弦波測試模板測量響應(yīng)函數(shù)是最合適的。然而，用于X線透射成像系統(tǒng)中的正弦波模板制作十分困難。為此，人們改用方波(或矩形波)測試卡來取代正弦波測試卡。 無論是來自普通攝影照片，還是X線照片，由產(chǎn)生影像密度的光亮度(強(qiáng)度)的分布波形十分復(fù)雜。然而，這些分布曲線具有多種空間頻率、振幅和相位，它可以分割成多個(gè)單一的正弦波。從另一角度解釋，如果空間頻率、振幅和相位組合在一起，它也可以形成任何一種波形。這種數(shù)學(xué)綜合和分析叫做傅里葉變換。如圖1-2-10所示，多個(gè)正弦波疊加在一起，最后便形成方波。由于它們之間存在著互易的數(shù)學(xué)關(guān)系，利用此法可以進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。因此，正弦波測試卡可以由方波測試卡取代來獲得同樣有效的結(jié)果。 ④分辨力與MTF：當(dāng)調(diào)制傳遞函數(shù)曲線繪制出來以后，分辨力與MTF的測量實(shí)際上十分簡單。圖1-2-11顯示，隨著空間頻率的提高，MTF曲線下降，最終與橫坐標(biāo)相交，則信息輸出為0。此時(shí)的空間頻率即是該成像系統(tǒng)的極限分辨力(如圖所示15Lp／mm)。人眼不能識別MTF值0.1以下的密度差異(低于10％)。因此，對于人眼來講，圖1-2-11表示的成像系統(tǒng)的最終分辨力應(yīng)為MTF值0.1下的空間分辨力(如圖所示12Lp／mm)。 分辨力與MTF之間不一定總是統(tǒng)一的。實(shí)際上，影像的清晰度決定于適宜人眼辨別能力(即低空間頻率)的MTF值。如圖1-2-12所示，膠片A可能具有高分辯率，但在低頻部分具有增強(qiáng)特性值的膠片B，會(huì)產(chǎn)生人眼所能識別的更加清晰的影像。 此外，MTF測定的優(yōu)點(diǎn)，還在于可以測試X線成像系統(tǒng)中每一個(gè)單元對影像質(zhì)量的影響的比率。如X線管、增感屏、X線膠片、影像增強(qiáng)器等等。同時(shí)，也可以簡化其MTF的分析過程。假定X線管的MTF值為50％，這就意味著輸入到屏／片系統(tǒng)之前信息已損失了50％。假定所用屏／片系統(tǒng)的信息傳遞功能(MTF)值為0.3，這就意味著相對于原有輸入的信息量來說，當(dāng)通過屏／片系統(tǒng)輸出時(shí)，其MTF值為0.15(15％)，也即僅有15％的信息被屏／片系統(tǒng)記錄和傳遞(圖1-2-13)。 4．顆粒度 當(dāng)靠近照片觀看時(shí)，人們會(huì)發(fā)現(xiàn)整幅圖像是由許許多多的小的密度區(qū)域(顆粒)組成的。由于它們的組合便形成了影像。這種粗糙或砂礫狀效果叫顆粒性。 （1）影響顆粒性的因素 影響影像顆粒性的因素如圖1-2-14所示，其中最為重要的有四種因素：X線量子斑點(diǎn)(噪聲)；膠片鹵化銀顆粒的尺寸和分布；膠片對比度；增感屏熒光體尺寸和分布。 （2）斑點(diǎn)(噪聲) 當(dāng)人們用肉眼觀察X線照片時(shí)，會(huì)看到一定量的顆粒，它們不是乳劑中單個(gè)銀顆粒或增感屏熒光體顆粒組成，而是一些在一定區(qū)域內(nèi)大量集中的不規(guī)則的顆粒。這些有顆粒聚集的區(qū)域，稱做斑點(diǎn)(噪聲)。 鹵化銀顆粒尺寸大約1~2 μm。因此，肉眼是看不到的，除非它們的對比度十分高。人們所看到的X線照片斑點(diǎn)，通常被認(rèn)為主要是量子斑點(diǎn)形成的(或稱量子噪聲)，占整個(gè)X線照片斑點(diǎn)的92％。所謂量子斑點(diǎn)就是X線量子的統(tǒng)計(jì)漲落在照片上記錄的反映。X線量子沖擊到某種介質(zhì)的受光面時(shí)，會(huì)像雨點(diǎn)一樣激起一個(gè)隨機(jī)的圖案，沒有任保力量可以使它們均勻地分布在這個(gè)表面上。假若X線量子數(shù)無限多，單位面積內(nèi)的量子數(shù)就可以看成處處相等；若X線量子數(shù)很少，則單位面積里的量子數(shù)就會(huì)因位置不同而不同。這種量子密度的波動(dòng)(漲落)遵循統(tǒng)計(jì)學(xué)的規(guī)律，故稱之為X線量子的“統(tǒng)計(jì)漲落”。 5．影響影像質(zhì)量因素間的相互關(guān)系 影像質(zhì)量因素間的相互關(guān)系甚為復(fù)雜，它涉及著主觀視覺評價(jià)與物理客觀評價(jià)之間的不一致因素。 （1）清晰度與顆粒度間的相互關(guān)系 在各種照片影像的清晰度與顆粒度或顆粒性之間存在著許多復(fù)雜的關(guān)系。如果我們暫且忽略其他全部因素，僅把注意力集中在清晰度和顆粒度相互關(guān)系的評價(jià)的話，影像信息傳遞功能(MTF)，將隨顆粒尺寸的變大而下降。換句話說，影像清晰度會(huì)因影像顆粒性的提高(影粒度變小)而提高。例如，在通常情況下，增感屏使用的熒光體顆粒尺寸變小時(shí)，產(chǎn)生的影像清晰度會(huì)得到提高。這種關(guān)系同時(shí)也存在于膠片之中，即乳劑顆粒尺寸變小時(shí)，影像清晰度提高。然而，當(dāng)使用高感度增感屏?xí)r，即使顆粒度和信息傳遞功能都變得很差，上述這種關(guān)系也不見得在所有情況下都出現(xiàn)。換句話說，當(dāng)實(shí)際顆粒尺寸較大時(shí)，自然觀察到的顆粒也應(yīng)較大。但是，由于顆粒感度較高，雖然影像銳利度不好，有時(shí)看上去影像質(zhì)量卻有所改善；或者是說在這里微粒尺寸的作用不十分重要。 圖1-2-16表示增感屏、膠片感度與清晰度的關(guān)系。從此圖可以看出，既使膠片(這里指不加增感屏的單純膠片的情況)感度逐漸提高，其信息傳遞功能(MTP)幾乎無變化。然而，隨著增感屏感度的增加，影像清晰度明顯下降。 （2）清晰度與對比度的關(guān)系 這兩個(gè)因素間的關(guān)系相對較為簡單。在同樣使用增感屏的情況下比較，如果膠片對比度逐漸提高，其清晰度也會(huì)提高。相反亦然，膠片對比度降低，其清晰度也下降。 （3）顆粒度與對比度的關(guān)系 當(dāng)影像對比度提高時(shí)，顆粒質(zhì)量下降。圖1-2-17表示以顯影溫度為參量，給出了膠片對比度和顆粒度(RMS)的關(guān)系。如圖所示，當(dāng)單純膠片狀態(tài)僅受X線量子斑點(diǎn)的影響下(下方曲線)，由于顯影溫度升高，影像對比度(γ值最大反差)增高，顆粒度加大，影像的顆粒性下降；圖上方曲線為膠片與增感屏組合下，受到X線量子斑點(diǎn)和增感屏斑點(diǎn)的雙重影響時(shí)，顆粒性下降幅度隨顯影溫度的升高(對比度增大)而加大。 （4）高感度的屏／片系統(tǒng)與影像質(zhì)量 增感屏熒光體和膠片乳劑都在不斷地得到改進(jìn)，以提高其系統(tǒng)的感度。從理論上講，要獲得系統(tǒng)的高感度，必然會(huì)在一定程度上犧牲影像的清晰度和顆粒質(zhì)量。 當(dāng)然，最大限度的曝光量的減少都是人們所期望的，但是，如果以犧牲影像質(zhì)量為代價(jià)，那么影像也就失去了自身的價(jià)值。有幸的是，稀土增感屏由于采用了X線吸收效率比傳統(tǒng)鎢酸鈣增感屏高得多的熒光體。因此，在很大程度上減少了高感度屏／片系統(tǒng)下影像清晰度、顆粒質(zhì)量下降的制約。 現(xiàn)在，讓我們做一組試驗(yàn)，將具有相同顆粒度和對比度等級的8種膠片設(shè)計(jì)成不同的感度，并測量其RMS顆粒度。從圖1-2-18可以清楚地看到，當(dāng)屏／片系統(tǒng)的相對感度達(dá)到特定值時(shí)，顆粒度開始急劇上升。而這種上升部分是由X線量子斑點(diǎn)構(gòu)成的。因?yàn)椋@8種膠片特性、增感屏特性和kV值均未變動(dòng)。此時(shí)，影像顆粒性除X線量子斑點(diǎn)之外不受任何因素影響。 在圖像工學(xué)上，常用以下等式來計(jì)算整體顆粒性： 照片影像整體顆粒性=(膠片對比度)×(X線量子斑點(diǎn))×(增感屏MTF)(1)+(膠片對比度)×(增感屏斑點(diǎn))(2)+(膠片顆粒性)(3) 由等式可以看出：(1)表達(dá)出的X線量子斑點(diǎn)因素的重要作用，以至于(2)和(3)表達(dá)出的屏斑點(diǎn)和膠片顆粒性的輕微提高對整體顆粒性都不會(huì)產(chǎn)生明顯的改善。然而，X線量子斑點(diǎn)的反作用可以通過(1)式中膠片對比度和屏MTF等協(xié)同因素的降低而下降。換言之，可通過設(shè)計(jì)產(chǎn)生稍低對比度照片的膠片結(jié)構(gòu)來達(dá)到預(yù)期的目的。 自測題-43 關(guān)于X線影像質(zhì)量的評價(jià)，錯(cuò)誤的說法是（ ） A．X線影像質(zhì)量的評價(jià)經(jīng)歷了一個(gè)逐步完善的過程 B．在檢出識別過程中以心理學(xué)水平進(jìn)行的評價(jià)稱為視覺評價(jià) C．主要通過特性曲線、響應(yīng)函數(shù)等方法予以測定評價(jià)的方法叫主觀評價(jià) D．客觀評價(jià)是以物理量水平進(jìn)行的評價(jià) E．目前X線影像質(zhì)量進(jìn)入綜合評價(jià)階段 答：C 自測題-44 下列不屬于主觀評價(jià)方法的是（ ） A．金屬網(wǎng)法 B．Burger法 C．并列細(xì)線法 D．ROC曲線 E．特性曲線 答：E 自測題-45 下列哪項(xiàng)不是綜合評價(jià)的內(nèi)涵（ ） A．以診斷學(xué)要求為依據(jù) B．以物理參數(shù)為客觀手段 C．以能滿足診斷要求的技術(shù)條件為保證 D．突出強(qiáng)調(diào)特性曲線 E．充分考慮減少輻射量 答：D 自測題-46 下列關(guān)于對比度的概念錯(cuò)誤的是（ ） A．穿過被照體后的X線強(qiáng)度差異叫做射線對比度 B．X線達(dá)到被照體之前不具有任何的醫(yī)學(xué)信號 C．X線膠片對射線對比度的放大能力叫做影像對比度 D．X線照片上相鄰組織影像之間的密度差稱為照片對比度 E．X線照片上如果沒有對比度就沒有影像存在 答：C 自測題-47 X線影像形成的實(shí)質(zhì)是（ ） A．被照體對X線的吸收差異 B．影像密度 C．影像失真度 D．照片顆粒度 E．影像清晰度 答：A 自測題-48 關(guān)于清晰度的敘述下列哪項(xiàng)是錯(cuò)誤的（ ） A．清晰度是在不同密度區(qū)域內(nèi)線對的分辨能力 B．清晰度是膠片重建組織影像細(xì)節(jié)的能力 C．影像清晰度的影響因素涉及X線設(shè)備、膠片成像到觀片者心理諸多因素 D．對照片影像清晰度產(chǎn)生較小影響的是增感屏清晰度 E．對照片影像清晰度產(chǎn)生較大影響的是膠片對比度 答：D 自測題-49 分辨力與清晰度的關(guān)系正確的是（ ） A．分辨力與清晰度是兩個(gè)不同的概念 B．分辨力是一個(gè)極限值可以反映全部情況 C．分辨力主要在低頻部分與清晰度有相應(yīng)的關(guān)系 D．分辨力在高頻部分與清晰度不一定統(tǒng)一 E．對一般X線攝影來說，希望在高頻部分有更高的信息傳遞能力 答：A 自測題-50 關(guān)于分辨力的概念錯(cuò)誤的是（ ） A．某種成像介質(zhì)區(qū)分兩個(gè)相鄰組織影像的能力 B．決定于在感光材料上重建的平行線對影像變化的分離程度 C．以每毫米內(nèi)可以分辨出多少線對表示 D．在測定中常用測試卡代替被照體 E．從測試結(jié)果看，增感屏的分辨力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于膠片 答：E 自測題-51 MTF是指（ ） A．膠片特性曲線 B．調(diào)制傳遞函數(shù) C．分辨力測試卡 D．影像對比度 E．傅里葉變換 答：B 自測題-52 調(diào)制傳遞函數(shù)表示（ ） A．輸入信號與輸出信號的比值 B．輸出信號與輸入信號的比值 C．某種成像介質(zhì)區(qū)分兩個(gè)相鄰組織影像的能力 D．感光材料上重建的平行線對影像變化的分離程度 E．每毫米內(nèi)可以分辨出多少線對 答：B 自測題-53 下列哪項(xiàng)不是影響影像顆粒性的因素（ ） A．X線量子斑點(diǎn)(噪聲) B．膠片鹵化銀顆粒的尺寸和分布； C．膠片對比度 D．膠片尺寸 E．增感屏熒光體尺寸和分布 答：D 自測題-54 關(guān)于照片斑點(diǎn)（噪聲）的說法錯(cuò)誤的是（ ） A．照片肉眼能見到有顆粒聚集的區(qū)域，稱做斑點(diǎn)(噪聲) B．鹵化銀顆粒尺寸大約1~2 μm，肉眼是看不到的 C．X線照片斑點(diǎn)主要是量子斑點(diǎn)形成的 D．量子斑點(diǎn)就是X線量子的統(tǒng)計(jì)漲落在照片上記錄的反映 E．假若X線量子數(shù)無限多，單位面積里的量子數(shù)就會(huì)因位置不同而不同 答：E |
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