数字成像技术基础知识之数字成像技术的兴起

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数字成像技术基础知识之数字成像技术的兴起
医学数字成像的发展是与影像设备的发展和当代科技的发展紧密相关的，互相促进的。数字成像离不开逻辑电路，逻辑代数又是分析和设计逻辑电路的基本数学工具。
早在1847年，英国数学家、逻辑学家布尔（boole）应用代数方法研究逻辑问题，首创了逻辑代数，故称布尔代数。1983年，香农（shannon）将布尔（boole）理论系统地应用到开关网络，从而促使数字技术领域以及相关应用取得了惊人的进展。如计算机、单片机、微处理器、数字电子仪器和智能仪器等已相当普及，应用十分广泛。由于该技术的渗透，促使医学影像设备亦发生了更大的变革。实现了医学影像的数字化。
自1895年德国物理学家伦琴发现x线伊始，首先应用于医学领域。通过透视和照像对疾病进行诊断，从而开创了x线照像术。它第一次无创伤的为人类提供了人体内部器官组织的解剖形态图像。70年代以前，为了适应放射医学临床工作和科研的需要，x射线影像设备技术围绕着x射线球管、胶片、荧光屏、影像增强器以及对比剂等，开展了一系列的新技术、新工艺，使得影像设备的性能、功能不断改善和提高，产品品种和生产规模日益扩大，x射线的检查方式、检查手段、应用范围得到了进一步扩大和提高。但它们的成像方式没有本质的改变。
60年代末到70年代初，伴随着物理学、电子学、计算机和微电子技术的飞速发展，医学影像学领域先后发明了一系列成像技术和设备，如ct、mri、dsa、us、放射性核素、dr、cr等。从而冲破了传统的x线检查技术，构成了当代新的影像技术。这些新技术不仅极大地丰富了形态诊断信息和图像的层次，提高了形态学的诊断水平。更为主要的是实现了诊断信息的数字化。它是医学影像诊断影像技术中又一次重大的变革。可以说，70年代以前为传统的单一的放射诊断学，70年代以后发展成为现代医学影像学。
   与传统x射线影像学技术相比，现代医学影像学技术的最大特点是进入了数字成像领域。它们虽然都是以形成的图像作为诊断依据，但各自的成像能源、成像方式、诊断原理和检查方法则有很大差别。如表1-1所示
               




几种主要医学影像成像技术比较
图像种类 成像能源 成像依据 成像方式 信息量 对人体影响 特长
常规x线 x线 密度和厚度 直接投射 大 有损 形态、全貌、精细、
x-ct x线 吸收系数 数据重建 中 有损 密度分辨率高
超声 超声波 界面反射 数据重建 中 无损 安全、动态、重复
核素 γ线 核素含量和分布 数据重建 小 有损 功能
mri 磁场 氢核物理状态 数据重建 中 无损 软组织、代谢信息
从表1-1中可以看出，现代各种医学影像的成像能源、成像依据虽各不相同，但它们的成像方式均为数据重建，表明现代医学影像已进入图像信息的数字化时代。而且数字成像是医学影像发展的趋势。
常规x线摄影在医学影像领域中应用最早、最普遍，但确是实现图像信息数字化最晚的。1983年，日本富士公司首先推出了他们的存储荧光体方式cr系统，领先进入临床使用，从而解决了常规x线摄影数字化问题。1997年以后，直接数字x线摄影设备相继问世，为医学影像学全面实现图像的数字化奠定了基础。