数字血管减影系统的研究

    由于X光成像的特点是组织或结构的密度图像,直接照射人体内腺体等软组织区域,不能有效反映其特征.借助于造影剂可改变血管内血液的天然密度比的特点,可对获取的X线腺体图像进行分析.但是,由于颈部有骨、脂肪等非感兴趣区组织,影响了对X光图像中感兴趣区的分析,因此,必须对数字化X光图像进行减影处理.X光图像是三维立体空间图像在二维检测平面上的投影,各种骨、器官和组织在X光平片的影像混叠,感兴趣区(ROI)往往不易观察.利用减影处理,采集造影剂注入前后的血管图像,将非感兴趣区的结构或组织影像剔除,保留产生变化的血管图像.这种方法对心血管疾病的分析非常重要,它可以了解局部组织的血液灌流状况及腺体组织的功能,还可进行大血管的狭窄测量.

　　然而,目前的X光设备存在对比度低、噪声大等缺点,直接影响减影的质量.因此本研究的目的是对影响减影质量的因素进行分析,并在后续的图像处理中予以降低.

1　影响数字减影血管造影成像质量的因素分析[1～4]

1.1　数字减影血管造影系统中的噪声来源

　　在数字减影血管造影(digital subtraction angiog-raphy,DSA)系统中,影响影像质量的两个重要方面,一是噪声,一是图像的对比度.任何妨碍观察者解释的影象结构或特征均可称作噪声,噪声是影像质量的主要制约因素.

1.1.1　自X线统计学的噪声

　　噪声属于统计学的,是不可检测的.噪声量的大小与检测到的X线量相关.当已知给定量的X线,由检测器反复读出,可得出检测器读出函数的曲线波形.曲线的宽度即统计学波动量,定义为噪声量的大小.波动量的标准差统计学特征可用Rose模型表示,即

式中:N为X线光检测量;C为注入血管的造影剂浓度;P为获得图像信噪比相关参数;K为常数;d为被观察的血管的几何尺寸.

　　X线成像所要求的射线剂量N同注入血管的造影剂浓度的平方成反比,与图像所能反映的血管几何尺寸的平方成反比,同所要求的精确性的平方成反比.

　　在后续图像处理中,可以用平滑化来减少由于光子密集程度的统计起伏而产生的噪声,例如可采取多幅影像积分等处理方法.

1.1.2　射线检测器的检测效率

　　在成像系统中,对X线检测的效率有限性,使检测器成为一个噪声源.有两种方式来补偿检测效率:一是选择一个检测率较高的检测器;二是提高病人接受的曝线量.

1.1.3　摄像系统引起的噪声

　　摄像机具有一定的动态范围,即使没有光线进入镜头,它也存在暗电流电平,当光线达到一定程度时,进一步增加光线量,输出将饱和,这也将导致噪声的增加.解决的办法是适当调整采像参数,增大亮度,降低物体影像的动态范围.