《医学影像物理学》课程教学资源（实验指导）医学影像成像理论

表4-84位观察者对肿块灶信号判断的真阳性和假阳性平均值 判 判断结果 0.45 0.60 0.80 1.00 1.35 P (S P(S P(S P(S P(S P (S P (S P (S P (S P (S s) s) n s) n) s) n) A 0.25 0.35 0.600.35 0.95 0.20 0.95 0.05 0.85 0.30 B 0.00 0.00 0.200.15 0.70 0.15 0.80 0.00 0.95 0.00 C0.45 0.150.700.15 1.00 0.45 0.950.251.000.50 D0.20 0.150.150.50 0.950.55 0.950.301.00 0.00 4.依次进行其他直径的模拟钙化灶作为信号的ROC五值试读， 为步，获得ROC 曲线。将同一受试者对不同直径模拟钙化灶信号的ROC曲线绘来，进行纵向比较。 5.按1一4步对不同直径的模拟肿块灶作为信号进衫 y分析 (四)实验结果与分析 1.获得每个受试者的详细ROC数据，头区C金线，比较不同受试者的信息检出能 力。 2.按照上述方法设计同一受试 类型乳腺数字X线成像装置的ROC分析，比 较它们的信息检出率。 (五)思考题 1.按照成像系 理工具对体模图像进行处理。将处理后的图像进行ROC视 读分析，并同以 的图像进行比较，分析各种图像处理是否能改善信息检出率 、对医用LCD、CRT影像显示质量的ROC分析测试 (一)实验目的 .掌握利用ROC分析对医用LCD、CRT影像显示装置进行质量评价的基本方法， 2.理解对医用影像显示装置进行质量评价的重要性。 3.掌握医用影像显示装置的几个重要影像显示指标 (二)实验器材与设备 L.试验器材：影像显示工作站、医用CRT显示器、医用LCD显示器、ALVIM体模。 2.实验设备：DR机。 (三)实验方法与步骤

表 4-8 4 位观察者对肿块灶信号判断的真阳性和假阳性平均值 判 断 结 果 0.45 0.60 0.80 1.00 1.35 判 断 者 P（S│ s） P（S│ n） P（S│ s） P（S│ n） P（S│ s） P（S│ n） P（S│ s） P（S│ n） P（S│ s） P（S│ n） A 0.25 0.35 0.60 0.35 0.95 0.20 0.95 0.05 0.85 0.30 B 0.00 0.00 0.20 0.15 0.70 0.15 0.80 0.00 0.95 0.00 C 0.45 0.15 0.70 0.15 1.00 0.45 0.95 0.25 1.00 0.50 D 0.20 0.15 0.15 0.50 0.95 0.55 0.95 0.30 1.00 0.00 4．依次进行其他直径的模拟钙化灶作为信号的 ROC 五值试读，重复 1～3 步，获得 ROC 曲线。将同一受试者对不同直径模拟钙化灶信号的 ROC 曲线绘制出来，进行纵向比较。 5．按 1～4 步对不同直径的模拟肿块灶作为信号进行 ROC 分析。 （四）实验结果与分析 1．获得每个受试者的详细 ROC 数据，制作 ROC 曲线，比较不同受试者的信息检出能 力。 2．按照上述方法设计同一受试者对不同类型乳腺数字 X 线成像装置的 ROC 分析，比 较它们的信息检出率。 （五）思考题 1．按照成像系统的图像处理工具对体模图像进行处理。将处理后的图像进行 ROC 视 读分析，并同未经处理的图像进行比较，分析各种图像处理是否能改善信息检出率。 三、对医用 LCD、CRT 影像显示质量的 ROC 分析测试 （一）实验目的 1．掌握利用 ROC 分析对医用 LCD、CRT 影像显示装置进行质量评价的基本方法。 2．理解对医用影像显示装置进行质量评价的重要性。 3．掌握医用影像显示装置的几个重要影像显示指标。 （二）实验器材与设备 1．试验器材：影像显示工作站、医用 CRT 显示器、医用 LCD 显示器、ALVIM 体模。 2．实验设备：DR 机。 （三）实验方法与步骤 影像技术实验教学中心

1,以3人为一组，在数字乳腺X线机或DR上，按相应体模要求，摄取TRM体模或 TRG体模。 2.将数字体模影像传至影像显示工作站，记录体模数字影像基本参数。将医用CT显 示器连接影像显示工作站，调节显示器显示参数：亮度取亮度范围的中间值、对比度取对比 度范围的中间值。显示体模影像，记录影像基本参数。一人作为测试员，另两人分别进行五 值识读，按体模标准和本章实验二中所述方法进行数据记录和处理，做出ROC曲线。 3.换下CT显示器，将相同屏幕尺寸的医用LCD显示器接入，作为工作站显示器。 调节显示器显示参数：亮度取亮度范围的中间值、对比度取对比度范围的中间值。显示体模 影像，保持影像的窗宽、窗位、显示矩阵等参数不变。按相同步骤进行ROC测试。 4.将每人的两组ROC曲线绘制在一起，对曲线和数据进行比较，分析CT和LCD显 示质量的差异，比较它们的ROC性能。 5.将CRT和LCD的完度、对比度同取最高值或最低值，父 步 分析两种显示 装置在极限显示情况下的ROC性能。 (四)实验结果与分析 1.获得CRT和LCD两种显示器的详细 ,制作ROC曲线，比较不同显示器 的信息检出能力和图像显示能力。 2.分析不同类型显示装置对图像量的影响。 四、屏-片系统 调制传递函数(MTF)的测试 (一)实验目的 上掌摆M的象的分折方法」 2.紫握用然 刊定法测试屏-片系统MTF的方法。 3.熟悉用对的测定法测试屏-片系统MTF的数据处理过程。 (二)实验器材与设备 1.试验器材：矩形波测试卡、显微密度计、暗盒（中速屏）、胶片（已获得其胶片特性 曲线)。 2.实验设备：X线机 (三)实验方法与步骤 1.将矩形波测试卡放置在暗盒上，拍摄测试卡像，曝光条件：FFD=130cm、60kV、3mAs。 暗室冲洗，使照片最大密度D1.0±0.1。 2.将测试卡的X线照片放于显微密度计上，使扫描狭缝与矩形波像平行，扫描得到矩

1．以 3 人为一组，在数字乳腺 X 线机或 DR 上，按相应体模要求，摄取 TRM 体模或 TRG 体模。 2．将数字体模影像传至影像显示工作站，记录体模数字影像基本参数。将医用 CRT 显 示器连接影像显示工作站，调节显示器显示参数：亮度取亮度范围的中间值、对比度取对比 度范围的中间值。显示体模影像，记录影像基本参数。一人作为测试员，另两人分别进行五 值识读，按体模标准和本章实验二中所述方法进行数据记录和处理，做出 ROC 曲线。 3．换下 CRT 显示器，将相同屏幕尺寸的医用 LCD 显示器接入，作为工作站显示器。 调节显示器显示参数：亮度取亮度范围的中间值、对比度取对比度范围的中间值。显示体模 影像，保持影像的窗宽、窗位、显示矩阵等参数不变。按相同步骤进行 ROC 测试。 4．将每人的两组 ROC 曲线绘制在一起，对曲线和数据进行比较，分析 CRT 和 LCD 显 示质量的差异，比较它们的 ROC 性能。 5．将 CRT 和 LCD 的亮度、对比度同取最高值或最低值，重复 2～4 步，分析两种显示 装置在极限显示情况下的 ROC 性能。 （四）实验结果与分析 1．获得 CRT 和 LCD 两种显示器的详细 ROC 数据，制作 ROC 曲线，比较不同显示器 的信息检出能力和图像显示能力。 2．分析不同类型显示装置对图像显示质量的影响。 四、屏-片系统的一维调制传递函数（MTF）的测试 （一）实验目的 1．掌握 MTF 的物理意义，MTF 的分析方法。 2．掌握用对比度测定法测试屏-片系统 MTF 的方法。 3．熟悉用对比度测定法测试屏-片系统 MTF 的数据处理过程。 （二）实验器材与设备 1．试验器材：矩形波测试卡、显微密度计、暗盒（中速屏）、胶片（已获得其胶片特性 曲线）。 2．实验设备：X 线机。 （三）实验方法与步骤 1．将矩形波测试卡放置在暗盒上，拍摄测试卡像，曝光条件：FFD=130cm、60kV、3mAs。 暗室冲洗，使照片最大密度 D=1.0±0.1。 2．将测试卡的 X 线照片放于显微密度计上，使扫描狭缝与矩形波像平行，扫描得到矩 影像技术实验教学中心

形波测试卡照片的光密度分布曲线。 3.利用事先获得的胶片特性曲线直线部，用相应处理软件将所得光密度曲线转换成X 光强度分布曲线，如图4-16。 图416透过矩形波测试卡X线强度示意图 4.利用X线强度分布曲线，测出各个空间频率的最大值和最小值。代入下式求 出空间频率的对比度： R(o)=Imas-Iin 所得数据记录表格如表4-9： 表9空间频率的数据记边中儿} 空间频率 0.5 10 2.0.5.0 建 R(w) H(w) 6.用Coltm 述矩形波R()拟合转换为正弦波H() 7.以空间家 )为横坐标、MTF值为纵坐标，做出屏-片系统的正弦波MTF曲线。 (四)实验结果与分析 1.分析用对比度测定法得到的H()曲线是不是真正的屏-片系统的MTF曲线 2.对比度测定法能否用于焦点MTF曲线的测定。 3.屏-片体系MTF与焦点MTF的关系。 五、X线管焦点一维调制传递函数(MTF)的测试 (一)实验目的 1.掌握MTF的物理意义，MTF的分析方法。 2.掌握用傅氏变换法测试焦点系统MTF的方法

形波测试卡照片的光密度分布曲线。 3．利用事先获得的胶片特性曲线直线部，用相应处理软件将所得光密度曲线转换成 X 光强度分布曲线，如图 4-16。 4．利用X线强度分布曲线，测出各个空间频率的最大值Imax和最小值Imin。代入下式求 出空间频率的对比度：   max min max min II II R     所得数据记录表格如表 4-9： 表 4-9 空间频率的数据记录表格 空间频率 0.5 0.8 1.0 1.25 1.6 2.0 . 5.0 Imax Imin R(ω) H(ω) 图 4-16 透过矩形波测试卡 X 线强度示意图 5．绘出屏-片系统矩形波的 MTF 曲线。 6．用 Coltman 公式将上述矩形波 R(ω)拟合转换为正弦波 H(ω)。 7．以空间频率 ω 为横坐标、MTF 值为纵坐标，做出屏-片系统的正弦波 MTF 曲线。 （四）实验结果与分析 1．分析用对比度测定法得到的 H(ω)曲线是不是真正的屏-片系统的 MTF 曲线。 2．对比度测定法能否用于焦点 MTF 曲线的测定。 3．屏-片体系 MTF 与焦点 MTF 的关系。 五、X 线管焦点一维调制传递函数(MTF)的测试 （一）实验目的 1．掌握 MTF 的物理意义，MTF 的分析方法。 2．掌握用傅氏变换法测试焦点系统 MTF 的方法。 影像技术实验教学中心

3.熟悉用傅氏变换法测试焦点系统MTF的数据处理过程。 4.理解焦点大小对MTF和成像质量的影响。 (二)实验器材与设备 1.实验器材：小孔照相设备、显微密度计、透射密度计、X线胶片（牙片）、观片灯、 激光准直设备。 2.实验设备：X线机。 (三)实验方法与步骤 1.用激光准直装置调整，使X线束中心与小孔照相设备的基准线夹角≤10弧度。 2.用小孔照相设备摄取放大3.62倍的大小焦点的像 3.在观片灯上测出大小焦点的像长与宽。 4用显微密度计对大小焦点的像进行扫描（沿焦点长方向和宽等次），得出4 张照片密度曲线， 5.利用已知的胶片特性曲线的直线部分将光密度曲线美换 X发强度分布曲线。 6.把所得的X线强度分布曲线在X轴上的距离 每小份宽度h=b- n n为a点至第n等份的距离、yn为第n等份的高 什算 n一般取10) 7.将焦点X线强度分布曲线的半值宽度 X焦点MTF的极限分辨率值a=2d' 由此找到焦点MTF曲线的一个点飞 8.用焦点X线强度分布y 点成像子系统的线扩散函数L(x,取比O,小的四个 频率0、0、04、 森公式计算出这几个a的A(a)、B(u)及C,并求出各 个的MTr鲶然 M 30.++46+方+n小+26+g+Ay】 (4-38) B=y+y46y+y,+Ay-+20y2+y+Ay】(439) C=3++46+y+Λ为+26+y+N月 (4-40》 9.在以MTF为纵坐标、“为横坐标的坐标系中，绘出所求的上述几点，做出焦点的 一维MTF曲线（大、小焦点的长方向和宽方向共四条MTF曲线）。 (四)实验结果与分析 1.分析用傅氏变换法得到的H(©)曲线是否为真正的焦点系统的MTF曲线

3．熟悉用傅氏变换法测试焦点系统 MTF 的数据处理过程。 4．理解焦点大小对 MTF 和成像质量的影响。 （二）实验器材与设备 1．实验器材：小孔照相设备、显微密度计、透射密度计、X 线胶片（牙片）、观片灯、 激光准直设备。 2．实验设备：X 线机。 （三）实验方法与步骤 1．用激光准直装置调整，使X线束中心与小孔照相设备的基准线夹角≤10-3 弧度。 2．用小孔照相设备摄取放大 3.62 倍的大小焦点的像。 3．在观片灯上测出大小焦点的像长与宽。 4．用显微密度计对大小焦点的像进行扫描（沿焦点长方向和宽方向各一次），得出 4 张照片密度曲线。 5．利用已知的胶片特性曲线的直线部分将光密度曲线转换成 X 线强度分布曲线。 6．把所得的X线强度分布曲线在X轴上的距离划分为 2n等份，每小份宽度 n ab h x 2   。 n为a点至第n等份的距离、yn为第n等份的高度。（为便于计算，n一般取 10） 7．将焦点 X 线强度分布曲线的半值宽度作为 2d，则焦点 MTF 的极限分辨率值 2d 1 1  ， 由此找到焦点 MTF 曲线的一个点。 8．用焦点 X 线强度分布曲线作为焦点成像子系统的线扩散函数 L(x)，取比1小的四个 频率2 、3、4 、5，用辛浦森公式计算出这几个 ω 的 A(ω)、B(ω) 及 C ，并求出各 个ω的 MTF 值。      22 ' 4 ' 2 ' 12 ' 3 ' 1 ' 2 ' 4 2 ' 3 1 0 n n  n   yyyyyyyyhA （4-38）      20 31 12 42 22 """2"""4"" 3 1 n n  n   yyyyyyyyhB  （4-39）      20 4 31 12 2 42 22 3 1 n n  n   yyyyyyyyhC  （4-40） 9．在以 MTF 为纵坐标、ω 为横坐标的坐标系中，绘出所求的上述几点，做出焦点的 一维 MTF 曲线（大、小焦点的长方向和宽方向共四条 MTF 曲线）。 （四）实验结果与分析 1．分析用傅氏变换法得到的 H(ω)曲线是否为真正的焦点系统的 MTF 曲线。 影像技术实验教学中心

2.傅氏变换法能否用于屏-片系统MTF的测定 3.分析焦点尺寸对焦点MTF的影响。 4.比较焦点长边MTF与短边MTF的区别 六、屏-片系统的噪声等价量子数和量子检出效率测试 (一)实验目的 1.掌握NEQ与DQE的物理意义，成像系统NEQ与DQE的分析方法。 2.了解测试屏-片系统NEQ与DQE的方法。 (二)实验器材与设备 1.实验器材：矩形波测试卡、显微密度计、观片灯、激光准直设鲁、 李片组合（鹤酸 钙屏与配套胶片)、MTF测试软件、S测试软件。 2.实验设备：X线机。 (三)实验方法与步骤 1.采用X线双倍曝光法（见第五章中胶片特性 美制作及特性值测试实验)测试所 用屏-片体系的胶片特性曲线，摄影条件以 为准，计算出胶片特性曲线的直线 部斜率y值，并做图表示。 2.采用对比度测定法（见本 节摩-片系统的一维调制传递函数的测试实验)，使 用矩形波测试卡测定屏-片系 并做图表示。 3.用80kV的管 7铜铝滤过，FD-20cm,照射野使用10cm×10cm,摄影 条件使照片密度 为准。用显微密度计扫描照片，获得10万个密度值，作为离 散随机信号来处经 快速傅里叶变换计算S(可自编软件计算)，并做图表示。 4.用以上测定值计算NEQ与DQE曲线，并做图表示。本实验条件下Q值取 260638光子数/mm2/mR1mR=2.58×10-C/kg)。 (四)实验结果与分析 1.分析胶片y值、MTF(o、WS(@)对NEQ与DQE的影响。 (五)思考题 1.采用不同的屏-片体系完成上述实验，对不同屏-片体系的NEQ与DQE进行比较， 掌握用NEQ与DQE比较成像系统与像质的方法。 一、胶片特性曲线的制作及特性值测试实验

2．傅氏变换法能否用于屏-片系统 MTF 的测定。 3．分析焦点尺寸对焦点 MTF 的影响。 4．比较焦点长边 MTF 与短边 MTF 的区别。 六、屏-片系统的噪声等价量子数和量子检出效率测试 （一）实验目的 1．掌握 NEQ 与 DQE 的物理意义，成像系统 NEQ 与 DQE 的分析方法。 2．了解测试屏-片系统 NEQ 与 DQE 的方法。 （二）实验器材与设备 1．实验器材：矩形波测试卡、显微密度计、观片灯、激光准直设备、屏-片组合（钨酸 钙屏与配套胶片）、MTF 测试软件、WS 测试软件。 2．实验设备：X 线机。 （三）实验方法与步骤 1．采用 X 线双倍曝光法（见第五章中胶片特性曲线的制作及特性值测试实验）测试所 用屏-片体系的胶片特性曲线，摄影条件以使 D=2.1±0.1 为准，计算出胶片特性曲线的直线 部斜率 值，并做图表示。 2．采用对比度测定法（见本章第五节屏-片系统的一维调制传递函数的测试实验），使 用矩形波测试卡测定屏-片系统 MTF，并做图表示。 3．用 80kV 的管电压，采用铜铝滤过，FFD=200cm，照射野使用 ，摄影 条件使照片密度 D=1.0±0.05 为准。用显微密度计扫描照片，获得 10 万个密度值，作为离 散随机信号来处理，用快速傅里叶变换计算 WS（可自编软件计算），并做图表示。 1010 cmcm 4．用以上测定值计算 NEQ 与 DQE 曲线，并做图表示。本实验条件下 q 值取 260638光子数 （ kg/C1058.21mRmR/mm/ ）。 2 7  （四）实验结果与分析 1．分析胶片 值、MTF(ω)、WS(ω)对 NEQ 与 DQE 的影响。 （五）思考题 1．采用不同的屏-片体系完成上述实验，对不同屏-片体系的 NEQ 与 DQE 进行比较， 掌握用 NEQ 与 DQE 比较成像系统与像质的方法。 一、胶片特性曲线的制作及特性值测试实验 影像技术实验教学中心