1 前言

　　MCU一100B超彩色显像电脑分析仪是一种多功能彩色超声显像设备MultipurposeColorUltragraphy一MCU)。

　　它可与国内外各种型号的超声诊断仪联机配套使用，并可自成体系，单独使用。达到中档B超(部分高档B超仪)的技术性能和多种适合临床应用的能。可克服我国城乡各医院目前正在使用的B超诊断仪图像显示屏小，图像为黑白，分辨率低，电脑智能化分析缺乏等技术缺陷，为各类普及性B超诊断仪升级更新提供了先进的高科技设备，达到普及性B超仪的价格而具备中档以上B超的技术性能，促进临床诊断水平的提高。大量临床诊断证实，灰阶图像诊断合格率为75%一80%，进行彩色显像处理后，诊断准确率可达90%以上，尤其对低回声组织的彩色显示分析可提高诊断率巧%~20%。

　　2彩色基础

　　人眼对颜色的灵敏度(即对不同波长的光的灵敏度)是因视网膜的每一个敏感的小区中有三种对红、绿、兰色敏感的感收器。在正常的眼晴中每个锥状细胞中含有三种光敏色素只有一种，它对于光谱中的红、绿或兰中的一个区域最为敏感。在超声图像处理中应用彩色是人眼晴能分辨几干种彩色色调和强度，可区别1一Znm波长颜色变化。而人眼对灰阶分辨能力只有十几级，特别对灰阶图像中的回声细节鉴别能力较差，使许多临床诊断中有价值的回声信息而难以被识别和利用，因而灰阶图像所含有的诊断信息常因视觉缺陷而造成无法弥补的损失。而彩色编码及处理技术，则能显示单色图像无法检出的信息。

　　2.1彩色特征表达

　　彩色可以借助试验和理论的结果来表达其物理性质。

　　1666年牛顿发现当一束阳光经过玻璃棱镜时，出来的光束不是白的，而是由紫色到红色的连续光谱。彩色谱可以分为六个区域:紫、兰、绿、黄橙和红。当观察全彩色时，在色谱中，彩色不会突然地结束，而恰好相反，每种彩色是慢慢地渐渐变成下一种颜色，我们从一个物体上察觉的颜色基本上决定于物体反射光的性质。一个物体对所有可见光都平衡反射，则观察者看到的物体呈现白色。换句话说，一个物体反射一个有限部分的可见光谱，则该物体呈某种彩色色调。例如，绿色物体反射光波长为soonm到57onm(10一’m)，其它波长的大部分能量都被吸收。

　　在正常可见的活动中，各种彩色，是不同波长的光混合的结果，已经却定红色(R)、绿色(G)兰色(B)的波长分别为R一700nm，G=546.Inm，B一435.snm。用这三种颜色按不同比例(强度)混合可以产生比其它任何三种颜色混合成的更宽范围的彩色，因此把这三种颜色叫做光的基色，即“三基色".

　　2.2彩色特征参数表达颜色有三个基本参数:亮度、饱和度、色调。

　　2.2.1亮度(Brightens.B)表示人眼所

　　感觉到颜色明亮的程序。亮度随光谱波长而异，不同的颜色以相同量照射人眼，人眼可感受到的亮度是不相同的。人眼对黄绿光最敏感。

　　2.2.2饱和度(Saturation.S)表示颜色的深浅、浓淡。它是按该种颜色混入白色光的比例来确定。100%饱和度的色就是完全没有混入白色光。而白色光的饱和度为0。饱和度越浅，颜色就越淡。

　　2.2.3色调(Hue.H)表示颜色的种类，取决于光波的主要波长，不同的波长可见光对人眼引起的彩色感受。色饱和度与色调合称色度(ehromatieity)，彩色则由亮度和色度来表征。彩色光的性质可用色度图6表示。它表示亮度、饱和度、色调、波长、颜色等物理量间的三维关系和变化规律。任何彩色用F表示，它由三基色量相加混合:

　　人眼对黑白图像的视觉刺激，仅利用了亮度一个坐标，而对彩色图像可借助三个坐标的改变。当一幅6d级灰度的图像进行彩色增强处理时，则有64的3次方种不同组合即262144种不同彩色色调变化，比原灰度显示扩大了4096倍。若将黑白图像中微小的灰度图像差异用相应的彩色表示，变成人眼容易识别的色度差，这无疑增强了视觉对图像信息的识别能力。这就是彩色增强处理可以提高超声临床诊断准确率的理论基础。

　　2.3彩色编码方法

　　实现灰阶到彩色变换，目前可分为五种。

　　2.3.1逻辑性彩阶编码:灰阶显示

　　从黑到白以若干等级形成，变换为彩色时，可从暗到亮的规律，则实现逻辑性彩阶显示，即按光谱序列一七色光编码(红一橙一黄一绿一青一兰一紫)每段用三个色度(深、中、浅)表示不同对应的灰度级。

　　2.3.2柞逻辑性彩阶编码:采用不同的多种色调表征灰阶图像的密度分层，不遵循从亮到暗的规律，如按黑一红一橙一黄一白等排列或其它组织方式排列。对显示图像细微结构，显示轮廓，区分等回声，便于组织分层。当图像冻结时非逻辑性编码优于逻辑性编码。

　　2.3.3单彩色编码:将黑白图像中灰度级叠加上色度，亮度。使不易识别的灰阶层次变换为由浅到深的色度显示，各种彩色按层次等级编出色量级，使用七种颜色，每种色调由亮度、色饱和度变化对应灰阶值。

　　2.3.4多彩编码显像在一幅灰阶单色图像中，同时用多种颜色与灰度值相对应，予置了七个彩色表，每个彩色表

　　中有几种彩色组合，对应不同灰阶值，彩色还有亮度与色饱和度的变化。

　　2.3.5动彩编码显像动彩编码是多彩编码的基础上可根据观察者的需要和对感兴趣的部位进行彩色增强，即设定彩色表的动态范围平移色标位置，相当于彩色窗口的窗宽及窗位可以根据需要进行调节有利益对病灶的分析。

　　3彩色变换

　　由灰度到彩色变换是一种彩色映射过程。一幅图像在(x、妇坐标点的三基色的强度可以分别用IR(x、y)，I。(x、y)和IB(x、y)表示，这样在一幅彩色图像中，每一个像素可以看成是在像素的坐标_L这个强度值的叠加。实现灰度到彩色的变换有多种方法，在手段上采用硬件电路和采用Pc电脑配以软件来实现。

　　3.1灰度(密度)分层法

　　灰度分层技术是彩色编码中较为简便的一种行之有效的方法。把一幅图像看成是一个二维的强度函数f(x、妇，此处:和，是指空间的坐标，而在任意点(x、妇上f的值正比于图像在该点的亮度(灰度级)。作一个平面，那么，每一个平面在相交的区域上把函数进行分层。如图1所示，在f(x、妇一Li处的平面

　　方法彩色不够调和。这种分层技术可以采用硬件电路来实现。稍加组合就会使彩色变化较为丰富且可进行调整。

　　3.2灰度级到彩色的变换

　　为了得到更通用的变换型式，可将任何输入像素的灰度级进行三个独立的变换，然后把这三个结果单独加到彩色视监示器的红、绿、兰三个电子枪上。这就产生一幅受变换函数性质所调制的彩色合成图像，如图3所示。不同的灰度级可以合成多种不同的彩色。

　　3.3滤波处理方法

　　基于频域运算的彩色编码方案，对一幅图像的付立叶变换是由三个滤波函数独立地进行修改，从而能产生出送到彩色监示器红，绿，兰输入端的三幅图像，如图4所示。这种彩色处理技术的目的是根据频率的成份对一幅图像的各个区域进行彩色编码。可采用低通滤波、带通滤波和高通滤波器获得三个范围的频率分量，再进行合成而得到一幅彩色图像。具体数学式表达从略。

　　4仪器基本构成

　　Mcu一lo0B超显像电脑分析仪主要包括超声系统和彩显电脑分析系统两个部件。超声系统即目前实用的B超信息形成部件，包括超声探头(线阵、凸阵、扇扫等)，超声发射/接收单元，信号放大及预处理单元，数字扫描转换器、电源部件、面板控制等单元。彩色显像电脑分析系统由386微机(或286微机)，14”彩色监视器、键盘、轨迹鼠标，彩色图像采集卡和系统软件组成。各种图像处理功能及数字彩色编码全部由软件来完成。因此它对图像处理灵活多样，更新扩展性强，精确定量分析简便。图5为Meu一200框图。

　　5工作原理

　　超声诊断仪信息的获得及扫描制式转换的工作原理与二维灰阶图像原理相同。

　　B超图像彩显电脑分析部件其主体是彩色图像采集接口板，配以PC/386计算机，如图6所示。

　　图像采集板的存贮单元为sbit，可表示256级灰度值。主要作用是对黑白B超的视频输出信号进行实时量化，量化速度为25帧/秒。并将量化数据存入帧存贮体中。接口处通过pc/386总线径1/0(输入/输出)口送来的控制数据对板上硬件的控制管理。接口板上共有512x5]2xsbjt的帧存体四份。可以快速切换。图像数据可以在帧存体、程序数组、缓冲区、磁盘(硬盘和软盘)之间传送，如图7所示，数据需高速传递。

　　由硬件实时对灰度调节映射，以适应不同B超图像的灰度范围需要。

　　对灰阶图像进行彩色变换是Mcu一100彩阶仪的关键，它应符合彩色参数亮度、色度、色饱和度、对比的clE标准(色度图)并通过在cIE色度图上选定色彩，再变换到RGB坐标系中来。根据临床图像分析对照需要对亮度、色度色饱和度等需进行更为复杂的变换处理。

　　计算机处理由cPU将图像数据取到内存后进行多种处理，以提高图像效果。

　　6主要功能特点

　　MCU一100彩色显像电脑分析仪具有彩色增强、图像处理、自动分析、图像检索等20多种功能。

　　6.1在14寸大的视屏中显示256级灰阶图像，灰阶越多图像对比分辨率越好，有利于小病灶的细微结构的显示。

　　6.2利用独特的彩色编码技术，设计各种彩色并可利用动态技术，形成数以万计的新彩色，以满足临床诊断的需要。具有自动彩色分析功能，使病变细节能鲜明区分。经临床使用证明，可提高诊断准确率20%左右。

　　MCU一100彩阶仪将原黑白灰阶超声图像转变为单彩，多彩，动彩，彩分等彩色增强处理，特别对低回声区域以及病变部位与正常组织的灰阶值非常接近时，通过彩色处理，使病变结构颜色差别鲜明，细节突出，有利于诊断。

　　6.3电脑测定病灶灰阶度和灰度概率直方图定量分析，可明确组织结构、确定病灶性质。

　　6.4具有完善的妇产科测量，计算及智能化分析功能。根据测量，可自动确定早、中、晚期的孕龄及预产期，预测胎儿体重，判断胎儿宫内生长迟缓(IuGR)最有价值，是十分重要的围产期保健工作。为优生提供科学依据。

　　6.5对选放节育器型号的自动显示，节育器的的大小与宫腔几何形态不相适宜，是造成避孕失败的主要原因，经腹部体表测量子宫三径，不刺激宫缩，依据子宫几何形态与个体差异情况，经实验研究获得回归方程经验公式输入电脑，因此可自动显示选放节育器型号，对计划生育部门颇有实用价值。

　　6.6具有完善的图像处理功能，可进行反差增强、边缘增强、立体显示、周长面积自动显示等。

　　6.7具有电脑“磁盘记录”贮存超声图像功能，可任意提取贮存图像重显视屏中。硬盘可贮存140幅，加软盘可长期保存超声图像。对监视病情、观察疗效、科研和教学等可提供宝贵的对照图像。

　　6.8为了有利于观察B超图像的细小变化，利用主体成像技术，将二维图像变成三维图像，在主本图像上可辨别出细微的变化，为从B超图像提取信息提从了新手段。

　　设置中文操作项目表，可方便地选择腹部、妇产科诊断的各项功能，操作十分方便。

　　7临床应用效果

　　Mcu一100B超彩色显像电脑分析仪在北京协和医院超声诊断科和北京妇产医院超声诊断科临床试用，涉及肝、胆、脾、肾、甲状腺、前列腺、肾上腺及产科、妇科等多种病例，得到医护人员的肯定。临床试用结果表明:

　　①该仪器具备完善的图像处理功能，可帮助超声医生分析病灶性质，比如妇科常见的子宫内膜异位症及子宫肌瘤，其回声特征对于经验不足的医生来说，常与盆腔类性包块及子宫肌瘤混淆，通过本仪器边缘增强处理，可使包块内结构层次分明，使之很容易地辨别诊断。而许多仪器无这种功能就无法达到这点。

　　②能确定病变性质。妇产科医生认为本仪器的电脑智能化测定孕龄、预产期及胎儿体重，对宫内胎儿发育迟缓的

　　诊断很有价值，是十分重要的围产期保健手段;尤其对于孕早期胎芽小，原始胎心搏动的观察提供了方便工具。

　　③通过彩色增强处理(单彩、多彩、动彩、彩分)其彩色显像提供了对原始黑白图像的细节分辨能力，有助于观察病灶内部的细微结构，如可从无回声区中区分细小低回声，从低回声区中辨认细小的无回声或细小的光点。医护人员一致认为Mcu一100B超显像电脑分析仪是一台值得推广使用的物美价廉的新产品，目前国内城乡医疗卫生单位使用的B超仪不少是中低档的，电脑智能分析过于简单，不能满足需要。配备MCU一100后，可使原有仪器档次及使用范围得到很大提高，使中、低档机发挥出更大的作用，为医院节药开支，符合我国国情。

　　8结论

　　MCU一1oOB超彩色显像电脑分析仪与国内同类超声彩色显像仪比较:设计有创新、技术有突破、质量有提高、功能有扩展，应用有价值。具有优良的性能价格比和可靠的售后服务保障，可为使用单位创造明显的社会效益和经济效益。

本文作者：哀光华宋方尚书欣王淑敏
 

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