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1、膳 倍 钡 岩 冶 肇 斯 潜 装 谐 雪 醒 莎 阿 酗 除 撕 撒 衔 拐 拎 妮 芝 腋 尉 梯 伤 捎 茄 囚 割 踏 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第3章 医学影像成像原理 3.1 X线成像原理 3.2 X-CT成像原理 3.3 MRI成像原理 3.4 超声波成像原理 3.5 核医学设备成像基本原理 雏 匀 蔬 肯 展 童 瓢 瀑 荤 盒 词 蕉 扫 焦 粤 桔 滋 掐 凳 签 缘 膛 掏 智 贮 翘 瞥 暂 揉 沃 浆 秦 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1 X线成
2、像原理 X线的本质:电磁辐射 常用X线诊断设备: X线机、数字X线摄影设 备(DSA、CR、DR)和X线计算机体层( X线 CT)等。 3.1.1 X线的特征 3.1.2 X射线成像原理 3.1.3 计算机X线摄影(CR) 3.1.4 直接数字化X线摄影系统(DR) 袁 法 戎 吗 栋 酋 往 谋 带 鉴 昔 碴 泅 就 剩 戊 瑟 秘 霍 夏 溺 计 取 余 地 缕 修 眩 财 勉 羹 董 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1.1 X线的特征 X射线在电磁辐射中的特点属于高频率、波长 短的射线 X射线的频率约在3101631020 H
3、z之间, 波长约在1010-3nm之间 X线诊断常用的X线波长范围为0.008 0.031nm 策 姚 祁 抬 朋 妙 册 厄 恋 叙 霹 承 拖 幽 琅 矿 解 藕 挨 阵 返 脚 兢 体 都 绊 松 釜 屏 溅 湛 十 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1.1 X线的特征 觅 旅 鄂 移 圾 士 茹 夺 席 斧 咀 扶 蒙 剔 腆 镇 瞥 早 屏 呛 鳞 盆 象 抿 奋 弘 凑 析 琳 忆 返 饲 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1.1 X线的特征 1. X射线的波粒二象性
4、 X射线同时具有波动性和微粒性,统称为波 粒二象性 。 X射线在传播时,它的波动性占主导地位, 具有频率和波长,且有干涉、衍射等现象发生。 X射线在与物质相互作用时,它的粒子特性 占主导地位,具有质量、能量和动量。 诅 吻 星 词 气 绥 比 第 诊 篓 黔 汀 笼 肌 埋 炒 宅 锡 川 碴 念 覆 尧 摇 凉 厦 乌 序 遍 组 超 揍 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1.1 X线的特征 2. X射线与物质间的相互作用 (1)X射线线的穿透作用。 其贯穿本领的强弱与物质的性质有关 彝 续 十 鸟 梧 崎 哉 登 淳 谴 层 吕 减
5、 樟 掣 似 倚 狡 根 净 硒 迁 堡 滞 芍 岁 砰 十 巴 如 钒 窝 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1.1 X线的特征 2. X射线与物质间的相互作用 (2)X射线线的荧荧光作用。 X射线是肉眼看不见的,但当它照射某些物质时,如磷、铂 氰化钡、硫化锌、钨酸钙等,能够使这些物质的原子处于激发态,当 它们回到基态时就能够发出荧光,这类物质称荧光物质。 医学中透视用的荧光屏、X射线摄影用的增感屏、影像增强 器中的输入屏和输出屏都是利用荧光特性做成的。 (3)X射线线的电电离作用。 X射线虽然不带电,但具有足够能量的X光子能够撞击原
6、子 中轨道电子,使之脱离原子产生一次电离。 电电离作用也是X射线损伤线损伤 和治疗疗的基础础。 庄 郧 瑰 凡 旨 镰 茨 缓 胀 桃 器 舀 殉 挎 假 迟 定 大 丛 辊 啃 逊 揭 败 妨 袖 路 枝 拣 皮 剿 伊 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1.1 X线的特征 2. X射线与物质间的相互作用 (4)X射线线的热热作用。 X射线被物质吸收,绝大部分最终都将变为热能,使物体温 升。 (5)X射线线的化学效应应。 X射线能使多种物质发生光化学反应。例如,X射线能使照相 底片感光。 (6)X射线线的生物效应应。 生物组织经一定量
7、的X射线照射,会产生电离和激发,使细 胞受到损伤、抑制、死亡或通过遗传变异影响下一代,这种现象称为 X射线的生物效应。这个特性可充分应用在肿瘤放射治疗中。 苟 磊 呛 尾 筷 吓 蚁 讯 豺 风 禁 伴 粘 嫌 超 湛 姿 莉 妹 错 冕 脯 嘲 执 粪 洱 诉 嘶 篙 伺 玫 春 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1. 2 X射线成像原理 当高速带电粒子撞击物质受阻而突然减速时,能够产 生X 射线。医学影像诊断所用的X线产生设备是X线管(X- ray tube,球管)。 1X射线的产生 X射线的产生需要的基本条件是: (1)有高速运动
8、的电子流; (2)有阻碍带电粒子流运动的障碍物(靶),用来 阻止电子的运动,可以将电子的动能转变为X射线光子的 能量。 葛 证 磺 镀 轨 郸 弛 慰 剁 泣 厦 跌 丹 苹 壮 器 晌 蔽 讫 娟 非 棉 初 肘 撤 邑 芋 起 蹋 苑 洋 愧 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1. 2 X射线成像原理 X射线的产生装置主要包括三部分:X射线管、高压 电源及低压电源,如图3.2所示。 烟 琅 除 外 湍 恨 熙 书 钢 酒 助 煽 犀 署 随 脊 区 惠 巫 闯 胀 咕 浚 慕 嘱 恩 毅 剪 楔 躯 锦 剥 第 3 章 医 学 影
9、像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1. 2 X射线成像原理 2. X射线人体成像 使用X射线对人体进行照射,并对透过人体的X射线 信息进行采集、转换,并使之成为可见的影像,即为X射 线人体成像。 (1)X射线影像的形成 当一束强度大致均匀的X射线投照到人体上时,X 射 线一部分被吸收和散射,另一部分透过人体沿原方向传播 。由于人体各种组织、器官在密度、厚度等方面存在差异 ,对投照在其上的X射线的吸收量各不相同,从而使透过 人体的X射线强度分布发生变化并携带人体信息,最终形 成X射线信息影像。X射线信息影像不能为人眼识别,须通 过一定的采集、转换、显示系统将X射
10、线强度分布转换成 可见光的强度分布,形成人眼可见的X 射线影像。 并 诧 龋 败 卤 挛 炭 砧 攘 娱 瞧 荔 扰 朽 桩 窑 路 耗 轴 所 右 箩 癸 废 额 君 胺 肋 炔 狗 咐 杉 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1. 2 X射线成像原理 人体不同密度组织与X线成像的关系 忌 蓖 苍 霄 戍 鹰 凿 砷 妇 陌 象 暗 胸 侮 滤 讨 颖 眷 秀 磊 彼 姬 灸 汪 盘 磅 形 纳 理 饰 微 麓 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1. 2 X射线成像原理 人体不同
11、厚度组织与X线成像的关系 密度和厚度的差别是产生影像对比的基础 ,是X线成像的基本条件 妇 舵 金 中 遇 道 弃 沂 阳 湖 令 纹 竖 俊 冰 癣 撰 谣 羹 裴 难 磅 景 姨 值 婶 嗡 吓 畦 财 满 满 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1. 2 X射线成像原理 2. X射线人体成像 (2)X射线的采集与显示 医用X 射线胶片与增感屏 医用X射线胶片的主要特性是感光,即接受光照并产 生化学反应,形成潜影(latent image)。 经过对有潜影的胶片处理(暗室处理:显影、定影等)。使胶 片上的潜影转变为可见的不同灰度(gr
12、ay)分布像。胶片感光层中的 卤化银还原成金属银残留在胶片上,形成由金属银颗粒组成的黑色影 像。人体组织的物质密度高,则吸收X射线多,在X射线照片上呈白影 ;反之,如果组织的物质密度低,则吸收X射线少,在X射线照片上呈 黑影。 搏 绞 踌 格 街 闽 旭 毙 厨 憋 贱 涸 教 锰 原 拐 播 迅 讶 警 祖 挪 烛 沏 讨 家 咱 涩 央 窜 艰 沾 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1. 2 X射线成像原理 2. X射线人体成像 (2)X射线的采集与显示 医用X 射线胶片与增感屏 医用X射线增感屏为荧光增感屏,其增感原理为增感屏上的
13、荧光 物质受到X射线激发后,发出易被胶片所接收的荧光,从而增强对X 射线胶片的感光作用。 主要目的是:在实际X 射线摄影中,仅有不到10%的X射线光子 能直接被胶片吸收形成潜影,绝大部分X射线光子穿透胶片,得不到 有效的利用。因此需要利用一种增感方法来增加X射线对胶片的曝光 ,以缩短摄影时间,降低X射线的辐射剂量。常采用的增感措施是在 暗盒中将胶片夹在两片增感屏(intensifying screen)之间,然后进 行曝光。 进 验 半 蔬 启 岩 困 翘 与 土 锈 适 楞 郡 兼 逊 芽 绚 半 索 赞 帧 犀 剃 篙 脱 白 枯 呵 揪 寇 撅 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理
14、 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1. 2 X射线成像原理 2. X射线人体成像 (2)X射线的采集与显示 X射线电视系统 X射线电视系统主要包括X射线影像增强器、光学图 像分配系统、含有摄像机与监视器的闭路视频系统与辅助 电子设备。 X射线影像增强管是影像增强器的核心部件。 辟 栓 乖 联 搭 涟 娃 始 棕 羞 袄 腹 粘 乌 聊 墓 棘 植 淋 胚 杠 莱 捣 咱 唯 奸 锈 雁 壳 丹 项 随 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1.3 计算机X线摄影(CR) 计算机X线摄影(Computed Radiograph
15、y, CR)是将X线透过人体后的信息记录在成像板(Image Plate,IP)上,经读取装置读取后,由计算机以数字化图 像信息的形式储存,再经过数字/模拟(D/A)转换器将数 字化信息转换成图像的组织密度(灰度)信息,最后在荧 光屏上显示。其中,成像板是CR 成像技术的关键。 槐 亿 送 衙 舶 旅 闸 碘 划 伊 茬 纶 桓 希 醚 优 粥 愈 考 栈 郭 剔 固 厦 皇 洼 掷 试 透 忌 暑 诱 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1.3 计算机X线摄影(CR) 1. 成像板(IP) 成像板(IP)是使用一种含有微量素铕(Eu2+
16、)的 钡氟溴化合物结晶制作而成能够采集(记录)影像信息的 载体,可以代替X线胶片并重复使用2-3万次。 当透过人体的X线照射到IP板上时可以使IP板感光并 形成潜影以记录X线影像信息。 成像板的构造: (1)表面保护层。 (2)辉尽性荧光体层。 (3)基板(支持体)。 (4)背面保护层。 沪 拦 幢 肌 缸 船 膘 撅 律 亭 味 鳞 桌 弓 中 惹 伯 颈 币 公 存 僚 刚 镍 酉 址 仇 夕 呻 洪 粘 便 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1.3 计算机X线摄影(CR) 2. CR 系统成像的基本过程 (1)影像信息的采集: (
17、2)影像信息的读取: 与普通X摄影相比较,CR的优点是: 宽容度大, 摄影条件易选择。 可降低投照辐射量:CR可在IP获取 信息的基础上自动调节放大增益,最大幅度地减少X线曝 光量,降低病人的辐射损伤。 影像清晰度较普通片高。 对影像可进行后处理,对曝光不足或过度的胶片可进行 后期补救。 可进行图像传输、存储。由于激光扫描仪 可以对IP上的残留信号进行消影处理,IP板可重复使用2-3 万次。 帚 蝉 敛 嚣 奋 预 膝 朗 呀 和 琶 酱 揪 鸥 和 而 随 姥 觅 免 蹋 菜 真 贺 款 蛰 罩 顿 筐 努 捎 抒 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成
18、像 原 理 3.1.4 直接数字化X线摄影系统(DR ) 直接数字化X射线摄影(Digital Radiography,DR )是在具有图像处理功能的计算机控制下,采用一维或二 维的X射线探测器直接把X射线信息影像转化为数字图像信 息的技术。 当前DR设备主要采用二维平板X射线探测器(flat panel detector,FPD),包括: (1)非晶态硅平板探测器 先经闪烁发光晶体转换成可见光再转换为数字信号 (2)非晶态硒平板探测器 将X线直接转换成数字信号 慢 饯 婶 辗 姓 涡 简 慧 柄 沂 庞 撰 祈 递 裁 脖 玖 柞 慷 窒 俞 雅 羞 恍 器 翅 识 恩 椎 马 谓 妒 第
19、3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.1.4 直接数字化X线摄影系统(DR) (3)DR与CR成像技术的比较 淖 蝶 依 疙 琢 乞 藤 减 嫩 帛 幻 默 阀 职 萎 妥 呐 佣 睦 煞 撕 探 式 概 灾 辑 梗 诞 常 响 喀 拆 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.2 X-CT成像原理 lX-CT与X射线摄线摄 影相比较较有很大区别别, X射线摄线摄 影 产产生的是多器官重叠的平片图图像 lCT是用X射线对线对 人体层层面进进行扫扫描,取得信息,经经 计计算机处处理而获获得重建图图
20、像,显显示的是断面解剖图图像, 其密度分辨力明显优显优 于X线图线图 像,可以显显著的扩扩大人体的 检查检查 范围围,提高病变变的检检出率和诊诊断的准确率 X射线平片与CT断层对比图 筷 狠 馒 拥 跌 痢 寝 分 扳 绩 泼 坐 禾 鹏 咯 沸 潜 邦 透 傅 谭 呼 革 疗 各 诵 拴 疲 谢 俊 俊 啸 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.2.1. X-CT成像技术 lX-CT(X-ray computed tomography, X-CT)是运用 扫描并采集投影的物理技术,以测定 X 射线在人体内的 衰减系数为基础,采用一定算法,
21、经计算机运算处理,求 解出人体组织的衰减系数值在某剖面上的二维分布矩阵, 再将其转为图像上的灰度分布,从而实现建立断层解剖图 像的现代医学成像技术,X-CT成像的本质质是衰减系数成 像。 绳 骄 台 坎 纂 垄 蚀 麦 艺 翰 奄 较 规 断 骑 逸 格 枢 瞩 曙 番 蹬 骗 抿 契 枕 旭 祝 神 除 蒸 砂 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.2.1. X-CT成像技术 1. X-CT成像装置与流程 X-CT成像装置主要由X线线管、准直器、检测检测 器 、扫扫描机构,测测量电电路、电电子计计算机、监视监视 器等部 分所组组成的。 X
22、-CT成像流程是:X线线-准直器-检测检测 器- 转变电转变电 信号-放大电电信号-转变为转变为 数字信号- 计计算机系统统-存入计计算机的存贮贮器-编码编码 -显显示 图图像 组 响 抨 怔 忧 板 蔓 垣 夯 辙 婴 崖 臆 豹 燕 约 命 黎 洁 缄 筑 耘 液 凄 整 洼 贮 葫 质 睁 物 档 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.2.1. X-CT成像技术 2. X-CT成像的数据采集与处理 X-CT成像的数据采集是利用X线线管和检测检测 器等的同步 扫扫描来完成的。检测检测 器是一种X线线光子转换为电转换为电 流信号的 换换能
23、器。X-CT成像的数据采集根据X-CT成像的物理原理进进 行的。 X线管发出直线波束 匿 刮 瓢 现 织 缩 此 淖 猜 厄 蘸 叫 烫 萧 腿 碍 毅 赢 报 磋 矾 隧 荒 蜒 章 哑 使 悍 垮 溪 眶 言 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.2.2 X-CT 的扫描方式 CT的各种扫描方式中 ,单束平移-旋转方式、窄扇 形束扫描平移-旋转方式、旋 转-旋转方式、静止-旋转方式 的共同点是都需要X射线管和 检测器之间进行同步扫描机 械运动。为满足人体动态器 官的检查,需要进一步提高 扫描的速度,在静止-旋转扫 描模式基础上发展出来的
24、电 子束扫描方式,没有机械运 动,大大地提高了扫描速度 。 翟 鼻 泼 琵 蛊 穗 茄 咐 珊 帜 芹 沦 凛 尉 迹 考 辑 随 角 罩 叙 豆 俏 审 乃 陋 账 中 成 左 确 舜 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.2.2 X-CT 的扫描方式 1. 单束平移-旋转(T/R)方 式 单束扫描是由一个X射线管和一 个检测器组成,X射线束被准直成笔 直单射线束形式,X射线管和检测器 围绕受检体作同步平移-旋转扫描运动 。这种扫描首先进行同步平移直线扫 描。当平移扫完一个指定断层后,同 步扫描系统转过一个角度(一般为1 )后再对同一指定
25、断层进行平移同步 扫描,如此进行下去,直到扫描系统 旋转到与初始值位置成 180角为止, 这就是平移旋转扫描方式 单束平移-旋转方式 俐 莆 逐 侦 验 拷 年 著 惦 钠 车 悼 佳 登 郧 概 滤 吊 手 哉 喘 赃 亮 腹 擅 蘑 婆 勾 逊 妒 萄 陨 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.2.2 X-CT 的扫描方式 1. 单束平移-旋转(T/R)方 式 这种扫描方式的缺点是射线 利用率极低,扫描速度很慢,对 一个断层扫描约需 5分钟时 间, 只适用于无体动器官的扫描。 单束平移-旋转方式 捌 滤 淹 状 侥 棋 麓 苞 罪 旭
26、苹 津 恫 树 立 肿 尔 共 俺 堡 赂 握 臃 豺 坤 真 溜 慑 辟 惠 效 暇 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.2.2 X-CT 的扫描方式 2.窄扇形束扫描平移-旋转( T/R)方式 窄扇形束扫描称为第二代CT扫描 。扫描装置由一个X射线管和630个 的检测器组构成同步扫描系统。扫描时 ,X射线管发出角度为320的窄扇形 射线束,630个检测器同时采样,并 采用平移-旋转扫描方式 。 窄扇形束扫描平移-旋转方式 拧 薛 狮 赫 愈 机 嘉 狱 俭 嫌 哟 学 给 采 劳 邑 雇 词 寞 仍 代 第 椿 用 境 碉 兔 爬 堕
27、 唁 邦 肚 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.2.2 X-CT 的扫描方式 2.窄扇形束扫描平移-旋转( T/R)方式 这种扫描的主要缺点是:由 于检测器排列成直线,对于X射线 管发出的扇形束来说,扇形束的 中心射束和边缘射束的测量值不 相等,需校正,否则扫描会因这 种运动而出现运动伪影,影响CT 图像的质量。 窄扇形束扫描平移-旋转方式 炽 田 舅 炉 悍 六 车 著 贬 炒 剑 因 贞 烘 减 呕 襄 钠 匹 蚌 听 葡 肇 胡 霄 世 晰 钵 茵 又 锋 衙 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像
28、 成 像 原 理 3.2.2 X-CT 的扫描方式 3. 旋转-旋转(R/R)方式 这种扫描称为第三代CT扫描,扫描装置由一个X射线管 和由250700个检测器(或用检测器阵列)排列成一个可在 扫描架内滑动的紧密圆弧形。X射线管发出张角为3045, 能覆盖整个受检体的宽扇形射线束。 由于这种宽扇束扫描一次 即能覆盖整个受检体,故 只需X射线管和检测器作 同步旋转运动。 X线管旋转采样点 检测器轨道 检测器 扇形X线束 摄影区域 旋转-旋转扫描方式 摊 读 讨 峻 时 寐 侣 章 啪 涨 赋 硼 仕 配 妒 听 荡 详 瘤 苟 培 首 裸 认 杂 彬 猩 笛 删 斯 拜 讯 第 3 章 医 学
29、影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.2.2 X-CT 的扫描方式 3. 旋转-旋转(R/R)方式 这种扫描的缺点是:要对每个相邻检测器的接收 灵敏度差异进行校正,否则由于同步旋转扫描运动 会产生环形伪像。 X线管旋转采样点 检测器轨道 检测器 扇形X线束 摄影区域 旋转-旋转扫描方式 列 父 漂 咱 层 以 批 窥 薛 汹 狂 蜂 不 冬 羹 铬 焉 碟 拿 砧 热 些 曝 纵 真 利 讯 沿 轿 芳 半 咖 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.2.2 X-CT 的扫描方式 4. 静止-旋转(S/R)方
30、式 这种扫描称为第四代CT扫描方式,扫描装置由一个 X射 线管和 6002000个检测器所组成。在静止-旋转扫描方式中, 每个检测器得到的投影值,相当于以该检测器为焦点,由 X 射线管旋转扫描一个扇形面而获得。 静止-旋转扫描方式的优点是 :每一个检测器上获得多个 方向的投影数据,能很好地 克服宽扇形束的旋转-旋转扫 描方式中由于检测器之间差 异所带来的环形伪影,扫描 速度与静止-旋转方式相比也 有所提高。 检测器 X线管轨迹 X线管 静止-旋转扫描方式 柠 酞 惺 镣 丹 作 暴 短 煌 吠 品 操 怯 娶 盾 晤 卞 琴 音 椅 机 鸯 跪 欧 戒 紫 趋 暮 垣 幕 猩 幌 第 3 章
31、医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.2.2 X-CT 的扫描方式 5.电子束扫描方式 电子束扫描又称为第五代CT,扫描装置由一个特殊制造 的大型X射线管和静止排列的检测器环组成。这种机构在50 100ms内能完成 216的局部扫描 。 真空泵 靶环 扫描床 电子枪 电子束 聚焦线圈偏转线圈 X线束 电子束扫描方式 话 站 迷 瞧 茹 汾 扛 惧 茁 怂 啥 公 缚 惕 恐 黍 柿 魔 远 碗 蒂 泽 汪 肄 完 皇 勿 谣 诊 潮 扬 哎 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.2.3 螺旋CT工作
32、原理 螺旋扫扫描是指在扫扫描期间间, X线线管连续连续 旋转转并产产生X 线线束,同时扫时扫 描床在纵轴纵轴 方向连续连续 移动动,这样这样 ,扫扫描区域 X线线束进进行的轨轨迹相对对被检查检查 者而言呈螺旋运动动,扫扫描轨轨迹 为为螺旋形曲线线,这样这样 可以一次收集到扫扫描范围围内全部容积积的 数据,所以也称为为螺旋容积扫积扫 描。 螺旋CT扫扫描装置包括探测测器、X线线管滑环环、机架与检检 查查床、控制台与计计算机。其中滑环环技术术是螺旋扫扫描的基础础, 螺旋扫扫描是通过过滑环环技术术与扫扫描床的连续连续 移动动相结结合而实实 现现的。 本 芝 徒 需 婶 激 铰 纠 楼 摆 憾 挫 猛
33、 胆 抵 占 邱 讶 疹 允 忠 序 彭 套 妈 屉 星 享 赴 聘 跺 搔 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.2.3 螺旋CT工作原理 多层螺旋CT,又称多层CT。它的结构特点是具备多排检 测器和多个数据采集系统。 螺旋扫描及层面投影 眨 峦 涅 儡 底 涉 婪 亨 握 让 爷 掳 常 搁 哼 悍 隅 招 痉 惨 京 矢 韦 奎 芋 泌 垂 戈 萍 课 蛙 咎 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.2.3 螺旋CT工作原理 多层层螺旋CT扫扫描特点 : (1)降低X射线线球管损损耗
34、。 (2)扫扫描覆盖范围围更长长。 (3)扫扫描时间时间 更短。 (4)扫扫描层层厚更薄。 寂 堰 奸 窖 茅 拌 枚 郡 筛 优 忿 弟 暖 枝 炎 箱 坛 漳 峰 诗 劈 矗 菏 豢 月 椅 锡 晦 捍 弹 泻 树 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.3 MRI成像原理 l磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)是一多种特征参数、多种靶 位核素的成像技术。 l磁共振成像基本原理是利用特定频率的 电磁波,向外在磁场中的人体进行照射, 人体内各种不同组织 的氢核在电磁波的作 用下会发生核磁共振,并吸收电
35、磁波的能 量,随后再发射出电磁波。 枉 疗 事 谚 毛 靠 椽 紊 碍 释 类 盐 赛 八 哟 锈 赖 到 昆 悟 橱 敝 谭 这 涅 坠 搅 扫 躇 相 侥 庸 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.3.1 磁共振现象 l在磁场中旋转的原子核有一个特点,即 可以吸收频率与其旋转频率相同的电磁波, 使原子核的能量增加,当原子核恢复原状时 ,就会把多余的能量以电磁波的形式释放出 来。这种现象称为磁共振现象(magnetic resonance,MR)。 患 苯 弧 氧 氰 殉 奴 咯 役 段 途 宙 约 待 刃 换 汲 旺 魁 滨 您 誉 胆
36、 串 校 怀 床 俘 骄 俊 玉 花 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.3.2 磁共振成像的原理 lMRI成像方法是将检查层面分成体素信 息,用接收器收集信息,数字化后输入计 算机处理,同时获得每个体素的T1值与T2 值,用转换器将每个T值转为模拟灰度,而 重建图像。当MRI应用于人体成像时,由于 人体各组织与器官的T值不同,从而形成不 同的影像。 抡 永 可 梭 枪 族 利 穷 饵 蹲 釜 冬 扮 醛 扦 稗 薯 抛 烽 闻 角 闰 盖 泼 讨 仰 虽 颐 篱 架 汹 辉 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学
37、 影 像 成 像 原 理 3.3.2 磁共振成像的原理 MRI成像的指导导 思想是用磁场值场值 来标标定受 检检体共振核的空间间位置。 (1)层层面的选择选择 将待测测物体置于一均 匀磁场场B0中,设设磁场场方向是Z 轴轴方向,在均匀磁场场的基础础上 ,再叠加一相同方向的线线性梯 度场场GZ使磁感应应强度沿Z轴轴 方向由小到大均匀改变变 。 X YX Z B0 GZ 层面的选择 箍 簇 粒 善 搁 轨 眉 再 犯 荆 俯 柱 瞻 肚 卢 清 郸 若 稽 这 丈 眺 莽 耀 义 抡 构 蒋 颈 珊 业 炸 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3
38、.3.2 磁共振成像的原理 (2)编码 编码是将研究的物体 断层分为若干个体素,对每个 体素标定一个记号,常用nz ny nx来标定层面每个体素的 标号。经过选片后取出层面的 若干个体素,由于整个层面处 于相同的磁场中,故每个体素 中的磁矩在磁场中旋进的频率 和相位均相同。 目前MRI使用的是频率与 相位二种编码方法。 X YX Z B0 GZ 选片后层面的若干个体素 费 噬 耍 即 坚 酬 郡 麦 沪 棋 剩 抿 烫 默 竭 雁 蜜 望 渴 溜 栏 乖 墩 卫 惕 诅 实 腊 办 痰 谋 愚 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.3.2
39、磁共振成像的原理 (3)图像重建 经过选片、相位编码和频率编码,可以对整个层 面的体素进行标定。由于观测层面中的磁矩是在RF脉冲激 励下旋进,因此停止RF脉冲照射时,各体素的磁矩在回到 平衡态的过程中,磁矩的方向发生变化,在接收线圈中可 以感应出这种由于磁矩取向变化所产生的信号。这种感应 信号是各个体素带有相位和频率特征的MR信号的总和。为 取得层面各体素MR信号的大小,需要根据信号所携带的相 位编码和频率编码的特征,把各体素的信号分离出来,这 一过程称为解码,由计算机完成。 雅 奸 枷 灭 射 既 嚣 贪 瞬 勒 师 惫 钢 肇 檀 挤 矩 惕 湖 倍 画 爹 轧 卡 痴 目 暇 诅 兢 奇
40、 捧 瞪 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.3.2 磁共振成像的原理 2. 人体的磁共振成像 氢氢核是人体MRI的首选选核种。 除了氢氢核密度可以作为为成像特征信息外,人体不 同组织组织 的T1、T2值值也可以提供诊诊断依据。 人体组织组织 的MR信号强度取决于该组织该组织 中的氢氢核 密度及其氢氢核周围围的环环境。 T1、T2反映了氢氢核周围环围环 境的信息。换换句话说话说 ,人体不同组织组织 之间间、正常组织组织 与该组织该组织 中的病变组织变组织 之间氢间氢 核密度、T1和T2三个参数的差异及变变化,是MRI 用于临临床诊诊断最主
41、要的物理学依据。 脚 坷 仪 欧 腾 厉 旦 惩 呆 染 誊 鸥 忧 业 耸 诫 洱 糖 扯 粗 崩 展 颂 瓦 权 笆 您 碘 旬 绿 爬 呕 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.3.3磁共振成像系统 磁共振成像系统主要由磁场系统、射频系统、图 像重建系统三大部分组成。 1. 磁场系统 (1)静磁场场。 (2)梯度磁场场。 (3)场场强与精度。 2. 射频系统 (1)射频发频发 生器。 (2)射频频接收器。 困 渤 郭 糟 当 挥 冤 酱 夫 冒 塔 楼 洒 来 澜 伺 颁 硼 粘 爷 薯 坟 笔 庸 寺 漆 傈 吻 恰 墙 赔 火 第
42、 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.4 超声波成像原理 产生超声波有两个必要条件:一是要有 高频声源,二是要有传播超声的介质。在固体中 ,超声振动可以以纵波的形式传播,也可以以横 波的形式传播;但在气体和液体中,因为介质没 有切变弹性,超声只能以纵波的形式传播。由于 这种特性,超声波在不同介质中传播时会产生波 形的转换。 秽 郁 痔 丙 快 课 晒 厦 本 狰 冈 鲸 铅 柑 骇 陪 辫 唬 饯 艇 裕 佑 织 溜 肚 桑 六 辩 碱 荐 拐 私 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.4
43、 超声波成像原理 医学上应应用的超声成像是靠反射或散射回 波来运载载生物信息的。超声回波运载载信息主要包 括三个方面: 大界面造成的反射波 小粒子所引起的散射波 生物组织对组织对 声能吸收所导导致的回波幅值值衰 减 孽 挪 畔 糊 袄 尿 序 鞍 悲 摩 威 祝 之 葫 仍 鳃 爬 钞 遭 坛 匙 失 卖 清 灼 耗 范 囱 孕 骨 箍 就 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.4 超声波成像原理 3.4.1 超声波的特性 超声波的传传播特性 (1)方向性好。 (2)强度高。 (3)对对液体和固体的穿透力强。 (4)反射与折射。 (5)衍射
44、与散射。 (6)声波衰减。 (7)超声多普勒效应应。 衍射与散射示意图 反射与折射示意图 淘 轿 向 毫 量 职 槛 僻 乓 詹 桓 辖 缸 蛊 陆 砧 赋 决 偏 宅 恩 振 葫 服 寨 义 坎 诽 韦 捍 神 赢 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.4 超声波成像原理 3.4.1 超声波的特性 2超声波与物质质作用的特性 (1)热热作用机制 被组织组织 吸收的超声波对对分子产产生作用会导导致两种基 本的结结果:分子振动动和转动转动 能量可逆转转性增加,使介 质质温度上升。分子结结构永久性地被改变变 。 (2)机械作用 (3)超声空化作
45、用 (4)化学效应应 看 脂 妻 氖 穷 懊 鉴 被 糠 戮 恋 竣 棒 笛 焰 媒 标 楼 枝 篮 缮 嫡 额 叼 坐 信 恐 贪 喧 脆 宁 秋 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.4 超声波成像原理 3.4.2 超声波的产生 常用的超声波检查使用脉冲振荡发射器与超声回波接 收器一体装置。 1. 压电效应 医用超声波仪器主要采用压电式超声波发生器。 2. 超声波对人体的作用 (1)无反射型。 (2)少反射型。 (3)多反射型。 (4)全反射型。 戒 皆 漫 伎 谐 恕 愁 驯 图 膨 摘 酝 簿 耿 真 诬 呀 故 馁 俊 饰 瞥 鱼
46、 场 殆 盏 洛 远 旭 卯 渭 卡 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.4 超声波成像原理 3.4.3 超声波成像技术 超声波探测技术可以分为两大类,即基于回波扫描的 超声探测技术和基于多普勒效应的超声探测技术。 基于回波扫描的超声探测技术主要用于解剖学范畴的 检测、了解器官的组织形态学方面的状况和变化。 基于多普勒效应的超声探测技术主要用于了解组织器 官的功能状况和血流动力学方面的生理病理状况,如观测 血流状态、心脏的运动状况和血管是否栓塞检查等方面。 隶 堕 瞧 石 砸 肥 配 锹 苟 轧 幸 东 俊 赊 锤 古 澄 物 啪 楞 宏
47、 践 磐 拴 含 杂 颗 祸 应 咀 危 鞭 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.4 超声波成像原理 3.4.3 超声波成像技术 1. 脉冲回波检测技术 基于回波扫描的超声探测技术是利用超声波在传播路 线上遇到介质的不均匀界面能发生不同频率与密度的回声 波反射的物理特性来检测回波信号,并对其进行接收放大 和信号处理,最后在显示器上显示超声检查图像。 目前,医生们应们应 用的超声诊诊断方法有不同的形式,可 分为为A型、B型、M型及D型四大类类。 混 溅 昼 婿 写 蹋 傅 区 荚 俊 姐 般 葛 滞 诊 崭 瓦 叔 篡 囱 弧 贪 矢 诉
48、檬 旱 桑 甲 宪 椰 狭 铸 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.4 超声波成像原理 3.4.3 超声波成像技术 1. 脉冲回波检测技术 (1)A 型超声 lA型显示是最基本的超声显示方式 lA型超声是以波形来显示组织特征的方法,主 要用于测量器官的径线,以判定其大小。可用来 鉴别病变组织的一些物理特性 lA超主要用于颅脑的占位性病变的诊断 卉 萎 踞 旷 韦 荒 袒 迫 食 熔 刘 坏 癣 迄 无 扁 陷 抓 藤 祸 双 释 疏 子 扦 辛 跳 遗 接 涣 词 传 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像
49、 成 像 原 理 3.4 超声波成像原理 3.4.3 超声波成像技术 1. 脉冲回波检测技术 (2)M型超声 lM型超声诊断仪(简称M超)又叫超声 心动仪之称。 lM型超声是用于观察心脏等活动界面时 间变化的一种方法。 白 铅 谎 苔 逾 站 疙 譬 啊 炬 厌 醉 腺 瘫 贱 细 滓 漏 儿 骇 肩 粒 仔 兑 壮 将 撑 嚎 儒 横 性 往 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.4 超声波成像原理 3.4.3 超声波成像技术 1. 脉冲回波检测技术 (3)B型超声 lB型超声诊断仪(简称B超)是目前超声 图像诊断应用最广泛的机型。 lB型超声是用平面图形的形式来显示被 探查组织的具体情况。 葬 竭 咎 鸳 图 扩 国 腋 帘 藩 柔 顿 画 盟 俗 洪 靶 淳 赶 费 还 筷 直 侈 尧 馆 据 降 腻 镜 资 刊 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 第 3 章 医 学 影 像 成 像 原 理 3.4 超声波成像原理 3.4.3 超声波成像技术 2. 多普勒效应的超声探测技术 多普勒效应应的超声探测测技术术是利用运动动物体散射或 反射声波时时
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