醫(yī)用放射影像儀器ppt課件

1、主講：周俊主講：周俊 博士博士20192019年秋季年秋季 杭州杭州 X線機(jī)的發(fā)展簡史，X線機(jī)各組成部分及功能，逆變式X線機(jī)，X線電視系統(tǒng)數(shù)字成像設(shè)備CR、DR的組成、特點(diǎn)、原理X線CT的發(fā)展歷史，CT機(jī)的基本構(gòu)造及特點(diǎn)，螺旋CT的優(yōu)缺點(diǎn)，螺旋CT的滑環(huán)技術(shù)及其種類、特點(diǎn)醫(yī)用超聲診斷儀的物理性質(zhì)、分類、運(yùn)用MRI的發(fā)展歷史、組成部分、構(gòu)造、作用、特點(diǎn)等 詳見書本第五章醫(yī)用放射、影像儀器自倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)X射線以后即已被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)方面，成為近代醫(yī)學(xué)不可缺少的工具了解其他的重要發(fā)展時間）X線機(jī)分類： 按用途：胃腸專用機(jī)，牙科，乳腺，床旁X線機(jī) 按主機(jī)功率：小型(CCD-相應(yīng)比例的電荷，然后移位

2、串行輸出優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高暗電流小，光譜響應(yīng)范圍寬，動態(tài)響應(yīng)范圍寬惰性小，分辨率很高幾何失真小，體積小重量輕耗電少動作快壽命長可靠性好。CMOS:互補(bǔ)性金屬氧化導(dǎo)體。攝像通過光敏二極管來實(shí)現(xiàn)，特點(diǎn)是外圍電路簡單，集成度非常高。P110 第117題圖像：像素越多，圖像越清晰。掃描的概念：行掃描：電子束在水平方向的掃描。幀掃描：電子束在垂直方向的掃描。掃描的方式：教材P185 圖逐行掃描：自上到下依次掃描隔行掃描：先掃奇數(shù)行，再掃偶數(shù)行。P104 第48題包括圖像信號，消隱信號和同步信號消隱信號和同步信號又包括行消隱，幀消隱，行同步，幀同步圖像信號的性質(zhì) 教材P187 圖電視信號：教材P188 圖P1

3、04 第49題設(shè)備分類：計算機(jī)X線攝影系統(tǒng)CR），數(shù)字X線透視系統(tǒng)DF），數(shù)字X線攝影系統(tǒng)DR）數(shù)字X射線成像設(shè)備相對于傳統(tǒng)的屏-膠系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： 1.對比度分辨率高；2.動態(tài)范圍大，線性好；3.量子檢出效率高；4.成像質(zhì)量高；5. 數(shù)字化傳輸與存儲PACS） 缺乏：空間分辨率低 日本富士公司于1982年首先推出了計算機(jī)X線攝像系統(tǒng)。90年代中期廣泛用于臨床P104 第50題P110 第118題組成部分：信息采集部分，信息轉(zhuǎn)換部分，信息處理部分，信息存儲及記錄部分。工作原理 教材P190 圖 X射線透過被照體后，由影像板吸收，再經(jīng)讀取裝置讀出影像板中存儲的影像信息，通過計算機(jī)處理，在經(jīng)過激光照相

4、機(jī)成像，或有存儲裝置存儲而直接在熒屏上顯像。影像板image plate IP）IP是CR的關(guān)鍵，記錄影像的載體。構(gòu)造：表面保護(hù)層，熒光物質(zhì)層，基板和背面保護(hù)層。工作原理：X射線照射IP時，入射IP的X射線量子被IP熒光層的PSL熒光體吸收，放出電子。部分電子呈半穩(wěn)態(tài)，形成潛影，完成X射線信息的采集和存儲。當(dāng)用激光來掃描已有潛影的IP時，發(fā)生光激勵發(fā)光現(xiàn)象，產(chǎn)生的熒光與第一次激發(fā)時X線的能量精確成正比，完成讀出。IP的輸出信號還需有讀取裝置繼續(xù)完成光電轉(zhuǎn)換和AD轉(zhuǎn)換，才能形成數(shù)字圖像。P104 第51-53題P110 第119題包括暗盒型讀出裝置和無暗盒型讀出裝置。區(qū)別：有沒有打開暗盒和取出I

5、P的過程。暗盒型讀出裝置結(jié)構(gòu)流程 教材P191 圖讀出原理 教材P192 圖計算機(jī)處理：1.與讀取數(shù)據(jù)有關(guān)的處理；2.與圖像顯示打印有關(guān)的處理；3.圖像信息存儲和記錄有關(guān)的處理。存儲方式：磁帶，硬盤，光盤。改進(jìn)方向：提高時間分辨率，提高X射線轉(zhuǎn)換效率，減少IP熒光體內(nèi)顆粒的尺寸，提高發(fā)光效率。P105 第54題P110 第120題在I.I影像增強(qiáng)器-TV系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用AD轉(zhuǎn)換使模擬視頻信號數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)處理。2019年第一臺性能優(yōu)于CR的DR樣機(jī)。構(gòu)造X影像接收器數(shù)據(jù)采集器 （AD）圖像處理器 （數(shù)據(jù)查找表，專用運(yùn)算器）存儲器圖像監(jiān)視器系統(tǒng)控制器接收器X線機(jī)采集處置存儲監(jiān)視控制P10

6、5 第56題P110 第121題檢測器是DR的關(guān)鍵部件。根據(jù)檢測器分類：CCD攝像機(jī)型，非晶硅平板探測器，非晶硒平板探測器和多絲正比室掃描型4種。CCD攝像機(jī)型DR由I.I-TV把作為信息載體的X射線轉(zhuǎn)換為可見光，經(jīng)CCD攝像機(jī)變?yōu)橐曨l信號，再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號。 教材P192 圖5-42缺陷：由于I.I和電視攝像機(jī)的光散射和電子散射，引入了附加的對比度損失；電視攝像機(jī)動態(tài)范圍小，不能發(fā)現(xiàn)微小的組織差異；I.I的視野小，邊緣和中心的分辨率不一致。P105 第55題非晶硅型外形及工作原理了解） 教材P194 圖非晶硒型組成：集電矩陣，硒層，電介質(zhì)，頂層電極，保護(hù)層。工作原理了解） 教材P1

7、95 圖多絲正比室：組成：高壓電源，水平狹縫，多絲正比室，機(jī)械掃描結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)采集，計算機(jī)控制及圖像處理系統(tǒng)。教材P195 圖構(gòu)造：氣體探測器。在兩塊平行的大面積金屬板之間平行并列許多條金屬絲。室內(nèi)沖入惰性氣體或有機(jī)氣體。具有較高的探測靈敏度工作原理了解）P105 第57題P110 第123題與CR相比，優(yōu)點(diǎn)如下：1.圖像清晰度要優(yōu)于CR2.DR的噪聲源比CR少3.DR的工作效率比CR高4.DR的X線轉(zhuǎn)換效率高5.DR檢測器壽命長6.DR有升級為透視的能力問題：大面積TFT在工業(yè)生產(chǎn)中存在較大難度，不能滿足心血管設(shè)備的需要，不能適應(yīng)快速連續(xù)攝像的X線造影檢查。提高讀出和建像速度是主攻方向之一。P

8、110 第124題1971年10月，英國工程師Hounsfield設(shè)計并掃描出第一副具有診斷價值的頭部CT而宣告世界第一臺CT掃描儀的研制成功。發(fā)展階段：第一階段：20世紀(jì)70年代，扇形束掃描技術(shù)第二階段：80年代后期，滑環(huán)技術(shù)的應(yīng)用第三階段：多層掃描P106 第68題組成:1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；2.計算機(jī)和圖像重建系統(tǒng)；3.圖像顯示，記錄和存儲系統(tǒng). 教材P198 圖數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：作用：產(chǎn)生X射線，使X射線束準(zhǔn)直，濾過后，穿過病人所需成像部位的橫截面，測得透射的X射線束強(qiáng)度，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換為可提供計算機(jī)應(yīng)用的數(shù)字信號。包括：高壓發(fā)生器，CT專用X射線管，準(zhǔn)直器，濾過器，探測器，掃描機(jī)架，診斷床和前置

9、放大器，接口電路等。教材P199 圖P111 第128，129題X射線管：基本結(jié)構(gòu)與常規(guī)X線機(jī)相同，目前均為旋轉(zhuǎn)陽極X射線管，但額定功率和熱容量要大，尤其是螺旋CT掃描器。球管的散熱常采用油冷和風(fēng)冷方式。高壓電源：管電壓和管電流必須很穩(wěn)定，于是采用閉環(huán)控制方法來穩(wěn)定。濾過器：減小信號強(qiáng)度差使信號均勻。作用：1.吸收低能X射線軟X射線）。2.使X射線束通過濾過器后，變成能量均勻分布的硬射線束，減小信號采集的誤差。P106 第69，70題P111 第130題準(zhǔn)直器：分為前準(zhǔn)直器和后準(zhǔn)直器探測器準(zhǔn)直器）作用：控制X射線束在人體長軸平行方向上的寬度從而控制掃描層厚度只適用于非螺旋CT和單層CT并限制到

10、達(dá)探測器組件的X射線角度分布。還有只接受垂直入射探測器的射線和減少散射線干擾的作用。教材P204 圖5-57機(jī)架：由機(jī)架部分和轉(zhuǎn)動部分組成。轉(zhuǎn)動部分包括：X射線管，X射線高壓發(fā)生器，濾過器，準(zhǔn)直器，滑環(huán)，探測器及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸裝置等機(jī)架部分包括：旋轉(zhuǎn)控制，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，滑環(huán)碳刷，機(jī)架冷卻，層面指示等。驅(qū)動方式為：皮帶和線性電機(jī)直接驅(qū)動兩種。目前多數(shù)是直接驅(qū)動方式。P106 第71-74，77題P111 第131，132題探測器：將射線能量轉(zhuǎn)換為電信號模擬信號的裝置。作用：通過測量穿過病人的X射線透射值來采集信號，信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，供圖像重建使用。為了保證重建的質(zhì)量：要求探測器有很高的靈敏度，

11、靈敏的響應(yīng)性，較好的穩(wěn)定性，較寬的動態(tài)范圍。類型主要有：固體探測器和氣體探測器。固體探測器：閃爍探測器，閃爍晶體與光電倍增管組成。氣體探測器：利用氣體電離原理。教材P201 圖P106 第75，76題P111 第133題數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS：探測器和計算機(jī)之間。作用為前置放大，對數(shù)放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)傳輸。教材P202 圖。掃描床：碳素纖維材料做成，對X射線吸收少。強(qiáng)度高。P111 第134題計算機(jī)系統(tǒng)：有主控計算機(jī)和陣列處理計算機(jī)組成。主控機(jī)任務(wù)：系統(tǒng)管理，任務(wù)分配，外設(shè)控制。陣列機(jī)任務(wù)：圖像重建和處理。圖像顯示，記錄和存儲。P107 第78題P111 第135題隨著滑環(huán)技術(shù)和三

12、維影像重建技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了螺旋CT優(yōu)點(diǎn)：1.掃描速度非?？?。2.連續(xù)掃描和連續(xù)采集數(shù)據(jù)可以獲得容積數(shù)據(jù)。3.快速無層間隔掃描可以充分發(fā)揮對比劑的增強(qiáng)作用。缺陷：1.床運(yùn)動產(chǎn)生偽影。2.螺旋掃描圖像的噪聲比傳統(tǒng)CT標(biāo)準(zhǔn)掃描圖像的噪聲高。3.圖像處理時間長且需大容量的存儲能力。4.仍受到最大掃描容積的限制。P107 第79題P111 第136題滑環(huán)技術(shù)：利用碳刷和滑環(huán)進(jìn)行連接的方法。解決了機(jī)架旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分的供電和信號傳遞方式，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)掃描。功能：1.傳遞設(shè)備操作和控制信號。2.供應(yīng)X射線管與變壓器電源。3.傳送探測器數(shù)據(jù)?；h(huán)技術(shù)分為低壓環(huán)和高壓環(huán)。教材P204 圖低壓滑環(huán)技術(shù)：從外部

13、將數(shù)百伏的低壓直流電傳到滑環(huán)上，由滑環(huán)輸送給高頻高壓發(fā)生器。技術(shù)的關(guān)鍵是采用高頻逆變技術(shù)將制作的很小的高壓發(fā)生器放在機(jī)架內(nèi)，與X線管一起旋轉(zhuǎn)。低壓滑環(huán)對絕緣要求不高，穩(wěn)定，可靠，采用較多。但是增加了旋轉(zhuǎn)的重量，掃描速度低。高壓滑環(huán)技術(shù)：機(jī)架外的高壓發(fā)生器產(chǎn)生X線管所需的高壓，然后通過電纜，電刷，滑環(huán)傳到機(jī)架的X線管上。優(yōu)點(diǎn)是高壓外置，不受體積重量限制，掃描速度快。缺點(diǎn)是容易引起高壓放電，引入高壓噪聲，絕緣要求高，成本高。P111 第137-140題包括：1.X射線管。2.探測器。3.機(jī)架與掃描檢查床。4.控制與計算機(jī)。5.軟件技術(shù)X射線管：高容量，大電流探測器：多采用固體探測器軟件技術(shù)：由于床

14、的移動，會產(chǎn)生運(yùn)動偽影和層面錯位。所以在重建前，要用螺旋內(nèi)插法進(jìn)行矯正。從螺旋數(shù)據(jù)合成平面數(shù)據(jù)，采用卷積濾波法。P107 第80，81題使用多排探測器陣列，掃描軌跡是多根螺旋線 教材P209 圖關(guān)鍵部件是二維探測器陣列。在Z方向上有多排探測器，增加在Z軸的覆蓋范圍排列方式有：等寬型和不等寬型。P107 第82，83題概述及發(fā)展歷史了解）物理性質(zhì)：方向性、反射、折射、透射、衍射、散射、衰減、多普勒效應(yīng)。正壓電效應(yīng)：壓力-電荷逆壓電效應(yīng)：電壓-應(yīng)變超聲波換能器：利用逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生超聲波，正壓電效應(yīng)來接收超聲回波。超聲探頭按用途分類：腹部探頭、心臟探頭、穿刺探頭、高頻淺表探頭。超聲探頭按結(jié)構(gòu)分類：單

15、元換能器、多元陣換能器、超聲多普勒換能器。P105 第64，65題幅度調(diào)制型超聲利用超聲波的反射特性基本電路：發(fā)射電路、接收電路、同步電路、掃描電路。臨床上已經(jīng)逐漸被B型超聲儀替代。特點(diǎn)：簡便易行成本低。P105 第58題P110 第126題輝度調(diào)節(jié)型中的一個特殊類型。主要用于心臟及大血管檢查，早期稱之為M型超聲心動圖。描記了聲束所經(jīng)心臟各層組織結(jié)構(gòu)的運(yùn)動軌跡。基本結(jié)構(gòu)了解）臨床應(yīng)用了解）P105 第60，61題輝度調(diào)制型原理與A型相同，不同之處教材209頁。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于全身各部位檢查。缺陷：僅有二維切面圖像等P105 第59題P110 第125題基本原理：多普勒效應(yīng)利用多普勒效應(yīng)，對運(yùn)

16、動的臟器和血流進(jìn)行探測的儀器。發(fā)展歷史了解教材P211第一代為連續(xù)波多普勒系統(tǒng)，發(fā)射和接受連續(xù)的超聲，能探測深部血流和高速血流，缺點(diǎn)不能測距。第二代為脈沖多普勒系統(tǒng)，原則上，可檢測心臟或大血管內(nèi)的流動信號。第三代為多普勒彩色血流顯像系統(tǒng)。在B型和M型的基礎(chǔ)上，同時顯示血流方向和相對速度，提供在心臟和大血管內(nèi)血流的時間和空間信息。P105 第62，63題MR現(xiàn)象：1946年第一次由布洛赫領(lǐng)導(dǎo)的斯坦福大學(xué)研究小組和波塞爾領(lǐng)導(dǎo)的哈佛大學(xué)研究小組在水中和石蠟中獨(dú)立發(fā)現(xiàn)。1973年MRI的空間定位方法1977年，首張MRI影像1980年，重建算法1983年，市場化。P107 第84題原理：原子核收到一定

17、頻率的電磁波激發(fā)后，會在他們的能級之間發(fā)生共振躍遷。組成：主磁體系統(tǒng)，梯度系統(tǒng)，射頻發(fā)射和接收系統(tǒng)，計算機(jī)圖像處理系統(tǒng)，輔助系統(tǒng)等組成。 教材P214 圖P112 第141題三種類型：常導(dǎo)型磁體，超導(dǎo)型磁體和永久型磁體。永久型磁體：最早使用的。構(gòu)造：環(huán)形和軛型。教材P215 圖特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單造價低，消耗功率小，維護(hù)費(fèi)用低，雜散磁場少，容易制成開放式磁體。缺陷：磁場強(qiáng)度較低，不能滿足臨床磁共振波譜研究的需要。磁場均勻性差。磁場穩(wěn)定性差。P107 第85題P112 第142，143題常導(dǎo)型磁體：電流通過線圈來產(chǎn)生磁場。實(shí)質(zhì)就是空心的電磁鐵。構(gòu)造：單個線圈產(chǎn)生的磁場是非均勻的，所以必須是偶數(shù)個

18、。最常見的是4線圈。優(yōu)點(diǎn)：造價較低，安裝制造容易，不需要補(bǔ)充冷卻液，隨時可以切斷電源關(guān)閉磁場。缺陷：1.需要消耗大量的電能，并要水冷系統(tǒng)和風(fēng)冷系統(tǒng)進(jìn)行散熱。2.磁場較低。3.均勻度較低。4.穩(wěn)定性低，目前正在被淘汰。P107 第86題P112 第144題超導(dǎo)磁體超導(dǎo)線圈的材料：鈮一鈦二元合金的多心復(fù)合超導(dǎo)線。液氦溫度下，處于超導(dǎo)態(tài)并零電阻。線圈的繞制有兩種形式：一種是以4個或6個線圈為基礎(chǔ)，另一種是以螺線管為基礎(chǔ)。超導(dǎo)線周圍有銅基：作用是泄放磁體所儲存的巨大電能，以防過熱是超導(dǎo)體燒毀。超導(dǎo)體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了保持低溫，要有磁體冷卻系統(tǒng)，包括二級膨脹的制冷機(jī)，即冷頭，氦氣壓縮機(jī)，冷水機(jī)組。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：磁場強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，均勻性高 缺陷：制造復(fù)雜，成本高，運(yùn)行費(fèi)用高P107 第87-90題P112 第145題混合型磁體：兩種或兩種以上磁體技術(shù)構(gòu)成的磁體。常見的是永磁體與常導(dǎo)型磁體的組合。優(yōu)點(diǎn)：較高的場強(qiáng)，克服了永磁體不穩(wěn)定，笨重和常導(dǎo)型磁體功耗大的缺點(diǎn)缺陷：構(gòu)造復(fù)雜，需低溫容器制冷劑降溫），造價高。P108 第91題P112 第146題