醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介-PPT課件

1、醫(yī)學(xué)影像成像原理1 X線成像原理2 X-CT成像原理3 MRI成像原理4 超聲波成像原理5 核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理1 X線成像原理X線的本質(zhì)：電磁輻射常用X線診斷設(shè)備： X線機(jī)、數(shù)字X線攝影設(shè)備（DSA、CR、DR）和X線計(jì)算機(jī)斷層掃描設(shè)備（ X線CT）等。1.1 X線的特征1.2 X射線成像原理1.3 計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）1.4 直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（DR）3.1.1 X線的特征3.1.1 X線的特征X射線在電磁輻射中的特點(diǎn)屬于高頻率、波長(zhǎng)短的射線X射線的頻率約在3101631020 Hz之間，波長(zhǎng)約在1010-3nm之間 X線診斷常用的X線波長(zhǎng)范圍為0.0080.031nm 3.1.1

2、 X線的特征1. X射線的波粒二象性X射線同時(shí)具有波動(dòng)性和微粒性，統(tǒng)稱為波粒二象性 。X射線在傳播時(shí)，它的波動(dòng)性占主導(dǎo)地位，具有頻率和波長(zhǎng)，且有干涉、衍射、偏振、反射、折射等現(xiàn)象發(fā)生。X射線在與物質(zhì)相互作用時(shí)，它的粒子特性占主導(dǎo)地位，具有質(zhì)量、能量和動(dòng)量。3.1.1 X線的特征2. X射線與物質(zhì)間的相互作用(6點(diǎn))（1）X射線的穿透作用。 其貫穿本領(lǐng)的強(qiáng)弱與物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān) 3.1.1 X線的特征2. X射線與物質(zhì)間的相互作用（2）X射線的熒光作用。 X射線是肉眼看不見(jiàn)的，但當(dāng)它照射某些物質(zhì)時(shí)，如磷、鉑氰化鋇、硫化鋅、鎢酸鈣等，能夠使這些物質(zhì)的原子處于激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們回到基態(tài)時(shí)就能夠發(fā)出熒光，這類

3、物質(zhì)稱熒光物質(zhì)。 醫(yī)學(xué)中透視用的熒光屏、X射線攝影用的增感屏、影像增強(qiáng)器中的輸入屏和輸出屏都是利用熒光特性做成的。 （3）X射線的電離作用。 X射線雖然不帶電，但具有足夠能量的X光子能夠撞擊原子中軌道電子，使之脫離原子產(chǎn)生一次電離。 電離作用也是X射線損傷和治療的基礎(chǔ)。 3.1.1 X線的特征2. X射線與物質(zhì)間的相互作用（4）X射線的熱作用。 X射線被物質(zhì)吸收，絕大部分最終都將變?yōu)闊崮?，使物體溫升。 （5）X射線的化學(xué)效應(yīng)(感光作用和著色作用)。 X射線能使多種物質(zhì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。例如，X射線能使照相底片感光。（6）X射線的生物效應(yīng)。 生物組織經(jīng)一定量的X射線照射，會(huì)產(chǎn)生電離和激發(fā)，使細(xì)胞受

4、到損傷、抑制、死亡或通過(guò)遺傳變異影響下一代，這種現(xiàn)象稱為X射線的生物效應(yīng)。這個(gè)特性可充分應(yīng)用在腫瘤放射治療中。3.1. 2 X射線成像原理當(dāng)高速帶電粒子撞擊物質(zhì)受阻而突然減速時(shí)，能夠產(chǎn)生X 射線。醫(yī)學(xué)影像診斷所用的X線產(chǎn)生設(shè)備是X線管（X-ray tube，球管）。1X射線的產(chǎn)生X射線的產(chǎn)生需要的基本條件是：（1）有高速運(yùn)動(dòng)的電子流；（2）有阻礙帶電粒子流運(yùn)動(dòng)的障礙物（靶），用來(lái)阻止電子的運(yùn)動(dòng)，可以將電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線光子的能量。3.1. 2 X射線成像原理X射線的產(chǎn)生裝置主要包括三部分：X射線管、高壓電源及低壓電源，如圖3.2所示。 3.1. 2 X射線成像原理2. X射線人體成像使用X

5、射線對(duì)人體進(jìn)行照射，并對(duì)透過(guò)人體的X射線信息進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換，并使之成為可見(jiàn)的影像，即為X射線人體成像。（1）X射線影像的形成 當(dāng)一束強(qiáng)度大致均勻的X射線投照到人體上時(shí)，X 射線一部分被吸收和散射，另一部分透過(guò)人體沿原方向傳播。由于人體各種組織、器官在密度、厚度等方面存在差異，對(duì)投照在其上的X射線的吸收量各不相同，從而使透過(guò)人體的X射線強(qiáng)度分布發(fā)生變化并攜帶人體信息，最終形成X射線信息影像。X射線信息影像不能為人眼識(shí)別，須通過(guò)一定的采集、轉(zhuǎn)換、顯示系統(tǒng)將X射線強(qiáng)度分布轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的強(qiáng)度分布，形成人眼可見(jiàn)的X 射線影像。3.1. 2 X射線成像原理 人體不同厚度組織與X線成像的關(guān)系 密度和厚度的差

6、別是產(chǎn)生影像對(duì)比的基礎(chǔ)，是X線成像的基本條件3.1. 2 X射線成像原理2. X射線人體成像（2）X射線的采集與顯示 醫(yī)用X 射線膠片與增感屏 醫(yī)用X射線膠片的主要特性是感光，即接受光照并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成潛影（latent image）。 經(jīng)過(guò)對(duì)有潛影的膠片處理（暗室處理：顯影、定影等）。使膠片上的潛影轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的不同灰度（gray）分布像。膠片感光層中的鹵化銀還原成金屬銀殘留在膠片上，形成由金屬銀顆粒組成的黑色影像。人體組織的物質(zhì)密度高，則吸收X射線多，在X射線照片上呈白影；反之，如果組織的物質(zhì)密度低，則吸收X射線少，在X射線照片上呈黑影。3.1. 2 X射線成像原理2. X射線人體成像（

7、2）X射線的采集與顯示 醫(yī)用X 射線膠片與增感屏 醫(yī)用X射線增感屏為熒光增感屏，其增感原理為增感屏上的熒光物質(zhì)受到X射線激發(fā)后，發(fā)出易被膠片所接收的熒光，從而增強(qiáng)對(duì)X 射線膠片的感光作用。 主要目的是：在實(shí)際X 射線攝影中，僅有不到10%的X射線光子能直接被膠片吸收形成潛影，絕大部分X射線光子穿透膠片，得不到有效的利用。因此需要利用一種增感方法來(lái)增加X(jué)射線對(duì)膠片的曝光，以縮短攝影時(shí)間，降低X射線的輻射劑量。常采用的增感措施是在暗盒中將膠片夾在兩片增感屏（intensifying screen）之間，然后進(jìn)行曝光。3.1. 2 X射線成像原理2. X射線人體成像（2）X射線的采集與顯示 X射線電

8、視系統(tǒng)X射線電視系統(tǒng)主要包括X射線影像增強(qiáng)器、光學(xué)圖像分配系統(tǒng)、含有攝像機(jī)與監(jiān)視器的閉路視頻系統(tǒng)與輔助電子設(shè)備。 X射線影像增強(qiáng)管是影像增強(qiáng)器的核心部件。 3.1.3 計(jì)算機(jī)X線攝影（CR） 計(jì)算機(jī)X線攝影（Computed Radiography，CR）是將X線透過(guò)人體后的信息記錄在成像板（Image Plate，IP）上，經(jīng)讀取裝置讀取后，由計(jì)算機(jī)以數(shù)字化圖像信息的形式儲(chǔ)存，再經(jīng)過(guò)數(shù)字/模擬（D/A）轉(zhuǎn)換器將數(shù)字化信息轉(zhuǎn)換成圖像的組織密度（灰度）信息，最后在熒光屏上顯示。其中，成像板是CR 成像技術(shù)的關(guān)鍵。3.1.3 計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）1. 成像板（IP）成像板（IP）是使用一種含有微

9、量素銪（Eu2+）的鋇氟溴化合物結(jié)晶制作而成能夠采集（記錄）影像信息的載體，可以代替X線膠片并重復(fù)使用2-3萬(wàn)次。當(dāng)透過(guò)人體的X線照射到IP板上時(shí)可以使IP板感光并形成潛影以記錄X線影像信息。 成像板的構(gòu)造： （1）表面保護(hù)層。（2）輝盡性熒光體層。（3）基板（支持體）。（4）背面保護(hù)層。3.1.3 計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）2. CR 系統(tǒng)成像的基本過(guò)程 （1）影像信息的采集：（2）影像信息的讀?。号c普通X攝影相比較，CR的優(yōu)點(diǎn)是： 寬容度大，攝影條件易選擇。 可降低投照輻射量：CR可在IP獲取信息的基礎(chǔ)上自動(dòng)調(diào)節(jié)放大增益，最大幅度地減少X線曝光量，降低病人的輻射損傷。 影像清晰度較普通片高。

10、對(duì)影像可進(jìn)行后處理，對(duì)曝光不足或過(guò)度的膠片可進(jìn)行后期補(bǔ)救。 可進(jìn)行圖像傳輸、存儲(chǔ)。由于激光掃描儀可以對(duì)IP上的殘留信號(hào)進(jìn)行消影處理，IP板可重復(fù)使用2-3萬(wàn)次。3.1.4 直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（DR） 直接數(shù)字化X射線攝影（Digital Radiography，DR）是在具有圖像處理功能的計(jì)算機(jī)控制下，采用一維或二維的X射線探測(cè)器直接把X射線信息影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信息的技術(shù)。 當(dāng)前DR設(shè)備主要采用二維平板X射線探測(cè)器（flat panel detector，F(xiàn)PD)，包括：（1）非晶態(tài)硅平板探測(cè)器 先經(jīng)閃爍發(fā)光晶體轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)（2）非晶態(tài)硒平板探測(cè)器 將X線直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字

11、信號(hào)3.1.4 直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（DR）（3）DR與CR成像技術(shù)的比較 3.2 X-CT成像原理X-CT與X射線攝影相比較有很大區(qū)別， X射線攝影產(chǎn)生的是多器官重疊的平片圖像CT是用X射線對(duì)人體層面進(jìn)行掃描，取得信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理而獲得重建圖像，顯示的是斷面解剖圖像，其密度分辨力明顯優(yōu)于X線圖像，可以顯著的擴(kuò)大人體的檢查范圍，提高病變的檢出率和診斷的準(zhǔn)確率X射線平片與CT斷層對(duì)比圖 2.1. X-CT成像技術(shù)X-CT（X-ray computed tomography, X-CT）是運(yùn)用掃描并采集投影的物理技術(shù)，以測(cè)定 X 射線在人體內(nèi)的衰減系數(shù)為基礎(chǔ)，采用一定算法，經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理，求

12、解出人體組織的衰減系數(shù)值在某剖面上的二維分布矩陣，再將其轉(zhuǎn)為圖像上的灰度分布，從而實(shí)現(xiàn)建立斷層解剖圖像的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，X-CT成像的本質(zhì)是衰減系數(shù)成像。3.2.1. X-CT成像技術(shù)1. X-CT成像裝置與流程X-CT成像裝置主要由X線管、準(zhǔn)直器、檢測(cè)器、掃描機(jī)構(gòu)，測(cè)量電路、電子計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器等部分所組成的。X-CT成像流程是：X線-準(zhǔn)直器（可以大幅度地減少散射線的干擾,并可決定掃描層的厚度 ）-檢測(cè)器-轉(zhuǎn)變電信號(hào)-放大電信號(hào)-轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)-存入計(jì)算機(jī)的存貯器-編碼-顯示圖像3.2.1. X-CT成像技術(shù)2. X-CT成像的數(shù)據(jù)采集與處理X-CT成像的數(shù)據(jù)采集是利用X線管和檢

13、測(cè)器等的同步掃描來(lái)完成的。檢測(cè)器是一種X線光子轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)的換能器。X-CT成像的數(shù)據(jù)采集根據(jù)X-CT成像的物理原理進(jìn)行的。 X線管發(fā)出直線波束 3.2.2 X-CT 的掃描方式 CT的各種掃描方式中，單束平移-旋轉(zhuǎn)方式、窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)方式、旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)方式、靜止-旋轉(zhuǎn)方式的共同點(diǎn)是都需要X射線管和檢測(cè)器之間進(jìn)行同步掃描機(jī)械運(yùn)動(dòng)。為滿足人體動(dòng)態(tài)器官的檢查，需要進(jìn)一步提高掃描的速度，在靜止-旋轉(zhuǎn)掃描模式基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的電子束掃描方式，沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，大大地提高了掃描速度 。2.2 X-CT 的掃描方式1. 單束平移-旋轉(zhuǎn)（T/R）方式單束掃描是由一個(gè)X射線管和一個(gè)檢測(cè)器組成，X射線束被準(zhǔn)直

14、成筆直單射線束形式，X射線管和檢測(cè)器圍繞受檢體作同步平移-旋轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動(dòng)。這種掃描首先進(jìn)行同步平移直線掃描。當(dāng)平移掃完一個(gè)指定斷層后，同步掃描系統(tǒng)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度（一般為1）后再對(duì)同一指定斷層進(jìn)行平移同步掃描，如此進(jìn)行下去，直到掃描系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)到與初始值位置成 180角為止，這就是平移旋轉(zhuǎn)掃描方式 單束平移-旋轉(zhuǎn)方式 2.2 X-CT 的掃描方式1. 單束平移-旋轉(zhuǎn)（T/R）方式這種掃描方式的缺點(diǎn):射線利用率極低，掃描速度很慢，對(duì)一個(gè)斷層掃描約需 5分鐘時(shí) 間，只適用于無(wú)體動(dòng)器官的掃描。單束平移-旋轉(zhuǎn)方式 2.2 X-CT 的掃描方式2.窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)（T/R）方式 窄扇形束掃描稱為第二代CT掃

15、描。掃描裝置由一個(gè)X射線管和630個(gè)的檢測(cè)器組構(gòu)成同步掃描系統(tǒng)。掃描時(shí)，X射線管發(fā)出角度為320的窄扇形射線束，630個(gè)檢測(cè)器同時(shí)采樣，并采用平移-旋轉(zhuǎn)掃描方式 。窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)方式 2.2 X-CT 的掃描方式2.窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)（T/R）方式這種掃描的主要缺點(diǎn)是：由于檢測(cè)器排列成直線，對(duì)于X射線管發(fā)出的扇形束來(lái)說(shuō)，扇形束的中心射束和邊緣射束的測(cè)量值不相等，需校正，否則掃描會(huì)因這種運(yùn)動(dòng)而出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影，影響CT圖像的質(zhì)量。 窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)方式 2.2 X-CT 的掃描方式3. 旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)（R/R）方式 這種掃描稱為第三代CT掃描，掃描裝置由一個(gè)X射線管和由250700個(gè)檢

16、測(cè)器（或用檢測(cè)器陣列）排列成一個(gè)可在掃描架內(nèi)滑動(dòng)的緊密圓弧形。X射線管發(fā)出張角為3045，能覆蓋整個(gè)受檢體的寬扇形射線束。 由于這種寬扇束掃描一次即能覆蓋整個(gè)受檢體，故只需X射線管和檢測(cè)器作同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)掃描方式 2.2 X-CT 的掃描方式3. 旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)（R/R）方式 這種掃描的缺點(diǎn)是：要對(duì)每個(gè)相鄰檢測(cè)器的接收靈敏度差異進(jìn)行校正，否則由于同步旋轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生環(huán)形偽像。 旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)掃描方式 2.2 X-CT 的掃描方式4. 靜止-旋轉(zhuǎn)（S/R）方式這種掃描稱為第四代CT掃描方式，掃描裝置由一個(gè) X射線管和 6002000個(gè)檢測(cè)器所組成。在靜止-旋轉(zhuǎn)掃描方式中，每個(gè)檢測(cè)器得到的投影

17、值，相當(dāng)于以該檢測(cè)器為焦點(diǎn)，由 X射線管旋轉(zhuǎn)掃描一個(gè)扇形面而獲得。靜止-旋轉(zhuǎn)掃描方式的優(yōu)點(diǎn)是：每一個(gè)檢測(cè)器上獲得多個(gè)方向的投影數(shù)據(jù)，能很好地克服寬扇形束的旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)掃描方式中由于檢測(cè)器之間差異所帶來(lái)的環(huán)形偽影，掃描速度與靜止-旋轉(zhuǎn)方式相比也有所提高。檢測(cè)器X線管軌跡X線管靜止-旋轉(zhuǎn)掃描方式 3.2.2 X-CT 的掃描方式5.電子束掃描方式電子束掃描又稱為第五代CT，掃描裝置由一個(gè)特殊制造的大型X射線管和靜止排列的檢測(cè)器環(huán)組成。這種機(jī)構(gòu)在50100ms內(nèi)能完成 216的局部掃描 。電子束掃描方式 3.2.3 螺旋CT工作原理 螺旋掃描是指在掃描期間， X線管連續(xù)旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生X線束，同時(shí)掃描床在縱

18、軸方向連續(xù)移動(dòng)，這樣，掃描區(qū)域X線束進(jìn)行的軌跡相對(duì)被檢查者而言呈螺旋運(yùn)動(dòng)，掃描軌跡為螺旋形曲線，這樣可以一次收集到掃描范圍內(nèi)全部容積的數(shù)據(jù)，所以也稱為螺旋容積掃描。 螺旋CT掃描裝置包括探測(cè)器、X線管滑環(huán)、機(jī)架與檢查床、控制臺(tái)與計(jì)算機(jī)。其中滑環(huán)技術(shù)是螺旋掃描的基礎(chǔ)，螺旋掃描是通過(guò)滑環(huán)技術(shù)與掃描床的連續(xù)移動(dòng)相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的。3.2.3 螺旋CT工作原理多層螺旋CT掃描特點(diǎn) ：（1）降低X射線球管損耗。（2）掃描覆蓋范圍更長(zhǎng)。（3）掃描時(shí)間更短。（4）掃描層厚更薄。 3.3 MRI成像原理磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）是一多種特征參數(shù)、多種靶位核素的成像

19、技術(shù)。磁共振成像基本原理: 利用特定頻率的電磁波，向在磁場(chǎng)中的人體進(jìn)行照射，人體內(nèi)各種不同組織的氫核在電磁波的作用下會(huì)發(fā)生核磁共振，并吸收電磁波的能量，隨后再發(fā)射出電磁波，MRI系統(tǒng)接收電磁波經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理和圖像重建，即可得到人體的斷層圖像。3.1 磁共振現(xiàn)象在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)的原子核有一個(gè)特點(diǎn)，即可以吸收頻率與其旋轉(zhuǎn)頻率相同的電磁波，使原子核的能量增加，當(dāng)原子核恢復(fù)原狀時(shí)，就會(huì)把多余的能量以電磁波的形式釋放出來(lái)。這種現(xiàn)象稱為磁共振現(xiàn)象(magnetic resonance，MR)。3.2 磁共振成像的原理MRI成像方法是將檢查層面分成體素信息，用接收器收集信息，數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī)處理，同時(shí)獲得每個(gè)

20、體素的T1（縱向弛豫時(shí)間，指高能態(tài)的核將其能量轉(zhuǎn)移到周圍分子而轉(zhuǎn)變成熱運(yùn)動(dòng)，從而恢復(fù)到低能態(tài)的過(guò)程所需要的時(shí)間）值與T2（橫向弛豫時(shí)間，通過(guò)相鄰的同種核之間的能量交換來(lái)實(shí)現(xiàn)，反映橫向磁化衰減、喪失的過(guò)程所需要的時(shí)間）值，用轉(zhuǎn)換器將每個(gè)T值轉(zhuǎn)為模擬灰度，而重建圖像。當(dāng)MRI應(yīng)用于人體成像時(shí)，由于人體各組織與器官的T值不同，從而形成不同的影像。3.2 磁共振成像的原理MRI成像的指導(dǎo)思想是用磁場(chǎng)值來(lái)標(biāo)定受檢體共振核的空間位置。 （1）層面的選擇 將待測(cè)物體置于一均勻磁場(chǎng)B0中，設(shè)磁場(chǎng)方向是Z軸方向，在均勻磁場(chǎng)的基礎(chǔ)上，再疊加一相同方向的線性梯度場(chǎng)GZ使磁感應(yīng)強(qiáng)度沿Z軸方向由小到大均勻改變 。層面的

21、選擇 3.2 磁共振成像的原理（2）編碼 編碼是將研究的物體斷層分為若干個(gè)體素，對(duì)每個(gè)體素標(biāo)定一個(gè)記號(hào)，常用nz ny nx來(lái)標(biāo)定層面每個(gè)體素的標(biāo)號(hào)。經(jīng)過(guò)選片后取出層面的若干個(gè)體素，由于整個(gè)層面處于相同的磁場(chǎng)中，故每個(gè)體素中的磁矩在磁場(chǎng)中旋進(jìn)的頻率和相位均相同。目前MRI使用的是頻率與相位二種編碼方法。 選片后層面的若干個(gè)體素 3.2 磁共振成像的原理（3）圖像重建 經(jīng)過(guò)選片、相位編碼和頻率編碼，可以對(duì)整個(gè)層面的體素進(jìn)行標(biāo)定。由于觀測(cè)層面中的磁矩是在RF脈沖激勵(lì)下旋進(jìn)，因此停止RF脈沖照射時(shí)，各體素的磁矩在回到平衡態(tài)的過(guò)程中，磁矩的方向發(fā)生變化，在接收線圈中可以感應(yīng)出這種由于磁矩取向變化所產(chǎn)生

22、的信號(hào)。這種感應(yīng)信號(hào)是各個(gè)體素帶有相位和頻率特征的MR信號(hào)的總和。為取得層面各體素MR信號(hào)的大小，需要根據(jù)信號(hào)所攜帶的相位編碼和頻率編碼的特征，把各體素的信號(hào)分離出來(lái)，這一過(guò)程稱為解碼，由計(jì)算機(jī)完成。3.2 磁共振成像的原理2. 人體的磁共振成像氫核是人體MRI的首選核種。(人體內(nèi)水分子中的氫原子可以產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象，利用這一現(xiàn)象可以獲取人體內(nèi)水分子分布的信息，從而精確繪制人體內(nèi)部結(jié)構(gòu) ) 除了氫核密度可以作為成像特征信息外，人體不同組織的T1、T2值也可以提供診斷依據(jù)。人體組織的MR信號(hào)強(qiáng)度取決于該組織中的氫核密度及其氫核周圍的環(huán)境。T1、T2反映了氫核周圍環(huán)境的信息。換句話說(shuō)，人體不同組織

23、之間、正常組織與該組織中的病變組織之間氫核密度、T1和T2三個(gè)參數(shù)的差異及變化，是MRI用于臨床診斷最主要的物理學(xué)依據(jù)。 3.3磁共振成像系統(tǒng) 磁共振成像系統(tǒng)主要由磁場(chǎng)系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、圖像重建系統(tǒng)三大部分組成。1. 磁場(chǎng)系統(tǒng)（1）靜磁場(chǎng)。（2）梯度磁場(chǎng)。（3）場(chǎng)強(qiáng)與精度。2. 射頻系統(tǒng)（1）射頻發(fā)生器。（2）射頻接收器。3.4 超聲波成像原理產(chǎn)生超聲波有兩個(gè)必要條件：一是要有高頻聲源，二是要有傳播超聲的介質(zhì)。在固體中，超聲振動(dòng)可以以縱波的形式傳播，也可以以橫波的形式傳播；但在氣體和液體中，因?yàn)榻橘|(zhì)沒(méi)有切變彈性，超聲只能以縱波的形式傳播。由于這種特性，超聲波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生波形的轉(zhuǎn)換。3

24、.4 超聲波成像原理 醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的超聲成像是靠反射或散射回波來(lái)運(yùn)載生物信息的。超聲回波運(yùn)載信息主要包括三個(gè)方面：大界面造成的反射波小粒子所引起的散射波生物組織對(duì)聲能吸收所導(dǎo)致的回波幅值衰減 3.4 超聲波成像原理4.1 超聲波的特性超聲波的傳播特性（1）方向性好。（2）強(qiáng)度高。（3）對(duì)液體和固體的穿透力強(qiáng)。（4）反射與折射。（5）衍射與散射。（6）聲波衰減。（7）超聲多普勒效應(yīng)。衍射與散射示意圖 反射與折射示意圖 3.4 超聲波成像原理4.1 超聲波的特性2超聲波與物質(zhì)作用的特性（1）熱作用機(jī)制被組織吸收的超聲波對(duì)分子產(chǎn)生作用會(huì)導(dǎo)致兩種基本的結(jié)果：分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能量可逆轉(zhuǎn)性增加，使介質(zhì)溫度上升

25、。分子結(jié)構(gòu)永久性地被改變 。（2）機(jī)械作用（3）超聲空化作用（4）化學(xué)效應(yīng)3.4 超聲波成像原理4.2 超聲波的產(chǎn)生 常用的超聲波檢查使用脈沖振蕩發(fā)射器與超聲回波接收器一體裝置。 1. 壓電效應(yīng) 醫(yī)用超聲波儀器主要采用壓電式超聲波發(fā)生器。 2. 超聲波對(duì)人體的作用 （1）無(wú)反射型。 （2）少反射型。 （3）多反射型。 （4）全反射型。3.4 超聲波成像原理4.3 超聲波成像技術(shù) 超聲波探測(cè)技術(shù)可以分為兩大類，即基于回波掃描的超聲探測(cè)技術(shù)和基于多普勒效應(yīng)的超聲探測(cè)技術(shù)。 基于回波掃描的超聲探測(cè)技術(shù)主要用于解剖學(xué)范疇的檢測(cè)、了解器官的組織形態(tài)學(xué)方面的狀況和變化。 基于多普勒效應(yīng)的超聲探測(cè)技術(shù)主要用

26、于了解組織器官的功能狀況和血流動(dòng)力學(xué)方面的生理病理狀況，如觀測(cè)血流狀態(tài)、心臟的運(yùn)動(dòng)狀況和血管是否栓塞檢查等方面。3.4 超聲波成像原理4.3 超聲波成像技術(shù)1. 脈沖回波檢測(cè)技術(shù)基于回波掃描的超聲探測(cè)技術(shù)是利用超聲波在傳播路線上遇到介質(zhì)的不均勻界面能發(fā)生不同頻率與密度的回聲波反射的物理特性來(lái)檢測(cè)回波信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行接收放大和信號(hào)處理，最后在顯示器上顯示超聲檢查圖像。 目前，醫(yī)生們應(yīng)用的超聲診斷方法有不同的形式，可分為A型、B型、M型及D型四大類。 3.4 超聲波成像原理4.3 超聲波成像技術(shù)1. 脈沖回波檢測(cè)技術(shù)（1）A 型超聲A型顯示是最基本的超聲顯示方式A型超聲是以波形來(lái)顯示組織特征的方法

27、，主要用于測(cè)量器官的徑線，以判定其大小?？捎脕?lái)鑒別病變組織的一些物理特性A超主要用于顱腦的占位性病變的診斷3.4 超聲波成像原理4.3 超聲波成像技術(shù)1. 脈沖回波檢測(cè)技術(shù)（2）M型超聲M型超聲診斷儀（簡(jiǎn)稱M超）又叫超聲心動(dòng)儀之稱。M型超聲是用于觀察心臟等活動(dòng)界面時(shí)間變化的一種方法。3.4 超聲波成像原理4.3 超聲波成像技術(shù)1. 脈沖回波檢測(cè)技術(shù)（3）B型超聲 B型超聲診斷儀（簡(jiǎn)稱B超）是目前超聲圖像診斷應(yīng)用最廣泛的機(jī)型。B型超聲是用平面圖形的形式來(lái)顯示被探查組織的具體情況。3.4 超聲波成像原理4.3 超聲波成像技術(shù)2. 多普勒效應(yīng)的超聲探測(cè)技術(shù)多普勒效應(yīng)的超聲探測(cè)技術(shù)是利用運(yùn)動(dòng)物體散射或

28、反射聲波時(shí)造成的頻率偏移現(xiàn)象來(lái)獲得人體內(nèi)部器官如心臟、血液等動(dòng)態(tài)檢查信息。（1）D型超聲 D型超聲全名為超聲多普勒血流測(cè)量技術(shù)。 （2）彩色多普勒血流顯像儀 提取的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色、藍(lán)色、綠色的色彩顯示。 彩色多普勒血流顯像儀（彩超）能用彩色反映出血流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：紅色表示朝向探頭的血流，藍(lán)色表示離開(kāi)探頭的血流，而湍流的程度用綠色成份的多少表示，色彩的亮度表示速率大小。 3.4 超聲波成像原理4.3 超聲波成像技術(shù)3. 超聲波成像特點(diǎn)（1）有高的軟組織分辨力。（2）具有高度的安全性。（3）實(shí)時(shí)成像。4超聲的應(yīng)用（1） 超聲檢驗(yàn)（2） 超聲處理（3） 基礎(chǔ)研究3.5 核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理放射性核素

29、顯像（RNI）是核醫(yī)學(xué)診斷中的重要技術(shù)手段。目前RNI的主要技術(shù)有照相、單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層（SPECT）及正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層（PET），后兩者又統(tǒng)稱為發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層（ECT）。3.5 核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理5.1 核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ) 核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)包括射線探測(cè)技術(shù)、放射性示蹤技術(shù)、放射性制劑等。 1射線探測(cè)原理 放射性測(cè)量的原理是建立在射線與物質(zhì)的相互作用的基礎(chǔ)之上的。 射線探測(cè)的原理主要有以下三種：（1）電離作用（2）熒光現(xiàn)象（3）感光作用3.5 核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理5.1 核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)2放射性示蹤技術(shù) 示蹤技術(shù)是能指示物質(zhì)蹤跡的技術(shù)，將能指示被測(cè)物體蹤跡的物質(zhì)稱為示蹤劑。 示蹤劑事先標(biāo)記或部分頂替被研究物質(zhì)。將示蹤劑引入生物體后，它們隨著被研究物質(zhì)一起參與機(jī)體內(nèi)的循環(huán)、集聚和代謝。 在RNI中是以放射性核素作為示蹤物質(zhì)，故有放射性核素示蹤技術(shù)的稱謂。放射性核素在其衰變過(guò)程中會(huì)發(fā)出在體外可以檢測(cè)到的射線，通過(guò)對(duì)射線的檢測(cè)可以做到對(duì)超微量定量及精確的定位。3.5 核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理5.1 核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)3放射性制劑 臨床工作RNI檢查引入