醫(yī)學(xué)成像技術(shù)-

1、 當(dāng)一束強度大致均勻的X射線投照到人體上時，X 射線一部分被吸收和散射，另一部分透過人體沿原方向傳播。由于人體各種組織、器官在密度、厚度等方面存在差異，對投照在其上的X射線的吸收量各不相同，從而使透過人體的X射線強度分布發(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別，須通過一定的采集、轉(zhuǎn)換、顯示系統(tǒng)將X射線強度分布轉(zhuǎn)換成可見光的強度分布，形成人眼可見的X 射線影像。2.1 模擬X射線影像2.1.1 普通X射線攝影1醫(yī)學(xué)影像檢測器：熒光屏，影像增強器，增感屏1、利用監(jiān)視器觀察影像的透視 fluroscopy：X射線電視系統(tǒng), 主要包括X射線影像增強器、光學(xué)圖像分配

2、系統(tǒng)、含有攝像機與監(jiān)視器的閉路視頻系統(tǒng)與輔助電子設(shè)備。其中X射線影像增強管是影像增強器的核心部件。 1895年，倫琴正是通過熒光屏才發(fā)現(xiàn)的X線，此后應(yīng)用熒光材料檢測X線的方式已經(jīng)有了很大的變化。臨床應(yīng)用最早的是將熒光屏置于被檢查病人之后，X線激發(fā)熒光屏，不到15%被吸收，其中30%轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽?，形成一個模糊光影，僅能在暗室中適應(yīng)一段時間后于暗室進(jìn)行觀察 2、利用膠片采集影像的攝影 Roentgengram2 攜帶人體信息的X射線與影像增強管的輸入熒光屏（如碘化銫材料）作用，將X射線影像信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒晒庥跋瘛晒夤庾幼饔玫脚c輸入屏密接的光電陰極上產(chǎn)生低能電子，光電陰極上各點發(fā)出的光電子的數(shù)量

3、與輸入屏上各點的亮度有對應(yīng)的線性關(guān)系，形成電子影像。這些電子經(jīng)過一個透鏡系統(tǒng)加速并聚焦到輸出熒光屏上，低能電子在加速過程中獲得了能量，電子獲得的能量越大，在輸出熒光屏上激發(fā)出的光子數(shù)量越多，可使輸出屏可見光亮度比輸入屏增加幾千倍影像增強管聚焦電極輸出熒光屏輸入熒光屏閉路視頻系統(tǒng)監(jiān)視器光學(xué)圖像分配系統(tǒng)攝像機攝像機錄像機分光器X射線管3與攝影相比 1、簡便、經(jīng)濟(jì)、快速、多角度轉(zhuǎn)動觀察、動態(tài)； 2、影像空間分辨率差； 3、增強管空間分辨率（明室），管KV、管mA、劑量，但設(shè)備較貴；4、影像細(xì)節(jié)顯示欠清，無永久記錄。4X射線影像增強器（I.I）作用：將不可見的X線圖像轉(zhuǎn)換成為可見的光圖像；把普通x透視

4、的熒光屏亮點的亮度提高了103-104，提高x射線透視的影像亮度，再通過光電導(dǎo)攝像管把圖像分解成具有一定電平的亮度信息，進(jìn)行電視攝像。結(jié)構(gòu)及原理：影像增強管（核心），高壓發(fā)生器，光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)點：影像分辨力提高，對細(xì)微病變檢查的效果提高提高影像亮度，實現(xiàn)x射線電影、電視、錄像。大大降低被檢者受照劑量，改善了射線診斷的防護(hù)條件射線管的負(fù)荷降低，延長了射線管的使用壽命，便于使用小焦點的射線管，進(jìn)一步提高影像質(zhì)量 返回5普通x射線攝影定義：用膠片代替熒光屏，X射線透過人體后作用在膠片上，由于各器官組織密度厚度不同，對X射線衰減不同，使透過的X射線的強度不同，膠片感光程度不同，形成X射線投影像特點：膠片感

5、光度高，劑量比傳統(tǒng)透視少； 感光顆粒小，比透視更能顯示細(xì)微病變； 可以長期保存膠片； 膠片上影像的黑白與熒光屏上影像的黑暗正好相反（為什么？）構(gòu)成：1膠片+2增感屏+膠片處理系統(tǒng) 61.X射線膠片作用：記錄顯示儲存影像構(gòu)造：1.片基：醋酸纖維或聚酯材料壓制成2.粘接劑：粘結(jié)1，33.感光層：乳膠體薄層內(nèi)均勻分布鹵化銀顆粒（實際表現(xiàn)的感光顆粒大小=銀粒子大小+粒子圖像邊緣不清晰部分）4.保護(hù)膜過程：膠片感光（接受光投照并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)）潛影Latent image形成處理膠片（顯影，定影） 潛影變?yōu)榭梢姷牟煌饷芏葮?gòu)成的灰度Gray分布像下一頁顯影定影沖洗烘干曝光底片 粘結(jié)層片 基 保護(hù)膜 感光層

6、7光密度：光對物體透射率的負(fù)對數(shù)，反映物體對光的吸收程度，曝光量增加，光密度增加。通常用膠片變黑的程度表示光密度。 膠片黑度（膠片的光密度，膠片密度，影像密度）： 膠片經(jīng)射線照射后，經(jīng)顯影定影，膠片感光層中的鹵化銀被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，膠片變黑的程度稱為膠片黑度。 D=(I0/I) I0投照在膠片上曝光點的光強，I透射曝光點后的光強 I0/I越大，表示該曝光點吸收光的能力越大， 膠片經(jīng)顯影定影后還原出的黑色銀顆粒越多，照片越黑，光密度越大。通常物質(zhì)密度越高，吸收射線越多，透射的射線越少，還原出的銀粒子越少，照片越白。所以X射線攝影中用高中低密度來描述白影、

7、灰影和黑影光學(xué)密度、影像密度、物質(zhì)密度三者關(guān)系: 組織的物質(zhì)密度高，光密度小，在X射線照片上呈白影，對應(yīng)的照片影像密度高；反之，對應(yīng)的光密度大，照片影像密度低。8曝光量：投照光強度對照射時間的積分，一幅圖像所需的曝光量取決于膠片的感光度感光度：感光的速度或者速率，決定產(chǎn)生一幅圖像所需的曝光量，越高，所需曝光量越少 灰度：明暗或者黑白的程度，由曝光量H決定。 返回9顯影與定影過程 首先，把曝過光的膠片浸到顯影液中顯影液受到光照的銀離子變成黑色的金屬銀，而沒有受光照射的鹵化銀就不轉(zhuǎn)變。 再將顯過影的膠片放入到定影液中，定影液就將沒有變光照射的鹵銀溶解掉，這時膠片上就有可見的影像了。 以后，就要將膠

8、片沖冼干凈和曬干。就得到了可以印放的底片了 返回洗片機優(yōu)點 ： 擺脫了傳統(tǒng)繁重的手工操作，開辟了明室操作的途徑 極大地提高了沖洗效率和影像質(zhì)量的穩(wěn)定性 為X射線影像技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和自動化10 性能指標(biāo)1.膠片特性H-D曲線 曝光量H(mAs)與對應(yīng)黑度（光密度）D的關(guān)系曲線， 投拍時曝光量應(yīng)選擇曲線的直線部分（曝光量與對應(yīng)黑度正比線性關(guān)系）2.底片灰霧D0:未經(jīng)曝光的膠片（H=0）在顯影后表現(xiàn)出的灰度（D 0）越小越好3.反差系數(shù)contrast coefficient :兩曝光點的黑度差別=（D2-D1)/(H2- H1)，3左右，過小則降低圖像的反差。 4.膠片寬容度film latitude

9、（曝光寬容度）:指膠片按線性關(guān)系正確記錄被檢體反差的范圍（H-D曲線直線部分的照射量的范圍），寬容度大則可真實記錄下反差較大的組織器官，小則拍攝時中間層次丟失過多。光密度D與曝光量H的關(guān)系曲線 01 2 32.01.0 D0D 3.011問題：為什么膠片上影像的黑白與熒光屏上影像的黑暗正好相反？ 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)過對有潛影的膠片處理（暗室處理：顯影、定影等）。使膠片上的潛影轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷牟煌叶龋╣ray）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，

10、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。透視的黑白用透視激發(fā)熒光的原理來解釋。 返回122.增感屏intensifing screen主要目的：在實際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增加X射線對膠片的曝光，以縮短攝影時間，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。片 基反射層與吸收層 提高增感效率基 層 支持保護(hù)層 保護(hù) 熒光體層 熒光性

11、能13分類及原理：1.金屬（金屬箔+硬紙板）：射線光子輻射到金屬箔上產(chǎn)生次級電子使膠片感光；同時箔還可以吸收被檢體散射的較小能量散射線，圖像質(zhì)量高。2.熒光（熒光物質(zhì)+紙板+保護(hù)層）（醫(yī)用）：射線照射熒光物質(zhì)發(fā)出易被膠片接收的熒光，提高膠片感光速度。 常用的有鎢酸鈣增感屏，其熒光體受射線照射后發(fā)出藍(lán)紫光，與醫(yī)用感藍(lán)膠片匹配使用。正因為如此一般的暗室都是用紅燈照明。3.金屬熒光（金屬箔+紙板+熒光物質(zhì)+保護(hù)層）：感光速度大增且圖像質(zhì)量更高。 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，從而增強對X 射線膠片的感光作用。放于暗盒中，將膠片

12、夾在中間，可在較短的時間內(nèi)捕捉射線，增大膠片的感光，縮短曝光時間，提高影像清晰度；受刺激后發(fā)出的可見光，使膠片獲得總黑度的90%以上，降低輻射量。142.1.2 特殊x射線攝影定義：在普通x射線攝影的基礎(chǔ)上，通過利用射線的某種特殊裝置和方法，使人體的某一組織或器官，顯示出一般射線攝影所不能顯示的影像分類： 軟x射線攝影 高千伏x射線攝影 體層攝影 X射線造影及造影劑15一、軟x射線攝影定義：采用20-40kv的管電壓產(chǎn)生的低能X射線（軟x射線）進(jìn)行的攝影。）原理：利用軟x射線（低能）X射線與人體組織作用以光電效應(yīng)為主，光電吸收吸收物質(zhì)原子序數(shù)3/射線能量的原理，密度相差無幾的肌肉等軟組織，有效

13、原子序數(shù)相差不多，但射線被吸收的量相差很大，則對比度大大提高，使密度差別不大的脂肪、肌肉、腺體等軟組織在感光照片上形成對比良好的影像。應(yīng)用：女性乳腺疾病及腫瘤的邊緣、腺體、結(jié)締組織、血管都能有清晰的顯示。 Benign lesion - Fibroadenoma 16返回17二、高千伏x射線攝影基本原理：90kv，人體對射線的吸收，以光電效應(yīng)為主，則所得影像密度高低受組織原子序數(shù)和厚度的影響較大，骨骼、軟組織、脂肪、氣體有明顯的影像密度差異，但如三者重疊在同一平面上，則骨骼影像遮蔽其他影像120kv，組織對x射線的吸收衰減以康普頓散射為主，康普頓效應(yīng)發(fā)生的概率與有效原子序數(shù)無關(guān)，此時，骨骼的影

14、像密度與軟組織及氣體的影像密度相差不大，影像密度的高低受組織原子序數(shù)和厚度的影響減小，即使相互重疊也不至于被骨影遮蓋，常用于胸部攝影（肺紋理，肺炎，縱隔，氣管，支氣管，胸骨，脊柱）缺點：射線能量大，各組織對射線的吸收差異減小，散射線增多；影像的反差降低；增加照片灰霧，需要高柵比的濾線器. 18返回 120kV, 80mA, 19 三、體層攝影 定義：是攝取人體某一層面組織的攝影方法。 基本原理：是投照時X線球管與X線膠片沿某一支點向相反方向移動，使某一選定層面清晰顯示，而非選定層面模糊不清。返回20四、x射線造影及造影劑必要性：平片檢查只能顯示由于自身的物質(zhì)密度不同而對射線吸收有明顯差別的結(jié)構(gòu)

15、（如骨骼和肺），而對一些含腔組織器官（如膽囊、胃腸、心血管、腎）或純軟組織組成的器官，密度差別小，不能清晰顯示其結(jié)構(gòu)，雖然可以采用軟X攝影，但軟X攝影對人體的輻射傷害不可忽略。定義：將某種造影劑（contrast medium）引入欲檢查的器官內(nèi)或其周圍（心臟，血管，腎，膽囊，胃腸道等軟組織包裹的含腔器官），使其形成物質(zhì)密度差異，從而改變器官與周圍組織的x射線影像密度差，顯示出器官的形態(tài)和功能的方法缺點：耗時長，有危險，病人痛苦 21天然對比度造影后的圖像對比度22造影劑：有多種分類方法 陽性：有效原子序數(shù)大，物質(zhì)密度高，對射線吸收強，在透視熒光屏上顯示濃黑的影像，在膠片上是淡白的造影劑影像，

16、如鋇劑（ barium） ，用于胃腸、血管造影、介入手術(shù)等。 23碘劑有機碘制劑：用途：血管，膽道，膽囊，泌尿造影及CT增強排泄：經(jīng)肝或腎，從膽道或泌尿道排出類型： 離子型：副作用大，過敏反應(yīng)多，價格低 非離子型：低滲，低粘度，低毒性，高費用無機碘制劑：用于氣管，輸尿管，膀胱造影等 如碘化油、碘化鈉等2425碘劑的造影反應(yīng)輕度：皮膚潮紅，蕁麻疹，胸悶，氣短， 惡心，嘔吐中度：意識喪失，喉頭水腫，呼吸困難重度：血壓下降，肺水腫，心臟驟停， 休克、死亡26陰性：相反，如空氣、氮氣、二氧化碳、笑氣，用于胃腸27按照對比劑引入人體途徑不同，可將造影檢查方法分為直接引入法和生理排泄法二大類。 （ 1 ）直接引入法：將對比劑通過人體自然孔道、瘺管和體表穿刺等途徑進(jìn)入體內(nèi)而達(dá)到造影目的。包括胃腸道造影、瘺道造影、椎間盤造影、脊髓造影、子宮輸卵管造影、支氣管造影、腦室造影、選擇性心血管造