醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件

醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件第一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二章醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、掌握各種醫(yī)學(xué)影像形成所需的基本條件2、熟悉信息影像的傳遞和形成過程3、了解不同類型成像技術(shù)條件的差異第二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第一節(jié)信息影像的傳遞與形成第三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二一、攝影的基本概念1．?dāng)z影：應(yīng)用光或其它能量來表現(xiàn)被照體信息狀態(tài)，并以可見光學(xué)影像加以記錄的一種技術(shù)。2．成像系統(tǒng)：將信息載體表現(xiàn)出來的信息信號加以處理，形成表現(xiàn)信息影像的系統(tǒng)。3．?dāng)z影程序：能量→信息信號→檢測→圖像形成。4、成像方法三要素：成像信息源、信息載體與信息接收器、影像視讀。第四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二二、模擬X線信息影像的形成與傳遞

X線透過被照體時，因組織結(jié)構(gòu)的吸收、散射而減弱，透射線仍按原方向直進，作用在某種接受介質(zhì)上，轉(zhuǎn)換、形成可見的X線影像。

被照體：信息源?X線：信息載體?接收器：接受介質(zhì)（屏-片、IP、FPD…）?X線影像形成的過程就是一個信息傳遞與轉(zhuǎn)換的過程。

第五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二二、模擬X線信息影像的形成與傳遞第六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二二、模擬X線信息影像的形成與傳遞1．X線信息影像的產(chǎn)生：X線信息影像形成基礎(chǔ)是被照體對X線束的衰減。X線在物質(zhì)中的衰減符合：

I＝I0e-μd

人體中哪種物質(zhì)的衰減系數(shù)最大？2．X線信息影像的轉(zhuǎn)換：將不均勻的X線強度分布，通過接受介質(zhì)（屏-片系統(tǒng)、電視等）轉(zhuǎn)換為密度影像，或二維的光強度分布（熒光屏、影像增強器系統(tǒng)等）。第七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二二、模擬X線信息影像的形成與傳遞若屏-片系統(tǒng)作為接受介質(zhì)，那么透過射線通過直接對X線膠片進行感光以及激發(fā)增感屏發(fā)出熒光并將熒光強度分布傳遞給膠片，形成銀顆粒的分布（潛影形成）。?2AgX→2Ag+X2

在潛影的催化下，已曝光膠片經(jīng)顯影加工處理，將膠片上大量的鹵化銀還原成銀原子。?2AgX+（顯影劑）→2Ag+2HX+（顯影劑氧化物）?銀原子積累到相當(dāng)數(shù)量后，就形成二維光學(xué)密度的分布。第八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二二、模擬X線信息影像的形成與傳遞什么是增感屏？一種特殊物質(zhì)制作的膜片，能夠吸收射線（X、β射線）的能量，轉(zhuǎn)換成容易被感光材料接受的光線，從而提高檢測的靈敏度，縮短檢測時間。增感屏有什么作用？對膠片產(chǎn)生增加感光作用，從而大大減小X線的曝光條件。第九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二二、模擬X線信息影像的形成與傳遞透過被照體的X線強度分布若通過熒光倍增管，將波長為0.1×10-8～0.6×10-8cm的X線轉(zhuǎn)換成波長為5×10-5～6×10-5cm的可見透視影像。?第二階段是把不可見的X線信息影像轉(zhuǎn)換成可見的密度影像的中心環(huán)節(jié)。?3．密度分布轉(zhuǎn)換成可見光的空間分布：觀片燈將密度分布轉(zhuǎn)換成可見光空間分布。?4．視覺影像形成：通過視網(wǎng)膜上明暗相間的圖案，形成視覺影像。?5．意識影像形成：通過對視覺影像的識別、判斷，作出評價或診斷。

第十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二三、數(shù)字信息影像的傳遞與形成數(shù)字與模擬影像的傳遞與形成基本相同；不同之處：影像的傳遞與形成過程中增加了A/D轉(zhuǎn)換，可進行各種處理和圖像重建，最后可將數(shù)字影像轉(zhuǎn)換為可視讀的模擬影像。第十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二1、模擬圖像2、數(shù)字圖像第十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)信息源第十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二各種醫(yī)學(xué)成像，其信息源都為被檢人體，但各種成像技術(shù)與人體組織結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)是不一樣的。信息源第十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)信息源一、X線成像1、人體由骨骼、肌肉、脂肪等成分組成，各種組織結(jié)構(gòu)其原子序數(shù)、密度不同，形成了對X線的衰減系數(shù)（u）不同。X線通過組織按指數(shù)規(guī)律衰減，一般采用單能窄束X線指數(shù)衰減規(guī)律。單能輻射：由相同能量的光子組成的輻射。窄束X線：是指不包括散射成分的射線束，通過物質(zhì)層后的X線光子，僅由未經(jīng)相互作用或稱為未經(jīng)碰撞的原射線光子所組成。第十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)信息源“窄束”是指物理意義上的“窄束”。即使射線束有一定寬度，只要其中沒有散射光子，就可稱之為"窄束"。2、人體組織結(jié)構(gòu)大致可分為骨骼、肌肉、脂肪及空氣四類，對X線的衰減按順序逐漸減弱。3、有效原子序數(shù)的概念。第十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)信息源一、X線成像X線在透過人體時，主要發(fā)生光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)兩種作用形式的衰減。（一)光電效應(yīng)概念1、光電效應(yīng)也稱光電吸收，它是X線光子被原子全部吸收的作用過程。2、光電效應(yīng)產(chǎn)生的過程；3、光電效應(yīng)的利與弊第十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)信息源有利的方面：能產(chǎn)生質(zhì)量好的照片影像；有害的方面：入射X線通過光電效應(yīng)可全部被人體吸收，增加受檢者的劑量。（采用高千伏攝影）第十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)信息源（二）康普頓效應(yīng)概念1、康普頓效應(yīng)又稱康普頓散射，它是射線光子能量被部分吸收而產(chǎn)生散射線的過程。2、康普頓效應(yīng)產(chǎn)生的過程；3、康普頓效應(yīng)的臨床應(yīng)用；第二十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)信息源二、磁共振成像MRI：通過對靜磁場中的人體施加某種特定頻率的射頻脈沖（radiofrequency，RF），使人體組織中的氫質(zhì)子(1H)受到激勵而發(fā)生磁共振現(xiàn)象，當(dāng)中止RF脈沖后，1H在弛豫過程中發(fā)射出射頻信號（MR信號），接收器（線圈）接收信號重建成像。第二十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)信息源二、磁共振成像1、信號的強弱與人體組織的氫質(zhì)子密度密切相關(guān)。2、因為人體組織結(jié)構(gòu)含水量、水分子的運動、脂肪含量等差異，導(dǎo)致在RF中被激發(fā)的程度不一樣，使得RF停止后由于：（1）縱向弛豫時間T1；（2）橫向弛豫時間T2；第二十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)信息源（3）H質(zhì)子的密度；（4）流體的流動效應(yīng)；（5）不同組織的磁敏感性；（6）H質(zhì)子所處的局部化學(xué)環(huán)境；（7）水質(zhì)子狀況；（8）組織方向及組織分子的大小等的不同，呈現(xiàn)出不同的MR信號。第二十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二不想聽了...第二十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第三節(jié)影像信息載體一、X線X線的電磁輻射中的特點屬于高頻率、波長短的射線X射線的頻率約在3×1016～3×1020Hz之間，波長約在10～10-3nm之間

X線診斷常用的X線波長范圍為0.008～0.031nm

第二十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二X線X線的特征1.X射線的波粒二象性X射線同時具有波動性和微粒性，統(tǒng)稱為波粒二象性。X射線在傳播時，它的波動性占主導(dǎo)地位，具有頻率和波長，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，它的粒子特性占主導(dǎo)地位，具有質(zhì)量、能量和動量。第二十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二X線成像2.X射線與物質(zhì)間的相互作用(6點)（1）X射線的穿透作用。其貫穿本領(lǐng)的強弱與物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)

第二十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二X線成像當(dāng)高速帶電粒子撞擊物質(zhì)受阻而突然減速時，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-raytube，球管）。1．X射線的產(chǎn)生X射線的產(chǎn)生需要的基本條件是？第二十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二X線成像2.X射線人體成像使用X射線對人體進行照射，并對透過人體的X射線信息進行采集、轉(zhuǎn)換，并使之成為可見的影像，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。第三十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二穿過物質(zhì)層的X線光子:

a.原射線束中的光子，能量和方向均未變化,即高能成分

b.散射光子，能量和方向都發(fā)生改變。第三十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二X線成像①人體不同密度組織與X線成像的關(guān)系第三十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二X線成像②人體不同厚度組織與X線成像的關(guān)系密度和厚度的差別是產(chǎn)生影像對比的基礎(chǔ)，是X線成像的基本條件第三十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二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射線是肉眼看不見的，但當(dāng)它照射某些物質(zhì)時，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)時就能夠發(fā)出熒光，這類物質(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)。

第三十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二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)闊崮埽刮矬w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，會產(chǎn)生電離和激發(fā)，使細胞受到損傷、抑制、死亡或通過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)。這個特性可充分應(yīng)用在腫瘤放射治療中。第三十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二射頻電磁波MR信號產(chǎn)生必須具備三個條件：能產(chǎn)生共振躍遷的原子核、靜磁場、產(chǎn)生一定頻率電磁波的交變磁場（射頻磁場）；射頻電磁波是產(chǎn)生和傳遞MR信號的信息載體。第三十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第四節(jié)影像信息接收器一、屏片系統(tǒng)二、影像增強器-X線電視三、影像板四、平板探測器五、CT成像檢測器六、磁共振成像的接受線圈第三十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第五節(jié)影像視讀醫(yī)學(xué)影像的視讀有兩種方式:1 、硬閱讀；2、軟閱讀；第三十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第三十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二本章小結(jié)第四十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二課后復(fù)習(xí)內(nèi)容第四十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二章醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件1．?dāng)z影的程序是（）?A、檢測-光或能量-信號-圖像形成?B、光或能量-信號-檢測-圖像形成?C、光或能量-檢測-信號-圖像形成?D、信號-檢測-光或能量-圖像形成?E、信號-光或能量--檢測-圖像形成第四十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二章醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件2．應(yīng)用光或其他能量表現(xiàn)被照體信息狀態(tài)，并以可見光影像加以記錄的技術(shù)稱（）A、影像?B、攝影?C、信息信號?D、成像系統(tǒng)?E、攝影程序第四十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二章醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件3．X線影像信息的傳遞及影像形成的敘述，錯誤的是（）?A、被照體的信息分布于三維空間?B、X線影像表現(xiàn)形式均為三維圖像?C、X線診斷的信息來源于被照體?D、X線為傳遞被照體信息的載體?E、被照體信息需經(jīng)轉(zhuǎn)換介質(zhì)轉(zhuǎn)換第四十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二章醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件?4．不能用來作X線接受轉(zhuǎn)換介質(zhì)的是（）?

A、增感屏?B、膠片?C、光盤?D、成像板?E、影像增強器第四十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二章醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件5、普通X線攝影用的管電壓范圍是（）?A、25～40kVp?B、35～40kVp?C、40～60kVp?D、40～100kVp?E、25～150kVp

第四十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二章醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件6．關(guān)于X線影像信息的傳遞及影像形成的敘述，錯誤的是（）A、被照體的信息分布于三維空間B、X線影像表現(xiàn)形式均為三維圖像C、X線診斷的信息來源于被照體D、X線為傳遞被照體信息的載體E、被照體信息需經(jīng)轉(zhuǎn)換介質(zhì)轉(zhuǎn)換第四十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二章醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件7．影像X線信息是在哪一