醫(yī)學(xué)影像成像基礎(chǔ)知識(shí)課件

影像成像基礎(chǔ)知識(shí)1第一章X線成像基礎(chǔ)X線的本質(zhì)：電磁輻射倫琴發(fā)現(xiàn)X線：1895年波長(zhǎng)范圍：0.006-50nm成像波長(zhǎng)范圍：0.031～0.008nmX線的特征X射線成像原理

計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）

直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（DR）X射線的產(chǎn)生影響X射線穿透性主要因素：管電壓

X線的特征X射線與物質(zhì)間的相互作用（1）X射線的穿透作用。(x線成像)其貫穿本領(lǐng)的強(qiáng)弱與物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)

X線的特征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(lèi)物質(zhì)稱(chēng)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)。

X線的特征X射線與物質(zhì)間的相互作用（4）X射線的化學(xué)效應(yīng)。

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。（5）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(chēng)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。X射線成像原理①人體不同密度組織與X線成像的關(guān)系X射線成像原理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(duì)比的基礎(chǔ)，是X線成像的基本條件

X線檢查技術(shù)

可分為普通檢查、特殊檢查和造影檢查三大類(lèi)。一、普通檢查(Routineexamination)

（一）透視(Fluoroscopy)1、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、快速、多角度轉(zhuǎn)動(dòng)觀察、動(dòng)態(tài)；

2、影像空間分辨率差；

3、影像細(xì)節(jié)顯示欠清，不利于防護(hù)，無(wú)永久記錄。（二）普通X線攝影（Plainfilmradiography)

1、照片空間分辨率較高，不受體厚或密度影響，X線量較透視↓，有永久記錄；

2、靜態(tài)、費(fèi)時(shí)。9（三）、特殊檢查（Specialexamination)

1、體層攝影（Tomography)(1)分縱斷體層及橫斷體層（已淘汰）；

(2)縱斷體層2、高千伏攝影

(Highkilovoltphotography)

(1)120KV↑

(2)常用于胸部、心臟、胸部腫塊的檢查。

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3、軟X線攝影：波長(zhǎng)較長(zhǎng)、能量較低,穿透物質(zhì)的能力較弱

(1)40KV↓，鉬靶。(2)常用于乳腺、陰莖、咽喉側(cè)位的檢查。（3）康普頓吸收4.放大攝影：顯示細(xì)微病變11二、數(shù)字X線成像檢查計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）數(shù)字X線成像數(shù)字X線攝影（DR）數(shù)字減影血管造影（DSA）（一）CR與X線區(qū)別：IP成像板

1、工作原理：X線管照射人體→X線成像信息的成像板（Imagingplate；IP）→信息讀出處理→數(shù)字式平片影像。

2、功能優(yōu)點(diǎn)：

信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息；

能提高圖像密度分辨、顯示功能

圖像后處理

降低輻射劑量；⑤圖像存檔與傳輸系統(tǒng)12

3、功能缺點(diǎn)：

時(shí)間分辨率差，不能滿足動(dòng)態(tài)器官和結(jié)構(gòu)的顯示；

空間分辨率差，與常規(guī)X線屏—片系統(tǒng)比較。

4.臨床應(yīng)用：CR胸片通過(guò)后處理技術(shù)，可分別建立顯示縱隔結(jié)構(gòu)、肺內(nèi)結(jié)構(gòu)和骨骼結(jié)構(gòu)的影像。能量減影可以去除肋骨對(duì)肺組織的遮擋，對(duì)肺內(nèi)滲出性和結(jié)節(jié)性病變的檢出率都高于傳統(tǒng)的X線成像，但由于空間分辨力的不足，顯示肺問(wèn)質(zhì)與肺泡病變不及傳統(tǒng)的X線圖像。CR在觀察腸管積氣、氣腹和結(jié)石等含鈣病變優(yōu)于傳統(tǒng)X線圖像。胃腸雙對(duì)比造影在顯示胃小區(qū)、微小病變和腸黏膜皺襞上，CR優(yōu)于傳統(tǒng)的X線造影。對(duì)骨結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)軟骨及軟組織的顯示優(yōu)于傳統(tǒng)的X線成像。在一張肌肉骨骼系統(tǒng)的照片上，只需曝光一次，通過(guò)后處理系統(tǒng)的處理，即可分別得到清晰的骨骼和肌肉影像。由于CR系統(tǒng)照片的空間分辨力低于傳統(tǒng)x線照片，可能會(huì)使對(duì)病變骨骼的微細(xì)結(jié)構(gòu)的觀察受到限制，但可以通過(guò)CR系統(tǒng)的直接放大攝影得到改善。13（二）DR概念：DR是在X線電視系統(tǒng)的基礎(chǔ)上利用計(jì)算機(jī)數(shù)字化處理，使模擬視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣，模/數(shù)轉(zhuǎn)換后直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和保存的技術(shù)。1、工作原理：（系統(tǒng)控制器、高壓X線發(fā)生器觸發(fā)）X線管→準(zhǔn)直器(定位)→人體→影像增強(qiáng)管(光學(xué)系統(tǒng))→攝像機(jī)→模擬視頻信號(hào)采集、模/數(shù)轉(zhuǎn)換(Analogtodigit；A/D)→

計(jì)算機(jī)中(存儲(chǔ)、分析、保存)。14

直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（DR）DR與CR成像技術(shù)的比較（三）DSA

DSA是影像增強(qiáng)技術(shù)、電視技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)與常規(guī)的X線血管造影相結(jié)合的一種新的醫(yī)學(xué)檢查方法。

1、工作原理：X線照射人體→經(jīng)影像增強(qiáng)器轉(zhuǎn)變成熒光圖像→將圖像處理成電子信號(hào)→輸入電子計(jì)算機(jī)→模/數(shù)轉(zhuǎn)換、放大→數(shù)字化圖像[造影劑未達(dá)欲檢部位前攝取的影像稱(chēng)為蒙片(mask)，造影劑到達(dá)欲檢部位時(shí)所攝取的影像稱(chēng)為被減影圖像]→mask與被減影片數(shù)據(jù)相減→血管影像數(shù)據(jù)→數(shù)/模轉(zhuǎn)換→數(shù)字減影圖像(只有血管的圖像)。

162、減影方式：光學(xué)減影法（傳統(tǒng)）：蒙片→注入造影劑后照片

→相重疊→曝光→負(fù)片→正片(已淘汰)

時(shí)間減影法(現(xiàn)代)：上面所描述過(guò)程。能量減影法(現(xiàn)代)：技術(shù)不成熟，未能全面開(kāi)展。

3、DSA優(yōu)點(diǎn)：

圖像消除了骨骼和軟組織結(jié)構(gòu)；

采集快速，隨意重放；

同一部位可重現(xiàn)減影或不減影影像；

可存盤(pán)（save)或通過(guò)同步錄像或多幅照相機(jī)或刻錄機(jī)將影像永久保留；

可實(shí)時(shí)將透視像放大1-4倍，也可根據(jù)診斷需要將存盤(pán)影像重新調(diào)出（load)；

能動(dòng)態(tài)觀察血管在造影各期中的表現(xiàn)；17

⑦應(yīng)用數(shù)字減影技術(shù)，可將造影劑稀釋減量；

⑧數(shù)字減影有描繪血管圖（Roadmap）

4、DSA缺點(diǎn)：

碘過(guò)敏患者禁止此項(xiàng)檢查；

受檢者的呼吸動(dòng)作、肢體活動(dòng)、腸道蠕動(dòng)、心臟搏動(dòng)、肌肉收縮等均影響效果；

空間分辨率不如傳統(tǒng)X線技術(shù)高。18

三、造影檢查（Contrastmediaexamination)

1、普通X線檢查→人體自身組織天然對(duì)比（如胸片）→形成影像。

2、造影檢查→將對(duì)比劑引入器官內(nèi)或周?chē)藶樾纬擅芏炔睢纬捎跋?。造影檢查明顯擴(kuò)大了X線檢查范圍。

3、對(duì)比劑分易被X線穿透和不易被X線穿透兩大類(lèi)。

↓↓陰性造影劑陽(yáng)性造影劑

↓↓氧氣、二氧化碳鋇劑、碘劑

4、對(duì)比劑引入人體內(nèi)方法有直接引入（逆行造影、經(jīng)皮肝穿等）和生理積聚（如IVP、膽道靜脈造影等），使用對(duì)比劑應(yīng)注意藥物反應(yīng)。19X線斷層圖像2.優(yōu)點(diǎn)：圖像逼真、清晰、密度分辨率高，解剖關(guān)系明確，對(duì)病變的定位和定性診斷較普通X線有明顯提高

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原理：CT斷層裝置是利用X線管,圍繞人體的長(zhǎng)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)照射,并于對(duì)側(cè)設(shè)置檢測(cè)器吸收通過(guò)人體的不同衰減的X線,并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入電腦,進(jìn)行處理,重建成圖像后在監(jiān)視器上(CRT)顯示出橫斷面圖像,亦可再建構(gòu)成矢狀、冠狀面等圖像。第二章CT成像基礎(chǔ)

探測(cè)器

高壓發(fā)生器

高電壓

球管X-ray

人體DAS

計(jì)算機(jī)

顯示

圖像后處理照相CT機(jī)構(gòu)成

CT機(jī)主要由硬件部分與軟件部分所構(gòu)成。硬件部分主要由掃描架、掃描床及控制臺(tái)三大部分所組成。X線管及發(fā)生器、檢測(cè)器設(shè)置在掃描架內(nèi),控制臺(tái)內(nèi)裝有微型電子計(jì)算機(jī)以及圖像顯示器。為了將掃描圖像攝在膠片上,另設(shè)有多幅照像機(jī),近年逐漸應(yīng)用激光照相機(jī),使照片圖像更加清晰.CT的進(jìn)展第一代CT為一個(gè)球管加一個(gè)探測(cè)器結(jié)構(gòu)，采集方式為旋轉(zhuǎn)加平行移動(dòng)式第二代CT具有多個(gè)探測(cè)器，但仍采用旋轉(zhuǎn)加平移的掃描方式CT的進(jìn)展第三代CT的探測(cè)器達(dá)到數(shù)百個(gè)，采集過(guò)程為球管和探測(cè)器組沿受照物做往復(fù)式旋轉(zhuǎn).CT的進(jìn)展在1989年，由于滑環(huán)技術(shù)的運(yùn)用，使連續(xù)旋轉(zhuǎn)成為可能，從而奠定了螺旋掃描方式的基礎(chǔ)。CT的進(jìn)展

第五代CT掃描機(jī)(EBCT)CT的發(fā)展方向縮短掃描時(shí)間0.5”提高分辨率0.5mm圖像重建時(shí)間0.5”開(kāi)發(fā)新功能高壓低壓滑環(huán)技術(shù)—連續(xù)旋轉(zhuǎn)螺旋體積掃描—連續(xù)取樣連續(xù)進(jìn)床連續(xù)曝光體積數(shù)據(jù)應(yīng)用-高速計(jì)算機(jī)、大容量磁盤(pán)專(zhuān)用球管CTACTEMPRVRT螺旋CT機(jī)工作原理及特點(diǎn)CT的進(jìn)展CT的進(jìn)展單層螺旋CT機(jī)：薄扇形X射線束單排探測(cè)器單一數(shù)據(jù)采集通道一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期僅得一幅圖象多層螺旋CT機(jī)：錐形X射線束多排探測(cè)器四套數(shù)據(jù)采集通道每一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期可得四幅圖象CT的進(jìn)展CT的進(jìn)展CT圖像和CT值象素和體素高密度低密度等密度CT圖像的構(gòu)成CT圖像和CT值CT圖像和CT值CT值－物體密度的表示方法CT值＝1000×（μ－μ水）/μ水X光衰減率物體的密度CT值臨床診斷的重要依據(jù)水 0Hu

空氣 －1000Hu

骨 大約＋1000Hu正常組織CT值人體各種組織結(jié)構(gòu)不同,X線衰減差異較大,形成各種不同的CT值,也可以利用CT值來(lái)鑒別組織的性質(zhì)

病變的CT值

組織器官產(chǎn)生各種病變,CT值亦相應(yīng)產(chǎn)生變化,然而有時(shí)病變與正常組織呈等密度時(shí),可以應(yīng)用增強(qiáng)掃描來(lái)加以區(qū)別,為診斷提供重要信息。窗寬和窗位窗寬（windowwidth,WW，W）窗位(windowlevel,WL,L)CT圖像的特點(diǎn)重建的數(shù)字圖像密度分辨率高CT值表示密度的量斷層圖像CT的檢查技術(shù)平掃增強(qiáng)CTA(CTangiography)平掃增強(qiáng)CTACT對(duì)比增強(qiáng)的原理和目的原理水溶性碘造影劑經(jīng)經(jīng)脈注入，一般不與或和很少與人體血紅蛋白結(jié)合，而大量分布在血管內(nèi)，然后再進(jìn)入各組織細(xì)胞外液并逐漸達(dá)到平衡。正常和病變組織的強(qiáng)化是由于其含碘量增加，從而局部密度增高。造影劑在某組織分布的多少，取決于組織血流量，血流速度，微血管通透性和細(xì)胞外液體積等。組織增強(qiáng)效果與造影劑濃度，注藥方式及掃描時(shí)間是否與組織的增強(qiáng)高峰時(shí)相同步有關(guān)。

CT對(duì)比增強(qiáng)的原理和目的目的提高病變組織與正常