醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)復(fù)習(xí)整理NEW

醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)復(fù)習(xí)整理（四種成像技術(shù)的物理原理，基木思想等）第一章：X射線物理第一節(jié)：X射線的產(chǎn)生醫(yī)學(xué)成像用的X射線輻射源都是利用高速運(yùn)動(dòng)的電子撞擊靶物質(zhì)而產(chǎn)生的。產(chǎn)生X射線的四個(gè)條件：（1） 電子源（2） 高速電子流（包括高電壓產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)和高度真空的空間）（3） 陽極靶X射線管結(jié)構(gòu)及其作用（陰極，陽極，玻璃壁）（1） 陰極：包括燈絲，聚焦杯，燈絲為電子源，聚焦杯調(diào)節(jié)電流束斑大小和電子發(fā)射方向。（2） 陽極：接收陰極發(fā)出的電子；為X射線管的靶提供機(jī)械支撐；是良好的熱輻射體。（3） 玻璃壁：提供真空環(huán)境。3a實(shí)際焦點(diǎn)：燈絲發(fā)射的電子，經(jīng)聚焦加速后撞擊在陽極靶上的面積稱為實(shí)際焦點(diǎn)。有效焦點(diǎn)：X射線管的實(shí)際焦點(diǎn)在垂直于X射線管軸線方向上投影的面積，稱為有效焦點(diǎn)。有效焦點(diǎn)的面積為實(shí)際焦點(diǎn)面積的sine倍。（0為靶與豎直方向的夾角）補(bǔ)充：影響焦點(diǎn)大小的因素有哪些？答：燈絲的形狀、大小及在陰極體中的位置、管電流、管電壓和陽極的靶角e有關(guān)。管電流升高，焦點(diǎn)變大；管電壓升高，焦點(diǎn)變小。4?碰撞損失：電子與原子外層電子作用而損失的能量。5?輻射損失：電子與原子內(nèi)層電子或原子核作用而損失的能量。a標(biāo)識(shí)輻射（特征輻射）：高速電子與原子內(nèi)層電子發(fā)生相互作用，將能量轉(zhuǎn)化為標(biāo)識(shí)輻射。b.韌致輻射：高速電子與靶原子核發(fā)生相互作用，將能量轉(zhuǎn)化為韌致輻射。6.a.連續(xù)X射線短波極限（入min）：連續(xù)X射線強(qiáng)度是隨波長的變化而連續(xù)變化的，每條曲線有一個(gè)峰值，曲線在波長增加方向上無限延展，但強(qiáng)度越來越弱，在波長減小的方向上，曲線都存在一個(gè)最短波長，稱短波極限。光子能量的最大極限（hvmax）等于入射電子在X射線管加速電場(chǎng)中所獲得的能量eU,即光子最短波長為：入min=1.24/U（nm）0連續(xù)X射線的短波極限只與管電壓有關(guān)。且與其成反比。最大光子能量對(duì)應(yīng)的光子最短波長。b.特征X射線產(chǎn)生條件：管電壓U滿足入射電子動(dòng)能〉靶原子某一殼層電子結(jié)合能7.X射線的產(chǎn)生機(jī)制：電子與物質(zhì)的相互作用，X射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子在與物質(zhì)相互作用中產(chǎn)生的。韌致輻射是產(chǎn)生連續(xù)X射線的機(jī)制。影響X射線能譜的大小和相對(duì)位置的因素：管電流——能譜幅度管電壓一一能譜幅度和位置附加濾過——能譜幅度，在低能時(shí)更加有效靶材料一一能譜幅度和特征X射線位置電壓波形一一能譜幅度，在高能時(shí)更加有效第二節(jié)：X射線輻射場(chǎng)的空間分布X射線強(qiáng)度:X射線在空間某一點(diǎn)的強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于X射線傳播方向上的單位面積上的光子數(shù)量與能量乘積的總和。補(bǔ)充：X射線強(qiáng)度是由光子數(shù)量和光子能量?jī)蓚€(gè)因素決定。X射線的量與質(zhì)X射線的質(zhì)（x-rayquality）又稱線質(zhì)，表示X射線的硬度，即穿透物質(zhì)本領(lǐng)的大小。與光子能量有關(guān)。由管電壓和濾過間接表示。通常以千伏數(shù)（kV）為單位。X射線的量（x-rayquantity）決定于X射線束中的光子數(shù)。由管電流與照射時(shí)間間接表示通常以毫安秒（mA?s）為單位。3.各種因素對(duì)X射線強(qiáng)度的影響影響因素（增加）X射線的質(zhì)X射線的量毫安秒不變?cè)黾庸茈妷涸黾釉黾影性有驍?shù)增加增加附加濾過增加降低距離不變降低電壓脈動(dòng)降低降低管電流不變?cè)黾拥谌?jié)：X射線與物質(zhì)的相互作用1.X射線與物質(zhì)三種作用形式：光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)，電子對(duì)效應(yīng)光電效應(yīng)：能量為hv的X射線光子通過物質(zhì)時(shí)，與物質(zhì)原子的軌道電子發(fā)生相互作用，把全部能量傳遞給這個(gè)電子，光子消失，獲得能量的電子掙脫原子束縛成為自由電子（光電子）；原子的電子軌道出現(xiàn)一個(gè)空位而處于激發(fā)狀態(tài)，他將通過發(fā)射標(biāo)識(shí)X射線或俄歇電子的形式很快回到基態(tài)，這個(gè)過程成為光電效應(yīng)。補(bǔ)充:產(chǎn)生條件:入射光子、軌道電子、相互作用能量守恒hv=Ee+Eb.Ee:光電子的動(dòng)能,Eb:原子第i層電子的結(jié)合能，光電質(zhì)量衰減系數(shù)與Z的3次方成正比，隨原子序數(shù)的增大，光電效應(yīng)的發(fā)生概率迅速增加。診斷放射學(xué)中的光電效應(yīng)：利：能產(chǎn)生質(zhì)量好的影像，原因是：（1）不產(chǎn)生散射線，減少照片灰霧（2）可增加人體不同組織和造影劑對(duì)射線的吸收差別，產(chǎn)生高對(duì)比度的X射線照片，對(duì)提高診斷的準(zhǔn)確性有好處。弊：入射X射線通過光電效應(yīng)可全部被人體吸收，增加了受檢者的劑量。康普頓效應(yīng):當(dāng)入射X射線光子和原子內(nèi)一個(gè)軌道電子發(fā)生相互作用時(shí)，光子損失一部分能量，并改變運(yùn)動(dòng)方向，電子獲得能量而脫離原子，這個(gè)過程成為康普頓效應(yīng)。診斷放射學(xué)中的康普頓效應(yīng)：散射線增加了照片灰霧，降低了影像的對(duì)比度，但與光電效應(yīng)相比受檢者的劑量較低。散射較強(qiáng)，醫(yī)生和技術(shù)人員應(yīng)注意防護(hù)。電子對(duì)效應(yīng):當(dāng)X射線光子從原子核旁經(jīng)過時(shí)，在原子核庫倫場(chǎng)的作用下形成一對(duì)正負(fù)電子，此過程稱為電子對(duì)效應(yīng)。產(chǎn)生條件：hv=E++E-+2mec2各種相互作用的相對(duì)重要性：光子能量處于10keV 100MeV能量范圍的低能端部分，光電效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)；中間部分，康普頓效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)；高能端部分電子對(duì)效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)。X射線的基本特征（1） X射線的穿透作用（2）熒光作用（3）電離作用（4）熱作用（5）化學(xué)和生物效應(yīng)*X射線的穿透作用是X射線醫(yī)學(xué)影像學(xué)的基礎(chǔ)。第四節(jié)：X射線在物質(zhì)中的衰減包括距離所致的衰減（擴(kuò)散衰減）和物質(zhì)所致的衰減（吸收衰減）X射線強(qiáng)度衰減的平方反比定律：X射線點(diǎn)源在向空間各方向輻射時(shí)，若不考慮物質(zhì)的吸收，與普通點(diǎn)光源一樣，在半徑不同球面上的X射線強(qiáng)度與距離（即半徑）的平方成反比。一、 單能X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律單能窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律半價(jià)層（half-valuelayer,HVL）:X射線強(qiáng)度衰減到其初始值一半時(shí)所需某種物質(zhì)的衰減厚度。寬束X射線:含有散射線成分的X射線束。積累因子B：表示在物質(zhì)中所考慮的那一點(diǎn)的光子計(jì)數(shù)率與未經(jīng)相互作用原射線光子計(jì)數(shù)率之比。二、 連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律決定X射線衰減程度的因素：X射線本身的性質(zhì)，物質(zhì)的密度，原子序數(shù)，每千克物質(zhì)含有電子數(shù)。三、 X射線的濾過濾過：X射線管出口放置一定均勻厚度的金屬，預(yù)先把X射線束中的低能成分吸收掉，將X射線的平均能量提高，這種過程就是所謂濾過。鋁當(dāng)量（mmAl）：是指一定厚度的鋁板與其它濾過材料相比，對(duì)X射線具有相同的衰減效果，此鋁板厚度就是該濾過材料的鋁當(dāng)量。實(shí)際濾過板可選擇某種物質(zhì)使它通過光電效應(yīng)大量吸收低能成分，而高能成分通過時(shí)僅有極少量的康普頓散射吸收和光電效應(yīng)吸收，絕大部分高能射線可通過。理想濾過板低能成分全部吸收高能成分全部透過單能X射線由于具有同樣的穿透本領(lǐng)，無需濾過，其線質(zhì)可用X射線光子的能量或半價(jià)層表示。但對(duì)連續(xù)X射線來說，光子能量不同，當(dāng)通過濾過物質(zhì)后，能量分布有不同的變化,要描述它的線質(zhì)比較困難。在不需嚴(yán)格的能譜分析情況下，通?？捎冒雰r(jià)層、有效能量等表示。三、 化合物的有效原子序數(shù)是指在相同照射下，1kg混合物或化合物與1kg單元素物質(zhì)所吸收的輻射相同時(shí)，此元素的原子序數(shù)就稱為化合物的有效原子序數(shù)?？灯疹D散射占優(yōu)勢(shì)時(shí)，電子密度成為衰減的主要因素。四、 X射線在人體內(nèi)的衰減人體各種組織器官的密度，有效原子序數(shù)，厚度不同，對(duì)X射線的吸收程度各不一樣。當(dāng)X射線穿過人體組織，由于透過量不同，從而形成帶有信息的X射線影像，這種影像是肉眼看不見的，當(dāng)它到達(dá)熒光屏或X射線膠片時(shí)，將不可見的X射線影像變?yōu)榭梢姽庥跋瘛Ｓ^察分析這種深淺不同的影像，就能幫助判斷人體各部分組織器官的正常或病理的形態(tài)，這就是X射線診斷的物理基礎(chǔ)。第二章第一節(jié)X射線攝影基本原理？X射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，當(dāng)一束強(qiáng)度大致均勻的x射線照到人體時(shí)，由于人體各種組織、器官在度、厚度方面的差異，對(duì)投照在其上的X射線的衰減各不相同，使透過人體的x射線強(qiáng)度分布發(fā)生變化，攜帶人體信息，形成X射線信息影像。再通過一定的采集，轉(zhuǎn)換，顯示系統(tǒng)將X射線強(qiáng)度分布轉(zhuǎn)換成可見光的分布，形成人眼可見的X射線影像。米集、轉(zhuǎn)換、顯示系統(tǒng)（1） 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。（2） X射線照片系統(tǒng)：用膠片采集轉(zhuǎn)換X射線信息影像，使之成為可見的影像，即為X射線攝影。X射線照片系統(tǒng)主要包括醫(yī)用膠片（或膠片一增感屏系統(tǒng)）和膠片處理系統(tǒng)。膠片作用：影像記錄，顯示，貯存。特性:感光，即接受光的投照并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成潛影?；叶龋好靼祷蚝诎椎某潭龋饕善毓饬浚赐墩展鈴?qiáng)度對(duì)投照時(shí)間的積分）X射線照射的膠片，經(jīng)過顯影、定影后，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光密度D。膠片成像原理：利用X射線的感光特性，醫(yī)用膠片接收X射線照射時(shí)會(huì)產(chǎn)生某種化學(xué)反應(yīng)，醫(yī)用膠片上形成與X射線信息影像相對(duì)應(yīng)的不可見的潛影，再將帶有潛影的膠片經(jīng)過顯影、定影等處理，最終獲得可見的描述組織、器官分布情況的灰度圖像。0臨床上，影像白對(duì)應(yīng)組織的密度高，吸收X射線多，照片上呈白影；黑對(duì)應(yīng)組織的密度低，吸收的X線少，照在膠片上的多，膠片呈黑影。膠片特性曲線：相對(duì)曝光量RE與對(duì)應(yīng)光密度D的關(guān)系曲線膠片寬容度：是膠片的性能指標(biāo)之一，指感光材料按線性關(guān)系正確記錄被檢體反差的范圍，即膠片特性曲線直線部分的照射量范圍，又稱曝光寬容度。增感屏構(gòu)造：基層、反射層和吸收層、熒光層、保護(hù)層。作用：增加X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。增感原理：增感屏上熒光物質(zhì)受到X射線激發(fā)后，將X射線能量的一部分（大約5%?20%）轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀妆荒z片所接受的熒光，從而增強(qiáng)了對(duì)X射線膠片的感光作用。第二節(jié)1?軟X射線攝影:采用20-40KV的峰值管電壓產(chǎn)生的低能X射線（即軟X射線）進(jìn)行的攝影。原理是利用人體各種組織對(duì)不同質(zhì)地軟X射線的吸收有顯著差別，其質(zhì)量衰減系數(shù)與物質(zhì)有效原子序數(shù)3次方成正比，使密度相差的基本不大的脂肪、肌肉和腺體等軟組織在感光膠片上形成對(duì)比度高的影像，從而使影像更清晰。物質(zhì)對(duì)軟X射線的吸收衰減以光電效應(yīng)為主。2?高千伏X射線攝影的產(chǎn)生方式：管電壓大于120kV產(chǎn)生高能X射線。應(yīng)用：胸部攝影（顯示心臟、肋骨和膈肌后的肺組織）基本原理是利用管電壓達(dá)到120kv以上時(shí)，組織吸收以散射效應(yīng)（康普頓散射）為主，質(zhì)量衰減系數(shù)與原子序數(shù)、密度無關(guān)，骨骼、軟組織、脂肪的氣體的影像密度差別隨之減少，相差不大，即使相互重疊也不致為骨影所遮蓋，從而使與骨骼相重疊的軟組織或骨骼本身的細(xì)小結(jié)構(gòu)及含氣的管腔等變得易于觀察。3..對(duì)比劑：造影劑是為增強(qiáng)影響觀察效果而注入（或服用）到人體組織或器官的化學(xué)制品。分為陽性和陰性，陽性是指對(duì)比劑的有效原子序數(shù)大，物質(zhì)密度高，對(duì)X射線吸收強(qiáng)，在透視熒光屏上顯示濃黑的對(duì)比劑影像，在膠片上則是淡白的對(duì)比劑影像，如各種鋇劑、碘劑。陰性對(duì)比劑：對(duì)比劑的有效原子序數(shù)低，物質(zhì)密度小，對(duì)X射線吸收差，在透視熒光屏上顯示淡白的對(duì)比劑影像，在膠片上則是濃黑的對(duì)比劑影像，如空氣，氧氣，二氧化碳及氧化氮等。引入對(duì)比劑形成密度差異顯示形態(tài)功能選擇條件：良好的顯影效果。無毒性，無刺激性，副作用小。容易吸收和排泄，不久存于體內(nèi)。理化性能穩(wěn)定，便于儲(chǔ)存。4.X射線造影：將某種對(duì)比劑引入欲檢查的器官內(nèi)或其周圍，形成物質(zhì)密度差異，使器官與周圍組織的X射線影像密度差增大，顯示出器官的形態(tài)和功能的方法。1?影像質(zhì)量是由對(duì)比度、模糊度、噪聲及信噪比、偽影及畸變等多種因素綜合體現(xiàn)出來的。2?對(duì)比度：差異的程度。包括3?模糊度：通常用小物點(diǎn)的模糊圖像的線度表示物點(diǎn)圖像的模糊程度。第五節(jié)1?數(shù)字減影血管造影（DSA）的原理是？數(shù)字減影血管造影是將造影前、后獲得的數(shù)字圖像進(jìn)行數(shù)字減影，在減影圖像中消除骨骼和軟組織結(jié)構(gòu)，使?jié)舛群艿偷膶?duì)比劑所充盈的血管在減影圖像中顯示出來，有較高的圖像對(duì)比度。2?數(shù)字減影的3種基本方法：（1）?時(shí)間減影從靜脈或動(dòng)脈注入對(duì)比劑。在對(duì)比劑進(jìn)入欲顯示血管區(qū)域之前，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)采集一幀圖像貯存在存儲(chǔ)器內(nèi)，作為掩模（即蒙片）。它與在時(shí)間上順序出現(xiàn)的充有對(duì)比劑的血管圖像（稱為充盈圖像）一點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)的進(jìn)行相減。這樣，相同固定的圖像部分（如軟組織和骨骼）就被消除，而對(duì)比劑通過血管引起的密度變化就會(huì)被突出地顯示出來。優(yōu)點(diǎn)：減影圖像突出了對(duì)比劑影像的對(duì)比度。缺點(diǎn)：病人移到或動(dòng)脈脈搏的運(yùn)動(dòng)會(huì)影響圖像質(zhì)量；（2） ?能量減影（雙能減影、K-緣減影）血管注入碘對(duì)比劑后，用略低于和略高于碘K-緣能量（33keV）的X射線照射，在這兩種條件下所得的血管造影影像中，碘在不同能量下的衰減特征差別較大,可將此兩種影像數(shù)字減影,可以突出減影圖像中碘的對(duì)比度，不消除其它無關(guān)組織結(jié)構(gòu)對(duì)圖像的影響，而且更能突出血管的對(duì)比度（碘的對(duì)比度）。優(yōu)點(diǎn)：不受軟組織運(yùn)動(dòng)影響圖像質(zhì)量。缺點(diǎn)：不能在一幅減影圖像中同時(shí)抵消軟組織和骨骼。（3） ?混合減影對(duì)比劑注入前后都做高能和低能圖像。先做高能和低能的減影圖像得到一系列雙能減影圖像。這些雙能減影圖像中軟組織像（或骨像）已被消除。再用時(shí)間減影處理雙能減影圖像消除骨骼（或軟組織）等背景。缺點(diǎn)：減影圖像中不能將軟組織和骨骼同時(shí)抵消；要求X射線管能在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生兩種不同能量的X射線，增加了設(shè)備的復(fù)雜性；優(yōu)點(diǎn)：如果高能像和低能像是在一個(gè)很短的時(shí)間間隔內(nèi)取得，則可將患者移到的影響減至很??；3?影像DSA影像質(zhì)量的因素？1?噪聲：包括X射線的量子噪聲、視頻攝影機(jī)的噪聲、模擬存儲(chǔ)器件的噪聲及X射線穿過被檢查身體時(shí)散射線引起的噪聲2?運(yùn)動(dòng)偽影:會(huì)嚴(yán)重?fù)p害DSA的影像質(zhì)量3?對(duì)比劑濃度：DSA要求的動(dòng)脈對(duì)比劑濃度與血管直徑近似地成反比4DSA的優(yōu)缺點(diǎn)？?jī)?yōu)點(diǎn)：圖像疊加準(zhǔn)確，對(duì)比度大，可用稀釋的很淡的對(duì)比劑顯示出被充盈的細(xì)小血管?？蓪?shí)時(shí)處理，即圖像信息的數(shù)字化、圖像信息的處理和存儲(chǔ)都不需要很多時(shí)間。在屏幕上直接顯示出減影圖像，便于進(jìn)行圖像分析。數(shù)字圖像存儲(chǔ)有可能對(duì)圖像偽影進(jìn)行快速的校正。缺點(diǎn)：當(dāng)不進(jìn)行選擇性注射時(shí)，圖像中會(huì)出現(xiàn)血管重疊。由于背檢者的移動(dòng)、吞咽、腸蠕動(dòng)和動(dòng)脈搏動(dòng)等慢運(yùn)動(dòng)，使掩模圖像和充盈圖像發(fā)生位移，以致不能充分消掉與血管重疊的那些結(jié)構(gòu)，而產(chǎn)生圖像偽影。計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）CR與傳統(tǒng)X線攝影的不同之處？曝光量少，寬容度大B.數(shù)字化成像，可進(jìn)行圖像處理，為X射線長期保存和高效率的檢索提供可能。C.其影像記錄與顯示不是在同一媒介上完成的，成像過程為：先用成像板（IP）進(jìn)行影像信息的采集，然后通過讀取裝置將成像板中的影像信息讀出后，由計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)處理，再經(jīng)顯示、記錄裝置成像、顯示、貯存。3?光激勵(lì)發(fā)光的發(fā)光特性某些物質(zhì)在第一次受到照射光（一次激發(fā)光）照射時(shí)，能將一次激發(fā)光所攜帶的信息貯存（記錄）下來，當(dāng)再次受到照射光（二次激發(fā)光）照射時(shí)，能發(fā)出與一次激發(fā)光所攜帶的信息相關(guān)的熒光。4?直接數(shù)字化X射線攝影（DDR）其與其他攝影技術(shù)的不同點(diǎn)體現(xiàn)在探測(cè)器上。即二維平板探測(cè)器（FPD）：A.非晶態(tài)硒型平板探測(cè)器b.非晶態(tài)硅型平板探測(cè)器c.氣體電離室探測(cè)器5.DDR的主要特點(diǎn)：其與傳統(tǒng)增感屏一膠片系統(tǒng)不同，由于成像環(huán)節(jié)明顯減少，可以在兩個(gè)方面避免了圖像信息的丟失。一時(shí)在屏一片系統(tǒng)中X射線照射使增感屏發(fā)出可見光后，再使X射線膠片感光的過程中的信息丟失，二是暗室化學(xué)處理過程中的信息丟失。圖像具有較細(xì)節(jié)可見度，能夠滿足臨床常規(guī)X射線攝影診斷的需要。放射劑量小，曝光寬容度大，曝光條件易掌握。可以根據(jù)臨床需要進(jìn)行各種圖像后處理。數(shù)字X射線影像的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)（與傳統(tǒng)X射線攝影比較）1?量子檢出效率高，X射線劑量低。2?對(duì)比度高，曝光寬容度大，但細(xì)節(jié)可見度低于X射線膠片影像，但是可以通過圖像處理的方式進(jìn)行彌補(bǔ)。攝影條件好，無需連續(xù)輻照?qǐng)D像存儲(chǔ)、傳輸方便5?可進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助診斷霍斯菲爾德(Housefield)發(fā)明了CTX-CT成像過程：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(使用的是有一定能譜寬度的連續(xù)X射線，通過準(zhǔn)直器后變?yōu)檎鳻射線)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后，再轉(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)。3.X射線體層攝影的基本原理是根據(jù)X射線的投照原理，在曝光過程中，X射線管焦點(diǎn)、肢體、膠片三者必須保持相對(duì)靜止，才能獲得清晰的影像。因此在曝光的過程中，欲成像部位的各點(diǎn)必須固定地投影在膠片的同一位置上，影像才能清楚顯示。如果三者之一在曝光中移動(dòng)，影像就會(huì)模糊。X射線體層攝影的目的是攝取人體某一體層的影像，而使其它各層影像模糊不清。因此必須使焦點(diǎn)、被攝體層和膠片保持相對(duì)靜止，而使其它各層對(duì)焦點(diǎn)和膠片作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。斷層：是根據(jù)研究目的沿某一方向所作的具有一定厚度的標(biāo)本，是指在受檢體內(nèi)接受檢查并欲建立圖像的薄層，又稱為體層。體素：是指在受檢體內(nèi)欲成像的斷層表面上，按一定的大小和一定的坐標(biāo)人為地劃分為很小的體積元。像素：圖像平面下劃分的小單元，構(gòu)成圖像最基本最小的面積元。體素與像素之間一一對(duì)應(yīng)：①空間位置；②體素的吸收衰減系數(shù)和像素的取值掃描：是為獲取投影值而采用的物理技術(shù)。是用X射線束以不同的方式、按一定的順序、沿不同的方向?qū)澐趾皿w素編號(hào)的受檢體斷層進(jìn)行投照，并用高靈敏度的檢測(cè)器接收透射體素陣后的出射X線速強(qiáng)度。方法有平移掃描、旋轉(zhuǎn)掃描、平移加旋轉(zhuǎn)掃描。投影：投照受檢體后出射X線速的強(qiáng)度I。投影的數(shù)值稱為投影值。投影值的分布成為投影函數(shù)，準(zhǔn)直器：允許X射線通過的狹窄通道，通過準(zhǔn)直器之后的X射線稱為窄束X射線。反投影法(backprojection)：利用投影數(shù)值近似地復(fù)制出ui值的二維分布。4?反投影法的原理沿掃描路徑的反方向，把所得投影的數(shù)值反投回各體素中去，并用計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，求出各體素u值而實(shí)現(xiàn)圖像的重建。優(yōu)點(diǎn)：重建速度快：缺點(diǎn)：產(chǎn)生圖像的邊緣失銳。解決的辦法：采用濾波反投影法，即把獲得的投影函數(shù)作卷積處理以便于濾波，之后把改造過的投影函數(shù)進(jìn)行反投等處理，就可以達(dá)到消除星狀偽影的目的。CT值的定義：CT影像中每個(gè)像素所對(duì)應(yīng)的物質(zhì)對(duì)X射線線性平均衰減量大小的表示。CT=kU~Uw,P71，CT值的單位為HUuw第三節(jié)：1?窗口技術(shù)系指CT機(jī)放大或增強(qiáng)某段范圍內(nèi)灰度的技術(shù)，即把人體中與被觀測(cè)組織的CT范圍相對(duì)應(yīng)的灰度范圍確定為放大或增強(qiáng)的灰度范圍，把確定灰度范圍的上限以上增強(qiáng)為完全白，把確定灰度范圍的下限一下壓縮為完全黑，這樣就放大或增強(qiáng)了確定灰度范圍內(nèi)不同灰度之間黑白對(duì)比的程度。這個(gè)被確定為放大或增強(qiáng)的灰度范圍叫做窗口，放大的灰度范圍上下限之差叫窗寬，放大的灰度范圍的平均值，即所放大灰度范圍的灰度中心值叫窗位。傳統(tǒng)X-CT的掃描方式一、 單束平移-旋轉(zhuǎn)（T/R）方式1?組成：一個(gè)X射線管一個(gè)檢測(cè)器2?特點(diǎn)：先直線平移后旋轉(zhuǎn)角度3?缺點(diǎn)：射線利用率極低掃描速度慢二、 窄扇形束平移-旋轉(zhuǎn)（T/R）方式組成：一個(gè)X射線管6~30個(gè)檢測(cè)器組構(gòu)成同步掃描系統(tǒng)2?特點(diǎn)：窄扇形線束同時(shí)采樣平移-旋轉(zhuǎn)缺點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)偽影三、 旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)（R/R）方式1?組成：一個(gè)X射線管和由250?700個(gè)檢測(cè)器（或用檢測(cè)器陣列）排成一個(gè)可在掃描架內(nèi)滑動(dòng)的緊密圓弧形排列組成。2?特點(diǎn)：寬扇形線束同步旋轉(zhuǎn)缺點(diǎn)：環(huán)形偽像四、 靜止-旋轉(zhuǎn)掃描（S/R）方式組成：一個(gè)X射線管和600~2000個(gè)檢測(cè)器在掃描架內(nèi)排列成靜止的檢測(cè)器環(huán)組成。2?特點(diǎn)：寬扇形射束只有X射線管旋轉(zhuǎn)3?速度快克服環(huán)形偽影五、 傳統(tǒng)CT掃描的技術(shù)缺憾電纜供電一一不能連續(xù)掃描一一時(shí)間延緩斷層間隔六、 電子束掃描方式1?組成：特殊制造的大型X線管和靜止排列的檢測(cè)器環(huán)電子束偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生X射線特點(diǎn)：電子控制，無機(jī)械運(yùn)動(dòng)3?優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)態(tài)器官檢查，高速掃描1?螺旋CT（SCT或者HCT）與傳統(tǒng)CT的不同點(diǎn)：a.螺旋CT對(duì)X射線管的供電方式不同。b。掃描方式不同。2?什么是螺旋掃描CT?X射線管向一個(gè)方向圍繞受檢體連續(xù)旋轉(zhuǎn)掃描，受檢體（檢查床）同時(shí)向一個(gè)方向連續(xù)勻速移動(dòng)通過掃描野。3?螺旋CT掃描方式的優(yōu)點(diǎn)：a.提高了掃描速度，單次屏氣就可以完成整個(gè)檢查部位的掃描,減少了運(yùn)動(dòng)偽像；b.由于可以進(jìn)行薄層掃描，且在斷層與斷層之間沒有采集數(shù)據(jù)上的遺漏，所以不僅可在任意位置上重建圖像，而且還可提供較好的三維圖像重建的容積數(shù)據(jù)和質(zhì)量。c.根據(jù)需要任意回顧性重建圖像，無層間隔大小的約束和重建次數(shù)的限制。d.單位時(shí)間內(nèi)的掃描速度提高，提高了增強(qiáng)CT檢查時(shí)對(duì)比劑的利用率。X-CT圖像的質(zhì)量控制對(duì)比度（contrast）：是CT圖像表示不同物質(zhì)密度差異（主要是針對(duì)生物體的組織器官及病變組織等而言），或?qū)射線透射度微小差異的量。高對(duì)比度分辨力：物體與勻質(zhì)環(huán)境的X射線線性衰減系數(shù)差別的相對(duì)值大于10%時(shí)，CT機(jī)（從而也是CT圖像）能分辨該物體的能力，單位是mm或LP?cm-1低對(duì)比度分辨力：物體與勻質(zhì)環(huán)境的X射線線性衰減系數(shù)差別的相對(duì)值小于1%時(shí)，CT機(jī)（從而也是CT圖像）能分辨該物體的能力，單位是mm。圖像噪聲：在均勻物質(zhì)的影像中，表示給定區(qū)域的各CT值對(duì)其平均值變化的量。X-CT的偽像：是指在重建圖像過程中，所有不同類型的圖像干擾和各種其他非隨機(jī)干擾在圖像上的表現(xiàn)，它對(duì)應(yīng)的是受檢體中根本不存在的組織或病灶的影像。補(bǔ)充：1、普通X射線影像與X-CT影像最大的不同之處是什么？答：二者最大的不同之處在于：X-CT像是斷層的、經(jīng)過重建的數(shù)字影像；而普通X射線攝影像是多器官重疊的模擬圖像。第四章11.產(chǎn)生核磁共振（NMR）時(shí)，射頻電磁波的頻率Vrf=2T"i'B第三節(jié)磁共振成像原理:利用處于靜磁場(chǎng)中的原子核在另一交變電場(chǎng)作用下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)梯度磁場(chǎng)進(jìn)行空間定位，通過圖像重建的成像技術(shù)。產(chǎn)生三個(gè)基本條件:1.能夠產(chǎn)生共振躍遷的原子核；2?恒定的靜磁場(chǎng)（外磁場(chǎng)、主磁場(chǎng)）3.產(chǎn)生一定頻率電磁波的交變磁場(chǎng)（射頻磁場(chǎng)RF）MRI的特點(diǎn)：1.具有較高的組織對(duì)比度和組織分辨力2.多方位成像3.多參數(shù)成像4能進(jìn)行形態(tài)、功能、組織化學(xué)和生物化學(xué)方面的研究5.多種特殊成像6.以射頻脈沖作為成像的能量源7.流動(dòng)測(cè)量?jī)?yōu)點(diǎn)：1.MRI對(duì)人體沒有電離輻射損傷；MRI能獲得原生三維斷面成像而無需重建就可獲得多方位的圖像；軟組織結(jié)構(gòu)顯示清晰，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、膀胱、直腸、子宮、陰道、關(guān)節(jié)、肌肉等檢查優(yōu)于CT。多序列成像、多種圖像類型，為明確病變性質(zhì)提供更豐富的影像信息。缺點(diǎn)：1.和CT一樣，MRI也是影像診斷，很多病變單憑MRI仍難以確診,不像內(nèi)窺鏡可同時(shí)獲得影像和病理兩方面的診斷；對(duì)肺部的檢查不優(yōu)于X線或CT檢杳，對(duì)肝臟、胰腺、腎上腺、前列腺的檢查不比CT優(yōu)越，但費(fèi)用要高昂得多；對(duì)胃腸道的病變不如內(nèi)窺鏡檢杳：對(duì)骨折的診斷的敏感性不如CT及X線平片；5?體內(nèi)留有金屬物品者不宜接受MRI。6.危重病人不宜做妊娠3個(gè)月內(nèi)者除非必須，不推薦進(jìn)行MRI檢查&帶有心臟起搏器者不能進(jìn)行MRI檢查，也不能靠近MRI設(shè)備9?多數(shù)MRI設(shè)備檢查空間較為封閉，部分患者因恐懼不能配合完成檢查10.檢查所需時(shí)間較長宏觀的磁共振現(xiàn)象1） 平衡態(tài)的能級(jí)分布平衡態(tài)的磁化強(qiáng)度2） 激勵(lì)后能級(jí)重新分布3） 激勵(lì)過程磁化強(qiáng)度矢量的變化過程：主磁場(chǎng)方向分量的大小變化；XY平面分量既有大小變化，同時(shí)繞Z軸旋轉(zhuǎn)。低能數(shù)量多于高能級(jí)磁化現(xiàn)象：宏觀物體包含大量的自旋磁矩。但由于這些自旋小磁體雜亂無章的排列，磁性相互抵消，對(duì)外不顯磁性。在外磁場(chǎng)的作用下，這些磁矩有沿外磁場(chǎng)排列的趨勢(shì)，從而對(duì)外顯磁性。稱為磁化現(xiàn)象。在MRI中，1H核主要來自組織器官中的水，即水的含量越多的地方，p越大。在不同病理階段上，病灶的含水量不同，這就是MRI診斷中病灶分期的根據(jù)之一。馳豫過程：從“不平衡”狀態(tài)（激勵(lì)狀態(tài)）恢復(fù)到平衡狀態(tài)的過程。T1為系統(tǒng)的縱向馳豫時(shí)間，T2為橫向馳豫時(shí)間?？v向弛豫：又稱自旋——晶格弛豫，是MZ在激勵(lì)過后恢復(fù)到最大值M0這一過程中的時(shí)間常數(shù)，樣品中的自旋核核晶格以熱輻射的形式相互作用。橫向弛豫：又稱自旋——自旋弛豫，是自旋核之間的相互作用產(chǎn)生的，是Mxy以Max衰減到0的變化快慢，本質(zhì)是自旋核的磁矩方向由相對(duì)有序狀態(tài)向無序狀態(tài)的過渡過程。弛豫過程——相對(duì)獨(dú)立晶格一般指自旋核以外的部分，即自旋核的外環(huán)境。弛豫過程及其特征量T1、T2縱向弛豫時(shí)間T1處于高能態(tài)的自旋核向低能態(tài)過渡。橫向弛豫時(shí)間T2由相對(duì)有序狀態(tài)向無序狀態(tài)的過渡過程。T1、T2都是時(shí)間常數(shù)，T1表示Mz隨時(shí)間變化的快慢，T2表示Mxy隨時(shí)間變化的快慢自由感應(yīng)衰減信號(hào)（freeinduceddecay,FID）:射頻脈沖停止后，樣品在弛豫過程中，由于磁矩大小和方向變化在接受線圈中產(chǎn)生的電磁感應(yīng)信號(hào)。它是分析核磁共振過程的基本素材。特點(diǎn)：（1）信號(hào)強(qiáng)度隨時(shí)間迅速衰減。（2）信號(hào)有一定頻寬。如果是在90°脈沖激勵(lì)下發(fā)生的馳豫過程稱為狹義的馳豫過程，而在一般的8角脈沖激勵(lì)下發(fā)生的馳豫過程稱為廣義的馳豫過程成像物體的基本參數(shù)：質(zhì)子密度P，馳豫時(shí)間T1,T2自旋回波序列P1133.SE序列的加權(quán)圖像名稱TE選擇TR選擇效果T1加權(quán)圖像短短T1小I值大T2加權(quán)圖像長長T2大I值大質(zhì)子密度加權(quán)圖像短長質(zhì)子密度大I值大第二節(jié)各個(gè)方向上梯度磁場(chǎng)分量的作用分別是：BGx進(jìn)行頻率編碼；BGy進(jìn)行相位編碼；梯度磁場(chǎng)BGz選出一個(gè)垂直于Z軸的薄層。K空間P124AW-—r- 、.Vt-第五、八早放射性核素顯像原理：放射性核素顯像是利用放射性核素示蹤技術(shù)在活體內(nèi)實(shí)現(xiàn)正常和病變組織顯像的核醫(yī)學(xué)檢查法。放射性核素或其標(biāo)記化合物與天然元素或其化合物一樣，引入體內(nèi)后根據(jù)其化學(xué)及生物學(xué)特性有其一定的生物學(xué)行為，它們選擇性地聚集在特定臟器、組織或受檢病變部位中的主要機(jī)制有：①細(xì)胞選擇性攝取（包括特需物質(zhì)、特價(jià)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物或異物）；②特異性結(jié)合；③化學(xué)吸附；④微血管栓塞；⑤簡(jiǎn)單在某一生物區(qū)通過和積存等。核衰變：是指放射性核素自發(fā)地放出射線（或粒子）變?yōu)榱硪环N核素的過程。原子核衰變的類型：第一種是a衰變（電離作用大，貫穿本領(lǐng)?。?，它是某種元素的一個(gè)原子核通過放射出一個(gè)a粒子，而變成另外一種元素的原子核的衰變.原子核在進(jìn)行a衰變時(shí)，放出一個(gè)a粒子，并且原子序數(shù)減去2,質(zhì)量數(shù)減去4,成為原子序數(shù)比它小2的原子核.其中，衰變前的原子核稱為母核，而衰變后生成的原子核稱為子核.第二種放射性衰變是B衰變（電離作用比較小，貫穿本領(lǐng)比較大），它的特點(diǎn)是原子核的原子序數(shù)改變而質(zhì)量數(shù)不變.它主要分為三種類型：B+衰變、B+衰變和軌道電子俘獲.在B+衰變中，原子核中的一個(gè)質(zhì)子放出一個(gè)正電子和一個(gè)中微子而成為中子，同時(shí)原子序數(shù)也減去1.第三種放射性衰變Y衰變（電力作用小，貫穿本領(lǐng)大），往往是伴隨著a衰變或B衰變而產(chǎn)生的.原子核經(jīng)過a衰變或B衰變后一般處在激發(fā)態(tài)，這時(shí)就會(huì)發(fā)生y衰變，使原子核躍遷到基態(tài)，同時(shí)放出一個(gè)高能光子.除此之外，原子核的放射性衰變還包括原子核的自發(fā)裂變、質(zhì)子放射性等許多形式.只有很重的原子核才會(huì)有顯著的原子核的自發(fā)裂變，1940年最早發(fā)現(xiàn)的可以自發(fā)裂變的原子核是鈾核，現(xiàn)在已知的可以自發(fā)裂變的原子核主要是比鈾重的原子核.放射性衰變（原子核衰變即核反射現(xiàn)象）：是指放射性原子核自發(fā)地從不穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定狀態(tài)的過程；在放射性核素（母核）在衰變過程中，自身原子數(shù)目不斷減小并產(chǎn)生新的核素（子核），并釋放出射線；對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的子核可能是穩(wěn)定的核素，也可能具有放性；從而子核會(huì)按照自身的衰變方式和規(guī)律繼續(xù)衰變，直到獲得穩(wěn)定的子核；衰變常數(shù)：描述放射性核素衰變快慢物理量，單位s-1。半衰期（halflife）：特定能態(tài)的放射性核素，核的的數(shù)量因發(fā)生自發(fā)自發(fā)核衰變減少到原來核數(shù)一半所需的時(shí)間；（單位：年a、天d、小時(shí)h、秒s）生物衰變常數(shù)：考慮由于人體排泄而使核素?cái)?shù)量減小，且假設(shè)此減小也按指數(shù)規(guī)律變化；對(duì)應(yīng)也應(yīng)有一個(gè)衰變常數(shù)稱生物衰變常數(shù)bo有效衰減常數(shù)e;物理衰變常數(shù)p三者表示放射性核素的衰變快慢?？傻茫簂/Te/2=l/Tp/2+l/Tb/2可見，有效半衰期比物理半衰期和生物半衰期都短。平均壽命：某種放射性核素在衰變過程中的平均存在時(shí)間，單位秒So放射性活度(radioactivity):單位時(shí)間內(nèi)衰變的原子核數(shù)為該放射性樣品的放射性活度，也稱放射性強(qiáng)度。用A表示，單位貝可(勒爾)Bq1Bq=1s-1居里(1Ci=3.7?1010Bq)1?核素一定，在體外測(cè)得活度值正比于體內(nèi)對(duì)應(yīng)投影位置上的放射性核素?cái)?shù)目，這是核素顯像基本原理之一。2?兩種核素N相同，衰變常數(shù)不同。即引入兩種數(shù)量相等的不同核素，短壽命核素的活度大。A一定時(shí)，即在滿足體外測(cè)量的一定活度下，引入體內(nèi)的放射性核素壽命越短，所需數(shù)量越少。這就是臨床應(yīng)用短壽命核素的原因。核反應(yīng)：具有一定能量的粒子如質(zhì)子(p)、中子(n)、光子(?)等轟擊原子核(靶核)，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪辉雍?，并釋放另一種粒子的過程。重核裂變和核反應(yīng)堆(生產(chǎn)放射性核素)重核裂變：中子轟擊重原子核會(huì)產(chǎn)生重核裂變，分裂為質(zhì)量差不多相等的兩個(gè)部分和1到3個(gè)中子并同時(shí)放出大量的熱量。在裂變中，入射一個(gè)中子，而射出多個(gè)中子，射出的中子又會(huì)與重核發(fā)生裂變，從而產(chǎn)生的中子越來越多，所以裂變呈現(xiàn)鏈?zhǔn)降姆磻?yīng)，將能產(chǎn)生可控制的持續(xù)重核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置稱為核反應(yīng)堆。放射性核素顯像的類型：1?平面與斷層顯像2?靜態(tài)與動(dòng)態(tài)顯像3?局部與全身顯像4?陽性與陰性顯像5.靜息與負(fù)荷顯像6.早期與延遲顯像7.單光子與正電子顯像。放射性核素顯像(即核醫(yī)學(xué)物理)的特點(diǎn)：技術(shù)特點(diǎn)：所獲得的圖像包含豐富的功能性信息，不僅能獲得組織臟器新陳代謝情況，還可揭示細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜微細(xì)的各種反應(yīng)；1?放射性核素顯像為功能顯像，它能反映臟器、組織或病變的血流、功能、引流、代謝和受體方面的信息，有利于疾病的早期診斷。2?可以對(duì)影像進(jìn)行定量分析，提供有關(guān)血流、功能和代謝的各種參數(shù)。3?某些臟器、組織或病變能特異地?cái)z取特定顯像劑而顯影，這種顯像即具有較高的特異性，如用放射性標(biāo)記的配體進(jìn)行受體顯像，放射性核素標(biāo)記的單克隆抗體進(jìn)行RII等。放射性核素顯像所得臟器和病變的影像清晰度較差，影響對(duì)細(xì)微結(jié)構(gòu)的顯示和病變的精確定位。這一方面是由于引入體內(nèi)的放射性活度受限，致使成像的信息量不足，另一方面也受顯像儀器空間分辨率的影響，故顯示細(xì)微的解剖結(jié)構(gòu)上不及CT、MR和超聲檢查。近年來圖像融合技術(shù)的應(yīng)用可將CT或MR提供的解剖結(jié)構(gòu)信息與核醫(yī)學(xué)SPECT或PET提供的功能代謝信息準(zhǔn)確匹配，得到對(duì)病灶既能精確定位又能定性的高質(zhì)量圖像5?顯像劑大多數(shù)通過靜脈注射或口服引入體內(nèi)，屬無創(chuàng)性檢查。其化學(xué)量極微，多為幾毫克，不良反應(yīng)率遠(yuǎn)低于X線造影劑。受檢者輻射吸收劑量也多低于X線檢查，因此本法是一種安全的檢查方法核素示蹤:是以放射性核素或其標(biāo)記化合物作為示蹤劑，應(yīng)用射線探測(cè)方法來檢測(cè)他的示蹤，是研究示蹤劑在生物體系或外界環(huán)境中運(yùn)動(dòng)規(guī)律的核技術(shù)?；靖鶕?jù)：放射性核素衰變時(shí)發(fā)射射線，利用高靈敏度放射性測(cè)量?jī)x器可對(duì)其標(biāo)記物質(zhì)進(jìn)行精確定性、定量及定位測(cè)量。1?同一元素的各同位素有相同化學(xué)性質(zhì)，在生物體內(nèi)生物化學(xué)變化過程完全相同，生物體不能區(qū)別同一元素的各同位素，可用放射性核素來代替其同位素中的穩(wěn)定性核素。2?放射性核素在核衰變時(shí)發(fā)射射線，利用高靈敏度的放射性測(cè)量?jī)x器可對(duì)它所標(biāo)記的物質(zhì)進(jìn)行精確定性、定量、定位測(cè)量。核素示蹤技術(shù)的優(yōu)越性：1?靈敏度高2?測(cè)量方法簡(jiǎn)便3?醫(yī)學(xué)科學(xué)中應(yīng)用廣泛，可用于生命活動(dòng)過程的各個(gè)階段4?準(zhǔn)確性高，結(jié)果可靠放射性制劑：用于核醫(yī)學(xué)診斷和治療的，含有放射性核素的一類特殊藥物；核醫(yī)學(xué)影像診斷用的放射性制劑也叫顯影劑（imagingagent）。Y閃爍計(jì)數(shù)器：Y閃爍計(jì)數(shù)器（Yscintillationdetector）主要部件由閃爍體（碘化鈉（鉈）［NaI（T1）］晶體）、光電倍增管（photomultiplier,PMT）和光學(xué)收集系統(tǒng)（反射層、光學(xué)耦合劑、光導(dǎo)）組成。工作原理：射線入射到閃爍晶體內(nèi)產(chǎn)生熒光，光導(dǎo)（或光學(xué)耦合劑）和反射層組成的光收集系統(tǒng)將光子投射到光電倍增管光陰極上，擊出電子，電子在光電倍增管內(nèi)倍增、加速在陽極上形成電流脈沖，電流脈沖幅值與射線能量成正比，電流脈沖個(gè)數(shù)與?光子數(shù)成正比，即與輻射源的活度成正比。閃爍計(jì)數(shù)器的優(yōu)點(diǎn)：效率高，有很好的時(shí)間分辨率和空間分辨率，時(shí)間分辨率達(dá)10A-9秒，空間分辨率達(dá)毫米量級(jí)。它不僅能探測(cè)各種帶電粒子，還能探測(cè)各種不帶電的核輻射；不僅能探測(cè)核輻射是否存在，還能鑒別它們的性質(zhì)和種類；不但能計(jì)數(shù)，還能根據(jù)脈沖幅度確定輻射粒子的能量。在核物理和粒子物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用十分廣泛。醫(yī)學(xué)放射性核素的來源1?反應(yīng)堆（生產(chǎn)放射性核素）：首先以235U和239PU為核燃料進(jìn)行反應(yīng)，然后用在裂變過程中產(chǎn)生的中子（n）轟擊靶核發(fā)生核反應(yīng)，再將經(jīng)中子輻照后的靶物進(jìn)行化學(xué)處理，即可最后生產(chǎn)獲得醫(yī)用放射性核素。2?回旋加速器（生產(chǎn)醫(yī)用放射性核素）：回旋加速器是用來加速帶電粒子轟擊靶核產(chǎn)生放射性核素發(fā)生核反應(yīng)的裝置。3?放射性核素發(fā)生器（生產(chǎn)醫(yī)用放射性核素）：放射性核素發(fā)生器是一種從較長半衰期的母體核素中分離出由它衰減而來的短半衰期子核的裝置。第七、八章超聲（ultrosound,US）:是一種高頻機(jī)械波。20000Hz?10的15次方Hz。人耳感覺不到超聲波，人耳的聽覺范圍是在20Hz?20000Hz之間。診斷用超聲波的頻率在1MHZ（10的6次方HZ）至100MHZ超聲波特點(diǎn)：頻率高、波長短、方向性強(qiáng)、能量大、危害小。超聲波的分類：1?按振動(dòng)形式分：縱波（氣體、液體、固體）橫波（固體）2?按頻率分（臨床用）：低頻超聲1?2.75MHz；中頻（常規(guī)）超聲3?10MHz；高頻超聲12?20MHz；超高頻超聲〉20MHz3?按發(fā)射方式分類：連續(xù)波（連續(xù)正弦等幅波，頻率與振幅穩(wěn)定不變）；脈沖波（阻尼衰減振蕩波，特征量有脈沖寬度、T脈沖重復(fù)周期、PRF脈沖重復(fù)頻率、Tr間歇期、S占空因子、W峰峰值功率、平均功率）超聲波的產(chǎn)生機(jī)制：1.高頻聲源2?要有傳播超聲的介質(zhì)壓電效應(yīng)：機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。機(jī)械力引起材料內(nèi)部正負(fù)電荷重心相對(duì)位移,產(chǎn)生符號(hào)相反的表面電荷而產(chǎn)生電場(chǎng)。電致伸縮效應(yīng)：電場(chǎng)引起材料內(nèi)部正負(fù)電荷重心相對(duì)位移，內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致宏觀上的幾何形變。電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。通常臨床上采用壓電陶瓷作為制作壓電式換能器的材料超聲波的速度：超聲在彈性介質(zhì)中傳播時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)傳播的距離。聲速的大小與介質(zhì)有密切的關(guān)系：不同頻率的超聲在相同介質(zhì)中傳播時(shí)，聲速基本相同；同一頻率的超聲在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，聲速各不同；在各相同性的均勻介質(zhì)中，聲速是一個(gè)恒量；在各相異性的介質(zhì)中，沿各個(gè)方向傳播的聲速不同；在非均勻介質(zhì)中，各部分介質(zhì)的聲速不同；聲速與溫度成正比關(guān)系聲壓（P）—某一時(shí)刻，介質(zhì)中某一點(diǎn)有超聲波傳播時(shí)的壓強(qiáng)p與無超聲波傳播時(shí)壓強(qiáng)值p0之差。超聲介質(zhì)中傳播，介質(zhì)密度將作周期性變化。在介質(zhì)中的稀疏區(qū)域，實(shí)際壓強(qiáng)小于無超聲波傳播時(shí)的壓強(qiáng)；在介質(zhì)中的密集區(qū)域，實(shí)際壓強(qiáng)大于無超聲波傳播時(shí)的壓強(qiáng)聲強(qiáng)（I）:超聲波在傳播過程中單位時(shí)間內(nèi)通過單位橫截面積的平均超聲波能量；聲阻抗（Z）:聲壓與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度之比。聲壓與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度同位相時(shí)，聲阻抗為聲阻Z=pc.單位瑞利（Rayleigh）.聲阻抗與密度有關(guān)，所以Z由介質(zhì)固有性質(zhì)決定；聲阻抗與溫度有關(guān)。聲阻抗物理意義：代表介質(zhì)阻礙聲波傳播的能力。人體組織分成三大類：低聲阻的氣體或充氣組織如肺部組織；中等聲阻的液體和軟組織如肌肉；高聲阻的礦物組織如骨骼。三類組織聲阻相差甚大，彼此不能傳播聲波。超聲檢測(cè)主要適用第二類組織。第二類組織中，聲阻抗相差不大，聲速大致相等，又可利用不同類組織間的聲阻抗造成的反射、散射識(shí)別不同軟組織與器官的形態(tài)和性質(zhì)。這是超聲成像及讀片的基本物理依據(jù)。超聲通過聲阻抗差達(dá)到百分之一的介質(zhì),可在其交界面上產(chǎn)生反射可被測(cè)量。聲強(qiáng)級(jí)(LI)：代表聲強(qiáng)的大小?；鶞?zhǔn)聲強(qiáng)(10)=10-12Wm-2。單位：貝爾(Bel、B) 分貝(dB) 1B=10dB聲壓級(jí)(LP)：代表聲壓的大小。臨床用聲強(qiáng)級(jí)表示儀器的探測(cè)靈敏度。聲壓級(jí)與聲強(qiáng)級(jí)數(shù)值上一樣，只是表現(xiàn)形式不同聲束聚焦：聚焦后聲束寬度變小，可提高超聲設(shè)備的橫向分辨力；聲束聚焦的好處：聲束聚焦區(qū)域能量強(qiáng)度最大，可用于治療腫瘤等組織；.聲聚焦方法：聲透鏡聚焦：凹透鏡；曲面換能器聚焦：晶片型探頭；電子聚焦：多晶片電子聚焦換能器。超聲波傳播遵循幾何聲學(xué)原則：1?直線傳播2?遇到界面發(fā)生反射和透射研究聲波反射，折射特性基本依據(jù)：1.聲壓連續(xù)：界面兩側(cè)聲壓相等；2.法向速度連續(xù)：進(jìn)界面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度在垂直界面的分量相等，出界面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度在垂直界面的分量相等。聲壓的反射系數(shù)：反射聲壓與入射聲壓之比聲強(qiáng)的反射系數(shù)：反射聲強(qiáng)與入射聲強(qiáng)之比聲波垂直入射：Z1>>Z2 tP趨近0(rP心-1)超聲強(qiáng)烈反射(全反射)無透射，且反射波與入射波的位相突變180，即半波損失。Z1"Z2 tP"1(rP"0)超聲全部透射Z2>>Z1 tP"2(rP"1)反射強(qiáng)烈而不能透射，這是一種駐波現(xiàn)象。衰減概念：聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，聲波聲強(qiáng)隨傳播距離增加而逐漸減弱的現(xiàn)象；聲波衰減的主要原因擴(kuò)散衰減：反射波，折射波或者波陣面的擴(kuò)大造成單位截面通過的聲能減?。簧⑸渌p：聲波傳播過程中，由于散射中心的散射作用，產(chǎn)生散射波，從而使沿傳播方向上的聲波能量減??；吸收衰減：聲波傳播過程中，與介質(zhì)相互作用，聲能被吸收，轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式的機(jī)械能，從而使沿傳播方向上的聲波能量減小；聲波在介質(zhì)中的衰減規(guī)律：頻率越大，傳播距離越長，衰減越大諧波：醫(yī)學(xué)利用造影劑產(chǎn)生微氣泡獲得諧波進(jìn)行諧波成像。氣泡產(chǎn)生的諧波比組織諧波強(qiáng)的多。1?空化效應(yīng)：超聲在液體中傳播產(chǎn)生聲壓，當(dāng)聲壓為負(fù)值，且負(fù)壓夠大時(shí)，分子間距離增大超過極限值，液體就會(huì)氣化，產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象。穩(wěn)態(tài)空化：氣泡半徑周期性振動(dòng)，穩(wěn)態(tài)空化中氣泡半徑振動(dòng)是非線性的，包含各種諧波的振，因此穩(wěn)態(tài)空化中的氣泡也會(huì)產(chǎn)生諧波；瞬態(tài)空化：氣泡半徑劇烈振動(dòng)。2.組織諧波：簡(jiǎn)諧波在非線性組織中傳播發(fā)生畸變時(shí)，周期不變，按照傅立葉變換理論，此波可由具有原始頻率的基波和一系列頻率為基波倍數(shù)的諧波這些正弦波重疊而成；x=0幅度為零，x增大幅度增大。n=l：基波n=2：二次諧波n>2：高次諧波在聲波剛進(jìn)入非線性介質(zhì)時(shí)（x=0處），聲波還未發(fā)生波形畸變，此時(shí)基波能量最大，振幅相應(yīng)最大；隨著在非線性介質(zhì)中的傳播，波形畸變，基波能量逐漸轉(zhuǎn)化為諧波的能量，因此諧波能量（振幅）逐漸增大；當(dāng)增大到一定值時(shí)開始衰減；基波就是欲進(jìn)入非線性介質(zhì)的聲波，這就解釋了為什么基波所引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度方程與聲波在線性介質(zhì)中所引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方程相同；此種由于聲波在介質(zhì)中傳播所產(chǎn)生的諧波稱為組織諧波。超聲成像三個(gè)物理假定：1.聲束介質(zhì)中直線傳播2.各介質(zhì)中聲速均勻一致3.各種介質(zhì)中介質(zhì)吸收系數(shù)均勻一致。以此來估計(jì)成像方位，估計(jì)成像層面，確定增益補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)參數(shù)。超聲反射成像：用探頭接收界面反射的回波，界面的位置可通過所接收回波的時(shí)間來確定；而回波幅值的大小則代表了形成界面的兩種組織的聲阻抗之差。攜帶超聲成像的位置信息。超聲散射成像：超聲波進(jìn)入人體，經(jīng)過與人體組織相互作用后，其幅度、波前方向、相位及頻率在相互作用的位置上發(fā)生了變化，從而形成以這些作用點(diǎn)為中心的次級(jí)波源，產(chǎn)生超聲波的再發(fā)射，這種再發(fā)射現(xiàn)象就稱為超聲波的散射。攜帶被測(cè)介質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息?；夭y(cè)距理論基礎(chǔ)：不同組織器官的聲阻抗不同，那么探頭所發(fā)射的超聲波在界面處就會(huì)產(chǎn)生回波，則超聲波到達(dá)界面并反射回探頭所經(jīng)歷的往返路徑S與聲速c之間的關(guān)系就可確定產(chǎn)生回波的界面的位置；L=ct/2.時(shí)間增益補(bǔ)償?shù)暮x：由于介質(zhì)對(duì)超聲波衰減的存在且不可忽略，則對(duì)于人體內(nèi)不同深度相同性質(zhì)的界面，因到達(dá)不同深度界面的聲波被衰減的程度不同，幅值不同，從而界面回波的幅值相差很多；其原則是按衰減的幅度補(bǔ)償，使接收器增益隨掃描時(shí)間而增加。B超成像原理：聲束直線移動(dòng)；X軸偏轉(zhuǎn)板加掃描信號(hào)，用X軸代表探頭移動(dòng)的位置。將所獲得的不同位置聲束掃描回波沿X軸展開，從而形成二維斷層圖像。掃描（Scan）:聲束掠過某剖面的過程。電子線性掃描（線陣式探頭為基礎(chǔ)，若干陣元編為一組，一個(gè)線陣式探頭分成幾組，每組陣元產(chǎn)生一束掃描超聲束，并自接收自己產(chǎn)生聲束的回波。如果聲束發(fā)射按陣元組排列順序進(jìn)行，則相當(dāng)是有一個(gè)聲束在線性平移）：常規(guī)掃描；隔行掃描；飛越掃描；半間距掃描相控陣扇形掃描B超的特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，價(jià)格低廉，無損傷無痛苦，組織分辨力特強(qiáng)（阻抗差千分之一，便能區(qū)分，超聲對(duì)軟組織的分辨力是X射線的100倍以上）應(yīng)用對(duì)象：目前主要用于心臟大血管、腹盆腔的肝、脾、腎、子宮、膀胱等。缺點(diǎn)：顯示的是二維切面圖像，對(duì)臟器和病灶的空間構(gòu)形和空間位置不能清晰顯示；由于切面范圍和探查深度有限，對(duì)病變所在臟器或組織的毗鄰結(jié)構(gòu)顯示不清；對(duì)過度肥胖病人，含氣空腔和含氣組織以及骨骼等顯示極差。B超圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)：空間分辨力：清晰區(qū)分細(xì)微組織的能力。1.橫向分辨力：在與超聲波束垂直平面上能分辨開相鄰兩點(diǎn)間最小距離的能力。超聲束直徑小于兩點(diǎn)間距可將其分辨。2?縱向分辨力：超聲傳播方向上兩界面回波不重疊的最小距離。3?最小距離以內(nèi)的距離稱為盲區(qū)，位于最小距離以內(nèi)的病灶，反射回波信號(hào)相互重疊，病灶輪廓不能被分辨；縮短盲區(qū)，只有縮短脈沖寬度，但可造成超聲能量減少影響靈敏度，通常在適當(dāng)縮短脈沖寬度同時(shí)提高脈沖頻率補(bǔ)償。4側(cè)向分辨力：厚度分辨力。清晰均勻性1?對(duì)比清晰度：低對(duì)比度情況下，能區(qū)別的兩相鄰點(diǎn)間的最小距離；2?圖像均勻性：整個(gè)顯示畫面的均勻程度。偽像及其形成原因：偽像（Artifact）形成原因復(fù)雜，成像系統(tǒng)原理不足，三個(gè)物理假定在實(shí)際組織中很難滿足，技術(shù)限制、方法不全等客觀條件，診斷上的主觀推斷等人為因素。超聲圖像失真造成