醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件.ppt

1、第二章 醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件,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,第一節(jié) 信息影像的傳遞與形成,一、攝影的基本概念,1攝影：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(hào)加以處理，形成表現(xiàn)信息影像的系統(tǒng)。 3攝影程序：能量信息信號(hào)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。,二、模擬X線信息影像的形成與傳遞,X線透過被照體時(shí)，因組織結(jié)構(gòu)的吸收、散射而減弱，透射線仍按

2、原方向直進(jìn)，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(gè)信息傳遞與轉(zhuǎn)換的過程。,二、模擬X線信息影像的形成與傳遞,二、模擬X線信息影像的形成與傳遞,1X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： II0e-d 人體中哪種物質(zhì)的衰減系數(shù)最大？ 2X線信息影像的轉(zhuǎn)換：將不均勻的X線強(qiáng)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(qiáng)度分布（熒光屏、影像增強(qiáng)器系統(tǒng)等）。,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)，

3、那么透過射線通過直接對X線膠片進(jìn)行感光以及激發(fā)增感屏發(fā)出熒光并將熒光強(qiáng)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。,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、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(shí)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。,二、模擬X線信息

4、影像的形成與傳遞,透過被照體的X線強(qiáng)度分布若通過熒光倍增管，將波長為0.110-80.610-8cm的X線轉(zhuǎn)換成波長為510-5610-5cm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(shí)影像形成：通過對視覺影像的識(shí)別、判斷，作出評(píng)價(jià)或診斷。,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(jìn)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

5、影像。,1、模擬圖像,2、數(shù)字圖像,第二節(jié) 信息源,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

6、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。,第二節(jié) 信息源,一、X線成像 X線在透過人體時(shí)，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

7、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（radio frequency，RF），使人體組織中的氫質(zhì)子(1H)受到激勵(lì)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(hào)（MR信號(hào)），接收器（線圈）接收信號(hào)重建成像。,第二節(jié) 信息源,二、磁共振成像 1、信號(hào)的強(qiáng)弱與人體組織的氫質(zhì)子密度密切相關(guān)。 2、因?yàn)槿梭w組織結(jié)構(gòu)含水量、水分子的運(yùn)動(dòng)、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(shí)間T1； （2）橫向弛豫時(shí)間T2；,第二

8、節(jié) 信息源,（3）H質(zhì)子的密度； （4）流體的流動(dòng)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(hào)。,不想聽了.,第三節(jié) 影像信息載體,一、X 線 X線的電磁輻射中的特點(diǎn)屬于高頻率、波長短的射線 X射線的頻率約在3101631020 Hz之間，波長約在1010-3nm之間 X線診斷常用的X線波長范圍為0.0080.031nm,X 線,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，且有干涉、衍射、偏

9、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。,X線成像,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),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(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？,X線成像,2. X射線人體成像 使用X射線對人體進(jìn)行照射，并對透過人體的X射線信息進(jìn)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(qiáng)度大致均勻的X射線投照到人

10、體上時(shí)，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(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)換成可見光的強(qiáng)度分布，形成人眼可見的X 射線影像。,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。,X線成像, 人體不同密度組織與X線成像的關(guān)系,X線成像, 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

11、比的基礎(chǔ)，是X線成像的基本條件,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(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)。,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)

12、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(gè)特性可充分應(yīng)用在腫瘤放射治療中。,射頻電磁波,MR信號(hào)產(chǎn)生必須具備三個(gè)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(hào)的信息載體。,第四節(jié) 影像信息接收器,一、屏片系統(tǒng) 二、影像增強(qiáng)器-X線電視 三、影像板 四、平板

13、探測器 五、CT成像檢測器 六、磁共振成像的接受線圈,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；,本 章 小 結(jié),課后復(fù)習(xí)內(nèi)容,第二章 醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件,1攝影的程序是（） A、檢測-光或能量-信號(hào)-圖像形成 B、光或能量-信號(hào)-檢測-圖像形成 C、光或能量-檢測-信號(hào)-圖像形成 D、信號(hào)-檢測-光或能量-圖像形成 E、信號(hào)-光或能量-檢測-圖像形成,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(hào) D、成像系統(tǒng) E、攝影程序,第二章 醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件,3X線影像

14、信息的傳遞及影像形成的敘述，錯(cuò)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(qiáng)器,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、2540kVp B、3540kVp C、4060kVp D、40100kVp E、25150kVp,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(cuò)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線信息是在哪一階段形成的（） A、X線透過被照體后 B、X線到達(dá)被照體前 C、形成視覺影像之后 D、X線照片沖洗后 E、在大腦判斷之后,第二章 醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件,8X線信息影像傳遞過程中，作為信息源的是（） A、X線 B、被照體 C、增感屏 D、膠片 E、照片,第二章 醫(yī)學(xué)影像成像的基本條件,9屏-片系統(tǒng)X線信息影像傳遞過程中，作為信息載體的是（） A、X線 B、膠片 C、被照體 D、增感