射线成像ppt课件

医学影像： 用形态学的方式显示人体组织属性； 提供解剖学结构以及生理、生化和代谢功能的信息。 医学影像物理学内容： 成像装置的物理原理和关键技术； 物质波与人体组织相互作用的规律； 图象数据的采集与重建方法； 成像系统的性能指标和质量控制。 医学影像物理学 电离辐射型 电磁波 射线 射线 相机核素断层 透视X-CT 非电离辐射型 声波电磁波电场 超声波 超声 成像 可见光 红外线 微波 内镜显微镜 热成像 微波 断层 阻抗成像 射频 磁共振 图图像种类类 成像方式 成像依据 对对人体影响 特长长 X射线线 直接透射成像 密度和厚度 有损损 形态态、全貌、精细细 X-CT 数据测测量重建 吸收系数 有损损 高对对比分辨率 超声波 同上 界面反射 无损损 安全、动态动态 、重复 核素 同上 核素含量或分布 有损损 功能 磁共振 同上 氢氢核物理状态态 无损损 软组织软组织 代谢谢信息 几种主要成像 方式的比较 投影X射线影像的形成 组织组织 、器官的原子序数 、密度和厚度等差异 X射线线的衰减，透射 强度分布 X射线线信息影 像 采集、转转 换换 显显示X射线线影 像 第二章 X 射线成像 1、X 射线线的产产生 产产生X射线线必须须具备备基本条件： 1）电电子源； 2）高速电电子流 强电场电场 ； 高真空度空间间 3）靶 21 普通X 射线摄影 一、普通X射线摄线摄 影装置 X射线产线产 生装置（三部分）； 控制台； 影像接收。 3、X射线线管的阴极产产生电电子 类类型：圆圆焦点型 线线焦点型 1）结结构与类类型 结结构：灯丝丝、聚焦杯 钨丝钨丝 直径：0.10.3mm 2）灯丝丝材料： 钨丝钨丝 中含微量元素钍钍（增加电电子发发射率、延长长寿命） 3）钨钨蒸发发：电电弧放电电故障 4）灯丝电丝电 流：温度电电子发发射率 5）束流斑点的影响因素：聚焦杯、 空间电间电 荷效应应、灯丝丝尺寸 4、X 射线线管的阳极 1）类类型： 固定：牙科、移动动式 旋转转：常用 固定式 旋转转 阳极转转速： 普通 2700rpm/min 高速 8100rpm/min 2）阳极功能： 导电导电 体； 为为靶提供机械支撑； 热辐热辐 射体 3）靶：阳极受电电子轰击轰击 的区域 4）靶面材料： 纯钨纯钨 ：抗热胀热胀 性差，易龟龟裂； 铼钨铼钨 合金(1/9)：加强机械强度，避免龟龟裂； 钼钼基或石墨靶基的铼钨铼钨 合金。 选择钨选择钨 作靶材料的原因： 原子序数高，X射线发线发 生效率高、高能； 熔点高(3410）； 蒸气压压低，金属蒸气少； 加工容易。 5、X射线线管的焦点 1）焦点的分类类 实际实际 焦点：电电子束聚焦后在阳极靶上的冲击击面积积 。 取决于聚焦槽的形状和深度。 有效焦点：实际实际 焦点在X射线线管长轴长轴 垂直方向上的投影面。 取决于靶倾倾角。 6、附加滤过滤过 滤过滤过 板到诊视诊视 床之间间的滤过滤过 滤过滤过 物：可拆卸滤过滤过 板（铜铜或铝铝）、附加滤过滤过 板、遮光器等 铜铜：滤过滤过 低能射线线（不能单单独作滤过滤过 板）； 铝铝：滤过滤过 高能射线线（一般诊诊断用单单独铝铝做滤过滤过 板）； 复合滤过滤过 板：铜铜（产产生 8kV标识标识 射线线）面向X射线线管（铝铝1.5kV） 二、 普通X 射线摄线摄 影的原理与技术术特点 1、人体的物质组质组 成 骨骼：胶体蛋白、钙钙 钙约钙约 占 50%60%； Ca3(PO4)2 占 85%； CaCO3 占 10%； Mg3(PO4)2 占 5%。 软组织软组织 ：肌肉、脂肪 水占 75%； 蛋白质质 脂肪 占23% 碳水化合物 K, Na, Cl, Fe等元素占 2% X射线的吸收比150倍 2、X线线衰减与普通X 射线摄线摄 影 模拟图拟图 像： 灰度是空间间位置的连续连续 函数 影像结结构重叠、图图像模糊 组织组织比重吸收比（ 60kV) 荧荧光屏胶片 骨骼：Ga 60%,密度大 软组织软组织 及体液：皮肤、肌肉 、内脏脏及血液、淋巴液、尿 液等 水： 脂肪：密度低 气体：肺及胃肠肠道内，密度 最低 1.9 1.011.06 1 0.92 0.0013 5.0 1.01 1 0.50 0.001 黑 灰黑 灰 灰白 白 白 灰白 灰 灰黑 黑 人体各组织组织 、器官在密度和厚度等方面存在差异，X射线线的衰减不同， 透射也不同。人体不同部位透射出的X射线线，在荧荧光屏和胶片上形成的 明暗不同的点构成影像 。 22 X射线透视与造影 缺点： 1）荧荧光屏转换转换 效率低； 2）在暗室观观察灵明度低； 3）辐辐射剂剂量大、危害大 一、传统X射线荧光屏透视 二、配有影像增强器的X射线线透视视 X 射线线 人 体 图图像转换转换 器 影像增强器 光学系统统 摄摄像管 预预放器 信息处处理 监视监视 器 1、系统统原理 2、X射线线影像增强器 入射窗：玻璃（铝铝和钛钛金属），X射线线吸收率小，散射线线少； 输输入屏：碘化铯铯(CsI/Na),透明度高，X射线线吸收率高，蓝蓝光； 光电电阴极：形成电电子影像； 聚焦电电极（电电子透镜镜）： 光电电子加速、电电子聚焦； 输输出屏：电电子束撞击荧击荧 光 体转转化为为可见见光。影像缩缩小 ，亮度增加 3、系统结统结 构 点 片 突出观观察层层面；模糊其他层层面 原理：三点共线线X线线管焦点、指定 层层面中心、胶片中心在同一直线线 23 体层摄影与特殊X线成像 一、X线线体层摄层摄 影 二、特殊 x射线摄线摄 影 条件：管电压电压 ：20kV40 kV；钼钼靶 组织对组织对 射线线吸收方式：光电电效应应； 基本原理： 密度相近（0.91.0）的各种软组织软组织 ，吸收软软X射线线（PE） 具有几何级级数的变变化（Z3)关系, 影像对对比度提高。 部位：乳腺 1、软软X射线摄线摄 影 molybdenum target radiography 左乳外象限大片密度增高 影，皮肤增厚，乳头缩陷 同一病人右乳 钼靶片 高千伏X射线摄线摄 影 high KV radiography 管电压电压 ： 120 kV150kV； 组织对组织对 射线线吸收方式：康普顿顿效应应 基本原理：各组织组织 影像密度的高低受组织组织 原子序数和厚度的影响减小，各 组织组织 的重叠不会被骨影遮盖，细细小结结构变变得易于观观察。 大叶性干酪性肺炎。高千伏胸片 示右上致密影内可见见虫蚀样蚀样 空洞 优优点： 穿透力强，层层次清晰，毫安小，曝光时间时间 短。 缺点： 能量大，吸收差异小，散射线线多，降低反差，增 大灰雾雾。 部位：胸片 2、X 射线线造影 X 射线线造影 软组织间软组织间 密度差异小。如心脏脏、血管、脑脑、肾肾和胆囊等，腔道内充有的 液体与软组织软组织 密度差别别不大，X射线诊线诊 断受到限制。 将对对比剂剂（contrast medium)引入欲检查检查 的器官内或其周围围，改变变器官 与周围组织围组织 的X射线线影像密度，显显示出器官的形态态功能。 对对比剂剂 阳性对对比剂剂：有效原子序数大，物质质密度高。如钡剂钡剂 和碘剂剂等； 阴性对对比剂剂：有效原子序数低，物质质密度小。 如空气、氧气和二氧化碳等。 对对比剂剂的选择选择 ：无毒、易排泄、理化性能稳稳定。 在荧荧光屏上的椎间盘间盘 造影前后位像 。骨骼显显示为为暗灰色阴影，而针头针头 和注射到椎间盘间盘 内的造影剂剂是黑色 的。 24 数字X射线透视与血管造影 X 射 线线 源 人 体 影像 增强 器 摄摄影电视电视 系统统 视频输视频输 出 数字化 A/D转换转换 计计算机 处处理 数字图图像 D/A转换转换 模拟图拟图 象重新显显示在 电视终电视终 端 数字X射线线透视视 数字减影血管造影 (Digital Subtraction Angiography, DSA) A/D 存 储 器 1 存 储 器 2 D/A 12 DSA的物理基础础 造影前 造影后 造影前后透过过X射线线强度的对对数差 1、DSA成像方法 时间时间 减影： 将不同时间时间 得到的两副数字 图图像相减得到的影像。 缺点：易受病人位置移动动 和动动脉博动动的影响。 掩模 将同一时间时间 在不同能量X光透视视下获获得的数字图图象相减。 能量减影： K-缘缘减影：分别别用高、低于33keV两种能量曝光影像，碘与其他物质质的衰 减特性有较较大差别别。 碘对对于33KeV的X射 线线有显显著吸收 混合减影： 在造影剂剂到达前后都做高能和低能的影像 先做能量减影，消除软组织软组织 影像； 再用时间时间 减影消除骨骼影像； 最终终只得到血管的影像。 在减影过过程中，应应尽可能克服运动带动带 来的影响 DSA参数性成像 非形态 学信息 形态态学信息： 血换换分布、轮轮廓、数量、位置、 管径 非形态态学信息： 廓清过过程、深度、容量等 25 数字X射线摄影 一、数字X射线探测器 储储能荧荧光体 激光扫扫描器 光电电倍增管 电电信号输输出 闪烁闪烁 晶体 光电电二极管 薄膜晶体管 阵阵列 电电信号输输出 闪烁闪烁 晶体 电电荷耦合器 阵阵列 电电信号输输出 1、间间接转换转换 探测测 器 荧 光 储 能 探 测 器 光 电 二 极 管 探 测 器 电 荷 耦 合 探 测 器 光电导电导 体（ 硒） 薄膜晶体管 阵阵列 电电信号输输出 2、直接转换转换 探测测器 1、光激励发发光 光激励发光 互不影响 S/N高 二、计算机X射线摄影（computed radiography， CR) Photostimulated luminescence（PSL) 氟溴化钡晶体 （掺二价铕离子） 影像信息的采集 成像板（imaging plate, IP)： 基板上覆盖氟溴化钡钡晶体 （掺掺二价铕铕离子） 成像板（imaging plan) 二次激发光 光激励发光 2、CR系统成像基本过程 3、CR的优优缺点 优优点： （1）数字影像，易于处处理，保存，传输传输 和使用 （2）线线性度好，动态动态 范围围（宽宽容度）大，对对比度大 （3）临临床应应用范围围广 （4） IP可重复使用 不足：时间时间 分辨力较较差，细节细节 分辨力稍弱 。 储储能荧荧光体 激光扫扫描器 光电电倍增管 电电信号输输出 间间接转换转换 探测测器 荧 光 储 能 探 测 器 三、直接数字化x射线摄线摄 影 Direct digitized radiography, DDR 1、非晶态硒型平板探测器 在X光子照射下，产产生可移动动的电电 子空穴对对，在偏压压下产产生电电流 给电给电 容器充电电。充电电量或电电容器上 电压电压 与入射的X光子数量成正比。 记录记录 了象素点信息。 场场效应应管起开关作用，读读取信号 时时，加控制信号使其导导通读读出信号 并放大转换为转换为 二进进制数。 0.1390.139mm 光电导电导 体（ 硒） 薄膜晶体管 阵阵列 电电信号输输出 2、非晶态硅型平板探测器 X射线线激发发上层闪烁发层闪烁发 光晶体发发光，再激发发薄膜非晶态氢态氢 化硅光电电二极 管产产生电电流给电给电 容器充电电，充电电量正