南京邮电大学医学成像技术复习提纲ppt课件

复习提纲复习提纲 填空题: 30分,每空2分 选择题: 15分，每题1分 简答题: 35分，5-6题 计算题: 20分（2-3）题 第二章第二章 X射线的物理基础 X射线摄影技术成像原理和设备 X射线摄影技术的发展 数字减影血管造影 X射线摄影图像质量评价 第二章第二章 nX射线的物理基础 X射线的产生 X射线的五个性质 与物质的相互作用三个效应 X X射线的产生射线的产生 A: 金属阳极 C: 阴极灯丝 Uh: 低电压，加热灯丝，产生电子 Ua: 几万伏至几十万伏高电压，使 电子加速撞向阳极 X射线的五个性质 穿透作用荧光作用 电离作用 热作用 化学和生物效应 X X射线在人体内的衰减射线在人体内的衰减 X射线的衰减程度与经过物质的厚度l和衰减系数m有关 人体组织的密度人体组织的厚度人体组织衰减系数 人体各种组织、器官衰减程度存在差异 计算机X射线摄影技术(Computed Radiography, CR) 数字X射线摄影技术(Digital Radiography, DR) 成像板的特性成像板的特性, ,如何使用以及保存如何使用以及保存, ,如何擦除如何擦除 n数字减影血管造影(Digital Subtraction Angiography, DSA ) 时间减影能量减影 混合减影 对比度对比度 n就是有差异的程度 客体对比度主体对比度 图像对比度 物体本身的 物理对比度 透射出人体的X 射线的强度发生 变化，形成了X 射线对比度 图像各部分反 差的大小，有 差异的程度 对比度对比度 客体对比度 主体对比度 图像对比度 成像基础 成像的充分条件 成像的必要条件 不可见 可见 不锐度 n用于衡量图像模糊程度的一项指标 图像模糊降低了小物体和细节的对比度和可见度 几何模糊运动模糊屏模糊 由于X射线源 尺寸大小引 起的 由于物体运动 引起的 由于检测器厚 度引起的 噪声噪声 噪声：图像上观察到的亮度水平中随机出 现的波动 广义上说，影像上任何妨碍观察者解释的 像点均可作为噪声 通俗：图像中的“斑点”、“雪花” 常见噪声 高斯噪声泊松噪声椒盐噪声 噪声噪声 n采用信噪比(Signal to Noise Ration, SNR)来 描述成像系统的噪声水平 S为有用图像信号幅度，N是噪声幅度 n信噪比越高，图像质量越好 伪影伪影 伪影：实际物体被扫描时，重建后的医学 图像中出现的实物中不存在的成分 大大降低医学图像的可信度和准确性，降 低医学图像的分辨率 会给医生的临床诊断带来困难，甚至会使 医生做出错误的判断 主要是由设备和病患引起 伪影伪影 设备伪影 运动伪影 金属伪影 第三章第三章 X-CT的简单介绍 X-CT的工作原理 X-CT的发展 X-CT的成像原理 X-CT图像的后处理 X-CT图像的质量控制 X-CTX-CT的简单介绍的简单介绍 X射线计算机断层成像 X-ray Computed Tomography, X-CT 计算机 断层成像 X-CTX-CT的工作原理的工作原理 n工作流程 X射线管产生X射线 探测器捕获透射过人 体的射线 X射线管和对应的检 测器 围绕着人体某一 平面 产生携带人体信息的投影数据传送到计算机里获得图像 X-CTX-CT的工作原理的工作原理 物理原理:利用了人体各组织对X射线的衰减 程度不同 在实际工作中用CT值来说明人体各组织密 度 nmt表示传播介质的衰减系数，mwater表示水的衰减系数 nCT值的单位是Hounsfield，简称为Hu 投影数据g 如何获得投影数据如何获得投影数据 沿着某一条投影线L计算L 经过的所有点(x, y)的密度 函数f(x, y)的线积分 如何获得投影数据如何获得投影数据-平行束平行束 平行束投影线L L公式是如何获得的？ 证明：投影线L的方程可以写成 其中斜率a，截距b为 中心切片定理中心切片定理 中心切片定理内容： 密度函数f(x, y)在某一方向上的投影函数gq(s)的 一维傅立叶变换函数Gq(r)是原密度函数f(x, y)的二维 傅立叶变换函数F(r, q)在(r, q)平面上沿同一角度q且 经过原点的直线上的值。 中心切片定理中心切片定理证明证明 极坐标转化 f(x, y)的二维傅立叶变换可表示为 极坐标转化令u=rcosq ，v=rsinq 卷积反投影重建算法卷积反投影重建算法-实现实现 待重建图像的步长为 =x=y 图像大小为NN 图像左下角像素标号设 为(1,1)，右上角像素标号 设为(N, N)，则坐标原点 O标号为(N+1)/2, (N+1)/2) 投影数据的格式为 180185 X射线方程为xcosq +ysinq =s S平面是探测器平面，它与X轴成q角度 将坐标原点O在探测器平面上的垂足设为探测器的坐标原点 卷积反投影重建算法卷积反投影重建算法-实现实现 图像尺寸N，待求灰度值的点坐 标为(X, Y)；已知投影数据角度 ，在该角度下共有185个投影数 据 1. 计算坐标步长 2. 把像素标号转变为直角坐标系下的坐标 卷积反投影重建算法卷积反投影重建算法-实现实现 3. 经过点(x0, y0)的投影线为 4. 转换Sx的定义域 5. 插值计算 窗宽窗位调节窗宽窗位调节 CT值 国际标准的定义：CT影像中每个像素所对应的物 质对X射线线性平均衰减量大小的表示 相对于水的衰减系数计算出来的相对值 单位是HU mw是能量为73keV的X射线在水中的衰减系数 P57 第四章第四章 简要介绍 核物理基础 放射性核素断层成像原理 简要介绍简要介绍 n放射性(Radioactivity) 天然放射性人工放射性 天然存在的放射性 核素所具有的放射 性 用核反应的办法所 获得的放射性 四个原子模型四个原子模型 汤姆逊模型 卢瑟福模型 玻尔模型 薛定谔模型 核素核素 n同位素(Isotope) 具有相同质子数而质量数不同的核素 各种元素都有各自的同位素 化学性质基本相同，物理性质可能有很大不同 n同量异位素(Isobar) 质量数相同而质子数不同的核素 n同质异能素(Isomer) 质量数和质子数相同而处于不同能量状态的核素 核衰变核衰变 主要分为a衰变、b衰变和g衰变 核衰变核衰变 nb+衰变 反应式为 e是正电子，即b+粒子 实际上是一个质子转化为一个中子和一个正电子 的过程 核衰变核衰变 nb+衰变 正电子极易与周围的电子进行合并，发生湮灭放 射出一对511keV 光子，方向相反且沿直线飞出 一般原理一般原理 n放射性同位素 示踪计作用 追踪各种元素的新陈代谢途径 来源：反应堆、回旋加速器和放射性核素发生器 g g相机成像相机成像 n优点 不仅能提供静态图像，还能提供动态图像 具有丰富的功能信息 可以对人体某个部位成像，也可对全身成像 n缺点 图像存在重叠，不能获得断层图像 第四章第四章 SPECT, PETSPECT, PET中文名中文名, ,英文全称英文全称 PETPET成像原理成像原理 n成像原理 放射性核素在进入人 体之后，参与人体内 的新陈代谢活动，发 生b+衰变产生正电子 正电子发生湮灭放射 出一对能量为511keV 、方向相反且沿直线 飞出的光子 第五章第五章 简单介绍 核磁共振现象 磁共振成像原理和成像设备 磁共振图像后处理技术 MRI的中文和英文全称 原子核的磁性原子核的磁性 n原子核的磁性 原子核可看成是具有一定质量与体积的均匀带电 球体 原子核的自旋产生角动量，形成了绕核心旋转的 环形电流 根据法拉第的电磁理论， 环形电流在其周围产生 磁场，因此原子核具有 一定磁性 物质的磁性物质的磁性 物质 原子 磁性 磁性 顺磁性逆磁性铁磁性 核磁共振现象核磁共振现象 核磁共振现象核磁共振现象 核磁共振现象核磁共振现象 核磁共振现象核磁共振现象 弛豫过程弛豫过程 n弛豫过程 n可分为纵向弛豫和横向弛豫 纵向弛豫：纵向磁化向量M逐渐达到M0的 过程 横向弛豫：横向磁化向量Mxy逐渐衰减为0的 过程 磁共振图像重建磁共振图像重建 n过程可分为以下四个阶段 激励阶段 空间定位编码阶段 数据读出阶段 重建图像阶段 第六章第六章 简单介绍 超声波的基本性质 超声波传播特性 多普勒效应 超声成像技术原理 超声图像的后处理和质量评价 超声波的基本性质超声波的基本性质 n超声(Ultrasound, US) 一种高频机械波，振动频率超过20000Hz，最高 可达1015Hz 人耳的听觉范围在2020000Hz之间，因此听不到 超声波 诊断用超声频率在1MHz100MHz之间 超声波的基本性质超声波的基本性质产生产生 由电场作用引起材料内部正负电荷重心发生相对位 移，使材料内部产生应力导致宏观几何形变，这 种电能转变为机械能的效应称为电致伸缩效应 电致伸缩效应 超声波的基本性质超声波的基本性质产生产生 压电效应 某些各向异性的材料，在外部拉力或压力的作用 下引起材料内部原来重合的正负电荷重心发生相 对位移，在相应表面上产生符号相反的表面电荷， 即在机械力作用下产生了电场，这种机械能转换 为电能的现象称为压电效应 反射与透射反射与透射 全反射 水作探头与皮肤间夹层，临界角 7630 石蜡油作夹层，临界角 6710 实际应用中探头探测角度不超24 全反射现象对超声诊断无意义，应尽量避免。 减少信号强度损失 避免产生透射伪像及全反射现象 衍射与散射衍射与散射 n超声波长与物体尺寸可以比拟甚至更大时 ，会发生衍射和散射现象 n衍射 界面或障碍物线度与超声波波长相近时，超声绕 过障碍物传播的现象 声波的多普勒效应 多普勒效应(Doppler effect) 声源或接收体或两者同时相对介质运动，接 收频率发生变化的现象 多普勒频移的数学表示 n多普勒频移公式 由多普勒效应引起的接收频率的变化称为多普勒 频移 第一次多普勒频移 被血液颗粒散射超声波返回接收体 血液颗粒作为波源相对接收体运动 超声波射入血液颗粒 血液颗粒作为接收体相对波源运动 第二次多普勒频移 A型超声成像 n对回波显示采用幅度调制 由探头定点发射获得回波所在位置可测得人体脏 器的厚度、病灶在人体组织中的深度以及大小 n一维的回波图像，只能反映局部组织的回 波信息，不能获得二维图像 n检查运动脏器时不稳定 n临床已较少使用 M型超声成像 M型超声 纵轴表示脏器深度，横轴表示时间，构成活动曲 线图 用辉度调制(brightness modulation)方式显示超声回波 光点强弱代表幅度大小 以光点形式在显示器垂直扫描线上显示 M型超声成像 M型超声成像对人体中的运动脏器功能的检查具 有优势 可进行多种心功能参数的测量 M型超声成像仍不能获得真正的二维解剖图像 不适用于静态脏器诊查 辉度调制式断面图像的形成 采用辉度调制式显示,光点强弱代表回波信号幅度大小, 快速移动探头发射声束逐次获得不同位置界面反射回波 B型超声成像(二维超声成像) B型超声成像原理图 辉度调制式断面图像的形成 B型和M型主要差别 M型帧扫描是与时间成线性关系慢变化 显示动态状况 B型帧扫描与声线实际位置严格对应 显示断面图像 辉度调制 探头固定 辉度调制 声束运动 第七章第七章 电离辐射的生物效应 医学照射的基本概念及防护要求 影像检查的防护 非电离性的电磁波和超声的防护 电离辐射的概念和种类电离辐射的概念和种类 n电离辐射 一切能引起物质电离的辐射总称 n电离 将电子从基态激发到脱离原子 电离辐射的概念和种类电离辐射的概念和种类 辐射剂量单位辐射剂量单位 n放射性活度（radioactivity) 放射性元素或同位素每秒衰变的原子数，简称活 度 SI单位是“S-1”，SI单位专名是贝可勒(Becquerel)， 符号为Bq n照射剂量(exposure dose) 单位质量空气中产生的正离子或负离子的总电量 单位是伦琴 辐射剂量单位辐射剂量单位 n吸收剂量(absorbed dose) 单位质量物质受辐射后吸收辐射的能量 SI单位专名是戈，符号Gy 曾用名称拉德，符号为rad n当量剂量(equivalent dose) 乘上了适当的修正系数后的吸收剂量 比较不同类型辐射照射所造成的生物效应的严重 程度或产生机率 国际制单位：希伏(Sv) 电离辐射防护的基本原则电离辐射防护的基本原则 国际辐射防护委员会提出辐射防护的三项 基本原则 正当化原则 防护最优化原则 剂量限值的应用原则 电离辐射防护的基本方法电离辐射防护的基本方法 电离辐射防护电离辐射防护 外照射防护 内照射防护 电离辐射防护的基本方法电离辐射防护的基本方法 外照射防护 三大原则 时间防护 距离防护 屏蔽防护 影像检查的防护影像检查的防护 六条一般性原则 非电离性的电磁波和超声的防护非电离性的电磁波和超声的防护 非电离性的电磁波和超声