理学x射线成像ppt模版课件

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 图像种类 成像方式 成像依据 对人体影响 特长 X射线 直接透射成像 密度和厚度 有损 形态、全貌、精细 X-CT 数据测量重建 吸收系数 有损 高对比分辨率 超声波 同上 界面反射 无损 安全、动态、重复 核素 同上 核素含量或分布 有损 功能 磁共振 同上 氢核物理状态 无损 软组织代谢信息 几种主要成像 方式的比较 投影X射线影像的形成 组织、器官的原子序数、 密度和厚度等差异 X射线的衰减，透射 强度分布 X射线信息影像 采集、转换 显示X射线影像 第二章 X 射线成像 1、X 射线的产生 产生X射线必须具备基本条件： 1）电子源； 2）高速电子流 强电场； 高真空度空间 3）靶 21 普通X 射线摄影 一、普通X射线摄影装置 X射线产生装置（三部分）； 控制台； 影像接收。 One of the earliest photographic plates from Roentgens experiments was a film of his wife, Berthas hand with a ring, produced on Friday, November 8, 1895 玻璃壳应具备条件： 高压下绝缘性好； 能承受高真空的机械强度； 耐受温度的变化； 易于金属焊接； X射线吸收少。 管壁： 硅酸(SiO2)、硼酸(B2O3)为主要成分 的硬质玻璃。 高真空度： 106107 mmHg 2、X射线管 3、X射线管的阴极产生电子 类型：圆焦点型 线焦点型 1）结构与类型 结构：灯丝、聚焦杯 钨丝直径：0.10.3mm 2）灯丝材料： 钨丝中含微量元素钍（增加电子发射率、延长寿命） 3）钨蒸发：电弧放电故障 4）灯丝电流：温度电子发射率 5）束流斑点的影响因素：聚焦杯、 空间电荷效应、灯丝尺寸 4、X 射线管的阳极 1）类型： 固定：牙科、移动式 旋转：常用 固定式 旋转 阳极转速： 普通 2700rpm/min 高速 8100rpm/min 2）阳极功能： 导电体； 为靶提供机械支撑； 热辐射体 3）靶：阳极受电子轰击的区域 4）靶面材料： 纯钨：抗热胀性差，易龟裂； 铼钨合金(1/9)：加强机械强度，避免龟裂； 钼基或石墨靶基的铼钨合金。 选择钨作靶材料的原因： 原子序数高，X射线发生效率高、高能； 熔点高(3410）； 蒸气压低，金属蒸气少； 加工容易。 5、X射线管的焦点 1）焦点的分类 实际焦点：电子束聚焦后在阳极靶上的冲击面积。 取决于聚焦槽的形状和深度。 有效焦点：实际焦点在X射线管长轴垂直方向上的投影面。 取决于靶倾角。 6、附加滤过滤过板到诊视床之间的滤过 滤过物：可拆卸滤过板（铜或铝）、附加滤过板、遮光器等 铜：滤过低能射线（不能单独作滤过板）； 铝：滤过高能射线（一般诊断用单独铝做滤过板）； 复合滤过板：铜（产生 8kV标识射线）面向X射线管（铝1.5kV） 二、 普通X 射线摄影的原理与技术特点 1、人体的物质组成 骨骼：胶体蛋白、钙 钙约占 50%60%； Ca3(PO4)2 占 85%； CaCO3 占 10%； Mg3(PO4)2 占 5%。 软组织：肌肉、脂肪 水占 75%； 蛋白质 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线衰减与普通X 射线摄影 模拟图像： 灰度是空间位置的连续函数 影像结构重叠、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、器官在密度和厚度等方面存在差异，X射线的衰减不同， 透射也不同。人体不同部位透射出的X射线，在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）荧光屏转换效率低； 2）在暗室观察灵明度低； 3）辐射剂量大、危害大 一、传统X射线荧光屏透视 二、配有影像增强器的X射线透视 X 射线 人 体 图像转换器 影像增强器 光学系统 摄像管 预放器 信息处理 监视器 1、系统原理 2、X射线影像增强器 入射窗：玻璃（铝和钛金属），X射线吸收率小，散射线少； 输入屏：碘化铯(CsI/Na),透明度高，X射线吸收率高，蓝光； 光电阴极：形成电子影像； 聚焦电极（电子透镜）： 光电子加速、电子聚焦； 输出屏：电子束撞击荧光体 转化为可见光。影像缩小，亮 度增加 3、系统结构 点 片 突出观察层面；模糊其他层面 原理：三点共线X线管焦点、指定 层面中心、胶片中心在同一直线 23 体层摄影与特殊X线成像 一、X线体层摄影 二、特殊 x射线摄影 条件：管电压：20kV40 kV；钼靶 组织对射线吸收方式：光电效应； 基本原理： 密度相近（0.91.0）的各种软组织，吸收软X射线（PE） 具有几何级数的变化（Z3)关系, 影像对比度提高。 部位：乳腺 1、软X射线摄影 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射线摄影 high KV radiography 管电压： 120 kV150kV； 组织对射线吸收方式：康普顿效应 基本原理：各组织影像密度的高低受组织原子序数和厚度的影响减小，各组 织的重叠不会被骨影遮盖，细小结构变得易于观察。 大叶性干酪性肺炎。高千伏胸片 示右上致密影内可见虫蚀样空洞 优点： 穿透力强，层次清晰，毫安小，曝光时间短。 缺点： 能量大，吸收差异小，散射线多，降低反差，增 大灰雾。 部位：胸片 2、X 射线造影 X 射线造影 软组织间密度差异小。如心脏、血管、脑、肾和胆囊等，腔道内充有的 液体与软组织密度差别不大，X射线诊断受到限制。 将对比剂（contrast medium)引入欲检查的器官内或其周围，改变器官 与周围组织的X射线影像密度，显示出器官的形态功能。 对比剂 阳性对比剂：有效原子序数大，物质密度高。如钡剂和碘剂等； 阴性对比剂：有效原子序数低，物质密度小。 如空气、氧气和二氧化碳等。 对比剂的选择：无毒、易排泄、理化性能稳定。 在荧光屏上的椎间盘造影前后位像。 骨骼显示为暗灰色阴影，而针头和注 射到椎间盘内的造影剂是黑色的。 24 数字X射线透视与血管造影 X射 线 源 人 体 影像 增强 器 摄影电视 系统 视频输出 数字化 A/D转换 计算机 处理 数字图像 D/A转换 模拟图象重新显示在 电视终端 数字X射线透视 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 造影前 造影后 造影前后透过X射线强度的对数差 1、DSA成像方法 时间减影： 将不同时间得到的两副数字 图像相减得到的影像。 缺点：易受病人位置移动 和动脉博动的影响。 掩模 将同一时间在不同能量X光透视下获得的数字图象相减。 能量减影： K-缘减影：分别用高、低于33keV两种能量曝光影像，碘与其他物质的衰减 特性有较大差别。 碘对于33KeV的X射线 有显著吸收 混合减影： 在造影剂到达前后都做高能和低能的影像 先做能量减影，消除软组织影像； 再用时间减影消除骨骼影像； 最终只得到血管的影像。 在减影过程中，应尽可能克服运动带来的影响 DSA参数性成像 非形态 学信息 形态学信息： 血换分布、轮廓、数量、位置、 管径 非形态学信息： 廓清过程、深度、容量等 25 数字X射线摄影 一、数字X射线探测器 储能荧光体 激光扫描器 光电倍增管 电信号输出 闪烁晶体 光电二极管 薄膜晶体管 阵列 电信号输出 闪烁晶体 电荷耦合器 阵列 电信号输出 1、间接转换探测器 荧 光 储 能 探 测 器 光 电 二 极 管 探 测 器 电 荷 耦 合 探 测 器 光电导体（ 硒） 薄膜晶体管 阵列 电信号输出 2、直接转换探测器 1、光激励发光 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晶体 （掺二价铕离子） 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的优缺点 优点： （1）数字影像，易于处理，保存，传输和使用 （2）线性度好，动态范围（宽容度）大，对比度大 （3）临床应用范围广 （4） IP可重复使用 不足：时间分辨力较差，细节分辨力稍弱。 储能荧光体 激光扫描器 光电倍增管 电信号输出 间接转换探测器 荧 光 储 能 探 测 器 三、直接数字化x射线摄影 Direct digitized radiography, DDR 1、非晶态硒型平板探测器 在X光子照射下，产生可移动的电 子空穴对，在偏压下产生电流 给电容器充电。充电量或电容器上 电压与入射的X光子数量成正比。记 录了象素点信息。 场效应管起开关作用，读取信号时 ，加控制信号使其导通读出信号并 放大转换为二进制数。 0.1390.139mm 光电导体（ 硒） 薄膜晶体管 阵列 电信号输出 2、非晶态硅型平板探测器 X射线激发上层闪烁发光晶体发光，再激发薄膜非晶态氢化