医学成像技术-2.1,2.2节讲课讲稿

1、医学成像技术-2.1,2.2节医学影像检测器：荧光屏，影像增强器，增感屏医学影像检测器：荧光屏，影像增强器，增感屏1 1、利用监视器观察影像的透视利用监视器观察影像的透视 fluroscopyfluroscopy：X X射线射线电视系统电视系统, , 主要包括主要包括X X射线影像增强器、光学图像射线影像增强器、光学图像分配系统、含有摄像机与监视器的闭路视频系统与分配系统、含有摄像机与监视器的闭路视频系统与辅助电子设备。其中辅助电子设备。其中X X射线影像增强管是影像增强射线影像增强管是影像增强器的核心部件。器的核心部件。 18951895年，伦琴正是通过荧光屏才发现的年，伦琴正是通过荧光屏才

2、发现的X X线，线，此后应用荧光材料检测此后应用荧光材料检测X X线的方式已经有了很大的线的方式已经有了很大的变化。临床应用最早的是将荧光屏置于被检查病人变化。临床应用最早的是将荧光屏置于被检查病人之后，之后，X X线激发荧光屏，不到线激发荧光屏，不到15%15%被吸收，其中被吸收，其中30%30%转变为可见光，形成一个模糊光影，仅能在暗室中转变为可见光，形成一个模糊光影，仅能在暗室中适应一段时间后于暗室进行观察适应一段时间后于暗室进行观察 2 2、利用胶片采集影像的摄影利用胶片采集影像的摄影 RoentgengramRoentgengram普通普通x x射线摄影射线摄影v定义定义：用胶片代替

3、荧光屏，用胶片代替荧光屏，X X射线透过人体后作用在胶片上，由射线透过人体后作用在胶片上，由于各器官组织密度厚度不同，对于各器官组织密度厚度不同，对X X射线衰减不同，使透过的射线衰减不同，使透过的X X射线射线的强度不同，胶片感光程度不同，形成的强度不同，胶片感光程度不同，形成X X射线投影像射线投影像v特点：特点：胶片感光度高，剂量比传统透视少；胶片感光度高，剂量比传统透视少； 感光颗粒小，比透视更能显示细微病变；感光颗粒小，比透视更能显示细微病变； 可以长期保存胶片；可以长期保存胶片； 胶片上影像的黑白与荧光屏上影像的黑暗正好相反胶片上影像的黑白与荧光屏上影像的黑暗正好相反构成：构成：1

4、 1胶片胶片+2+2增感屏增感屏+ +胶片处理系统胶片处理系统 1.X1.X射线胶片射线胶片v作用：作用：记录显示储存影像记录显示储存影像v构造构造：1.1.片基：醋酸纤维或聚酯材料压制成片基：醋酸纤维或聚酯材料压制成2.2.粘接剂：粘结粘接剂：粘结1 1，3 33.3.感光层：乳胶体薄层内均匀分布卤化银颗粒（实际表现的感光颗粒感光层：乳胶体薄层内均匀分布卤化银颗粒（实际表现的感光颗粒大小大小= =银粒子大小银粒子大小+ +粒子图像边缘不清晰部分）粒子图像边缘不清晰部分）4.4.保护膜保护膜过程：过程：胶片感光（接受光投照并产生化学反应）胶片感光（接受光投照并产生化学反应）潜影潜影Latent

5、 imageLatent image形成形成处理胶片（显影，定影）处理胶片（显影，定影） 潜影变为可见的不同光密度构成潜影变为可见的不同光密度构成的灰度的灰度GrayGray分布像分布像下一页下一页显影显影定影定影冲洗冲洗烘干烘干曝光曝光底片底片 粘结层片 基 保护膜 感光层v光密度光密度：光对物体透射率的负对数，反映物体对光的吸收程度，曝光量：光对物体透射率的负对数，反映物体对光的吸收程度，曝光量增加，光密度增加。通常用胶片变黑的程度表示光密度。增加，光密度增加。通常用胶片变黑的程度表示光密度。 胶片黑度胶片黑度（胶片的光密度，胶片密度，影像密度）：（胶片的光密度，胶片密度，影像密度）： 胶

6、片经射线照射后，经显影定影，胶片感光层中的卤化银被还原成胶片经射线照射后，经显影定影，胶片感光层中的卤化银被还原成金属银残留在胶片上，形成由金属银颗粒组成的黑色影像，胶片变黑的金属银残留在胶片上，形成由金属银颗粒组成的黑色影像，胶片变黑的程度称为胶片黑度。程度称为胶片黑度。 D=D=(I(I0 0/I)/I) I I0 0投照在胶片上曝光点的光强，投照在胶片上曝光点的光强，I I透射曝光点后的光强透射曝光点后的光强 I I0 0/I/I越大，表示该曝光点吸收光的能力越大，越大，表示该曝光点吸收光的能力越大， 胶片经显影定影后胶片经显影定影后还原出的黑色银颗粒越多，照片越黑，光密度越大。通常物质

7、密度越高，还原出的黑色银颗粒越多，照片越黑，光密度越大。通常物质密度越高，吸收射线越多，透射的射线越少，还原出的银粒子越少，照片越白。所吸收射线越多，透射的射线越少，还原出的银粒子越少，照片越白。所以以X X射线摄影中用高中低密度来描述白影、灰影和黑影射线摄影中用高中低密度来描述白影、灰影和黑影光学密度、影像密度、物质密度三者关系光学密度、影像密度、物质密度三者关系: : 组织的物质密度高，光密度小，在组织的物质密度高，光密度小，在X X射线照片上呈白影，对应的射线照片上呈白影，对应的照片影像密度高；反之，对应的光密度大，照片影像密度低。照片影像密度高；反之，对应的光密度大，照片影像密度低。曝

8、光量曝光量：投照光强度对照射时间的积分，一幅图：投照光强度对照射时间的积分，一幅图像所需的曝光量取决于胶片的感光度像所需的曝光量取决于胶片的感光度感光度感光度：感光的速度或者速率，决定产生一幅图：感光的速度或者速率，决定产生一幅图像所需的曝光量，越高，所需曝光量越少像所需的曝光量，越高，所需曝光量越少 灰度灰度：明暗或者黑白的程度，由曝光量：明暗或者黑白的程度，由曝光量H H决定。决定。 返回显影与定影过程显影与定影过程v 首先，把曝过光的胶片浸到显影液中显影液受到光照的银首先，把曝过光的胶片浸到显影液中显影液受到光照的银离子变成黑色的金属银，而没有受光照射的卤化银就不转变。离子变成黑色的金属

9、银，而没有受光照射的卤化银就不转变。v 再将显过影的胶片放入到定影液中，定影液就将没有变光再将显过影的胶片放入到定影液中，定影液就将没有变光照射的卤银溶解掉，这时胶片上就有可见的影像了。照射的卤银溶解掉，这时胶片上就有可见的影像了。v 以后，就要将胶片冲冼干净和晒干。就得到了可以印放的以后，就要将胶片冲冼干净和晒干。就得到了可以印放的底片了底片了 返回洗片机优点洗片机优点 ： 摆脱了传统繁重的手工操作，开辟了明室操作的途径摆脱了传统繁重的手工操作，开辟了明室操作的途径 极大地提高了冲洗效率和影像质量的稳定性极大地提高了冲洗效率和影像质量的稳定性 为为X X射线影像技术标准化和自动化射线影像技术

10、标准化和自动化 性能指标性能指标1.1.胶片特性胶片特性H-DH-D曲线曲线 曝光量曝光量H(mAH(mAs)s)与对应黑度（光密度）与对应黑度（光密度）D D的关系曲线，的关系曲线， 投拍时曝光量应选择曲线的直线部分（曝光量与对应黑度正比线性关系）投拍时曝光量应选择曲线的直线部分（曝光量与对应黑度正比线性关系）2.2.底片灰雾底片灰雾D0:D0:未经曝光的胶片（未经曝光的胶片（H=0H=0）在显影后表现出的灰度（）在显影后表现出的灰度（D D 0 0）越小越好）越小越好3.3.反差系数反差系数contrast coefficient : :两曝光点的黑度差别两曝光点的黑度差别= =（D2-D

11、1)/(D2-D1)/(H2- H2- H1)H1)，3 3左右，过小则降低图像的反差。左右，过小则降低图像的反差。 4.4.胶片宽容度胶片宽容度film latitude（曝光宽容度）（曝光宽容度）: :指胶片按线性关系正确记录被检体反差指胶片按线性关系正确记录被检体反差的范围（的范围（H-DH-D曲线直线部分的照射量的范围），宽容度大则可真实记录下反差曲线直线部分的照射量的范围），宽容度大则可真实记录下反差较大的组织器官，小则拍摄时中间层次丢失过较大的组织器官，小则拍摄时中间层次丢失过多。多。光密度D与曝光量H的关系曲线 01 2 3Hlg2.01.0 D0D 3.0问题：问题：为什么为什

12、么胶片上影像的黑白与荧光屏上影像的黑暗正好相反？胶片上影像的黑白与荧光屏上影像的黑暗正好相反？ 医用医用X X射线胶片的主要特性是感光，即接受光照并产生射线胶片的主要特性是感光，即接受光照并产生化学反应，形成潜影（化学反应，形成潜影（latent imagelatent image）。）。 经过对有潜影的胶片处理（暗室处理：显影、定影等）。经过对有潜影的胶片处理（暗室处理：显影、定影等）。使胶片上的潜影转变为可见的不同灰度（使胶片上的潜影转变为可见的不同灰度（graygray）分布像。胶）分布像。胶片感光层中的卤化银还原成金属银残留在胶片上，形成由金片感光层中的卤化银还原成金属银残留在胶片上，

13、形成由金属银颗粒组成的黑色影像。人体组织的物质密度高，则吸收属银颗粒组成的黑色影像。人体组织的物质密度高，则吸收X X射线多，在射线多，在X X射线照片上呈白影；反之，如果组织的物质密射线照片上呈白影；反之，如果组织的物质密度低，则吸收度低，则吸收X X射线少，在射线少，在X X射线照片上呈黑影。透视的黑白射线照片上呈黑影。透视的黑白用透视激发荧光的原理来解释。用透视激发荧光的原理来解释。 返回2.2.增感屏增感屏intensifing screenintensifing screen主要目的主要目的：在实际：在实际X X 射线摄影中，仅有不到射线摄影中，仅有不到10%10%的的X X射线光子

14、能直射线光子能直接被胶片吸收形成潜影，绝大部分接被胶片吸收形成潜影，绝大部分X X射线光子穿透胶片，得不到有射线光子穿透胶片，得不到有效的利用。因此需要利用一种增感方法来增加效的利用。因此需要利用一种增感方法来增加X X射线对胶片的曝光，射线对胶片的曝光，以缩短摄影时间，降低以缩短摄影时间，降低X X射线的辐射剂量。常采用的增感措施是在射线的辐射剂量。常采用的增感措施是在暗盒中将胶片夹在两片增感屏（暗盒中将胶片夹在两片增感屏（intensifying screenintensifying screen）之间，然）之间，然后进行曝光。后进行曝光。片 基反射层与吸收层 提高增感效率基 层 支持保护

15、层 保护 荧光体层 荧光性能v分类及原理分类及原理：1.1.金属（金属箔金属（金属箔+ +硬纸板）：射线光子辐射到金属箔上产生次级电子使胶片硬纸板）：射线光子辐射到金属箔上产生次级电子使胶片感光；同时箔还可以吸收被检体散射的较小能量散射线，图像质量高。感光；同时箔还可以吸收被检体散射的较小能量散射线，图像质量高。2.2.荧光（荧光物质荧光（荧光物质+ +纸板纸板+ +保护层）（医用）：射线照射荧光物质发出易被胶保护层）（医用）：射线照射荧光物质发出易被胶片接收的荧光，提高胶片感光速度。片接收的荧光，提高胶片感光速度。 常用的有钨酸钙增感屏，其荧光体常用的有钨酸钙增感屏，其荧光体受射线照射后发出

16、蓝紫光，与医用感蓝胶片匹配使用。正因为如此一般受射线照射后发出蓝紫光，与医用感蓝胶片匹配使用。正因为如此一般的暗室都是用红灯照明。的暗室都是用红灯照明。3.3.金属荧光（金属箔金属荧光（金属箔+ +纸板纸板+ +荧光物质荧光物质+ +保护层）：感光速度大增且图像质量保护层）：感光速度大增且图像质量更高。更高。v 医用医用X X射线增感屏为荧光增感屏，其射线增感屏为荧光增感屏，其增感原理增感原理为增感屏上的荧光物质受到为增感屏上的荧光物质受到X X射射线激发后，发出易被胶片所接收的荧光，线激发后，发出易被胶片所接收的荧光，从而增强对从而增强对X X 射线胶片的感光作用。放于射线胶片的感光作用。放

17、于暗盒中，将胶片夹在中间，可在较短的时暗盒中，将胶片夹在中间，可在较短的时间内捕捉射线，增大胶片的感光，缩短曝间内捕捉射线，增大胶片的感光，缩短曝光时间，提高影像清晰度；受刺激后发出光时间，提高影像清晰度；受刺激后发出的可见光，使胶片获得总黑度的的可见光，使胶片获得总黑度的90%90%以上，以上，降低辐射量。降低辐射量。2.1.2 2.1.2 特殊特殊x x射线摄影射线摄影v定义：定义：在普通在普通x x射线摄影的基础上，通过利用射线的某种特殊装置和方射线摄影的基础上，通过利用射线的某种特殊装置和方法，使人体的某一组织或器官，显示出一般射线摄影所不能显示的影像法，使人体的某一组织或器官，显示出

18、一般射线摄影所不能显示的影像v分类：分类： 软软x x射线摄影射线摄影 高千伏高千伏x x射线摄影射线摄影 体层摄影体层摄影 X X射线造影及造影剂射线造影及造影剂一、软一、软x x射线摄影射线摄影v定义定义：采用：采用20-40kv20-40kv的管电压产生的低能的管电压产生的低能X X射线（射线（软软x x射线射线）进行的）进行的摄影。）摄影。）v原理原理：利用：利用软软x x射线射线（低能）（低能）X X射线与人体组织作用以光电效应为主，射线与人体组织作用以光电效应为主，光电吸收光电吸收 吸收物质原子序数吸收物质原子序数3 3/ /射线能量射线能量的原理，密度相差无几的的原理，密度相差无

19、几的肌肉等软组织，有效原子序数相差不多，但射线被吸收的量相差很肌肉等软组织，有效原子序数相差不多，但射线被吸收的量相差很大，则对比度大大提高，大，则对比度大大提高，使密度差别不大的脂肪、肌肉、腺体等软使密度差别不大的脂肪、肌肉、腺体等软组织在感光照片上形成对比良好的影像。组织在感光照片上形成对比良好的影像。v应用应用：女性乳腺疾病及肿瘤的边缘、腺体、结缔组织、血管都能有：女性乳腺疾病及肿瘤的边缘、腺体、结缔组织、血管都能有清晰的显示。清晰的显示。 Benign lesion - Fibroadenoma 返回二、高千伏二、高千伏x x射线摄影射线摄影v基本原理：基本原理：90kv90kv，人体

20、对射线的吸收，以光电效应为主，则所得影像密度，人体对射线的吸收，以光电效应为主，则所得影像密度高低受组织原子序数和厚度的影响较大，骨骼、软组织、脂肪、高低受组织原子序数和厚度的影响较大，骨骼、软组织、脂肪、气体有明显的影像密度差异，但如三者重叠在同一平面上，则气体有明显的影像密度差异，但如三者重叠在同一平面上，则骨骼影像遮蔽其他影像骨骼影像遮蔽其他影像120kv120kv，组织对，组织对x x射线的吸收衰减以康普顿散射为主，康普顿效射线的吸收衰减以康普顿散射为主，康普顿效应发生的概率与有效原子序数无关，此时，骨骼的影像密度与应发生的概率与有效原子序数无关，此时，骨骼的影像密度与软组织及气体的影

21、像密度相差不大，影像密度的高低受组织原软组织及气体的影像密度相差不大，影像密度的高低受组织原子序数和厚度的影响减小，即使相互重叠也不至于被骨影遮盖，子序数和厚度的影响减小，即使相互重叠也不至于被骨影遮盖，常用于胸部摄影（肺纹理，肺炎，纵隔，气管，支气管，胸骨，常用于胸部摄影（肺纹理，肺炎，纵隔，气管，支气管，胸骨，脊柱）脊柱）v缺点：缺点：射线能量大，各组织对射线的吸收差异减小，散射线增射线能量大，各组织对射线的吸收差异减小，散射线增多；影像的反差降低；增加照片灰雾，需要高栅比的滤线器多；影像的反差降低；增加照片灰雾，需要高栅比的滤线器. . 返回 120kV, 80mA, 三、体层摄影三、体

22、层摄影 定义：是摄取人体定义：是摄取人体某一层面组织的摄某一层面组织的摄影方法。影方法。 基本原理：是投照基本原理：是投照时时X X线球管与线球管与X X线胶线胶片沿某一支点向相片沿某一支点向相反方向移动，使某反方向移动，使某一选定层面清晰显一选定层面清晰显示，而非选定层面示，而非选定层面模糊不清。模糊不清。返回四、四、x x射线造影及造影剂射线造影及造影剂v必要性必要性：平片检查只能显示由于自身的物：平片检查只能显示由于自身的物质密度不同而对射线吸收有明显差别的结质密度不同而对射线吸收有明显差别的结构（如骨骼和肺），而对一些含腔组织器构（如骨骼和肺），而对一些含腔组织器官（如胆囊、胃肠、心血

23、管、肾）或纯软官（如胆囊、胃肠、心血管、肾）或纯软组织组成的器官，密度差别小，不能清晰组织组成的器官，密度差别小，不能清晰显示其结构，虽然可以采用软显示其结构，虽然可以采用软X X摄影，但摄影，但软软X X摄影对人体的辐射伤害不可忽略。摄影对人体的辐射伤害不可忽略。v定义定义：将某种造影剂（：将某种造影剂（contrast mediumcontrast medium）引入欲检查的器官内或其周围（心脏，血引入欲检查的器官内或其周围（心脏，血管，肾，胆囊，胃肠道等软组织包裹的含管，肾，胆囊，胃肠道等软组织包裹的含腔器官），使其形成物质密度差异，从而腔器官），使其形成物质密度差异，从而改变器官与周围

24、组织的改变器官与周围组织的x x射线影像密度差，射线影像密度差，显示出器官的形态和功能的方法显示出器官的形态和功能的方法v缺点缺点：耗时长，有危险，病人痛苦：耗时长，有危险，病人痛苦 天然对比度天然对比度造影后造影后的图像的图像对比度对比度v造影剂：有多种分类方法 阳性：有效原子序数大，物质密度高，对射线吸收强，在透视荧光阳性：有效原子序数大，物质密度高，对射线吸收强，在透视荧光屏上显示浓黑的影像，在胶片上是淡白的造影剂影像，如钡剂屏上显示浓黑的影像，在胶片上是淡白的造影剂影像，如钡剂（ bariumbarium） ，用于胃肠、血管造影、介入手术等。，用于胃肠、血管造影、介入手术等。 v碘剂碘

25、剂有机碘制剂：有机碘制剂：v用途：用途：血管，胆道，胆囊，泌尿造影及血管，胆道，胆囊，泌尿造影及CTCT增强增强v排泄：排泄：经肝或肾，从胆道或泌尿道排出经肝或肾，从胆道或泌尿道排出v类型：类型： 离子型：副作用大，过敏反应多，价格低离子型：副作用大，过敏反应多，价格低 非离子型：低渗，低粘度，低毒性，高费用非离子型：低渗，低粘度，低毒性，高费用无机碘制剂：用于气管，输尿管，膀胱造影等无机碘制剂：用于气管，输尿管，膀胱造影等 如碘化油、碘化钠等如碘化油、碘化钠等碘剂的造影反应碘剂的造影反应v轻度：轻度：皮肤潮红，荨麻疹，胸闷，气短，皮肤潮红，荨麻疹，胸闷，气短， 恶心，呕吐恶心，呕吐v中度：中度：意识丧失，喉头水肿，呼吸困难意识丧失，喉头水肿，呼吸困难v重度：重度：血压下降，肺水肿，心脏骤停，血压下降，肺水肿，