《医学影像信息学》课件

1医学影像成像的三要素医学影像技术是借助于某种介质（如X线、电磁场、超声波、放射性核素等）与人体相互作用，用理工学基础理论和技术，把人体内部组织的结构、功能等具有医疗情报的信息传递给影像信息接收器，最终以影像的方式表现出来，提供给诊断医生的一门科学技术。如：X线摄影、CT、MRI、超声成像、放射性核素成像、可见光成像、红外成像和微波成像等。1.医学影像技术介绍可见光物体接收器反射光成像三要素：信息源、信息载体、信息接收器三者之间关系：信息载体要与信息源有相互作用（反射、透射、散射等），信息接收器要对信息载体有响应（荧光效应、感光效应、光电效应、压电效应、电磁感应等）2.医学影像成像三要素物体X光透射X光接收器冲洗胶片荧光屏转换物体超声波反射超声接收器计算机处理3.医学影像成像三要素分析人体氢核共振吸收能量射频脉冲弛豫释放能量接收器人体放射性核素接收器计算机处理计算机处理核衰变射线3.医学影像成像三要素分析总结与思考思考：红外线成像的三要素是什么，信息载体和信息源的关系与课堂中的有何不同？总结：1.医学影像成像技术含义2.医学影像成像三要素及相互联系2模拟图像与数字图像1.模拟图像和数字图像区别医学图像可分为模拟图像和数字图像。模拟图像是指图像元素在空间上是无限可分的，每个图像元素的明暗强度是连续变化的。数字图像是由有限个图像元素组成，每个图像元素的明暗程度不是连续变化的，是离散的。模拟图像是以一种直观的物理量来连续地、形象地表现另一种物理场的情况，如X线照片和人眼所见的景物图像，均为模拟图像。数字图像是将模拟影像分解成有限个小区域，每个小区域称为像素。1.模拟图像和数字图像区别组成数字图像的基本单元是像素，每个像素的灰度值或强度值称为像素值，一个像素只有一个灰度值。由像素组成的，横成行、纵成列的二维数组称为图像矩阵。像素尺寸越小，图像的空间分辨力越高。将连续变化的灰度转化成离散的量化的整数灰度值称为灰阶，像素值就取自于灰阶，灰阶越多，图像的密度分辨力越高。1.模拟图像和数字图像区别（a）40×40

(b)80×80

(c)160×160（a）2个

(b)16个

(c)256个2.模拟图像和数字图像转换模拟影像需要模数（A/D）转换器形成数字影像传输到计算机，数字影像需要数模(D/A)转换器形成模拟影像进行观察。2.模拟图像和数字图像转换模拟图像数字图像分割、采样、量化总结与思考思考：模拟图像有哪些优点，数字图像有哪些优点，他们各自有哪些用途呢？总结：1.模拟图像与数字图像区别2.模拟图像与数字图像转换3X线1.X线束（1）X线束的形状：X线管发出的X线是以阳极靶面的实际焦点为锥尖的锥形射线束。（2）X线束的量与质：X线束的能量是对感光系统产生感光效应的根本因素。它取决于X线光子的数量以及单个光子的能量大小。X线的量：曝光所用的管电流值与曝光时间的乘积，记做mAs。X线的质：X线的质是用来描述单个X线光子能量大小的。X线质是由管电压kV所决定的。X线管焦点是X线的发生区域，焦点大小、形状及线量与成像性能密切相关。下面我们分别学习焦点的概念及、特性其成像性能。（1）焦点的概念实际焦点：灯丝发射的电子经聚焦后在X管阳极靶面上撞击的面积。有效焦点：实际焦点在X线投射方向上的投影面积。主焦点与副焦点：从灯丝正面发射出的电子先发散后会聚撞击阳极靶面形成主焦点；从灯丝侧方发射的电子先发散后会聚再发散撞击阳极靶面形成副焦点；2.X线管焦点（2）焦点的特性焦点的方位特性：在平行于X线管的长轴方向的照射野内，近阳极侧有效焦点小，近阴极侧有效焦点大，这一现象被称为焦点的方位特性。焦点的阳极效应：当阳极倾角约为20°时，进行X线量的测定，其结果是在平行于X线管的长轴方向上，近阳极侧X线量少，近阴极侧的X线量多，最大值在110°处，分布是非对称性的。这一现象被称为X线管的阳极效应。在X线管的短轴方向上，X线量的分布基本上是对称相等。在摄影时应注意将肢体厚度大的组织放在阴极侧，而需重点观察的细致结构组织及厚度小的部位应置于阳极侧。2.X线管焦点X线量的空间分布（长轴）

X线量的空间分布（短轴）

（2）焦点的特性焦点面上的线量分布：从焦点像上可以看出焦点面上的密度分布是不均匀的：沿焦点宽方向（X线管短轴方向）用密度计扫描得出两端密度高、中间密度低的双峰分布曲线；沿焦点长方向（X线管长轴方向）用密度计扫描得出两端密度低、中间密度高的单峰分布曲线。焦点面上的线量分布是不均匀的，由实验得知，线量呈单峰分布的焦点成像质量好2.X线管焦点（3）焦点的成像性能焦点大小：焦点大小是影响像质优劣的主要原因之一。焦点尺寸越大，则半影越大，影像表现越模糊。焦点的极限分辨力（R）：在规定测量条件下不能成像的最小空间频率值，以每毫米中能够分辨出的线对数（LP/mm）表示。可用矩形波测试卡或星形测试卡测量。R值越大，成像性能越好。2.X线管焦点（3）焦点的成像性能焦点的散焦值（B）：描述X线管焦点的极限分辨力R随着负荷条件的改变而相对变化的量，也称晕值。一般B≥1,B越接近1，成像性能受负荷的影响就越小。焦点的调制传递函数：X线管焦点成像时，肢体组织影像再现率的函数关系。MTF最大值为1，最小值为0，MTF=1表示成像系统输入对比度与输出对比度相等;MTF=0表示成像系统的输出对比度为0，影像消失。MTF越大，成像性能越好。2.X线管焦点总结与思考思考：X线管焦点大小随管电流增加和管电压增加分别有何变化呢？总结：1.X线束形状、量与质2.X线管焦点的概念、特性与成像性能4增感屏1.增感屏分类增感屏是屏片摄影系统的重要组成。在X线摄影中利用增感屏发出的荧光对胶片产生增强感光的作用，从而降低X线曝光条件。钨酸钙屏：发射光在蓝紫色区域，需配合感蓝胶片使用分类稀土增感屏蓝紫色区增感屏：匹配感蓝胶片使用黄绿色区增感屏：匹配感绿胶片使用增感屏结构及荧光体显微照片2.增感屏结构增感屏结构主要包括保护层、荧光体层、基层及反射层或吸收层。2.增感屏结构保护层主要由高分子聚合材料制成，其作用是对质脆的荧光体进行物理保护、防止污染便于清洁、减少静电产生等。荧光体层的主要组成物质是荧光体，荧光物质将高能X线光子转换成低能量可见荧光。基层是荧光体层的支持体，相当于胶片的片基。反射层用于高感度增感屏，起到反射荧光、提高发光效率的作用。吸收层用于高清晰型增感屏，是在基层上加涂一层吸收物质（如碳黑、颜料等），以吸收由荧光体向基层照射的荧光，防止荧光反射，提高影像清晰度。3.增感屏性能（1）荧光现象：指某些物质在紫外线、X线、电子射线等激发下，将其吸收的能量以可见光形式释放出来的现象。

（2）增感率：亦称增感倍数或增感因数。在照片上产生同等密度为1.0时，无屏与有屏所需照射量之比，称为增感率。增感屏的增感作用常以增感率表示。增感率的大小主要受荧光体发光效率和屏结构的影响。4.增感屏对影像的影响（1）影像对比度增加：使用增感屏由于其增感作用可减少X线曝光量，相应减少散射线，减少灰雾，增加对比度。（2）影像清晰度降低：照片影像的清晰度由于增感屏的使用而大为降低，其原因主要是荧光体的光扩散、增感屏与胶片的密着状态及X线斜射效应等造成。X线斜射效应总结与思考思考：以下两张图片是相同曝光参数下获得的，一张无增感屏，一张有增感屏，分析哪张是使用了增感屏得到的，说一说为什么。总结：1.增感屏的分类与结构。2.增感屏的性能和对影像的影响。5模拟X线透视与摄影1.模拟X线透视与摄影概述模拟X线成像是区别于数字化成像的一种方式，也称为传统X线成像。采用传统的X线透视和摄影等技术，将人体的形态学和功能学等信息采集下来，最终以光学影像的形式将X线影像显示在荧光屏或胶片上。这样形成的X线影像称为模拟X线影像。模拟X线透视的信息载体为X线，信息源是人体，信息的接收器是荧光屏。如图，X线具有很强的贯穿本领，当一束强度大致均匀的X线投照到具有三维空间分布的人体时，经过人体组织的吸收和散射衰减，使透过人体的X线强度分布出现差异，即X线束在通过人体的一瞬间已经载有人体的信息成分。X线影像不能被人眼识别，当X线影像被荧光屏接收后，荧光屏可将X线影像转换成人眼可识别的光学影像，这就是模拟X线透视的成像原理。2.模拟X线透视与模拟X线透视成像过程相似，通过人体的X线影像无法被人眼识别，若将此X线影像照射在荧光屏上转换成光学图像，再将光学图像照射在胶片上产生化学反应，形成银的分布影像，这便是模拟X线摄影的成像原理。3.模拟X线摄影4.模拟X线透视与摄影的分类模拟X线透视得到的荧光图像称为正像。按荧光屏不同，可分为荧光透视和影像增强透视。模拟X线摄影得到的照片影像称为负像。按X线能量的不同，可分为普通X线摄影、软X线摄影和高千伏摄影。总结与思考思考：模拟X线透视与摄影的优缺点有哪些？总结：1.模拟X线成像分类2.模拟X线成像（透视与摄影）的成像原理6成像板1.成像板简介计算机X线摄影（ComputedRadiology，CR），是以成像板（ImagingPlate，IP）作为载体，经X线曝光及信息读出处理形成数字影像的摄影技术。1983年由日本富士公司研制成功。IP只具有记录功能，不具备影像显示功能。2.成像板的结构IP的外观图：IP的结构图：3.成像板的特性IP的结构表面保护层成像层（PSL物质层）基板背面保护层表面保护层由一层非常薄的聚酯树脂类纤维制成，保护PSL物质层不受外界温度、湿度和辐射的影响及使用过程防止荧光层受到损伤。PSL物质层由掺入2价铕离子的氟卤化钡的结晶构成，晶体直径越大，光激励发光现象越强。支持层也称为基板，用于支持和固定PSL物质，由聚酯树脂纤维胶制成。背面保护层材料与表面保护层材料相同。主要防止使用过程中与IP之间的摩擦损伤。3.成像板的特性（2）IP可重复使用（5）IP存储的信息易消退（6）IP易受天然辐射的影响（3）IP的发射光谱与激励光谱不同（4）IP的光发射寿命期短（1）IP可发生光发光现象3.成像板的特性某些物质在第一次受到照射光（一次激励光）照射时，能将一次激励光所携带的信息贮存（记录）下来，当再次受到照射光（二次激励光）照射时，能发出与一次激励光所携带信息相关的荧光。（1）IP可发生光激励发光现象（PSL现象）第一次对IP激励的光：X线第二次对IP激励的光：激光X线被照体透射线（载着人体信息的X线）IP激光阅读器（IP受到激光的激励）发出可见光（与透射线信息一样）机制：3.成像板的特性（2）IP可重复使用机制：IP的第一次激励：IP的第二次激励：

3.成像板的特性（3）IP的发射光谱与激励光谱不同IP的发射光谱IP的激励光谱（激光发射光谱）IP的发射光谱IP的激励光谱（激光发射光谱）（6）IP易受天然辐射的影响（5）IP存储的信息易消退IP存储的信息8h后可减少25%，摄影后抓紧读出X线紫外线

射线激励IPIP使用前，必须进行擦除信息量时间3.成像板的特性IP储存信息的消退特征4.成像板的使用注意事项（1）IP可以重复使用；（2）IP在8小时以上未使用，则在使用前应使用强光照射，消除可能存在的潜影；（3）在使用中，应注意避免IP出现擦伤；（4）由于IP中的荧光物质对放射线、紫外线敏感度远高于普通X线胶片，因此摄影前、后的IP都要屏蔽。4.成像板的使用注意事项（5）摄影后的IP上的潜影会因光的照射而消退，所以必须避光。在8小时之内将信息读取。（6）避光不良或漏光的IP上的图像会因贮存的影像信息量减少而变得发白，这与普通胶片正好相反。总结与思考思考：试比较IP与屏片系统的区别。总结：1.IP结构与特性。2.IP的使用注意事项。7CR成像原理1.CR系统工作流程CR系统工作流程也就是影像信息形成过程，主要包括影像信息采集、影像信息转换、影像信息处理和影像信息存储四部分。1.CR系统工作流程与常规的X线摄影不同，CR的信息接收器为IP，透射被检体的X线影像被IP接收，以潜影的方式被记录下来，完成影像信息采集。1.CR系统工作流程影像信息的转换是指IP上的模拟X线信号转换成数字信号的过程。由于IP的光激励发光特性，当IP被激光扫描时，X线信息以可见光的形式释放出来，可见光再被光电倍增管收集并转换成电信号，再经过A/D转换成数字信号。IP在阅读过程中，激光束扫描会按一定位置顺序进行，因此，信号的先后顺序可对应其在图像中的位置。1.CR系统工作流程影像信息的处理是指在CR系统的后处理工作站采用不同的影像处理技术实施处理吗，以达到影像质量最优化，满足临床诊断需求。影像处理技术主要包括谐调处理、空间频率处理和减影处理。1.CR系统工作流程CR系统影像信息的存储方式有两种：一种是激光打印机打印成照片进行存储；另一种是采用光盘或硬盘的方式进行存储。CR的成像原理可由直观的四象限理论进行解释。2.CR系统成像原理2.CR系统成像原理第一象限：影像信息的采集曝光量

2.CR系统成像原理第二象限：影像信息的读取纵轴是IP被激光激励后所发出的荧光强度，横轴是该荧光强度所对应的数字信号（像素值），是模拟信息到数字信息的转化过程。该过程在影像读出装置（IRD）中完成，转化关系是可以按照临床需要进行调整的。曝光量2.CR系统成像原理第三象限：影像信息的处理横轴是数字信号值，纵轴是照片密度（亮度），即由第二象限输入的信息经影像处理装置（IPC）处理，显示出适用于诊断的影像。显示的特征是可以独立控制的，可根据诊断要求施行各种处理。如动态范围压缩处理、谐调处理、空间频率处理、减影处理等，能在较大的范围内改变影像特性。2.CR系统成像原理第四象限：影像信息的再现横轴是入射到IP的X线曝光量，纵轴是照片密度，该曲线类似于屏片系统的X线胶片特性曲线。不同的是，CR的胶片特性曲线是是依据X线剂量和成像范围自动改变的。通过胶片（影像记录装置IRC）的选取，可使影像落在胶片的直线部。曝光量总结与思考思考：CR成像系统和屏片系统相比有哪些相同点和不同点？总结：1.CR系统的工作流程2.CR系统的成像原理8DR成像原理1.DR系统分类探测方法X线的转换过程直接转换a-Se平板探测器X线

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图像MWPCX线

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图像间接转换闪烁体+光电二极管X线

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光

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图像I.I.+TV摄像机X线

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光

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图像

闪烁体+CCDX线

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光

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图像2.DR探测器的工作过程2.DR探测器的工作过程3.DR系统成像原理X线被照体非晶硒平板探测器（a-SeFPD）A/D转换器工作站（后处理）储存打印电信号3.DR系统成像原理X线被照体CsI闪烁晶体A/D转换器工作站（后处理）储存打印光信号a-Si光电二极管电信号总结与思考思考：DR成像系统和CR系统相比有哪些优点？总结：1.DR系统的分类及探测器的工作过程2.DR系统的成像原理9DSA成像原理1.DSA系统结构DSA系统包括X线管、影像增强器与摄像机、对数放大器、模数转换器、存储器、图像处理器和显示器等。2.DSA系统功能X线管产生强度均匀的X线；影像增强器将透射被照体的X线信号转换为光学信号；电视摄像管将光学信号转换成电子信号，电子信号强度与检测到的X线强度相匹配；对数放大是将电信号进行对数放大形成线性灰阶；模数转换器将电信号转化成数字信号；图像处理器对图像进行减法运算得到差值数据；差值数据即减影图像，经数模数转换器由显示器进行显示。3.DSA系统成像原理DSA的成像原理是将未造影的图像和造影图像，分别经影像增强器增强，由摄像机扫描矩阵化，经对数放大器和A/D转换器转换后，两者相减获得减影图像，最后经D/A转换成可显示的减影图像，其结果是消除了造影血管以外的结构，突出了被造影的血管图像。造影图像—减影图像==蒙片总结与思考思考：DSA成像系统成像质量受哪些因素影响？引入对比剂需要注意哪些安全事项？总结：1.DSA系统的结构与功能1.DSA系统的成像原理10CT成像原理1.CT系统工作过程CT成像系统组成如图所示，主要包括X线管、准直器、探测器阵列、测量电路、模数和数模转换器、显示器、计算机系统、图像存储与记录系统等。由X线管发出的锥形X线束被准直器形成具有一定厚度的扇形束，用以穿透人体被检体层。经体层衰减后的X线束由探测器接收并转换成电信号。电信号经测量电路放大，由模数转换器转换为数字信号传输至计算机，计算机进行图像重建，得到体层的组织密度分布图。该图像可存储在硬盘中，也可经过数模数转换器用亮度加以显示或打印。1.CT系统工作过程2.CT成像的物理原理体层：受检体中被X线束透射的部分就是体层。体素：组成体层的小体积元。线性衰减系数：物体在单位长度上对X线的衰减系数。CT值：CT影像中每个像素所对应的物质对X线线性平均衰减量。2.CT成像的物理原理矩阵：这些CT值在图像上形成的横成行纵成列的数字方阵称为矩阵。像素：像素是组成数字图像的基本单元。灰度：把白色与黑色之间按分为若干等级，称为灰度。不同灰度的等级差别称为灰阶。2.CT成像的物理原理朗伯比尔定律：

I

2.CT成像的物理原理以此类推，第n个体素透射出的X线强度In：总结与思考思考：CT成像系统传统X线成像相比有哪些异同点，CT成像有哪些优势？总结：1.CT系统的组成及工作过程2.CT系统的基本概念和成像原理11CT扫描1.CT扫描方式分类扫描是CT机为重建图像而进行数据采集所使用的物理技术。扫描是通过扫描装置来完成的。扫描装置主要包括X射线管、扫描床、检测器和扫描架等。根据扫描运动方式不同，可将扫描方式分为轴向扫描和螺旋扫描。2.CT扫描方式轴向扫描：X射线管和探测器旋转一圈采集一层数据，检查床步进一次，再扫描下一层。第一代：单束平移-旋转方式。该方式首先进行同步平移直线扫描，平移扫描完一个指定层面后，同步扫描系统转过1°，再对该层面进行同步平移直线扫描。如此进行下去，直到扫描系统旋转到与初始位置成180°角为止。扫描一层的时间约5分钟。2.CT扫描方式第二代：窄扇形束平移-旋转方式。X线管发出一张角为3°~15°的扇形束，6~30个探测器组成同步扫描系统。一次投照能同时获取多个扫描数据，这样就可以减少每个方向上平移的次数和增大扫描系统每次旋转的角度。扫描一个层面的时间约为20~60秒。2.CT扫描方式第三代：宽扇形束旋转-旋转方式。X线管发出的宽扇形束扫描一次能覆盖整个受检体，可采集一个方向的全部数据，所以不需要做直线的平移，只需X线管和探测器做同步旋转-旋转运动即可。当X线管作360°扫描后，X线管和探测器系统需反向回到初始扫描位置，再作第二次扫描。扫描一个层面的时间约为5~10秒。是目前广泛应用于临床的扫描方式。2.CT扫描方式第四代：宽扇形束静止-旋转方式。扫描装置由一个X线管和600~2000个探测器组成。探测器在扫描架内排列成固定静止的探测器环，X线管发出30°~50°宽扇形束进行旋转扫描。该方式也称为反扇形束扫描。扫描一个层面的时间约1~5秒。2.CT扫描方式第五代：电子束扫描方式（超高速扫描）电子束CT由一个特殊的大型钟形X管、一组864个固定探测器阵列和一个采样、整理、数据显示的计算机系统组成。从电子枪发出的电子束经过磁偏转控制，以高速360°旋转偏转，并撞击在很大的圆形靶上，于是靶的圆周上各点依次产生不同方位的扇形X线束。扫描时间可缩短到10ms左右，可用于心肺等动态器官检查。2.CT扫描方式螺旋扫描：螺旋扫描是在滑环基础上发展的一种新的扫描技术，是在第三代扫描方式基础上发展的。它是对整个容积进行快速连续扫描，在机架连续旋转的同时，扫描物体在z轴上连续移动。在数据采集过程中X线管焦点相对于扫描物体来说呈螺旋轨迹，因此称为螺旋扫描。2.CT扫描方式螺旋扫描：按成像快慢的不同可分为单层螺旋CT和多层螺旋CT。2.CT扫描方式单层螺旋CT：X线管旋转一周能获得一层图像。多层螺旋CT：X线管旋转一周能获得大于一层的图像。总结与思考思考：CT轴向扫描和螺旋扫描各有哪些优缺点？总结：1.CT扫描方式分类。2.CT扫描方式具体内容。12CT扫描相关参数1.轴向扫描的相关参数层厚：扫描后一层图像对应的断面厚度。层间隔：相邻两层中心之间的距离。层间隔=层厚：连续扫描（无重叠无间隙）。层间隔<层厚：部分重叠扫描（提高检出率，但增加辐射和扫描时间），重叠比例=重叠宽度/层厚。层间隔>层厚：存在扫描间隙（可能漏诊小病灶）适用于大范围筛查、快速扫描或对微小病变灵敏度要求不高的场合。2.螺旋扫描的相关参数排数：沿人体体轴方向的探测器个数，不同探测器宽度可相等可不等，属于硬件配置，不可调节。2.螺旋扫描的相关参数层数：X线管绕人体旋转一周采集到的图像幅数，与数据采集通道有关，可调节。2.螺旋扫描的相关参数

2.螺旋扫描的相关参数低螺距（pitch<1）：床速慢，扫描覆盖范围小，X线束重叠多。高分辨率、高剂量，适合精细结构。标准螺距（pitch=1）：床速与探测器宽度匹配，无重叠无间隙。平衡质量与效率，常规扫描首选。高螺距（pitch>1）：床速快，扫描范围大，X线束存在间隔。快速、低剂量，适用于急诊或动态器官。2.螺旋扫描的相关参数强化责任担当，做好辐射防护。在临床工作中，要根据具体情况，合理设置相关参数。总结与思考思考：CT的层数和排数有何关系？总结：1.轴向扫描相关参数（层厚、层间隔）。2.螺旋扫描相关参数（排数、层数和螺距pitch）。13CT图像重建1.CT图像重建概念CT图像重建是利用各方向探测采集的数据阵列，求解出图像矩阵中各个像素单元的衰减系数μ，然后构建出μ的二维分布图像的过程。我们把投照受检体后出射的X线束强度称为投影，投影的数值称为投影值，投影值的分布称为投影函数。投影又被称为“射线和”或者“线积分”，是X线束投照路径上所有体素的μ的和。2.CT图像重建方法CT图像重建方法包括迭代法、反投影法、滤波反投影法和傅里叶变换法。（一）迭代法世界上第一台CT正是采用了迭代重建算法。该方法耗时长、精确度高、空间分辨力高，可改善噪声并能够用于不完整的原始数据。迭代算法的步骤是：先给断层图像赋一个初始估计值，根据此值算出理论投影值，将理论投影值与实际值比较，按照一定的原则对原始图像进行修正之后与理论值比较，再修正，如此循环，直到达到满意的效果。由于迭代重建算法计算量大，对内存空间要求较高，加上早期计算机技术的限制，该方法的发展受到了一定程度的限制。随着计算机技术的飞速发展，基于迭代重建算法的低剂量扫描技术正成为当前CT应用的热点之一。（二）反投影法反投影法又称为总和法，是最基本、最简单也是最常用的算法。其基本原理是利用投影数值近似地复制出吸收系数的二维分布，包括获取投影、反向投影填充和运算求解等步骤。该方法重建的图像质量与反投影的方向数目有关，数目越多，图像和真实物体越接近。该方法的缺点是出现图像边缘失锐（星形伪影）现象。2.CT图像重建方法（三）滤波反投影法为了消除反投影法产生的边缘失锐，实际应用最广泛的是滤波反投影法，该方法与反投影法的区别是：先修正、再反投影。及基本原理是：获取不同投影角度下投影函数后，先进行滤波处理，再作反投影，经运算重建出物体图像。实现滤波反投影法的关键是滤波函数的选取。在临床使用中CT设备一般提供多种滤波器，不同滤波器对图像的空间分辨力和噪声均有不同影响。临床上对不同部位采用不同的滤波算法，如骨算法和软组织算法等。骨算法可提高图像空间分辨率，也会增强噪声，而软组织算法与他正好相反。2.CT图像重建方法（四）傅里叶变换法傅里叶变换法是利用空间和频率的概念表达一幅图像的计算方法。该方法首先用傅里叶变换法将各方向的投影数据转换到频率域，再将频率域数据进行傅里叶逆变换得到μ的分布。该方法需要将所有投影数据采集完整后进行，每个样本的误差都将影响整个图像，对系统内存要求打，等待时间长，其实际应用有待进一步提高。2.CT图像重建方法3.CT反投影法重建步骤1：对该体层作0°、45°、90°和135°扫描，再将投影值反投回原始矩阵对应位置。2：各方向的反投影图相加，即对应的投影值相加。3：各投影值要减去基数。基数是指该体层所有体素的线性衰减系数之和。4：进行化简等效。总结与思考思考：CT图像重建快慢与哪些因素有关呢？总结：1.CT图像重建含义、投影的含义。2.CT图像重建方法分类、特点以及反投影法的步骤。14MRI物理原理1.MRI简介磁共振成像（MRI）是一种断层成像技术，利用磁共振现象从人体中获得电磁信号，并通过图像重建技术将人体信息以图像的形式展示出来。MRI优点1．以射频脉冲作为成像的能量源，而不使用电离辐射，因而对人体安全、无创。2．图像对脑和软组织分辨率极佳，能清楚地显示脑灰质、脑白质、肌肉、肌腱、脂肪等软组织以及软骨结构。3．多方位成像，能对被检查部位进行轴位、冠状位、矢状位以及任何倾斜方位。4．多参数成像、多序列成像，可以提高兴趣区组织结构的显示及病变显示的敏感性。5．选择性成像，如水成像、脂肪或水的抑制成像；血管成像，可与DSA相媲美。6．除了能进行形态学研究外，还能进行功能、组织化学和生物化学方面的研究。1.MRI简介1.MRI简介MRI缺点1．空间分辨力低与X线摄影、CT等成像技术相比，MR图像的空间分辨力较低。2．成像速度慢不利于为危重病人及不合作病人的检查。3．禁忌证多装有心脏起搏器、动脉瘤夹、金属假肢等病人不宜进行MRI检查。4．不能进行定量分析因MRI不能对成像参数值进行有效测定，所以不能像CT那样在图像上进行定量分析和诊断。5.多种伪影因素导致MR图像产生的伪影因素较其它的成像技术多。6．MRI设备价格相对昂贵。（一）自旋与核磁矩2.MRI物理原理什么是自旋？原子核绕自身转轴旋转的特性什么样的核有自旋？当质子数和中子数至少有一个为奇数时，原子核有自旋自旋形成的核磁矩由于原子核自旋，其效应相当于环形电流，进而在空间上形成磁场，这个磁场我们称为核磁矩（二）进动与能级分裂NS进动(旋进)在静磁场作用下，核磁矩绕静场旋转

2.MRI物理原理

2.MRI物理原理（二）进动与能级分裂低能级核高能级核

2.MRI物理原理（三）磁共振弛豫磁共振弛豫：当射频脉冲发射结束时后，高能级的原子核释放能量跃迁到低能级的过程。弛豫是磁共振的逆过程。在磁共振成像中，我们把Z轴方向的弛豫叫做纵向弛豫，把x、y平面的弛豫叫做横向弛豫。2.MRI物理原理（四）弛豫弛豫磁共振

2.MRI物理原理（四）弛豫

2.MRI物理原理（四）弛豫总结与思考思考：MRI成像为什么选用氢原子核而不采用其他磁性核呢？总结：1.MRI成像的特点。2.MRI成像的物理原理（自旋与核磁矩、进动与能级分裂、磁共振和弛豫）。15MRI信号的空间定位1.MRI空间定位含义我们把确定人体内氢质子（或其他核种）信号来源的空间位置的过程称为MRI信号的空间定位。2.MRI空间坐标系3.MRI梯度磁场

3.MRI梯度磁场

3.MRI梯度磁场

（一）层面选择4.MRI空间定位

（二）相位编码4.MRI空间定位

（三）频率编码4.MRI空间定位

4.MRI空间定位由于对二维空间的信号进行了相位编码和频率编码，在信号读出时，每个体素产生的信号就具有唯一的一个相位和频率组合。可分别通过相位和频率确定信号的空间位置。需要注意的是：相位编码和频率编码的方向是可以互换的，一般取图像矩阵中数值小的方向作为相位编码方向。总结与思考思考：在MR检查时需要矢状位成像，信号的空间定位应该如何开展？总结：1.MRI信号空间定位的含义。2.MRI系统中空间坐标系、梯度场的性能参数。3.MRI层面选择梯度场、相位编码梯度场和频率编码梯度场的作用顺序及原理。16MRI的加权成像1.加权的含义在成像过程中，几乎不可能得到仅纯粹反映组织一个特性的磁共振图像，但可调整参数，使图像主要反映组织某方面的特性，而尽量抑制组织其他特性对磁共振信号的影响，这就是“加权”。加权是重点突出某方面特性。T1加权成像（T1weightedimaging,T1WI）重点突出组织纵向弛豫差别；T2加权成像（T1weightedimaging,T2WI）重点突出组织横向弛豫差别；质子密度加权成像（protondensityweightedimaging,PDWI）则主要反映组织的质子密度的差异。2.T1加权成像原理MRI的接收线圈只能检测旋转的横向磁化矢量，如图，横向磁化矢量越大，对应的磁共振信号就越高。那如果我们想要检测纵向磁化矢量该怎么办呢？这时，我们需要施加90°射频脉冲，使得纵向磁化矢量翻转到横向来检测。以脂肪和水两种组织为例，假设这两种组织质子密度相同，但是脂肪组织的纵向弛豫比水组织快。进入主磁场后，两种组织的纵向磁化矢量相同。我们施加第一次90°视频脉冲，两种组织发生磁共振，射频脉冲关闭后，组织发生纵向弛豫，由于脂肪组织的纵向弛豫更快，一定时间后，脂肪组织恢复的纵向磁化矢量将大于水组织。由于接收线圈不能检测这种纵向磁化矢量差别，必须使用第二个90°射频脉冲。第二个90°射频脉冲后，纵向磁化矢量差别将翻转到横向，这时马上检测磁共振信号，脂肪组织产生的磁共振信号将高于水组织，这样就实现了T1WI。在T1WI上，组织的T1越小，其磁共振信号强度越大。2.T1加权成像原理同等情况下，我们学习如何得到T2WI。同理，进入主磁场后，两种组织的纵向磁化矢量相同。我们施加第一次90°视频脉冲，两种组织发生磁共振，纵向磁化矢量翻转到横向。射频脉冲关闭后，两种组织发生横向弛豫，由于脂肪组织的纵向弛豫更快，一定时间后，脂肪组织保留的横向磁化矢量将小于水组织。此时，检测磁共振信号，水组织的磁共振信号强大于脂肪组织，这样就实现了T2WI。在T2WI上，组织的T2越大，其磁共振信号强度越大。3.T2加权成像原理假设有甲、乙两种组织，甲组织的质子密度高于乙组织质子密度。进入主磁场后，质子密度高的甲组织（黄色表示）产生的宏观磁化矢量高于乙组织（黑色表示）。此时，只需要施加90°射频脉冲，将纵向磁化矢量差别翻转到横向马上进行检测即可。需要注意的是，90°射频脉冲关闭后要立即检测信号，间隔的时间越长，信号强度受横向弛豫的影响就会越大。在质子密度加权成像中，质子密度越高，磁共振信号强度越大。3.

质子密度加权成像原理90°脉冲激发后平衡状态时间

总结与思考思考：T1WI、T2WI和PDWI的对比度与什么有关？总结：1.MRI中加权的含义含义。2.T1WI、T2WI和PDWI的工作原理。17MRI图像重建1.MRI图像重建含义在磁共振成像中，经射频脉冲激发和梯度磁场空间编码后获得复合信号，再由计算机将采集到的复合信号经一系列过程转换成图像信号，这个过程称为图像重建。它通常在阵列处理计算机或高速的图像处理专用机中完成。其方法有多种，反投影法我们已经学习过了，这次我们介绍傅里叶变换法。在学习之前，我们首先需要了解K空间。2.K空间概念K空间又称傅里叶空间，是带有空间定位编码信息的MR信号原始数据的填充空间。如图，二维K空间的两个坐标KX和KY分别代表MR信号的频率编码和相位编码方向。在二维MR信号采集过程中，每个MR信号的频率编码梯度场的大小和方向保持不变，而相位编码梯度场的方向和场强则以一定的步级发生变化，每个MR信号的相位编码变化一次，采集到的MR信号填充K空间KY方向一条线，因此把带有空间信息的MR信号称为相位编码线，也称为K空间线或傅里叶线。K空间实际上是MRI信号的原始数据离散化存储空间。信号的频率和相位决定了信号在MR图像中的空间位置，而幅值则决定了信号的强度。3.K空间特性（1）K空间中的点阵与图像的点阵不是一一对应的，K空间中每一点包含有扫描层面的全层信息；如图，矩阵为256×256的图像，需要采集256条相位编码线，每条相位编码线需要采集256个数据点，形成256×256的K空间数据点阵。虽然K空间数据点阵与图像矩阵大小相同，但是，K空间每个信号均来自于整个激发层面，而图像阵列中的每个点的信息仅对应层面内相应体素的信息。因此，K空间数据点阵与图像矩阵并不是一一对应的。3.K空间特性（2）K空间在KX和KY方向上都呈现镜像对称的特性；由于MR信号在时序上是对称的，因此，MR信号沿频率编码方向镜像对称。此外，由于相位梯度场递增的不级是一样，仅梯度场的方向相反，因此在相位编码方向MR信号也是镜像对称的。3.K空间特性（3）填充K空间中央区域的磁共振信号（K空间线）主要决定图像的对比，填充K空间周边区域的磁共振信号（K空间线）主要决定图像的解剖细节。K空间中央数据具有较低的空间频率，因此，主要决定图像对比；K空间边缘的数据具有较高的空间频率，主要决定图像空间分辨力。如图，左起以第一幅图是利用所有K空间数据重建图像，第二幅是仅使用K空间中央数据重建图像，第三幅是仅使用K空间边缘数据重建图像，大家可以更直观地感受到K空间的特性。4.K空间填充方式K空间中各点的数据是沿一定轨迹顺序填充的，这种按某种顺序填充数据的方式称为K空间的轨迹，K空间的填充轨迹代表了成像中MR信号的采集过程。如图A是最常用的循序对称填充，此外，还有迂回轨迹填充（图B）、放射状轨迹（图D）和螺旋轨迹（图C）等其他填充形式。傅里叶变换法是一种提取信号频率成分的数学方法，可将时域表达的信号转换成频率域表达。如图，是K空间与图像重建的流程图，K空间数据经傅里叶变换可得到不同频率和相位的信号，可根据信号的频率和相位确定信号的空间位置，再根据信号的幅值确定像素的亮度，进而重建磁共振图像。5.傅里叶变换图像重建法总结与思考思考：K空间数据的镜像对称性如何助力MRI快速成像？总结：1.MRI图像图像重建含义、K空间概念、特性及填充方式。2.傅里叶变换图像重建法的原理。18脉冲序列简介1.脉冲序列含义磁共振信号强度受多种因素影响，在实际成像过程中，可以通过调整成像参数，来确定何种因素对于组织的信号强度和图像对比度起决定性作用。磁共振领域中把射频脉冲、梯度磁场和信号采集时刻等相关参数的设置及其在时序上的排列称为脉冲序列。激发脉冲层面选择梯度频率编码梯度相位编码梯度MR信号2.

相关概念重复时间（TR）是指相邻两个激发脉冲之间的间隔时间。在自旋回波（SE）序列中TR是指相邻两个90°脉冲中点的时间间隔；在梯度回波（GRE）序列中是指相邻两个小角度脉冲中点之间的时间间隔；在反转恢复（IR）序列中，TR是指相邻两个180°反转预脉冲中点之间的时间间隔；在单次激发序列中，由于只有一个脉冲激发，TR为无穷大。回波时间（TE）是指产生宏观横向磁化矢量的脉冲中点到回波中点的时间间隔。在SE序列中TE是指90°脉冲中点到自旋回波中点的时间间隔。在GRE序列中是指小角度激发脉冲中点到梯度回波中点的时间间隔。2.

相关概念有效回波时间：在快速自旋回波序列或平面回波序列中，一次90°脉冲激发后有多个回波产生，分别填充在K空间的不同位置，每个回波的TE是不同的。在这些序列中，把90°脉冲中点到填充K空间中央的那个回波中点的时间间隔称为有效TE。回波链长度（ETL）是指一次90°激发脉冲后所产生和采集的回波数目。回波间隔（ESP）是指回波链中相邻两个回波中点间的时间间隔。反转时间（TI）仅出现在具有180°反转预脉冲的脉冲序列中。一般把180°反转预脉冲中点到90°脉冲中点的时间间隔称为TI。激励次数（NEX）也称信号平均次数（NSA）或信号采集次数（NA），是指脉冲序列中每一个相位编码步级的重复次数。采集时间（TA）也称扫描时间，是指整个脉冲序列完成信号采集所需的时间。影响TA的因素主要是TR和TR需要重复的总次数。2.

相关概念层厚：MRI的层厚是指激发层面的厚度，它是由层面选择梯度场强和射频脉冲带宽来决定的。层间距：是指相邻两个层面之间的距离。为了避免层面之间的信号相互影响（层间干扰），二维MR成像时往往需要一定的层间距。矩阵：指MR图像层面内列和行的数目，也是频率编码方向和相位编码方向上的像素数目。视野（FOV）是指MR成像的实际范围，即图像区域在频率编码方向和相位编码方向的实际尺寸。2.

相关概念偏转角度：在射频脉冲的作用下，组织的宏观磁化矢量将偏离平衡状态（即B0的方向），其偏离的角度称为偏转角度或激发角度。偏转角度大小取决于射频脉冲的强度和持续时间。常用的脉冲序列有自旋回波序列、反转恢复序列、梯度回波序列和平面回波序列。3.

分类总结与思考思考：TR和TE与组织信号强度和信号对比度有什么关系？总结：1.MRI中脉冲序列的含义及相关概念。2.MRI脉冲序列的分类。19自旋回波序列1.自旋回波序列简介自旋回波（spinecho,SE）序列是MR成像的经典序列，其他序列结构和特点均需要与SE序列比较，因此我们首先学习SE序列。SE序列的特点是在90°激发脉冲后，利用180°聚相脉冲剔除主磁场不均匀造成的横向磁化矢量衰减。180°聚相脉冲纠正磁场不均匀造成的质子失相位的前提是主磁场的不均匀是恒定的。也就是说甲处磁场强度略高于乙处，这种差别是保持不变的。180度聚相脉冲产生的回波称为自旋回波。2.自旋回波序列的构成SE序列是由1个90°激发脉冲和随后的1个180°聚相脉冲组成，一次90°激发脉冲施加后仅能产生一个MR信号（自旋回波）。由于相位编码的需要，一幅256×256的MR图像需要不同的相位编码梯度场编码并采集256个回波方能完成K空间填充，也就是说需要进行256次90°和180°的脉冲重复。如图是SE序列结构示意图，图中分别标注了回波时间TE和重复时间TR。3.自旋回波序列的加权成像相邻两次90°激发脉冲的时间决定了纵向弛豫差别，而这个时间正是SE序列中的TR。如图a所示，若选用的TR很长，那么在每一次90°脉冲激发时（向下空心箭头所示），两种组织的纵向磁化矢量都回到平衡状态，因此采集到的MR信号几乎不受组织纵向弛豫的影响。TR决定了T1权重，TR越长，T1权重越轻，T1对比越差。90°激发脉冲到采集回波之间的时间间隔决定了横向弛豫差别，而这个时间正是SE序列中的TE。如图b所示，若选用的TE很短，那么每一次90°脉冲产生的横向磁化矢量还没有来得及衰减产生差别就采集了MR信号（向下空心箭头所示），则采集到MR信号几乎不受组织横向弛豫的影响。TE决定了T2权重，TE越长，T2权重越重，T2对比越强。3.自旋回波序列的加权成像SE序列T1WI选用最短的TE，一般为8~20ms。根据所需要的T1权重选用不同的TR,TR一般为200~600ms。在一定范围内，TR越短T1权重越重。SE序列中选择很长的TR消除组织纵向弛豫对比，选择不同的TE可得到不同权重的T2WI，TE一般为50~150ms，TE越长T2权重越重。需要注意的是，TR的延长会成比例地增加信号采集时间，因此TR不宜过长，0.5T以下的低场机，TR选择1500~2000ms。在1.0T~1.5T的MRI，TR一般为2000~2500ms。采用长TE、短TE可得到质子密度加权成像。4.自旋回波序列的特点①序列结构比较简单，信号变化容易解释；②图像具有良好的信噪比；③图像的组织对比良好；④对磁场的不均匀敏感性低，因而磁化率伪影很轻微；⑤利用SE序列进行T1WI，采集时间一般仅需要2～5分钟。（1）SE序列的优点4.自旋回波序列的特点①90°脉冲能量较大，纵向弛豫需要的时间较长，需采用较长的TR（特别是T2WI），且一次激发仅采集一个回波，因而序列采集时间较长，T2WI常需要十几分钟以上；②由于采集时间长，体部磁共振成像时容易产生伪影；③采集时间长，因而难以进行动态增强扫描；④为减少伪影，NEX常需要2以上，进一步增加了采集时间。（2）SE序列的缺点5.自旋回波序列的衍生序列多回波SE序列是磁共振成像（MRI）中一种基于自旋回波原理的多回波采集技术，通过在一个射频（RF）激励脉冲后施加多个180°重聚脉冲，生成多个回波信号。每个TR内获得一个特定的相位编码数据，填空K空间一行，由于TE不同，最终可获得多幅不同加权的图像。多回波SE序列可用于多回波多切片（MEMS）成像，可在一个TR内进行多层采集，提高效率。快速自旋回波（fastspin-echo,FSE）序列也是在一个TR周期内首先发射一个90°射频脉冲，然后相继发射多个180°射频脉冲，形成多个自旋回波。与多回波SE不同的是，每个TR内获得彼此独立的不同相位编码数据，即每个回波所要求的相位编码梯度大小不同，采集的数据可填充K空间多行。因此，FSE序列的扫描时间是常规SE序列扫描时间的ETL分之一。总结与思考思考：SE序列中若采用短TR和长TE得到什么图像，什么情况下会用到这种设置？总结：1.SE序列的构成、加权成像和特点。2.SE序列的衍生序列。20反转恢复序列1.反转恢复序列简介反转恢复（inversionrecovery,IR）序列是SE序列的延伸，实质上也是SE序列。如左图所示，IR的结构包括了一个180°反转脉冲，一个90°激发脉冲和一个180°聚相位脉冲。除了180°反转脉冲外，其他与SE序列相同。IR序列中第一个180°激发脉冲中点与90°射频脉冲中点的时间间隔称为反转时间TI。如右图所示，TI决定图像的T1对比和权重。2.反转恢复序列的特点IR序列的成像参数主要包括TI、TE和TR。TI是图像对比的主要因素，它的作用类似于SE序列中的TR，而IR序列中的TR对T1WI的作用很小，但是TR必须足够长才能保证在下一个脉冲序列重复之前，纵向磁化矢量得以恢复。IR序列的特点有：①如图所示，较常规90°射频激发，180°射频激发脉冲后组织纵向弛豫过程延长，组织间的纵向弛豫差别加大，即T1对比增加，相当于90脉冲的2倍左右，明显高于SE的T1W1序列。IR-T1WI，横断面SE-T1WI横断面2.反转恢复序列的特点②180°射频激发脉冲后组织的纵向弛豫过程中，磁矢量从负Z轴最大逐渐变小到零，而后由零逐渐增大到Z轴最大。如果当某种组织的纵向磁化矢量恰好到零时给予90°射频激发脉冲，则该组织由于没有纵向磁化矢量所以也没有横向磁化矢量，就不能产生信号。利用这个特征就可以选择性地抑制某一特定T1值的组织信号。临床上最典型的应用有两个，即脂肪抑制(shorttimeinversionrecovery,STIR)和水抑制(fluidattenuatedinversionrecovery,FLAIR)序列。③IR序列较SE序列的扫描时间会增加，因为TR很长。④增加流动相关伪影，由于某些组织的抑制而导致图像SNR降低，额外的180°翻转脉冲还可能增加比吸收率（SpecificAbsorptionRate，SAR）。由于IR序列成像较慢，现在这个序列已经基本不被使用，临床上广泛被使用的是它的衍生序列，即IR与FSE序列结合的快速反转恢复序列等衍生序列。如左图所示，快速翻转恢复序（fastinversionrecovery,FIR）列是一个180°反转预脉冲和一个FSE序列构成。由于回波链的存在，与IR序列相比，FIR的成像速度大大加快了。目前被广泛使用的STIR、FLAIR和T1FLAIR都是属于这个序列。右图分别是FSE和FIR序列得到的T1W1。3.反转恢复序列的衍生序列在IR序列中，可选择不同的TI选择性抑制不同组织的信号。抑制某种组织的TI等于该组织的T1的69%（一般用70%）计算。如图分别显示了脂肪抑制图像和水抑制图像。3.反转恢复序列的衍生序列颈部STIR抑脂图像颅脑FLAIR抑水图像利用180°反转预脉冲和单次激发FSE相结合可得到反转恢复但刺激发FSE（IR-SS-FSE）序列。多反转预脉冲序列是指序列每执行一次使用2或3个180°反转预脉冲，称作双反转或三反转脉冲技术，可以抑制不同T1值的2或3种组织信号。3.反转恢复序列的衍生序列总结与思考思考：从原理角度分析，IR序列与FIR序列得到的图像质量和图像对比有什么区别？总结：1.反转恢复序列的构成与特点。2.反转恢复序列的衍生序列。21梯度回波序列与平面回波序列1.梯度回波序列与平面回波序列简介梯度回波（gradientrecalledecho,GRE）序列也称为场回波序列。与SE序列相比，梯度回波序列不仅可以缩短扫描时间，而且图像的空间分辨力和信噪比均无明显下降。平面回波成像（echoplanarimaging,EPI）技术是目前最快的MR图像采集方式，它是在梯度回波的基础上发展而来的，它采集到的MR信号也属于梯度回波。2.梯度回波序列构成如图所示是常规GRE序列的结构图，GRE序列与SE序列相比，缩短采集时间的措施主要有两点：一是采用小于90°的小角度α激发脉冲；二是使用翻转梯度磁场（双极性频率编码读出梯度）180°激发脉冲使质子发生相位重聚。3.梯度回波序列特点GRE序列产生图像对比要比SE序列复杂得多，其图像对比不仅取决于组织的T1、T2，还与B0场的不均匀性、组织的磁敏感度和流动性相关。但是主要依赖于激发脉冲的翻转角α、TR和TE三个因素。其特点有：①采用小角度激发，成像速度加快。②获取T2*加权像，固有信噪比低。③对磁场的不均匀性敏感。缺点在于容易产生磁化率伪影，特别是在气体与组织的交界面上。优点是容易检出能够造成局部磁场不均匀的病变，如出血、钙化和金属异常沉积等。④血流常呈现高信号。3.梯度回波序列特点⑤GRE序列的加权成像特点：T1权重受TR和α角度双重调节；激发角度不变，TR越短，T1权重越重，TR不变，激发角度越大，T1权重越重；由于小角度激发，组织纵向弛豫时间缩短，因此相对SE序列来说，GRE序列可选用较短的TR；GRE序列图像的横向弛豫成分也是由TE来决定的，但是利用GRE序列采集的回波未剔除主磁场不均匀造成的质子失相位，仅能反映组织的T2*弛豫，因此仅能进行T2*WI，而不能获得T2WI。根据残留的横向磁化矢量的处理方式不同，梯度回波序列的衍生序列分为扰相梯度回波序列和稳态进动梯度回波序列。4.梯度回波序列的衍生序列EPI其实并不是一种序列技术，它实际上是一种数据采集方式。一般的梯度回波是在一次射频脉冲激发后，利用读出梯度场的一次正反向切换产生一个梯度回波。EPI技术则是在一次射频脉冲激发后，利用读出梯度场的连续正反向切换，每次切换产生一个梯度回波，因而将多个梯度回波来快速填充K空间。因此可以说EPI采集模式是MR扫描序列中速度最快、利用梯度场效率最高的技术。5.平面回波成像序列简介EPI序列可按激发次数分为单次激发EPI（singleshotEPI，SS-EPI）和多次激发EPI（multi-shotEPI,MS-EPI）。SS-EPI的成像速度明显快于MS-EPI，因此更适用于对速度要求很高的功能成像，但是信噪比低，几何畸变大。MS-EPI由于ETL相对较短，在多个TR内采集全部回波，图像质量一般优于SS-EPI，信噪比高，EPI常见伪影更少。EPI序列按准备脉冲可分为梯度回波EPI（GRE-EPI）、自旋回波EPI（SE-EPI）和反转恢复EPI（IR-EPI）。如图是SE-EPI和IR-EPI的序列结构示意图。GRE-EPI只需要将准备脉冲改为小角度激发脉冲，其他均不变。6.平面回波成像序列分类总结与思考思考：与SE序列相比EPI的K空间填充轨迹有何变化？总结：1.梯度回波的构成、特点与衍生序列。2.平面回波序列的原理及分类。22X线照片的影像质量密度1.密度的含义

2.密度的影响因素据有关资料表明，人眼在正常的观片灯下能分辨的光学密度值的范围是0.25~2.0。照片密度范围在0.3~1.5之间，人眼有最佳的反差感觉。那照片的密度受哪些因素影响呢？我们把影响因素总结为以下七个，我们将分别进行讨论。曝光量照片密度符合胶片特性曲线关系管电压照片密度与管电压的n次方成正比摄影距离照片密度与摄影距离（FFD）的平方成反比增感屏照片密度取决增感屏的增感率胶片的感光度照片的密度随着胶片感光度的增大而增高被检体的厚度及密度照片密度随着被检体的厚度和密度的增加而降低照片冲洗因素照片密度的大小有较大的影响通过胶片特性曲线的学习，我们知道，胶片在正确曝光时（工作在直线部时），照射量与照片密度成正比。但在曝光不足或过度时（工作在足部或肩部时）照片密度的变化小于照射量的变化。2.密度的影响因素（1）曝光量管电压增加，使X线穿透物体到达胶片的量增多，即照片密度增加。当胶片对响应处于线性关系时，照片密度的变化与管电压的n次方成正比。管电压的变化为40kV~150kV时，n的变化从4降到2。所以使用低电压摄影技术时，管电压对照片密度的影响要大于高电压摄影技术。需要注意的是，管电压升高可增加散射光子，降低照片对比度。在摄影时，一般利用照射量调节照片密度，利用管电压控制照片对比度。2.密度的影响因素（2）管电压X线强度在空间中的衰减遵循平方反比定律，即X线强度的衰减与摄影距离的平方成反比。在摄影时，摄影距离越短，X线强度越大，照片密度越高，为了获得一定的照片密度可减少曝光条件。但缩短摄影距离会增加模糊及放大变形，所以确定摄影距离的原则是：一要考虑X线机容量允许的条件下，尽量增长摄影距离，确保影像清晰；二是要根据诊断要求，选择合适的摄影距离。2.密度的影响因素（3）摄影距离（FFD）

R

增感屏在X线作用下，可转换成低能可见光，使胶片感光，从而提高照片密度。增感屏的增感率越高，所获得的照片密度越大。下图分别是使用增感屏和不使用增感屏时，在同样曝光条件下的X线影像，增感屏的引入大大提高了影像密度。2.密度的影响因素（4）增感屏在曝光量一定时，胶片的感光度越大，形成的照片密度越大。在胶片与增感屏组合应用时，可以提高相对感度，降低照射量，有利于减少病人的辐射量。2.密度的影响因素（5）胶片的感光度照片密度随着被照体厚度和密度的增加而降低。（6）被照体厚度及密度照片冲洗环境的安全性、显影液特性、显影温度及时间等因素，对照片密度大小有较大影响。（7）照片冲洗因素总结与思考思考：结合X线照片密度的影响因素分析在摄影时如何调整照片密度最为便利？总结：1.X线照片密度的含义及计算。2.X线照片密度的最佳范围和影响因素。23X线照片的影像质量对比度1.照片影像对比度含义

2.照片影像对比度的影响因素人体的组织形态学和病理学改变，需要丰富的密度层次来表现。X线照片在可视密度范围内，人眼可分辨的密度级数称为对比度的影像特征。当影像上相邻组织的密度差大时称为高对比度影像，高对比影像的可视密度范围内可分辨的灰度等级较少，不易显示人体组织密度的细微改变。低对比度影像在照片上能显示出更多的密度，但是影像组织间差异较小，感兴趣区密度异常现象不如高对比度影像显著，且常带来观片疲劳。以下是影响照片影像对比度的因素，我们将逐一讨论。1.管电压2.散射线3.人体吸收4.屏-片系统5.X线量6.照片冲洗7.观片灯高电压摄影，照片对比度减小，获得的层次丰富。如左图，白色柱体间的对比是高kV摄影的对比，黑色柱体间的对比是低kV摄影的对比。如右图，三种图像自左至右管电压依次升高，影像对比依次降低。（1）管电压2.照片影像对比度的影响因素散射线是X线管发射的原发射线穿过人体及其他物体时，受到康普顿散射的作用产生大量方向不定、能量较低的二次射线。这些射线不能用于成像，只能使照片发生灰雾，照片对比度下降。同时对工作人员和患者产生辐射。（2）散射线2.照片影像对比度的影响因素散射线的抑制遮线器滤过板散射线的消除空气间隙法滤线栅法滤线栅的构造：由许多薄铅条和易透过X线的低密度物质作为填充物质，使铅条相互平行或形成一定斜率固定排列。根据结构特点，滤线栅可分为平行式、聚焦式和交叉式。滤线栅的工作原理：滤线栅放置于肢体与胶片之间，焦点至滤线栅的距离应在滤线栅焦距允许范围内，并使X线中心线对准滤线栅中心。从X线管发出的原发射线与滤线栅的铅条平行，大部分穿过铅条间隙到达胶片，小部分照射到铅条上被吸收。（2）散射线2.照片影像对比度的影响因素铅条高度h与相邻两铅条间距D的比值称为栅比（R）。栅比值越高其消除散射线能力越强。滤线栅的焦距（f0）是指聚焦滤线栅的倾斜铅条在空间的聚焦点与滤线栅平面之间的距离。曝光量倍数（B0）是指不使用滤线栅时测得的全X线强度与使用滤线栅时测得的全X线强度的比值。当软组织为主的厚度超过15cm、骨组织为主的厚度超过10cm、管电压超过60kV时，就有必要使用滤线栅。临床上使用的滤线栅有活动滤线栅和固定滤线栅。根据不同功能和用途，滤线栅还设计有不同的形状和尺寸。（2）散射线2.照片影像对比度的影响因素照片对比度是X线对比度被胶片对比度放大的结果，X线对比度是被照体组织结构对X线不同吸收的结果。在强度相同的X线照射下，X线对比度主要取决于被照体因素，如组织的原子序数、组织的密度及厚度等。2.密度的影响因素（3）人体吸收如图所示，高反差屏-片组合（A屏-片）的影像对比度高，X线摄影时，曝光量很小变化都会造成密度的明显改变。采用低反差屏-片组合（B屏-片）的影像对比度低，照片层次较多，对观察病变的微小变化较有利。2.密度的影响因素（4）屏-片系统X线量的变化既改变了影像密度也影响着影像的对比度。当密度的改变大于人眼的视觉范围（太黑或太淡）时，可视影像对比度下降。2.密度的影响因素（5）X线量在冲洗胶片的显影液中若增加显影剂对苯二酚的比例，可增加照片对比度；适当提高显影液pH值，温度，加入适量抑制剂，采取动态显影可提高照片对比度。（6）照片冲洗观片灯是基本的阅片工具。一般来说，曝光不足的照片用低亮度黄色观片灯可提高生理对比度，感光过度的照片可借助强光灯来提高生理对比度。（7）观片灯总结与思考思考：在照片对比度影响因素中影响最大的是管电压和散射线，还可以通过哪些措施减少散射线？总结：1.X线照片对比度的含义。2.X线照片对比度的影响因素。24X线照片的影像质量锐利度1.锐利度、模糊度的含义

2.照片锐利度和对比度、模糊度的关系由锐利度的公式可知，当模糊度一定时，随着照片对比度增加，锐利度越来越好。照片对比度一定时，模糊度越大，锐利度越差。但是当模糊度和对比度都相应增大时，锐利度虽然不变，人眼却感觉到锐利度降低。照片的模糊度是评价X线照片的重要标准之一，严重的技术性模糊会导致漏诊或误诊。因此，通过各种技术措施降低模糊度，是X线摄影技术的重要内容。X线照片影像的模糊度是由多种原因引起的，影响较大的是焦点的几何学模糊、运动性模糊和屏-片系统产生的模糊。（1）几何学模糊3.锐利度的影响因素

（1）几何学模糊3.锐利度的影响因素

（2）运动模糊3.锐利度的影响因素屏-片系统产生影像模糊的原因主要有增感屏模糊、屏-片接触模糊和中心线斜射导致的模糊。如图所示，增感屏产生的模糊是由于光扩散造成的。增感屏颗粒越大，荧光扩散越严重，产生的模糊度越大。另外，反射层越大，荧光层越厚，模糊越大。屏-片接触不良也会产生模糊，因此，屏-片组合必须紧密，要求在粘贴增感屏后，进行屏-片接触性测试合格者，方可在摄影技术中应用。如图所示，当中心线倾斜一定角度来摄影，胶片前后乳剂层形成的影像将错开一定距离，造成模糊。中心线倾斜角度越大，影像也就越模糊。（3）屏-片系统产生的模糊3.锐利度的影响因素X线斜射效应总结与思考思考：在X线摄影过程中如何提高照片锐利度？总结：1.X线照片锐利度和模糊度的含义。2.X线照片锐利度的影响因素。25X线照片的影像质量噪声与失真度1.照片影像噪声的含义医学影像学上将照片密度或影像亮度的随机变化称为影像噪声。影像噪声在照片上表现为不规律的黑白斑点；在电视显示屏上，若大幅度提高增益可表现为雪花或网纹等。这些伪影造成影像密度的改变，结果是掩盖或降低影像细节的可见度。2.照片影像噪声的来源X线照片影像噪声，通常是由量子噪声、增感屏噪声和X线胶片噪声引起。胶片噪声：胶片卤化银颗粒的大小和分布X线量子噪声：取决于mAs屏吸收效率X线照片影像噪声增感屏噪声屏转换效率X线物理学原理证明，X线量子的“统计涨落”与X线曝光量直接相关。所用的曝光量越多，量子噪声越小。然而，从减少X线对人体的放射剂量角度考虑，最有效的方法是减少曝光量。X线照片影像噪声最主要的来源是量子噪声，影像噪声与所需曝光量之间要做到统筹兼顾。当对影像质量要求不高，但对放射剂量的控制十分严格时，如婴幼儿髋关节摄影可采用高kV、低mAs技术，忽略量子噪声对影像细节的影响；当对影像质量要求很高但对放射剂量的控制不十分严格时，例如乳腺摄影应采用低kV、高mAs技术，重点放在影像细节显示。（1）X线量子噪声2.照片影像噪声的来源影像噪声的另一个重要来源是增感屏，产生该噪声的重要因素是屏的吸收率和转换效率。增感屏的吸收效率越高，量子噪声越低。此外，增感屏的转换效率越高，晶体颗粒发光能力越强，可减少对被检者的照射量，但是荧光颗粒增大，增感屏结构噪声增大。（2）增感屏噪声2.照片影像噪声的来源胶片卤化银晶体颗粒大，则影像颗粒粗，产生模糊。这种模糊在屏-片组合中一般不作为重要考虑因素，理由是胶片卤化银的颗粒比荧光物质的颗粒小得多，且胶片厚度不及增感屏的十分之一。（3）胶片噪声2.照片影像噪声的来源照片影像较原物体大小及形状的改变称为失真。其变化的程度称为照片影像失真度。3.失真度的含义及分类放大失真歪斜失真重叠失真影像失真形状失真X线摄影的照片均有放大，由于被照物体各部与胶片距离不同，导致被照体各部位放大率不一致