医学影像设备学教学执行大纲（供影像学专业本科生用）

医学影像设备学教学大纲

（供医学影像学专业本科使用）

学分数：2.5周学时：3

课程性质：医学影像专业本科生必修课程，生物工程系本科生选修课程。

教学目的与要求：通过本课程的教学，要求医学影像系本科学生需熟悉医学影像设备的发展，普

通X线设备、数字X线设备、CT、MRI、核医学成像设备的构造和作用，图像存储与传输系统（PACS）

的应用，使学生认识到医学影像设备的发展与疾病的诊断和治疗的密切关系。

基本教学内容：本教材共包括九章：第一章设备学总论，介绍成像设备发展历程、分类、进展：

第二至第九章分别介绍X线发生装置（X线管、高压发生器、控制台）、诊断X线机、数字X线设

备（CR、DR、DSA）、CT成像设备、MRI成像设备、超声成像设备、核医学成像设备及图像存储与

传输系统（PACS］其中.超声成像设备由超声医学教研室在超声诊断学中进行介绍,PACS放在

总论中介绍。总教学时数45学时。

（参考性）教学方式：采用“课堂理论讲解与实体设备相结合”的方式进行教学。

教学用书：徐跃梁碧玲主编，《医学影像设备学》（第三版），人民卫生出版社，2010^0

开课学期：秋季

医学影像设备学时数分配：

学时

顺序内容

理论实践合计

1笫一章设备学概论、新进展22

2第二章X线的发生装置及工作原理33

3第三章诊断X线机33

4第三章诊断X线机：诊断用X线机简介和成像辅助装置33

5第四章数字X线成像设备：CR、DR、DSA33

6X线成像设备分组见习33

7笫五章CT成像设备：概述及成像系统33

8第五章CT成像设备：螺旋CT、CT质量保记33

9CT成像设备分组见习33

10第六章MR成像没备：概述和主磁体系统33

11第六章MR成像没备：梯度系统、射频系统、计算机系统33

12第六章MR成像没备：低恒温、屏蔽技术、MR1质量保证33

13MR成像设备分组见习33

14第八章核医学成像设备33

15第九章PACS系统11

16复习、答疑33

第一章医学影像设备学概论

【目的要求】

1、熟悉医学影像设备学的发展简史。

2、熟悉数字X线设备的发展概况。

3、了解X线的发现、特性和X线机的发展简史

4、了解CT、MRI的诞生和发展概况。

5、了解我国医学影像设备学的发展概况。

6、了解医学影像设备学的分类。

7、了解PACS系统的组成和分类及现实意义。

【教学时数】2学时，理设课讲授。

【教学内容】

第一节发展历程

一、常规X线设备问世，为放射学的建立奠定了基础

1、X线的发现

2、X线的特性：物理性、化学性、生物性

3、X线球管的不断创新更代

4、X线附属装置的更新换代

二、X线CT机的诞生，标志着影像设备的革命性进展

1、头颅CT的成功研制

2、CT的发展

三、现代医学影像设备体系的建立

四、我国医学即像设备的发展简况

第二节医学影像设备分类

一、医学影像诊断设备

1、X线成像设备

2、磁共振成像设备

3、超声成像设备

4、核医学成像设备

5、热成像设备

6、医用内镜

二、医学影像治疗设备

1、介入放射学设备

2、影像引导放射治疗设备：CT模拟定位机

3、立体定向放射外科学设冬

【教学方式】多媒体讲授、课堂讨论

【复习思考题】

1、理解X线设备的发生发展。

2、PACS系统的组成和内容。

3、远程放射系统类型和意义。

第二章X线发生装置

【目的要求】

I、掌握X线管的结构及各构成部分的作用；

2、掌握X线管的特性；

3、掌握高压发生器的作用、结构与各高压部件的作用；

4、熟悉控制台的作用与电路基本构成。

【教学时数】3学时，理介课2学时，见习1学时。

【教学内容】

第一节X线管

一、固定阳极X线管

1、结构

1）、阳极：阳极头、阳极帽、可划圈、阳极柄

2）、阴极：灯丝、聚焦罩

3）、玻璃壳

2、X线管的焦点

1）、实际焦点

2）、有效焦点

3）、标称焦点

4）、有效焦点与成像质量

5）、焦点的方位性

6）、焦点增涨

二、旋转阳极X线管

三、特殊X线管

1、金属陶瓷大功率X线管

2、三极X线管

3、软X线管

4、CT用X线管

四、X线管的特性与参数

1、特性

1）、阳极特性曲线

2）、灯丝发射特性曲线

2、电参数

1）、最高管电压

2）、容量：概念、影响因素、标称功率

3）、热容量：概念、散热率

3、构造参数

包括：阳极靶面的靶角、有效焦点尺寸、外形尺寸、重量、管壁的滤过当量、冷却和绝缘方

式、旋转阳极X线管的阳极转速、最大允许工作温度等。

五、管套

X线管的管套是放置X线管的特殊容器，现代X线管的管套均为防电击、防散射、油浸式，

其结构随用途不同而异。

1、固定阳极X线管管套

2、旋转阳极X线管管套

3、组合机头

第二节高压发生器

一、高压发生器的作用

1、为X线管灯丝提供加热电压

2、为X线管提供直流高压

3、如配有两只或两只以上X线管，还需切换X线管

二、高压变压器

1、构造：高压发生器由铁心、初级绕组、次级绕组、绝缘材料和固定件等组成。

2、过渡过程

三、高压元器件

1、灯丝变压器

2、高压整流器

3、高压电缆、高压插头与插座

4、高压交换闸

5、变压器油

第三节控制台

一、对电路的基本要求

1、可调管电流

2、可调管电压

3、可调曝光时间

二、基本电路单元电路简介

1、电源电路

2、X线管灯丝加热电路

3、高压发生电路

4、控制电路

1）、限时电路

2）、自动曝光控时电路

3）、旋转阳极启动、延时与保护电路

4）、X线管安全保护电路

【教学方式】多媒体讲授、课堂讨论

【复习思考题】

1、X线管的基本结构有哪些？

2、固定阳极、旋转阳极X线管由几部分组成？

3、对X线管阳极材料有什么要求？

4、为什么X线机在使用前要进行预热？

5、X线管的特性和参数有哪些？

6、解释名词：实际焦点、有效焦点、标称焦点、X线管容量、热容量

第三章诊断X线机

【目的要求】

1、掌握诊断用X线机的基本结构，X线管的结构，X线机预热的目的及方法；

2、熟悉X线管各部件的作用；X线管的规格；高压发生装置；控制装置的作用；

3、了解诊断用X线机发展史；特殊X线管；X线机房的基本要求；

4、熟悉工频X线机的原理和特点

5、熟悉程控X线机的原理和特点

6、掌握高频X线机的结构

7、熟悉高频的原理和特点

8、了解高频X线机的主要技术参数

9、熟悉影像增像器的结构、原理和作用

10、熟悉摄影机的构造和特点

11、了解电视基础知识机

12、熟悉自动亮度控制装置、监视器、高清晰度电视的作用

13、熟悉胃肠X线机的结构和作用

14、熟悉摄影X线机的结构和作用

15、了解其他专用X线机、牙科X线机、口腔全景摄影X线机、乳腺X线机、床边X线机、

手术用X线机、放射治疗模拟定位机。

16、熟悉、自动洗片机、激光相机的结构和基本原理

【教学时数】7学时，其中理论课6学时，见习1学。

【教学内容】

序言

I、诊断X线机的概念

2、诊断X线机的功能

3、诊断X线机按工作频率分类

1）、工频X线机：50Hz或60Hz

2）、中频X线机：400〜20kHz

3）、高频X线机：大于20kHz

第一节工频X线机

一、工频X线机分类

1、常规X线机

2、程控X线机

二、常规X线机

1、常规X线机的分类

1）、自整流X线机：10〜501nA的小型X线机

2）、单相全波整流X线机：100〜500mA的中、大型X线机

3）、三相全波整流X线机：500mA以上的大型X线机

4）、倍压整流X线机：移动式电容冲放电X线机

2、主要技术参数及主要特点

三、程控X线机的主要技术参数及特点

四、工频X线机的弱点

I、体积与重量庞大；

2、输出波形纹波系数大、X线剂量不稳定、软射线成分较多;

3、曝光参数的准确性和重复性较差。

第二节高频X线机

一、主要技术参数

二、主要特点

1、病人的皮肤剂量低

2、成像质量高

3、输出剂量大

4、实时控制

5、高压变压器的体积小、重量轻

6、可实现超短时曝光

7、便于智能化

三、构成

四、工作原理

五、直流逆变电源

第三节医用X线电视系统

一、影像增强器

1、增强管的结构及其工作原理

2、壳体与电源

3、多视野影像增强管结构与工作原理

4、光学系统

二、电视基础知识

1、视觉惰性

2、图像的摄取与显像

3、扫描原理与扫描制式全电视信号的形成

三、摄像机

1、摄像管是摄像机

2、CCD摄像机

四、自动亮度控制装置

五、监视器的构成及工作原理

1、阴极射线管监视器

2、彩色显示器

3、液晶显示器

六、高清晰度电视

第四节诊断用X线机简介

一、诊断用X线机的构成、发展方向

二、胃肠X线机的构成及临床应用

三、摄影X线机的构成及临床应用

四、其他专用X线机

1、牙科X线机

2、口腔全景摄影X线机

3、乳腺摄影X线机

4、床边X线机

5、手术用X线机

6、放射治疗模拟定位机

五、成像辅助装置

1、自动洗片机激光照相机

2、集成网络影像打印系统

3、激光照相机的影像质量控制

【教学方式】多媒体讲授、课堂讨论

【复习思考题】

1、简述工频X线机的结构和原理。

2、简述程控X线机的工作原理和特点

3、简述高频X线机的结构、工作原理和特点

4、简述影像增像器的结构、原理和作用

5、简述摄影X线机的结构和作用

6、简述胃肠X线机的结构和工作原理

7、简述乳腺X线机的结构和作用

8、简述自动洗片机、激光用机的结构和工作原理

第四章数字X线成像设备

【目的要求】

1、掌握CR的概念、基本组成和工作原理

2、掌握影像板(IP)的结构、特性和成像原理

3、掌握DR的概念、分类、基本结构和工作原理

4、掌握DSA的基本组成和工作原理

5、了解DSA对设备的特殊要求和技术错施

【教学时数】4学时，其中理论课3学时，见习1学时。

【教学内容】

序言

简单阐述数字X线设备的概念、类型、发展概况

第一节计算机X线摄影装置

一、基本组成与工作原理

二、影像板

1、结构

2、工作原理

3、特性

4、使用注意事项

三、读取装置

1、结构

2、读出原理

3、影像图像质量的因素

四、计算机图像处理

1、图像处理的环节

2、图像读出灵敏度自动设定

3、图像的后处理

五、图像存储装置

六、评价标准

七、使用注意事项

第二节数字X线摄影装置

一、组成

1、X线探测器

2、图像处理器

二、不同类型DR的工作原理及主要技术指标

1、非晶硒平板探测器

2、非晶硅平板探测器

3、多丝正比室扫描型DR

4、CCD摄像机型DR

三、CR与DR的比较

第三节数字减影血管造影装置

一、基本结构

二、影响图像质量的因素

三、对X线机的要求

四、专用支架

五、导管床

六、高压注射器

七、数字系统

八、DSA系统的特殊功能

九、图像质量检测

十、注意事项

【教学方式】多媒体讲授，课堂讨论

【复习思考题】

1、简述CR的基本组成和工作原理

2、简述IP的结构、成像原理和特性

3、简述DR的类型及各型DR的成像原理

4、简述DSA的成像原理

第五章X线计算机体层成像设备

【目的要求】

1、掌握X线CT设备的基本组件及其工作原理

2,掌握探测渊与数据处理装置的工作原理

3、掌握螺旋CT和多层螺旋CT的工作原理

4、熟悉CT技术的发展趋势及新技术的临床应用

5、熟悉CT图像质量参数、影响图像质量的因素、CT伪影及原因

6、了解CT的发展历史及各代CT的特点

【教学时数】9学时，其中理论课6学时，见习3学时。

【教学内容】

第一节概论

一、CT发展简史

1、CT的诞生

2、CT发展历程回顾

1）、第一代CT

2）、第二代CT

3）、第三代CT

4）、第四代CT

5）、第五代CT：电子束CT（超高速CT）

6）、螺旋CT

二、CT发展趋势

1、硬件发展趋势

1）、加快扫描速度

2）、提高图像质量

3）、降低辐射剂量

4）、缩小体积

5）、简化操作、优化流程

6）、提高工作效率

2、软件发展趋势

1）、血管成像

2）、三维图像重建

3）、CT引导下的介入治疗

4）、仿真内镜

5）、放疗计划

第二节成像系统

一、CT成像系统的基本组件

1、数据采集部分：X线发生装置与X线管、探测器、A/D转换器与接口电路、扫描机架、扫描床、

操作台等

2、计算机与图像重建部分：中央系统控制器、图像重建单元、数据存储装置等

3、图像显示与保存部分：图像显示器、激光照相机、图像存储装置等

二、数据采集装置

1、X线发生装置及其特点

2、准直器与过滤器

3、探测器

1）、探测器的特性：检测效率、稳定性、相应时间、准确性、一致性

2）、探测器的种类：气体探测器、闪烁探测器、稀土陶瓷探测器

3）、各类探测器的特性比较

4）、多排探测器

4、数据处理与接口装置

1）、前置放大器

2）、对数放大器

3）、积分器

4）、多路转换器

5）、A/D转换器

6）、接口电路

5、扫描机架

6、扫描床

二、计算机和图像重建系统

1、计算机系统在CT中的功能

1）、控制整个CT系统的运行

2）、图像重建

3）、图像处理

4）、故障诊断与分析

2、计算机系统基本结构与特点

3、图像重建单元

4、计算机控制单元

5、软件：系统软件、应用软件（功能软件）

6、图像灰阶显示原理

第三节螺旋CT

一、螺旋CT的特点（优、缺点）

二、螺旋扫描装置

1、滑环技术：低压滑环、高压滑环

2、螺旋扫描方式的实现

3、螺旋扫描参数

1）、层厚

2）、螺距

3）、螺距因子

4）、成像范围

5）、成像间隔

三、多层螺旋CT

1、螺距的概念

2、层面选择

3、重建算法

4、应用特点

5、新技术的发展

1）、双源CT

2）、双能量探测器技术

3）、能谱成像

第四节X线CT的设备质量保证

一、图像质量参数

1、高对比分辨率（空间分辨率）

2、低对比分辨率（密度分辨率）

3、噪声

4、均匀度

二、影响图像质量的因素

I、成像系统测量误差

2、扫描及数据处理参数选择不当

三、伪影

1、伪影的概念及形成原因

2、物理原因：量子噪声、放射线、X线束硬化效应等

3、被测人体原因：运动、蠕动、金属异物等

4、成像系统原因

【教学方式】多媒体讲授，课堂讨论

【复习思考题】

1、什么是CT?简述CT的基本成像原理。

2、第一台CT的发明人、发明时间、发明地点、获奖时间？

3、简述各代CT探测器的数量，X线束的形状，扫描时间及扫描方式？

4、简述CT技术的发展趋势？

5、CT新技术的临床应用有哪些？

6、CT扫描成像系统是由哪些基本结构组成？

7、CT用X线管与普通X线管有何区别与联系（包括结构特点、工作方式、对电源的要求）？

8、什么是CT探测器？其特性又有哪些？固体、气体探测器各有何特点？

9、简述准直器、滤过器、数据采集系统（DAS）的作用

10、简述螺旋扫描的原理、优点及缺点

11、简述螺距与螺旋因子的关系，螺旋因子与图像质量之间的关系

12、与传统CT相比，螺旋CT有哪些优点？

13、多层螺旋CT有哪些优点？

14、CT图像质量的影响因素有哪些？

第六章磁共振成像设备

【目的要求】

1、掌握磁共振成像系统的组成及各自的作用

2、掌握主磁体的类型及各自的特点

3、掌握主磁体的主要性能指标

4、掌握梯度系统的基本结构、性能指标和作用

5、掌握射频系统的基本结构、线圈的分类及其主要功能

6、熟悉磁共振成像的优、缺点

7、熟悉磁共振图像的伪影原因、补救措施

8、了解磁屏蔽的材料、分类和作用

9、了解射频屏蔽和梯度场屏蔽的基本内容

10、了解磁共振成像设备质量保证的主要参数

【教学学时】12学时，其中理论课9学时，见习3学时。

【教学内容】

第一节概述

一、发展简史

1、核磁共振现象的发现及其应用

2、MRI便件的发展

3、MRI软件与临床应用的发展

二、MRI的特点（优点）

1、五电离辐射危古

2、多参数成像，可提供丰富的诊断信息

3、高对比度成像

4、多方位、任意方向断层成像

5、无需使用对比剂显示心脏血管结构

6、无骨伪影干扰，后颅窝病变显示清晰

7、可进行功能、组织化学和生物化学方面的研究

三、MRI设备的基本构成

1、主磁体

2、梯度系统

3、射频系统

4、计算机系统

5、检查床

6、控制台

7、其他辅助设备：磁屏蔽体、RF屏蔽体、冷水机组、不M断电源、精密空调、超导磁体的低恒

温保障设施、激*;照相机等

第二节主磁体系统

一、主磁体（静磁场）的性能指标

1、磁场强度

1）、场强的概念：特斯拉、高斯

2）、场强的分类：低场、中场、高场、超高场

2、磁场均匀性

3、磁场稳定性

4、磁体有效孔径

二、主磁体的种类

1、永久磁体

1）、结构：由永久磁铁的磁砖拼砌而成

2）、性能特点：场强（档次）低、造价低、能耗低、运行维护费用低、性能较差

3）、主要技术参数

2、常导磁体

1）、结构：由高导电性的金属导线（如铜、铝导线）或薄片绕制而成

2）、性能特点：

3）、主要技术参数

3、超导磁体

1）、结构：由高导电性的金属导线（如铜、铝导线）或薄片绕制而成

2）、性能特点：场强高，稳定性、均匀性好，临床应用功能多，技术复杂、成本高

3）、主要技术参数

4、各类主磁体的技术性能比较

三、匀场技术

1、无源匀场（passiveshimming）:是在磁铁内壁放置一些铁片来提高磁场均匀性的方法。

2、有源匀场（activeshinming）：是指通过适当调整匀场线圈的电流强度，使其周围的局部磁

场发生变化来调整主磁场的均匀性。

第三节梯度磁场系统

一、梯度磁场的产生

1、梯度磁场的概念：选层梯度磁场、相位编码梯度磁场、频率编码梯度磁场

2、梯度磁场系统的组成：禅度线圈、梯度控制器、数模转换器、梯度放大器和梯度冷却系统等

组成。

3、涡流对梯度磁场的影响

二、梯度磁场线圈

1、梯度线圈的作用：产生线性度好的梯度磁场。

2、梯度磁场线圈应满足的要求：良好的线性特性；响应时间短；功耗小；最低程度的涡流效应。

3、直线系统

4、鞍形线圈

三、技术参数

1、梯度磁场强度（大小）：梯度磁场系统产生的磁场隙空间的变化率，单位：mT/m

2、梯度切换率（梯度爬升时间、斜率）：

3、梯度场工作周期

4、有效容积

5、线性

第四节射频系统

一、射频系统的组成

1、发射RF磁场部分：

由发射线圈和发射通道组成。发射通道由发射控制器、频率合成器、发射混频器、衰减器、

功率放大器、发射/接收转换开关等组成。

2、接受RF信号部分：

由接收线圈和接收通道组成。接收通道由低噪声放大器、衰减器、滤波器、相位检测器、低

通滤波器、A/D转换器等构成。

二、发射线圈与发射通道

1、发射线圈：种类、特点、作用

2、发射通道

三、接受线圈与接受通道

1、接收线圈：种类、特点、作用

2、接收通道

第五节计算机系统低温冷却屏蔽系统

一、计算机系统功能过程

二、梯度磁场的控制：直接控制：间接控制；射频脉冲的控制

三、图像重建

四、图像显示

五、低恒温系统

1、超导性与超导体：超导电性；超导体的基本性质；超导材料的主要指标

2、低恒温技术：致冷与制冷、低温的概念、液氮及其性质、液氮及其性质、氮制冷过程：压

缩制冷循环的基本过程'氮制冷、氢压缩制冷机与磁体冷头的关系

3、超导环境的建立与失超保护

4、超导环境（深冷）的建立：真空绝热层、磁体预冷、超导环境的建立、励磁（充磁）原则、

持续电流开关、失超和去磁及其保护

六、屏蔽系统

1、磁场的屏蔽：磁场与环意的相互影响；杂散磁场、等高斯线；磁场对环境的影响：环境对磁

场的影响

2、主磁体屏蔽：磁屏蔽、磁屏蔽的分类：有源屏蔽、无源屏蔽、磁屏蔽材料

3、射频屏蔽：作用、方法和要求

4、梯度磁场屏蔽：作用、方法和要求

第六节磁共振成像设备质量保证

一、磁共振设备质量保证的主要参数

一）非成像参数

1、共振频率

2、磁场均匀性

3、射频翻转角度的准确性

4、涡流补偿

5、梯度场强校准

二）信号强度参数

1、信噪比

2、均匀度

三）几何参数

1、空间分辨率

2、线性度

3、层面几何特性参数

二、磁共振成像设备检测体模

1、体模材料

2、Magphan体模

三、磁共振成像伪影

1、磁共振梯度伪影

2、射频伪影

3、射频不均匀性伪影

4、自由感应衰减伪影

5、认字形伪影

【教学方式】多媒体讲授、课堂讨论

【复习思考题】

磁共振成像系统由哪儿部分组成?他们各起什么样的作用？

磁共振成像设备的主磁体有哪几种类型？比较几种磁铁类型的优缺点。

静磁场有哪些主要性能指标？其含义是什么？

超导磁体有何优缺点？

匀场有哪些类型？如何匀场？

简述梯度系统组成及磁共振信号的空间定位原理。

梯度磁场有哪些指标参数？什么是梯度切换率？

简述射频系统的组成及其工作原理。

简述磁共振成像的特点［优、缺点）。

第八章核医学成像设备

【目的要求】

1、了解核医学成像设备的发展简史、分类及应用特点

2、熟悉核医学成像设备的基本部件

3、熟悉单光子发射型计算机断层扫描仪的基本结构与工作原理

4、熟悉正电子发射型计算机断层扫描仪的基本结构与工作原理

【教学时数】3学时，理论课讲授。

【教学内容】

第一节概述

一、发展简史

二、分类及应用特点

1、Y照相机（闪烁照相机）：组成部分、优点

2、发射型计算机体层成像（emissioncomputedtomography,ECT）

1）、单光子发射型计算机断层扫描仪：以发射丫射线的核素为发射体。

2）、正电子发射型计算机断层扫描仪：以发射正电子的放射性核素作为发射体。

第二节核医学成像设备的基本部件

一、基本结构与工作原理

核医学成像设备的基本部件主要由准直闪烁晶体、光电倍增管、前置放大器、定位甩路、

显示记录装置、机械支架和床组成。其中，将准直器、闪烁晶体、光电倍增管、前置放大器和电

子矩阵电路等固定在一个支架上，组成探测器（探头）。

二、准直器

1、准直器的主要性能参数：空间分辨率、灵敏度、使用能量范围。

2、准直器的类型

1）、按几何形状分四类：针孔型、平行孔型、扩散型、会聚型

2）、按适用的丫射线能呈分三类：低能显准直器、中能鼠准直器、高能展准宜器。

3）、按灵敏度和分辨率分三类：高灵敏型、高分辨型、通用型（兼顾灵敏度和分辨率的一类准

直器）。

3、各种常用准直器的实际性能

三、闪烁晶体

闪烁晶体是将Y射线或X射线转变为可见光的物质，射入Nai（TI）闪烁晶体的Y射线在闪

烁晶体内与Nai（TI）晶体发生光电效应和康普顿散射，这时丫射线失去能量，发出近似紫色的闪

烁光。

第三节单光子发射型计算机断层扫描仪

一、基本结构与工作原理

SPECT通常由探测器、机架、床、控制台、计算机和外围设备组成。

二、探测器

与丫照相机的探测器相同，包括准直器、闪烁晶体、光电倍增管、综合电路和探测器外壳,

其作用是探测参与体内各种生理、代谢活动的放射性核素不断向外发