医学影像设备 - 图文

（二）特殊摄影装置

胸部摄影用X线机、直线体层摄影装置、心血管造影Ｘ线机

胸部摄影用X线机：拍摄病人胸部组织病变，主要用于呼吸系统的诊断

直线体层摄影装置：在普通滤线器摄影床上加配体层摄影附件，附件主要由驱动机构、摆杆和定位器三部分组成。 心血管造影Ｘ线机：包括：大容量X线机、X-TV、X线录像机、点片照相机、专用X线 管支架、导管床、高压注射器、快速换片机等。

要求：容量大；管电压波形平稳；短时间内可多次曝光 题目

X线与物质相互作用被衰减是由于光电吸收和康普顿散射效应，入射X线方向发生偏转是由于康普顿散射效应. 胶片上越亮的地方代表入射X线越少（填多或少） X射线强度随入射深度呈指数衰减（错）

X射线能量越大，频率越高，被吸收和散射的越少，穿透力越强（对） 旋转阳极Ｘ线管较好地解决了提高功率和缩小焦点之间的矛盾（对） 第四章 数字X线设备

空间分辨率：在高对比情况下区分相邻 最小物体的能力

密度分辨率：在低对比度情况下分辨物体密度微小差别的能力 数字图像

1.将二维图像以二维数字点阵的方式表示的图像叫数字图像。

2.二维数字图像中每一点称为像素。一般医学图像大小有256×256，512×512，1024×1024等。 3.像素的黑白程度称为灰度，用一个数值表示，这个数值的最大值称为灰阶，灰阶一般有256级、1024级，对应地可表示为8bit、10bit。灰阶决定了图像的对比度，即内容层次。 图像的大小

1.2000 ×2000像素的数字图像所显示内容与X射线胶片相当 2.对于CT和MRI图像，通常512 ×512就够了

3.图像小，则重建速度快，所需存储空间小，传输速度快 几种X线图像数字化的方式

胶片扫描系统；影像增强器+CCD+图像板；计算机X线摄影；数字X线摄影 CR系统的基本结构

CR系统由IP板、激光阅读器、图像处理工作站、图像存储系统和打印机组成，根椐CR系统工作流程主要有四部分组成：信息采集，信息转换，信息处理，信息记录和存储。 影像板结构

保护层：聚酯树脂类纤维制成，非常薄，能弯曲、耐磨损、透光性好。保护荧光层不受外界温度、湿度和辐射的影响。 荧光层：由光激励发光（PSL）荧光物质混于多聚体溶液中，涂在基板上制成。

基板：聚酯树脂类纤维制成。保护荧光物质层免受外力损伤，延长IP的使用寿命。两万次以上重复使用。 背面保护层：材料与表面层相同，防止IP摩擦损伤。 CR特点(总结)

1.实现了传统X线图像的数字化； 2.提高了图像的密度分辨率；

3.能实现图像后处理，增加了显示信息的功能；

4.降低了X线曝光量（为常规X线摄影剂量的1/5~1/10 ）；

5.可以不用胶片，而是以数字形式用磁盘或光盘存储，还能把信息传输给PACS。 Ｘ线数字摄影装置

DR分为直接数字X线摄影（DDR）和间接数字X线摄影（IDR）

1.IDR是指由I.I-TV或胶片先获得模拟X线影像，再转换成数字图像的方法 2.DDR是指采用X线探测器直接将X线转换为数字信号的方法 IDR的主要缺陷

1.由于I.I和摄像管中的光散射和电子散射，引入了附加的对比度损失； 2.电视摄像管的动态范围小，不能发现微小的组织差异； 3.I.I的视野小，边缘和中心分辨力不一致。

DDR采用一维或二维X线探测器直接把X线转换为模拟电信号，然后进行数字化的方法，不同于IDR的先获得模拟图像，再对模拟图像进行数字化的方法。

分为扫描投影DDR和平板探测器DDR。

非晶态硒FPD：将X线直接转换成数字信号；

非晶态硅FPD：先经闪烁发光晶体转换成可见光，再转换为数字信号。 DDR与CR的比较

1.DDR的图像清晰度优于CR，主要由像素尺寸决定，CR在读出潜影过程中，激光穿到IP深部时产生散射使图像模糊，降低了图像的分辨力；

2.DDR的噪声源比CR少，没有二次激励引入的噪声，Ｓ/Ｎ高；

3.DDR的拍片速度快于CR，拍片间隔为5s，CR拍片间隔1min以上； 4.DDR的X线转换效率高，而CR利用潜影成像，信号随时间而衰减；

5.DDR探测器寿命长，可用10年，CR图像板可用1年； 6.DDR有升级为透视的能力，但不能应用于常规X线机，CR不能透视，但可与原有的X线摄影设备配套工作，取消胶片暗盒。 数字减影血管造影装置

80年代的数字减影技术主要应用于血管造影，所以又叫数字减影血管造影技术(DSA) DSA技术原理

把人体同一部位两帧影像相减（不含对比剂与对比剂充盈影像），消去两帧图像的相同部分，得到造影剂充盈的血管图像。血管像的对比度较低，必须对减影像进行对比度增强处理，但影像信号与噪声同时增大，所以要求原始影像有高的信噪比，才能使减影像清晰。 DSA的工作方式

一、时间减影：脉冲影像（PI）方式、脉冲影像（PI）方式、续影像（CI）方式、续影像（CI）方式 二、能量减影

几乎同时用两种不同的管电压（如70kV和130kV）取得两帧影像，进行减影处理。

要求管电压能在两种能量之间进行高速切换，增加了X线机的复杂性，一般X线机不能采用这种方法。 不易消除骨骼的残影。 三、混合减影

在造影剂未注入前，先做一次双能量减影，获得含部分骨组织信号的影像，将此影像同血管注入造影剂后的双能量减影像作减影处理，就得到单纯的血管影像。 对设备和X线管负载的要求都较高 第五章 CT

CT是英文“Computed Tomography”的缩写。从名字不难看出CT的技术基础是计算机技 术和X线断层摄影技术。中文为计算机断层摄影成像，它代表一种图像重建技术。 CT的优点

(1)真正的断面图像 (2)密度分辨率高 （3)可作定量分析 (4)数字图像 CT的局限性和不足

1.空间分辨率仍未超过常规的X线检查 2.不是所有脏器都以CT检查作为首选 3.CT的定位、定性诊断只能相对比较而言 4.以X射线作为信息载体,对人体有害

CT、X线机设备的成像比较

CT的图像重建方法

直接矩阵求解法、迭代法、反投影法、滤波反投影法、傅立叶变换法 图像伪影 - 为什么会产生？

运动伪影 & 校正：运动伪影可用运动伪影重建算法 (MCA)进行补偿

金属伪影：金属, 如黄金, 几乎完全吸收X线, 产生 “放射状阴影”, 从而在整个重建图像上导致显著的条状伪影。 部分容积效应：部分容积伪影, 经常发生在多骨组织结构. 这是因为高原子序数或吸收系数大的物体 (骨骼) 仅仅部分在被断层

面里.

射线束硬化效应：X线球管发出的X线束是具有不同能量的、连续光谱，光子的能量转 移到高端的现象

线束硬化 & 校正：“环状” 伪影可用“线束硬化校正”补偿

扫描系统误差：由于环境、系统本身等原因，对相同强度的入射X线，探测器不可能始终输出同样的扫描信号。当探测器输出错误信号甚至无信号，会导致图像中的“环状伪影”。 CT图像中的噪声

图像噪声是评价图像质量的有用参量。扫描一个均匀物体，其CT值不是一个常量，而是围绕一平均值上下做随机分布。可用CT值的标准偏差来描述噪声大小。

X线量子噪声、电气元件及测量系统噪声、图像重建算法噪声。

X线量子噪声影响最显著。通过X线剂量大小、采用的过滤方法、体层厚度、物体对X线的衰减及检测器的检测能力等反映出来。

布劳克斯(Brooks)公式

Ｂ为物体的衰减因子，Ｃ为描述剂量效率的常数，Ｗ为像素宽度，h为体层厚度，D0为体层的最大皮肤剂量。

噪声减少一半，剂量需增加４倍；噪声保持不变时，要使像素宽度减小一半，剂量需增加４倍，使体层厚度减小一半，剂量增加２倍。

体层厚度增大，图像对比度降低。 成像系统

系统组成：从外表来看，机架、床、高压发生器、控制台、计算机

从内部看，X线管、准直器、滤过器、探测器、数据处理装置、扫描机架与扫描床 X线管的作用是产生X射线，要求是大功率，高的散热速率 球管的工作方式：连续工作方式和脉冲工作方式

脉冲工作方式：栅控式X线管使扫描时X线管间断的发射X射线

管电压、管电流必须有足够的稳定度。一般采用闭环反馈法稳定X线管的电压和电流，使其误差控制在0.01％～0.05％范围内。

目前常采用高频逆变的方式产生高压和灯丝电压，使体积大大缩小、重量大大减轻，为实现CT的滑环技术提供了基础。 准直器 一般由铅或含有少量锑、铋的铅合金制成

前准直器：控制扇形束在人体长轴方向上的厚度，从而控制扫描层厚。 前准直器作用：限定X线的厚度，以控制扫描层厚度。

后准直器：其狭缝分别对准各个探测器单元，使探测器只接收垂直入射探测器的射线。 后准直器作用：减少来自其他方向散射线的干扰。

滤过器 作用是：吸收软X线，使通过滤过器后的X线束变成能量分布均匀的硬X线束 减小信号强度差。

探测器 是CT中最重要组件之一。将X线能量转换为与之成正比的电信号。 由很多小探测器单元组成的阵列，每个探测器单元对应着一束X射线。 探测器的特性

1.效率：探测器吸收X线束能量的百分比（50%～90%）。效率越高，获得同样质量的图像病人接受的辐射剂量越小，扫描时间越短。

2.稳定性：探测器的重复性和还原性，探测器需经常校准以保证其稳定性。

3.响应时间：探测器接收Ｘ线照射到输出电信号所需时间。闪烁物质余辉，仔细选择闪烁物质，并软件校正。 4.准确性：测量中尽量小的误差。 5.一致性

探测器的种类：CT常用的探测器有两种：一种是利用气体的电离效应制成的气体探测器（高压氙气）。另一种是利用光电效应制成的固体探测器。

数据处理装置 将探测器输出的微弱电信号经，前置放大；对数放大；积分、采样保持；多路转换；A／D转换器，把相应的人体组织的密度信息转变为数字信号送入计算机进行图像重建处理。

扫描机架与扫描床 CT扫描床和机架配合，不仅能供病人作垂直方向的横断面CT检查，而且还具有倾斜功能。床面水平移动范围不得小于1000mm，步进精度不大于0.25mm。

CT扫描机架孔径大，不仅能供病人作垂直方向的横断面检查，而且还具有倾斜功能。扫描机架开口直径一般 > 65cm，扫描机架倾斜角度不小于20度。

CT扫描机架由两部分组成。一是旋转部分，主要由X线管及其冷却系统、准直器及其控制系统、滤过器、探测器、数据处理装置、滑环部分、高压发生器（低压滑环式）等组成。二是固定部分，主要由旋转支架，旋转控制电机及其伺服系统，机架主控电路板组成。

操作台 放置监示器、键盘、鼠标、话语通讯等输入输出装置，操作医生可在上面进行程序启动、参数输入、扫描操作、图像显示 贮存和处理、系统故障的诊断、联网通讯等。CT的大部分功能均是在操作台上实施的。

CT计算机 整个CT系统的核心，根据承担信息处理的任务不同, CT的计算机系统一般分为二个子系统

? 图像控制计算机 ? 图像重建计算机

螺旋CT：扫描过程中，X线管连续绕受检者旋转，同时病床匀速向机架的扫描孔内推进(或推出)，X线束在受检者身上画出一条螺旋线。螺旋线限定了人体组织的一段容积，所以这一技术也称为容积扫描。 常规扫描方式的缺点： 1、扫描时间较长

2、成像中会遗漏人体某些组织

3、不能准确重建三维图像和多方位图像 4、在造影剂有效时间里，只扫描有限几层 常规CT存在的问题：

1.由于不同层次呼吸而导致漏诊

2.不能准确重建三维图像和多方位图像 3.层厚定位选择所引起的问题 螺旋扫描的特点

扫描快：避免呼吸引起的病灶遗漏；连续扫描：避免漏扫和重扫；减少造影剂用量；可在任意层面重建图像；三维重建图像质量高；不会因床运动产生伪影；不会比传统扫描图像噪声高、不会因扫描容积受球管容量限制 MSCT的优点

1.扫描速度快（为SSCT的1/6~1/8），CTA效果好，降低对比剂用量，可精确追踪对比剂的流动过程 2.X线管损耗小（照射量减少15%~40%） 3.空间分辨力高，高质量影像重建 4.采集信息量大

5.检查范围大（适用于一次屏气完成大范围检查，如胸及腹部联合检查，以往30S，现数S） 6.病灶检出率高（2.5mm层厚的检出率较10mm高50%）

7.特殊检查：如心脏和冠状动脉成像，冠状动脉钙化的评定，脑及肝脏等CT灌注成像。 CT应用

螺旋CT，尤其是多层螺旋CT的推出使得CT的整体技术水平有了新的突破，一些CT新技术在临床上逐步得到推广和应用。 三维图像重建；CT血管造影(CTA)；CT介入；CT仿真内镜；灌注成像 ；心脏、牙科；CT与PET/SPECT融合 ；CT在放射治疗中的作用 题目

1.什么是空间分辨率? 2.什么是密度分辨率? 3.试述影像板的成像原理

4.试述从影像板读出潜影的过程

5.读取潜影过程中，取样频率低会造成_____伪影，量化级数少会造成_____伪影。 6.试述非晶态硒FPD的组成与工作原理 7.试述非晶态硅FPD的组成与工作原理 8.DDR与CR的比较 9.试述DSA技术原理

10.试述DSA中用到的X线剂量管理技术 11.试述第五代CT的结构与工作原理

12. 从成像方法、辐射X线特点及成像效果对CT、X线机设备的成像作比较 13.为何CT图像显示中要开CT窗

14.试述CT图像中伪影的类型(至少5种) 15.试述CT中前、后准直器的作用 16.试述CT中固体探测器的工作原理 17.试述CT测量骨密度原理 18.试述多层螺旋CT的优点 第六章 磁共振成像设备 历史发展：

1.1946年美国哈佛大学的 E.Purcell 及斯坦福大学的 F.Bloch 领导的两个研究小组各自独立地发现了磁共振现象，由此 Purcell 和 Bloch 共同获得1952年诺贝尔物理学奖。

2.1971年美国纽约州立大学的 R.Damadian 利用磁共振波谱仪对小鼠研究发现，癌变组织的T1，T2弛豫时间值比正常组织长。 3.1973年美国纽约州立大学的 Lauterbur 利用梯度磁场进行空间定位，获得两个充水试管的第一幅磁共振图像。

4.1977年，Damadian完成了第一台全身MRI扫描仪，为了获得成像所需的空间分辨率，受检者必须移动106次，采集一幅图像耗时4h45m。

5.1980年磁共振开始应用于临床。

6.1984年磁共振获得美国FDA正式批准应用于临床。 7.2003年诺贝尔生理学或医学奖得主为美国科学家保罗·劳特布尔和英国科学家彼得·曼斯菲尔德 MRI的临床应用