醫(yī)學(xué)影像成像原理課件

1、醫(yī)學(xué)影像成像原理1 第第3章章 醫(yī)學(xué)影像成像原理醫(yī)學(xué)影像成像原理 3.1 X線成像原理線成像原理 3.2 X-CT成像原理成像原理 3.3 MRI成像原理成像原理 3.4 超聲波成像原理超聲波成像原理 3.5 核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理 醫(yī)學(xué)影像成像原理2 3.1 X線成像原理線成像原理 X線的本質(zhì)：電磁輻射線的本質(zhì)：電磁輻射 常用常用X線診斷設(shè)備：線診斷設(shè)備： X線機(jī)、數(shù)字線機(jī)、數(shù)字X線攝影設(shè)備線攝影設(shè)備 （DSA、CR、DR）和）和X線計(jì)算機(jī)體層（線計(jì)算機(jī)體層（ X線線CT） 等。等。 3.1.1 X線的特征線的特征 3.1.2 X射線成像原理射線成像原理 3.1.3 計(jì)

2、算機(jī)計(jì)算機(jī)X線攝影（線攝影（CR） 3.1.4 直接數(shù)字化直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（線攝影系統(tǒng)（DR） 醫(yī)學(xué)影像成像原理3 3.1.1 X線的特征線的特征 X射線在電磁輻射中的特點(diǎn)屬于高頻率、波長短射線在電磁輻射中的特點(diǎn)屬于高頻率、波長短 的射線的射線 X射線的頻率約在射線的頻率約在3101631020 Hz之間，之間， 波長約在波長約在1010-3nm之間之間 X線診斷常用的線診斷常用的X線波長范圍為線波長范圍為0.008 0.031nm 醫(yī)學(xué)影像成像原理4 3.1.1 X線的特征線的特征 醫(yī)學(xué)影像成像原理5 3.1.1 X線的特征線的特征 1. X射線的波粒二象性射線的波粒二象性 X射線同時(shí)

3、具有波動(dòng)性和微粒性，統(tǒng)稱為波粒二象射線同時(shí)具有波動(dòng)性和微粒性，統(tǒng)稱為波粒二象 性性 。 X射線在傳播時(shí)，它的波動(dòng)性占主導(dǎo)地位，具有頻射線在傳播時(shí)，它的波動(dòng)性占主導(dǎo)地位，具有頻 率和波長，且有干涉、衍射等現(xiàn)象發(fā)生。率和波長，且有干涉、衍射等現(xiàn)象發(fā)生。 X射線在與物質(zhì)相互作用時(shí)，它的粒子特性占主導(dǎo)射線在與物質(zhì)相互作用時(shí)，它的粒子特性占主導(dǎo) 地位，具有質(zhì)量、能量和動(dòng)量。地位，具有質(zhì)量、能量和動(dòng)量。 醫(yī)學(xué)影像成像原理6 3.1.1 X線的特征線的特征 2. X射線與物質(zhì)間的相互作用射線與物質(zhì)間的相互作用 （1）X射線的穿透作用。射線的穿透作用。 其貫穿本領(lǐng)的強(qiáng)弱與物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)其貫穿本領(lǐng)的強(qiáng)弱與物質(zhì)的

4、性質(zhì)有關(guān) 醫(yī)學(xué)影像成像原理7 3.1.1 X線的特征線的特征 2. X射線與物質(zhì)間的相互作用射線與物質(zhì)間的相互作用 （2）X射線的熒光作用。射線的熒光作用。 X射線是肉眼看不見的，但當(dāng)它照射某些物質(zhì)時(shí)，如磷、鉑氰化射線是肉眼看不見的，但當(dāng)它照射某些物質(zhì)時(shí)，如磷、鉑氰化 鋇、硫化鋅、鎢酸鈣等，能夠使這些物質(zhì)的原子處于激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們鋇、硫化鋅、鎢酸鈣等，能夠使這些物質(zhì)的原子處于激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們 回到基態(tài)時(shí)就能夠發(fā)出熒光，這類物質(zhì)稱熒光物質(zhì)?；氐交鶓B(tài)時(shí)就能夠發(fā)出熒光，這類物質(zhì)稱熒光物質(zhì)。 醫(yī)學(xué)中透視用的熒光屏、醫(yī)學(xué)中透視用的熒光屏、X射線攝影用的增感屏、影像增強(qiáng)器中射線攝影用的增感屏、影像增強(qiáng)器中 的

5、輸入屏和輸出屏都是利用熒光特性做成的。的輸入屏和輸出屏都是利用熒光特性做成的。 （3）X射線的電離作用。射線的電離作用。 X射線雖然不帶電，但具有足夠能量的射線雖然不帶電，但具有足夠能量的X光子能夠撞擊原子中軌道光子能夠撞擊原子中軌道 電子，使之脫離原子產(chǎn)生一次電離。電子，使之脫離原子產(chǎn)生一次電離。 電離作用也是電離作用也是X射線損傷和治療的基礎(chǔ)。射線損傷和治療的基礎(chǔ)。 醫(yī)學(xué)影像成像原理8 3.1.1 X線的特征線的特征 2. X射線與物質(zhì)間的相互作用射線與物質(zhì)間的相互作用 （4）X射線的熱作用。射線的熱作用。 X射線被物質(zhì)吸收，絕大部分最終都將變?yōu)闊崮?，使物體溫升。射線被物質(zhì)吸收，絕大部分最

6、終都將變?yōu)闊崮?，使物體溫升。 （5）X射線的化學(xué)效應(yīng)。射線的化學(xué)效應(yīng)。 X射線能使多種物質(zhì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。例如，射線能使多種物質(zhì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。例如，X射線能使照相底片射線能使照相底片 感光。感光。 （6）X射線的生物效應(yīng)。射線的生物效應(yīng)。 生物組織經(jīng)一定量的生物組織經(jīng)一定量的X射線照射，會(huì)產(chǎn)生電離和激發(fā)，使細(xì)胞受到射線照射，會(huì)產(chǎn)生電離和激發(fā)，使細(xì)胞受到 損傷、抑制、死亡或通過遺傳變異影響下一代，這種現(xiàn)象稱為損傷、抑制、死亡或通過遺傳變異影響下一代，這種現(xiàn)象稱為X射線射線 的生物效應(yīng)。這個(gè)特性可充分應(yīng)用在腫瘤放射治療中。的生物效應(yīng)。這個(gè)特性可充分應(yīng)用在腫瘤放射治療中。 醫(yī)學(xué)影像成像原理9 3.

7、1. 2 X射線成像原理射線成像原理 當(dāng)高速帶電粒子撞擊物質(zhì)受阻而突然減速時(shí)，能夠產(chǎn)生當(dāng)高速帶電粒子撞擊物質(zhì)受阻而突然減速時(shí)，能夠產(chǎn)生X 射線。醫(yī)學(xué)影像診斷所用的射線。醫(yī)學(xué)影像診斷所用的X線產(chǎn)生設(shè)備是線產(chǎn)生設(shè)備是X線管（線管（X-ray tube，球管）。，球管）。 1X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生 X射線的產(chǎn)生需要的基本條件是：射線的產(chǎn)生需要的基本條件是： （1）有高速運(yùn)動(dòng)的電子流；）有高速運(yùn)動(dòng)的電子流； （2）有阻礙帶電粒子流運(yùn)動(dòng)的障礙物（靶），用來阻止）有阻礙帶電粒子流運(yùn)動(dòng)的障礙物（靶），用來阻止 電子的運(yùn)動(dòng)，可以將電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮拥倪\(yùn)動(dòng)，可以將電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線光子的能量。射線光子的能

8、量。 醫(yī)學(xué)影像成像原理10 3.1. 2 X射線成像原理射線成像原理 X射線的產(chǎn)生裝置主要包括三部分：射線的產(chǎn)生裝置主要包括三部分：X射線管、高壓電源射線管、高壓電源 及低壓電源，如圖及低壓電源，如圖3.2所示。所示。 醫(yī)學(xué)影像成像原理11 3.1. 2 X射線成像原理射線成像原理 2. X射線人體成像射線人體成像 使用使用X射線對人體進(jìn)行照射，并對透過人體的射線對人體進(jìn)行照射，并對透過人體的X射線信息射線信息 進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換，并使之成為可見的影像，即為進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換，并使之成為可見的影像，即為X射線人射線人 體成像。體成像。 （1）X射線影像的形成射線影像的形成 當(dāng)一束強(qiáng)度大致均勻的當(dāng)一束強(qiáng)

9、度大致均勻的X射線投照到人體上時(shí)，射線投照到人體上時(shí)，X 射線一射線一 部分被吸收和散射，另一部分透過人體沿原方向傳播。由部分被吸收和散射，另一部分透過人體沿原方向傳播。由 于人體各種組織、器官在密度、厚度等方面存在差異，對于人體各種組織、器官在密度、厚度等方面存在差異，對 投照在其上的投照在其上的X射線的吸收量各不相同，從而使透過人體射線的吸收量各不相同，從而使透過人體 的的X射線強(qiáng)度分布發(fā)生變化并攜帶人體信息，最終形成射線強(qiáng)度分布發(fā)生變化并攜帶人體信息，最終形成X 射線信息影像。射線信息影像。X射線信息影像不能為人眼識(shí)別，須通過射線信息影像不能為人眼識(shí)別，須通過 一定的采集、轉(zhuǎn)換、顯示系統(tǒng)

10、將一定的采集、轉(zhuǎn)換、顯示系統(tǒng)將X射線強(qiáng)度分布轉(zhuǎn)換成可射線強(qiáng)度分布轉(zhuǎn)換成可 見光的強(qiáng)度分布，形成人眼可見的見光的強(qiáng)度分布，形成人眼可見的X 射線影像。射線影像。 醫(yī)學(xué)影像成像原理12 3.1. 2 X射線成像原理射線成像原理 人體不同密度組織與人體不同密度組織與X線成像的關(guān)系線成像的關(guān)系 醫(yī)學(xué)影像成像原理13 3.1. 2 X射線成像原理射線成像原理 人體不同厚度組織與人體不同厚度組織與X線成像的關(guān)系線成像的關(guān)系 密度和厚度的差別是產(chǎn)生影像對比的基礎(chǔ)，密度和厚度的差別是產(chǎn)生影像對比的基礎(chǔ)， 是是X線成像的基本條件線成像的基本條件 醫(yī)學(xué)影像成像原理14 3.1. 2 X射線成像原理射線成像原理 2

11、. X射線人體成像射線人體成像 （2）X射線的采集與顯示射線的采集與顯示 醫(yī)用醫(yī)用X 射線膠片與增感屏射線膠片與增感屏 醫(yī)用醫(yī)用X射線膠片的主要特性是感光，即接受光照并產(chǎn)生化射線膠片的主要特性是感光，即接受光照并產(chǎn)生化 學(xué)反應(yīng)，形成潛影（學(xué)反應(yīng)，形成潛影（latent image）。）。 經(jīng)過對有潛影的膠片處理（暗室處理：顯影、定影等）。使膠片上的經(jīng)過對有潛影的膠片處理（暗室處理：顯影、定影等）。使膠片上的 潛影轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷牟煌叶龋撚稗D(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷牟煌叶龋╣ray）分布像。膠片感光層中的鹵化銀）分布像。膠片感光層中的鹵化銀 還原成金屬銀殘留在膠片上，形成由金屬銀顆粒組成的黑色影像。人還原成

12、金屬銀殘留在膠片上，形成由金屬銀顆粒組成的黑色影像。人 體組織的物質(zhì)密度高，則吸收體組織的物質(zhì)密度高，則吸收X射線多，在射線多，在X射線照片上呈白影；反之，射線照片上呈白影；反之， 如果組織的物質(zhì)密度低，則吸收如果組織的物質(zhì)密度低，則吸收X射線少，在射線少，在X射線照片上呈黑影。射線照片上呈黑影。 醫(yī)學(xué)影像成像原理15 3.1. 2 X射線成像原理射線成像原理 2. X射線人體成像射線人體成像 （2）X射線的采集與顯示射線的采集與顯示 醫(yī)用醫(yī)用X 射線膠片與增感屏射線膠片與增感屏 醫(yī)用醫(yī)用X射線增感屏為熒光增感屏，其增感原理為增感屏上的熒光物質(zhì)射線增感屏為熒光增感屏，其增感原理為增感屏上的熒光

13、物質(zhì) 受到受到X射線激發(fā)后，發(fā)出易被膠片所接收的熒光，從而增強(qiáng)對射線激發(fā)后，發(fā)出易被膠片所接收的熒光，從而增強(qiáng)對X 射線射線 膠片的感光作用。膠片的感光作用。 主要目的是：在實(shí)際主要目的是：在實(shí)際X 射線攝影中，僅有不到射線攝影中，僅有不到10%的的X射線光子能直射線光子能直 接被膠片吸收形成潛影，絕大部分接被膠片吸收形成潛影，絕大部分X射線光子穿透膠片，得不到有效射線光子穿透膠片，得不到有效 的利用。因此需要利用一種增感方法來增加的利用。因此需要利用一種增感方法來增加X射線對膠片的曝光，以射線對膠片的曝光，以 縮短攝影時(shí)間，降低縮短攝影時(shí)間，降低X射線的輻射劑量。常采用的增感措施是在暗盒射線

14、的輻射劑量。常采用的增感措施是在暗盒 中將膠片夾在兩片增感屏（中將膠片夾在兩片增感屏（intensifying screen）之間，然后進(jìn)行曝）之間，然后進(jìn)行曝 光。光。 醫(yī)學(xué)影像成像原理16 3.1. 2 X射線成像原理射線成像原理 2. X射線人體成像射線人體成像 （2）X射線的采集與顯示射線的采集與顯示 X射線電視系統(tǒng)射線電視系統(tǒng) X射線電視系統(tǒng)主要包括射線電視系統(tǒng)主要包括X射線影像增強(qiáng)器、光學(xué)圖像分射線影像增強(qiáng)器、光學(xué)圖像分 配系統(tǒng)、含有攝像機(jī)與監(jiān)視器的閉路視頻系統(tǒng)與輔助電子配系統(tǒng)、含有攝像機(jī)與監(jiān)視器的閉路視頻系統(tǒng)與輔助電子 設(shè)備。設(shè)備。 X射線影像增強(qiáng)管是影像增強(qiáng)器的核心部件。射線影

15、像增強(qiáng)管是影像增強(qiáng)器的核心部件。 醫(yī)學(xué)影像成像原理17 3.1.3 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)X線攝影（線攝影（CR） 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)X線攝影（線攝影（Computed Radiography，CR） 是將是將X線透過人體后的信息記錄在成像板（線透過人體后的信息記錄在成像板（Image Plate， IP）上，經(jīng)讀取裝置讀取后，由計(jì)算機(jī)以數(shù)字化圖像信息）上，經(jīng)讀取裝置讀取后，由計(jì)算機(jī)以數(shù)字化圖像信息 的形式儲(chǔ)存，再經(jīng)過數(shù)字的形式儲(chǔ)存，再經(jīng)過數(shù)字/模擬（模擬（D/A）轉(zhuǎn)換器將數(shù)字化信）轉(zhuǎn)換器將數(shù)字化信 息轉(zhuǎn)換成圖像的組織密度（灰度）信息，最后在熒光屏上息轉(zhuǎn)換成圖像的組織密度（灰度）信息，最后在熒光屏上 顯示。其

16、中，顯示。其中，成像板是成像板是CR 成像技術(shù)的關(guān)鍵成像技術(shù)的關(guān)鍵。 醫(yī)學(xué)影像成像原理18 3.1.3 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)X線攝影（線攝影（CR） 1. 成像板（成像板（IP） 成像板（成像板（IP）是使用一種含有微量素銪（）是使用一種含有微量素銪（Eu2+）的鋇氟）的鋇氟 溴化合物結(jié)晶制作而成能夠采集（記錄）影像信息的載體，溴化合物結(jié)晶制作而成能夠采集（記錄）影像信息的載體， 可以代替可以代替X線膠片并重復(fù)使用線膠片并重復(fù)使用2-3萬次。萬次。 當(dāng)透過人體的當(dāng)透過人體的X線照射到線照射到IP板上時(shí)可以使板上時(shí)可以使IP板感光并形成板感光并形成 潛影以記錄潛影以記錄X線影像信息。線影像信息。 成像板

17、的構(gòu)造：成像板的構(gòu)造： （1）表面保護(hù)層。）表面保護(hù)層。 （2）輝盡性熒光體層。）輝盡性熒光體層。 （3）基板（支持體）。）基板（支持體）。 （4）背面保護(hù)層。）背面保護(hù)層。 醫(yī)學(xué)影像成像原理19 3.1.3 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)X線攝影（線攝影（CR） 2. CR 系統(tǒng)成像的基本過程系統(tǒng)成像的基本過程 （1）影像信息的采集：）影像信息的采集： （2）影像信息的讀?。海┯跋裥畔⒌淖x?。?與普通與普通X攝影相比較，攝影相比較，CR的優(yōu)點(diǎn)是：的優(yōu)點(diǎn)是： 寬容度大，攝影寬容度大，攝影 條件易選擇。條件易選擇。 可降低投照輻射量：可降低投照輻射量：CR可在可在IP獲取信息獲取信息 的基礎(chǔ)上自動(dòng)調(diào)節(jié)放大增益，最

18、大幅度地減少的基礎(chǔ)上自動(dòng)調(diào)節(jié)放大增益，最大幅度地減少X線曝光量，線曝光量， 降低病人的輻射損傷。降低病人的輻射損傷。 影像清晰度較普通片高。影像清晰度較普通片高。 對對 影像可進(jìn)行后處理，對曝光不足或過度的膠片可進(jìn)行后期影像可進(jìn)行后處理，對曝光不足或過度的膠片可進(jìn)行后期 補(bǔ)救。補(bǔ)救。 可進(jìn)行圖像傳輸、存儲(chǔ)。由于激光掃描儀可以可進(jìn)行圖像傳輸、存儲(chǔ)。由于激光掃描儀可以 對對IP上的殘留信號(hào)進(jìn)行消影處理，上的殘留信號(hào)進(jìn)行消影處理，IP板可重復(fù)使用板可重復(fù)使用2-3萬萬 次。次。 醫(yī)學(xué)影像成像原理20 3.1.4 直接數(shù)字化直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（線攝影系統(tǒng)（DR） 直接數(shù)字化直接數(shù)字化X射線攝影（射

19、線攝影（Digital Radiography，DR）是）是 在具有圖像處理功能的計(jì)算機(jī)控制下，采用一維或二維的在具有圖像處理功能的計(jì)算機(jī)控制下，采用一維或二維的 X射線探測器直接把射線探測器直接把X射線信息影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信息射線信息影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信息 的技術(shù)。的技術(shù)。 當(dāng)前當(dāng)前DR設(shè)備主要采用二維平板設(shè)備主要采用二維平板X射線探測器（射線探測器（flat panel detector，F(xiàn)PD)，包括：，包括： （1）非晶態(tài)硅平板探測器）非晶態(tài)硅平板探測器 先經(jīng)閃爍發(fā)光晶體轉(zhuǎn)換成可見光再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)先經(jīng)閃爍發(fā)光晶體轉(zhuǎn)換成可見光再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào) （2）非晶態(tài)硒平板探測器）非晶態(tài)硒平板探

20、測器 將將X線直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)線直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào) 醫(yī)學(xué)影像成像原理21 3.1.4 直接數(shù)字化直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（線攝影系統(tǒng)（DR） （3）DR與與CR成像技術(shù)的比較成像技術(shù)的比較 醫(yī)學(xué)影像成像原理22 3.2 X-CT成像原理成像原理 lX-CT與與X射線攝影相比較有很大區(qū)別，射線攝影相比較有很大區(qū)別， X射線攝影產(chǎn)生射線攝影產(chǎn)生 的是多器官重疊的平片圖像的是多器官重疊的平片圖像 lCT是用是用X射線對人體層面進(jìn)行掃描，取得信息，經(jīng)計(jì)算射線對人體層面進(jìn)行掃描，取得信息，經(jīng)計(jì)算 機(jī)處理而獲得重建圖像，顯示的是斷面解剖圖像，其密機(jī)處理而獲得重建圖像，顯示的是斷面解剖圖像，其密 度分辨力明

21、顯優(yōu)于度分辨力明顯優(yōu)于X線圖像，可以顯著的擴(kuò)大人體的檢線圖像，可以顯著的擴(kuò)大人體的檢 查范圍，提高病變的檢出率和診斷的準(zhǔn)確率查范圍，提高病變的檢出率和診斷的準(zhǔn)確率 X射線平片與CT斷層對比圖 醫(yī)學(xué)影像成像原理23 3.2.1. X-CT成像技術(shù) lX-CT（X-ray computed tomography, X-CT）是運(yùn)用掃）是運(yùn)用掃 描并采集投影的物理技術(shù)，以測定描并采集投影的物理技術(shù)，以測定 X 射線在人體內(nèi)的射線在人體內(nèi)的 衰減系數(shù)為基礎(chǔ)，采用一定算法，經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理，衰減系數(shù)為基礎(chǔ)，采用一定算法，經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理， 求解出人體組織的衰減系數(shù)值在某剖面上的二維分布矩求解出人體組織的

22、衰減系數(shù)值在某剖面上的二維分布矩 陣，再將其轉(zhuǎn)為圖像上的灰度分布，從而實(shí)現(xiàn)建立斷層陣，再將其轉(zhuǎn)為圖像上的灰度分布，從而實(shí)現(xiàn)建立斷層 解剖圖像的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，解剖圖像的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，X-CT成像的本質(zhì)是衰成像的本質(zhì)是衰 減系數(shù)成像。減系數(shù)成像。 醫(yī)學(xué)影像成像原理24 3.2.1. X-CT成像技術(shù) 1. X-CT成像裝置與流程成像裝置與流程 X-CT成像裝置主要由成像裝置主要由X線管、準(zhǔn)直器、檢測器、掃線管、準(zhǔn)直器、檢測器、掃 描機(jī)構(gòu)，測量電路、電子計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器等部分所描機(jī)構(gòu)，測量電路、電子計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器等部分所 組成的。組成的。 X-CT成像流程是：成像流程是：X線線-準(zhǔn)直器準(zhǔn)直器-

23、檢測器檢測器-轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 電信號(hào)電信號(hào)-放大電信號(hào)放大電信號(hào)-轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)-計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)系統(tǒng)-存入計(jì)算機(jī)的存貯器存入計(jì)算機(jī)的存貯器-編碼編碼-顯示圖像顯示圖像 醫(yī)學(xué)影像成像原理25 3.2.1. X-CT成像技術(shù) 2. X-CT成像的數(shù)據(jù)采集與處理成像的數(shù)據(jù)采集與處理 X-CT成像的數(shù)據(jù)采集是利用成像的數(shù)據(jù)采集是利用X線管和檢測器等的同步掃描來線管和檢測器等的同步掃描來 完成的。檢測器是一種完成的。檢測器是一種X線光子轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)的換能器。線光子轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)的換能器。 X-CT成像的數(shù)據(jù)采集根據(jù)成像的數(shù)據(jù)采集根據(jù)X-CT成像的物理原理進(jìn)行的。成像的物理原理進(jìn)行的。 X線

24、管發(fā)出直線波束 醫(yī)學(xué)影像成像原理26 3.2.2 X-CT 的掃描方式 CT的各種掃描方式中，的各種掃描方式中，單單 束平移束平移-旋轉(zhuǎn)方式旋轉(zhuǎn)方式、窄扇形束窄扇形束 掃描平移掃描平移-旋轉(zhuǎn)方式旋轉(zhuǎn)方式、旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)-旋旋 轉(zhuǎn)方式轉(zhuǎn)方式、靜止靜止-旋轉(zhuǎn)方式旋轉(zhuǎn)方式的共的共 同點(diǎn)是都需要同點(diǎn)是都需要X射線管和檢測射線管和檢測 器之間進(jìn)行同步掃描機(jī)械運(yùn)器之間進(jìn)行同步掃描機(jī)械運(yùn) 動(dòng)。為滿足人體動(dòng)態(tài)器官的動(dòng)。為滿足人體動(dòng)態(tài)器官的 檢查，需要進(jìn)一步提高掃描檢查，需要進(jìn)一步提高掃描 的速度，在靜止的速度，在靜止-旋轉(zhuǎn)掃描模旋轉(zhuǎn)掃描模 式基礎(chǔ)上發(fā)展出來的式基礎(chǔ)上發(fā)展出來的電子束電子束 掃描方式掃描方式，沒有機(jī)械

25、運(yùn)動(dòng)，沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)， 大大地提高了掃描速度大大地提高了掃描速度 。 醫(yī)學(xué)影像成像原理27 3.2.2 X-CT 的掃描方式 1. 單束平移單束平移-旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)（T/R）方式）方式 單束掃描是由一個(gè)單束掃描是由一個(gè)X射線管和一個(gè)檢射線管和一個(gè)檢 測器組成，測器組成，X射線束被準(zhǔn)直成筆直單射線束被準(zhǔn)直成筆直單 射線束形式，射線束形式，X射線管和檢測器圍繞射線管和檢測器圍繞 受檢體作同步平移受檢體作同步平移-旋轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動(dòng)。這旋轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動(dòng)。這 種掃描首先進(jìn)行同步平移直線掃描。種掃描首先進(jìn)行同步平移直線掃描。 當(dāng)平移掃完一個(gè)指定斷層后，同步掃當(dāng)平移掃完一個(gè)指定斷層后，同步掃 描系統(tǒng)轉(zhuǎn)過一個(gè)角度（一般為描

26、系統(tǒng)轉(zhuǎn)過一個(gè)角度（一般為1）后）后 再對同一指定斷層進(jìn)行平移同步掃描，再對同一指定斷層進(jìn)行平移同步掃描， 如此進(jìn)行下去，直到掃描系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)到如此進(jìn)行下去，直到掃描系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)到 與初始值位置成與初始值位置成 180角為止，這就角為止，這就 是平移旋轉(zhuǎn)掃描方式是平移旋轉(zhuǎn)掃描方式 單束平移-旋轉(zhuǎn)方式 醫(yī)學(xué)影像成像原理28 3.2.2 X-CT 的掃描方式 1. 單束平移單束平移-旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)（T/R）方式）方式 這種掃描方式的缺點(diǎn)是射線利用這種掃描方式的缺點(diǎn)是射線利用 率極低，掃描速度很慢，對一個(gè)率極低，掃描速度很慢，對一個(gè) 斷層掃描約需斷層掃描約需 5分鐘時(shí)分鐘時(shí) 間，只適間，只適 用于無體動(dòng)器官的掃描

27、。用于無體動(dòng)器官的掃描。 單束平移-旋轉(zhuǎn)方式 醫(yī)學(xué)影像成像原理29 3.2.2 X-CT 的掃描方式 2.窄扇形束掃描平移窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)（T/R） 方式方式 窄扇形束掃描稱為第二代窄扇形束掃描稱為第二代CT掃描。掃掃描。掃 描裝置由一個(gè)描裝置由一個(gè)X射線管和射線管和630個(gè)的檢個(gè)的檢 測器組構(gòu)成同步掃描系統(tǒng)。掃描時(shí)，測器組構(gòu)成同步掃描系統(tǒng)。掃描時(shí)，X 射線管發(fā)出角度為射線管發(fā)出角度為320的窄扇形的窄扇形 射線束，射線束，630個(gè)檢測器同時(shí)采樣，并個(gè)檢測器同時(shí)采樣，并 采用平移采用平移-旋轉(zhuǎn)掃描方式旋轉(zhuǎn)掃描方式 。 窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)方式 醫(yī)學(xué)影像成像原理30 3.2.2 X

28、-CT 的掃描方式 2.窄扇形束掃描平移窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)（T/R） 方式方式 這種掃描的主要缺點(diǎn)是：由于檢這種掃描的主要缺點(diǎn)是：由于檢 測器排列成直線，對于測器排列成直線，對于X射線管射線管 發(fā)出的扇形束來說，扇形束的中發(fā)出的扇形束來說，扇形束的中 心射束和邊緣射束的測量值不相心射束和邊緣射束的測量值不相 等，需校正，否則掃描會(huì)因這種等，需校正，否則掃描會(huì)因這種 運(yùn)動(dòng)而出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影，影響運(yùn)動(dòng)而出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影，影響CT圖圖 像的質(zhì)量。像的質(zhì)量。 窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)方式 醫(yī)學(xué)影像成像原理31 3.2.2 X-CT 的掃描方式 3. 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)（R/R）方式）方式 這種掃描稱

29、為第三代這種掃描稱為第三代CT掃描，掃描裝置由一個(gè)掃描，掃描裝置由一個(gè)X射線管和由射線管和由 250700個(gè)檢測器（或用檢測器陣列）排列成一個(gè)可在掃描個(gè)檢測器（或用檢測器陣列）排列成一個(gè)可在掃描 架內(nèi)滑動(dòng)的緊密圓弧形。架內(nèi)滑動(dòng)的緊密圓弧形。X射線管發(fā)出張角為射線管發(fā)出張角為3045， 能覆蓋整個(gè)受檢體的寬扇形射線束。能覆蓋整個(gè)受檢體的寬扇形射線束。 由于這種寬扇束掃描一次由于這種寬扇束掃描一次 即能覆蓋整個(gè)受檢體，故即能覆蓋整個(gè)受檢體，故 只需只需X射線管和檢測器作射線管和檢測器作 同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 X線管旋轉(zhuǎn)采樣點(diǎn) 檢測器軌道 檢測器 扇形X線束 攝影區(qū)域 旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)掃描方式 醫(yī)

30、學(xué)影像成像原理32 3.2.2 X-CT 的掃描方式 3. 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)（R/R）方式）方式 這種掃描的缺點(diǎn)是：要對每個(gè)相鄰檢測器的接收靈這種掃描的缺點(diǎn)是：要對每個(gè)相鄰檢測器的接收靈 敏度差異進(jìn)行校正，否則由于同步旋轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動(dòng)會(huì)敏度差異進(jìn)行校正，否則由于同步旋轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動(dòng)會(huì) 產(chǎn)生環(huán)形偽像。產(chǎn)生環(huán)形偽像。 X線管旋轉(zhuǎn)采樣點(diǎn) 檢測器軌道 檢測器 扇形X線束 攝影區(qū)域 旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)掃描方式 醫(yī)學(xué)影像成像原理33 3.2.2 X-CT 的掃描方式 4. 靜止靜止-旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)（S/R）方式）方式 這種掃描稱為第四代這種掃描稱為第四代CT掃描方式，掃描裝置由一個(gè)掃描方式，掃描裝置由一個(gè) X射線管射線管

31、 和和 6002000個(gè)檢測器所組成。在靜止個(gè)檢測器所組成。在靜止-旋轉(zhuǎn)掃描方式中，每個(gè)旋轉(zhuǎn)掃描方式中，每個(gè) 檢測器得到的投影值，相當(dāng)于以該檢測器為焦點(diǎn)，由檢測器得到的投影值，相當(dāng)于以該檢測器為焦點(diǎn)，由 X射線射線 管旋轉(zhuǎn)掃描一個(gè)扇形面而獲得。管旋轉(zhuǎn)掃描一個(gè)扇形面而獲得。 靜止靜止-旋轉(zhuǎn)掃描方式的優(yōu)點(diǎn)是：旋轉(zhuǎn)掃描方式的優(yōu)點(diǎn)是： 每一個(gè)檢測器上獲得多個(gè)方每一個(gè)檢測器上獲得多個(gè)方 向的投影數(shù)據(jù)，能很好地克向的投影數(shù)據(jù)，能很好地克 服寬扇形束的旋轉(zhuǎn)服寬扇形束的旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)掃描旋轉(zhuǎn)掃描 方式中由于檢測器之間差異方式中由于檢測器之間差異 所帶來的環(huán)形偽影，掃描速所帶來的環(huán)形偽影，掃描速 度與靜止度與靜止-

32、旋轉(zhuǎn)方式相比也有旋轉(zhuǎn)方式相比也有 所提高。所提高。 檢測器檢測器 X線管軌跡線管軌跡 X線管線管 靜止-旋轉(zhuǎn)掃描方式 醫(yī)學(xué)影像成像原理34 3.2.2 X-CT 的掃描方式 5.電子束掃描方式電子束掃描方式 電子束掃描又稱為第五代電子束掃描又稱為第五代CT，掃描裝置由一個(gè)特殊制造的大，掃描裝置由一個(gè)特殊制造的大 型型X射線管和靜止排列的檢測器環(huán)組成。這種機(jī)構(gòu)在射線管和靜止排列的檢測器環(huán)組成。這種機(jī)構(gòu)在50 100ms內(nèi)能完成內(nèi)能完成 216的局部掃描的局部掃描 。 真空泵 靶環(huán) 掃描床 電子槍 電子束 聚焦線圈偏轉(zhuǎn)線圈 X線束 電子束掃描方式 醫(yī)學(xué)影像成像原理35 3.2.3 螺旋螺旋CT工作

33、原理工作原理 螺旋掃描是指在掃描期間，螺旋掃描是指在掃描期間， X線管連續(xù)旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生線管連續(xù)旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生X線束，線束， 同時(shí)掃描床在縱軸方向連續(xù)移動(dòng)，這樣，掃描區(qū)域同時(shí)掃描床在縱軸方向連續(xù)移動(dòng)，這樣，掃描區(qū)域X線束進(jìn)線束進(jìn) 行的軌跡相對被檢查者而言呈螺旋運(yùn)動(dòng)，掃描軌跡為螺旋形行的軌跡相對被檢查者而言呈螺旋運(yùn)動(dòng)，掃描軌跡為螺旋形 曲線，這樣可以一次收集到掃描范圍內(nèi)全部容積的數(shù)據(jù)，所曲線，這樣可以一次收集到掃描范圍內(nèi)全部容積的數(shù)據(jù)，所 以也稱為螺旋容積掃描。以也稱為螺旋容積掃描。 螺旋螺旋CT掃描裝置包括探測器、掃描裝置包括探測器、X線管滑環(huán)、機(jī)架與檢查床、線管滑環(huán)、機(jī)架與檢查床、 控制臺(tái)與計(jì)算機(jī)。

34、其中控制臺(tái)與計(jì)算機(jī)。其中滑環(huán)技術(shù)是螺旋掃描的基礎(chǔ)滑環(huán)技術(shù)是螺旋掃描的基礎(chǔ)，螺旋掃，螺旋掃 描是通過滑環(huán)技術(shù)與掃描床的連續(xù)移動(dòng)相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的。描是通過滑環(huán)技術(shù)與掃描床的連續(xù)移動(dòng)相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的。 醫(yī)學(xué)影像成像原理36 3.2.3 螺旋螺旋CT工作原理工作原理 多層螺旋多層螺旋CT，又稱多層，又稱多層CT。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具備多排檢測器它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具備多排檢測器 和多個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。和多個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 螺旋掃描及層面投影 醫(yī)學(xué)影像成像原理37 3.2.3 螺旋螺旋CT工作原理工作原理 多層螺旋多層螺旋CT掃描特點(diǎn)掃描特點(diǎn) ： （1）降低）降低X射線球管損耗。射線球管損耗。 （2）掃描覆蓋范圍更長。

35、）掃描覆蓋范圍更長。 （3）掃描時(shí)間更短。）掃描時(shí)間更短。 （4）掃描層厚更薄。）掃描層厚更薄。 醫(yī)學(xué)影像成像原理38 3.3 MRI成像原理成像原理 l磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）是一多種特征參數(shù)、多種靶位核素 的成像技術(shù)。 l磁共振成像基本原理是利用特定頻率的電 磁波，向外在磁場中的人體進(jìn)行照射，人 體內(nèi)各種不同組織的氫核在電磁波的作用 下會(huì)發(fā)生核磁共振，并吸收電磁波的能量， 隨后再發(fā)射出電磁波。 醫(yī)學(xué)影像成像原理39 3.3.1 磁共振現(xiàn)象磁共振現(xiàn)象 l在磁場中旋轉(zhuǎn)的原子核有一個(gè)特點(diǎn)，即可 以吸收頻率與其旋轉(zhuǎn)頻率相同的電磁波， 使原子核的能

36、量增加，當(dāng)原子核恢復(fù)原狀 時(shí)，就會(huì)把多余的能量以電磁波的形式釋 放 出 來 。 這 種 現(xiàn) 象 稱 為 磁 共 振 現(xiàn) 象 (magnetic resonance，MR)。 醫(yī)學(xué)影像成像原理40 3.3.2 磁共振成像的原理磁共振成像的原理 lMRI成像方法是將檢查層面分成體素信息， 用接收器收集信息，數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī) 處理，同時(shí)獲得每個(gè)體素的T1值與T2值， 用轉(zhuǎn)換器將每個(gè)T值轉(zhuǎn)為模擬灰度，而重 建圖像。當(dāng)MRI應(yīng)用于人體成像時(shí)，由于 人體各組織與器官的T值不同，從而形成 不同的影像。 醫(yī)學(xué)影像成像原理41 3.3.2 磁共振成像的原理磁共振成像的原理 MRI成像的指導(dǎo)思想成像的指導(dǎo)思想

37、是用磁場值來標(biāo)定受檢體是用磁場值來標(biāo)定受檢體 共振核的空間位置。共振核的空間位置。 （1）層面的選擇）層面的選擇 將待測物體置于一均勻磁將待測物體置于一均勻磁 場場B0中，設(shè)磁場方向是中，設(shè)磁場方向是Z軸方軸方 向，在均勻磁場的基礎(chǔ)上，再向，在均勻磁場的基礎(chǔ)上，再 疊加一相同方向的線性梯度場疊加一相同方向的線性梯度場 GZ使磁感應(yīng)強(qiáng)度沿使磁感應(yīng)強(qiáng)度沿Z軸方向軸方向 由小到大均勻改變由小到大均勻改變 。 X YX Z B0 GZ 層面的選擇 醫(yī)學(xué)影像成像原理42 3.3.2 磁共振成像的原理磁共振成像的原理 （2）編碼）編碼 編碼是將研究的物體斷層編碼是將研究的物體斷層 分為若干個(gè)體素，對每個(gè)體

38、素分為若干個(gè)體素，對每個(gè)體素 標(biāo)定一個(gè)記號(hào)，常用標(biāo)定一個(gè)記號(hào)，常用nz ny nx 來標(biāo)定層面每個(gè)體素的標(biāo)號(hào)。來標(biāo)定層面每個(gè)體素的標(biāo)號(hào)。 經(jīng)過選片后取出層面的若干個(gè)經(jīng)過選片后取出層面的若干個(gè) 體素，由于整個(gè)層面處于相同體素，由于整個(gè)層面處于相同 的磁場中，故每個(gè)體素中的磁的磁場中，故每個(gè)體素中的磁 矩在磁場中旋進(jìn)的頻率和相位矩在磁場中旋進(jìn)的頻率和相位 均相同。均相同。 目前目前MRI使用的是頻率與相位使用的是頻率與相位 二種編碼方法。二種編碼方法。 X YX Z B0 GZ 選片后層面的若干個(gè)體素 醫(yī)學(xué)影像成像原理43 3.3.2 磁共振成像的原理磁共振成像的原理 （3）圖像重建）圖像重建 經(jīng)

39、過選片、相位編碼和頻率編碼，可以對整個(gè)層面的經(jīng)過選片、相位編碼和頻率編碼，可以對整個(gè)層面的 體素進(jìn)行標(biāo)定。由于觀測層面中的磁矩是在體素進(jìn)行標(biāo)定。由于觀測層面中的磁矩是在RF脈沖激勵(lì)下脈沖激勵(lì)下 旋進(jìn)，因此停止旋進(jìn)，因此停止RF脈沖照射時(shí)，各體素的磁矩在回到平衡脈沖照射時(shí)，各體素的磁矩在回到平衡 態(tài)的過程中，磁矩的方向發(fā)生變化，在接收線圈中可以感態(tài)的過程中，磁矩的方向發(fā)生變化，在接收線圈中可以感 應(yīng)出這種由于磁矩取向變化所產(chǎn)生的信號(hào)。這種感應(yīng)信號(hào)應(yīng)出這種由于磁矩取向變化所產(chǎn)生的信號(hào)。這種感應(yīng)信號(hào) 是各個(gè)體素帶有相位和頻率特征的是各個(gè)體素帶有相位和頻率特征的MR信號(hào)的總和。為取信號(hào)的總和。為取 得

40、層面各體素得層面各體素MR信號(hào)的大小，需要根據(jù)信號(hào)所攜帶的相信號(hào)的大小，需要根據(jù)信號(hào)所攜帶的相 位編碼和頻率編碼的特征，把各體素的信號(hào)分離出來，這位編碼和頻率編碼的特征，把各體素的信號(hào)分離出來，這 一過程稱為解碼，由計(jì)算機(jī)完成。一過程稱為解碼，由計(jì)算機(jī)完成。 醫(yī)學(xué)影像成像原理44 3.3.2 磁共振成像的原理磁共振成像的原理 2. 人體的磁共振成像人體的磁共振成像 氫核是人體氫核是人體MRI的首選核種。的首選核種。 除了氫核密度可以作為成像特征信息外，人體不同組除了氫核密度可以作為成像特征信息外，人體不同組 織的織的T1、T2值值也可以提供診斷依據(jù)。也可以提供診斷依據(jù)。 人體組織的人體組織的M

41、R信號(hào)強(qiáng)度取決于該組織中的氫核密度信號(hào)強(qiáng)度取決于該組織中的氫核密度 及其氫核周圍的環(huán)境。及其氫核周圍的環(huán)境。 T1、T2反映了氫核周圍環(huán)境的信息。換句話說，人體反映了氫核周圍環(huán)境的信息。換句話說，人體 不同組織之間、正常組織與該組織中的病變組織之間氫核不同組織之間、正常組織與該組織中的病變組織之間氫核 密度密度、T1和和T2三個(gè)參數(shù)的差異及變化，是三個(gè)參數(shù)的差異及變化，是MRI用于臨床用于臨床 診斷最主要的物理學(xué)依據(jù)。診斷最主要的物理學(xué)依據(jù)。 醫(yī)學(xué)影像成像原理45 3.3.3磁共振成像系統(tǒng)磁共振成像系統(tǒng) 磁共振成像系統(tǒng)主要由磁共振成像系統(tǒng)主要由磁場系統(tǒng)磁場系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)射頻系統(tǒng)、圖像重圖像重

42、建系統(tǒng)建系統(tǒng)三大部分組成。三大部分組成。 1. 磁場系統(tǒng)磁場系統(tǒng) （1）靜磁場。）靜磁場。 （2）梯度磁場。）梯度磁場。 （3）場強(qiáng)與精度。）場強(qiáng)與精度。 2. 射頻系統(tǒng)射頻系統(tǒng) （1）射頻發(fā)生器。）射頻發(fā)生器。 （2）射頻接收器。）射頻接收器。 醫(yī)學(xué)影像成像原理46 3.4 超聲波成像原理超聲波成像原理 產(chǎn)生超聲波有兩個(gè)必要條件：一是要有高頻產(chǎn)生超聲波有兩個(gè)必要條件：一是要有高頻 聲源，二是要有傳播超聲的介質(zhì)。在固體中，超聲源，二是要有傳播超聲的介質(zhì)。在固體中，超 聲振動(dòng)可以以縱波的形式傳播，也可以以橫波的聲振動(dòng)可以以縱波的形式傳播，也可以以橫波的 形式傳播；但在氣體和液體中，因?yàn)榻橘|(zhì)沒有切

43、形式傳播；但在氣體和液體中，因?yàn)榻橘|(zhì)沒有切 變彈性，超聲只能以縱波的形式傳播。由于這種變彈性，超聲只能以縱波的形式傳播。由于這種 特性，超聲波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生波形的特性，超聲波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生波形的 轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 醫(yī)學(xué)影像成像原理47 3.4 超聲波成像原理超聲波成像原理 醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的超聲成像是靠反射或散射回波來醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的超聲成像是靠反射或散射回波來 運(yùn)載生物信息的。超聲回波運(yùn)載信息主要包括三運(yùn)載生物信息的。超聲回波運(yùn)載信息主要包括三 個(gè)方面：個(gè)方面： 大界面造成的反射波大界面造成的反射波 小粒子所引起的散射波小粒子所引起的散射波 生物組織對聲能吸收所導(dǎo)致的回波幅值衰減生物組

44、織對聲能吸收所導(dǎo)致的回波幅值衰減 醫(yī)學(xué)影像成像原理48 3.4 超聲波成像原理超聲波成像原理 3.4.1 超聲波的特性超聲波的特性 超聲波的傳播特性超聲波的傳播特性 （1）方向性好。）方向性好。 （2）強(qiáng)度高。）強(qiáng)度高。 （3）對液體和固體的穿透力強(qiáng)。）對液體和固體的穿透力強(qiáng)。 （4）反射與折射。）反射與折射。 （5）衍射與散射。）衍射與散射。 （6）聲波衰減。）聲波衰減。 （7）超聲多普勒效應(yīng)。）超聲多普勒效應(yīng)。 衍射與散射示意圖 反射與折射示意圖 醫(yī)學(xué)影像成像原理49 3.4 超聲波成像原理超聲波成像原理 3.4.1 超聲波的特性超聲波的特性 2超聲波與物質(zhì)作用的特性超聲波與物質(zhì)作用的特性

45、 （1）熱作用機(jī)制）熱作用機(jī)制 被組織吸收的超聲波對分子產(chǎn)生作用會(huì)導(dǎo)致兩種基本的結(jié)被組織吸收的超聲波對分子產(chǎn)生作用會(huì)導(dǎo)致兩種基本的結(jié) 果：果：分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能量可逆轉(zhuǎn)性增加，使介質(zhì)溫度上分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能量可逆轉(zhuǎn)性增加，使介質(zhì)溫度上 升。升。分子結(jié)構(gòu)永久性地被改變分子結(jié)構(gòu)永久性地被改變 。 （2）機(jī)械作用）機(jī)械作用 （3）超聲空化作用）超聲空化作用 （4）化學(xué)效應(yīng)）化學(xué)效應(yīng) 醫(yī)學(xué)影像成像原理50 3.4 超聲波成像原理超聲波成像原理 3.4.2 超聲波的產(chǎn)生超聲波的產(chǎn)生 常用的超聲波檢查使用脈沖振蕩發(fā)射器與超聲回波接收器常用的超聲波檢查使用脈沖振蕩發(fā)射器與超聲回波接收器 一體裝置。一體裝置。 1

46、. 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 醫(yī)用超聲波儀器主要采用壓電式超聲波發(fā)生器。醫(yī)用超聲波儀器主要采用壓電式超聲波發(fā)生器。 2. 超聲波對人體的作用超聲波對人體的作用 （1）無反射型。）無反射型。 （2）少反射型。）少反射型。 （3）多反射型。）多反射型。 （4）全反射型。）全反射型。 醫(yī)學(xué)影像成像原理51 3.4 超聲波成像原理超聲波成像原理 3.4.3 超聲波成像技術(shù)超聲波成像技術(shù) 超聲波探測技術(shù)可以分為兩大類，即基于回波掃描的超聲超聲波探測技術(shù)可以分為兩大類，即基于回波掃描的超聲 探測技術(shù)和基于多普勒效應(yīng)的超聲探測技術(shù)。探測技術(shù)和基于多普勒效應(yīng)的超聲探測技術(shù)。 基于回波掃描的超聲探測技術(shù)主要用于解剖學(xué)范

47、疇的檢測、基于回波掃描的超聲探測技術(shù)主要用于解剖學(xué)范疇的檢測、 了解器官的組織形態(tài)學(xué)方面的狀況和變化。了解器官的組織形態(tài)學(xué)方面的狀況和變化。 基于多普勒效應(yīng)的超聲探測技術(shù)主要用于了解組織器官的基于多普勒效應(yīng)的超聲探測技術(shù)主要用于了解組織器官的 功能狀況和血流動(dòng)力學(xué)方面的生理病理狀況，如觀測血流功能狀況和血流動(dòng)力學(xué)方面的生理病理狀況，如觀測血流 狀態(tài)、心臟的運(yùn)動(dòng)狀況和血管是否栓塞檢查等方面。狀態(tài)、心臟的運(yùn)動(dòng)狀況和血管是否栓塞檢查等方面。 醫(yī)學(xué)影像成像原理52 3.4 超聲波成像原理超聲波成像原理 3.4.3 超聲波成像技術(shù)超聲波成像技術(shù) 1. 脈沖回波檢測技術(shù)脈沖回波檢測技術(shù) 基于回波掃描的超聲

48、探測技術(shù)是利用超聲波在傳播路線上基于回波掃描的超聲探測技術(shù)是利用超聲波在傳播路線上 遇到介質(zhì)的不均勻界面能發(fā)生不同頻率與密度的回聲波反遇到介質(zhì)的不均勻界面能發(fā)生不同頻率與密度的回聲波反 射的物理特性來檢測回波信號(hào)，并對其進(jìn)行接收放大和信射的物理特性來檢測回波信號(hào)，并對其進(jìn)行接收放大和信 號(hào)處理，最后在顯示器上顯示超聲檢查圖像。號(hào)處理，最后在顯示器上顯示超聲檢查圖像。 目前，醫(yī)生們應(yīng)用的超聲診斷方法有不同的形式，可分為目前，醫(yī)生們應(yīng)用的超聲診斷方法有不同的形式，可分為 A型、型、B型、型、M型及型及D型四型四大類。大類。 醫(yī)學(xué)影像成像原理53 3.4 超聲波成像原理超聲波成像原理 3.4.3 超

49、聲波成像技術(shù)超聲波成像技術(shù) 1. 脈沖回波檢測技術(shù)脈沖回波檢測技術(shù) （1）A 型超聲型超聲 lA型顯示是最基本的超聲顯示方式型顯示是最基本的超聲顯示方式 lA型超聲是以波形來顯示組織特征的方法，主要型超聲是以波形來顯示組織特征的方法，主要 用于測量器官的徑線，以判定其大小?？捎脕龛b用于測量器官的徑線，以判定其大小?？捎脕龛b 別病變組織的一些物理特性別病變組織的一些物理特性 lA超主要用于顱腦的占位性病變的診斷超主要用于顱腦的占位性病變的診斷 醫(yī)學(xué)影像成像原理54 3.4 超聲波成像原理超聲波成像原理 3.4.3 超聲波成像技術(shù)超聲波成像技術(shù) 1. 脈沖回波檢測技術(shù)脈沖回波檢測技術(shù) （2）M型超

50、聲型超聲 lM型超聲診斷儀（簡稱型超聲診斷儀（簡稱M超）又叫超聲心超）又叫超聲心 動(dòng)儀之稱。動(dòng)儀之稱。 lM型超聲是用于觀察心臟等活動(dòng)界面時(shí)間型超聲是用于觀察心臟等活動(dòng)界面時(shí)間 變化的一種方法。變化的一種方法。 醫(yī)學(xué)影像成像原理55 3.4 超聲波成像原理超聲波成像原理 3.4.3 超聲波成像技術(shù)超聲波成像技術(shù) 1. 脈沖回波檢測技術(shù)脈沖回波檢測技術(shù) （3）B型超聲型超聲 lB型超聲診斷儀（簡稱型超聲診斷儀（簡稱B超）是目前超聲超）是目前超聲 圖像診斷應(yīng)用最廣泛的機(jī)型。圖像診斷應(yīng)用最廣泛的機(jī)型。 lB型超聲是用平面圖形的形式來顯示被探型超聲是用平面圖形的形式來顯示被探 查組織的具體情況。查組織

51、的具體情況。 醫(yī)學(xué)影像成像原理56 3.4 超聲波成像原理超聲波成像原理 3.4.3 超聲波成像技術(shù)超聲波成像技術(shù) 2. 多普勒效應(yīng)的超聲探測技術(shù)多普勒效應(yīng)的超聲探測技術(shù) 多普勒效應(yīng)的超聲探測技術(shù)是利用運(yùn)動(dòng)物體散射或反射聲多普勒效應(yīng)的超聲探測技術(shù)是利用運(yùn)動(dòng)物體散射或反射聲 波時(shí)造成的頻率偏移現(xiàn)象來獲得人體內(nèi)部器官如心臟、血波時(shí)造成的頻率偏移現(xiàn)象來獲得人體內(nèi)部器官如心臟、血 液等動(dòng)態(tài)檢查信息。液等動(dòng)態(tài)檢查信息。 （1）D型超聲型超聲 D型超聲全名為超聲多普勒血流測量技術(shù)。型超聲全名為超聲多普勒血流測量技術(shù)。 （2）彩色多普勒血流顯像儀）彩色多普勒血流顯像儀 提取的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色、藍(lán)色、綠色的色彩

52、顯示。提取的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色、藍(lán)色、綠色的色彩顯示。 彩色多普勒血流顯像儀（彩超）能用彩色反映出血流的運(yùn)彩色多普勒血流顯像儀（彩超）能用彩色反映出血流的運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)：紅色表示朝向探頭的血流，藍(lán)色表示離開探頭的動(dòng)狀態(tài)：紅色表示朝向探頭的血流，藍(lán)色表示離開探頭的 血流，而湍流的程度用綠色成份的多少表示，色彩的亮度血流，而湍流的程度用綠色成份的多少表示，色彩的亮度 表示速率大小。表示速率大小。 醫(yī)學(xué)影像成像原理57 3.4 超聲波成像原理超聲波成像原理 3.4.3 超聲波成像技術(shù)超聲波成像技術(shù) 3. 超聲波成像特點(diǎn)超聲波成像特點(diǎn) （1）有高的軟組織分辨力。）有高的軟組織分辨力。 （2）具有高度的安全性。

53、）具有高度的安全性。 （3）實(shí)時(shí)成像。）實(shí)時(shí)成像。 4超聲的應(yīng)用超聲的應(yīng)用 （1） 超聲檢驗(yàn)超聲檢驗(yàn) （2） 超聲處理超聲處理 （3） 基礎(chǔ)研究基礎(chǔ)研究 醫(yī)學(xué)影像成像原理58 3.5 核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理 放射性核素顯像（放射性核素顯像（RNI）是核醫(yī)學(xué)診斷）是核醫(yī)學(xué)診斷 中的重要技術(shù)手段。目前中的重要技術(shù)手段。目前RNI的主要技術(shù)有的主要技術(shù)有 照相、單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層（照相、單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層（SPECT） 及正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層（及正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層（PET），后兩），后兩 者又統(tǒng)稱為發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層（者又統(tǒng)稱為發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層（ECT）。）。 醫(yī)學(xué)

54、影像成像原理59 3.5 核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理 3.5.1 核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ) 核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)包括射線探測技術(shù)、放射性示蹤技術(shù)、核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)包括射線探測技術(shù)、放射性示蹤技術(shù)、 放射性制劑等。放射性制劑等。 1射線探測原理射線探測原理 放射性測量的原理是建立在射線與物質(zhì)的相互作用的放射性測量的原理是建立在射線與物質(zhì)的相互作用的 基礎(chǔ)之上的。基礎(chǔ)之上的。 射線探測的原理主要有以下三種：射線探測的原理主要有以下三種： （1）電離作用）電離作用 （2）熒光現(xiàn)象）熒光現(xiàn)象 （3）感光作用）感光作用 醫(yī)學(xué)影像成像原理60 3.5 核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本

55、原理 3.5.1 核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ) 2放射性示蹤技術(shù)放射性示蹤技術(shù) 示蹤技術(shù)是能指示物質(zhì)蹤跡的技術(shù)，將能指示被測物示蹤技術(shù)是能指示物質(zhì)蹤跡的技術(shù)，將能指示被測物 體蹤跡的物質(zhì)稱為示蹤劑。體蹤跡的物質(zhì)稱為示蹤劑。 示蹤劑事先標(biāo)記或部分頂替被研究物質(zhì)。將示蹤劑引示蹤劑事先標(biāo)記或部分頂替被研究物質(zhì)。將示蹤劑引 入生物體后，它們隨著被研究物質(zhì)一起參與機(jī)體內(nèi)的循環(huán)、入生物體后，它們隨著被研究物質(zhì)一起參與機(jī)體內(nèi)的循環(huán)、 集聚和代謝。集聚和代謝。 在在RNI中是以放射性核素作為示蹤物質(zhì)，故有放射性中是以放射性核素作為示蹤物質(zhì)，故有放射性 核素示蹤技術(shù)的稱謂。放射性核素在其衰變過程中會(huì)發(fā)出核素示蹤技術(shù)的稱謂。放射性核素在其衰變過程中會(huì)發(fā)出 在體外可以檢測到的射線，通過對射線的檢測可以做到對在體外可以檢測到的射線，通過對射線的檢測可以做到對 超微量定量及精確的定位。超微量定量及精確的定位。 醫(yī)學(xué)影像成像原理61 3.5 核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理 3.5.1 核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ) 3放