放射成像的基礎(chǔ)知識

放射成像的基礎(chǔ)知識第1頁/共68頁X線的產(chǎn)生：

1895年，德國科學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了具有很高能量，肉眼看不見，但能穿透不同物質(zhì)，能使熒光物質(zhì)發(fā)光的射線。因為當(dāng)時對這個射線的性質(zhì)還不了解，因此稱之為X射線。為紀(jì)念發(fā)現(xiàn)者，后來也稱為倫琴射線，現(xiàn)簡稱X線(X-ray)。

X線的發(fā)展歷程第2頁/共68頁X線的發(fā)展歷程20世紀(jì)初，醫(yī)用X線機(jī)誕生20世紀(jì)40年代，旋轉(zhuǎn)陽極X線球管誕生20世紀(jì)70年代，中頻技術(shù)出現(xiàn)，CT誕生20世紀(jì)80年代，X線電視系統(tǒng)用于臨床檢查，

MR誕生第3頁/共68頁X線的發(fā)展歷程20世紀(jì)90年代，光學(xué)、電子、物理技術(shù)對傳統(tǒng)化學(xué)技術(shù)發(fā)起挑戰(zhàn)，數(shù)字胃腸機(jī)，DSA及CR依次粉墨登場。90年代末，DR技術(shù)引發(fā)研發(fā)競爭，近幾年CR、DR、HIS、RIS、PACS技術(shù)已逼近每一家醫(yī)院。第4頁/共68頁X線的發(fā)展歷程1977年數(shù)字減影血管造影

1980年CR，熒光成像板

1987年非晶硒成像板

1990年線性CCD1995年非晶硅碘化銫閃爍體平板探測器的DR1997年硫氧化釓閃爍體平板探測器的DR2001年硫氧化釓閃爍體便攜式平板探測器

2001年數(shù)字透視和攝像的動態(tài)平板探測器第5頁/共68頁放射成像的基礎(chǔ)知識1、X線的發(fā)展歷程2、X線成像的基本原理3、X線成像的特點4、X線的質(zhì)量和強(qiáng)度5、放射產(chǎn)品分類第6頁/共68頁什么是x線X線是電磁波，波長：0.0006~50nm；X線診斷常用波長：0.008~0.031nm第7頁/共68頁x線是怎么產(chǎn)生的第8頁/共68頁x線是怎么產(chǎn)生的電子高速碰撞原子的結(jié)果第9頁/共68頁x線是怎么產(chǎn)生的電子動能約99%轉(zhuǎn)化為熱能約1%

轉(zhuǎn)化為電磁波輻射能第10頁/共68頁x線是怎么產(chǎn)生的第11頁/共68頁X線產(chǎn)生的基本原理X線產(chǎn)生的三個條件:

①要有一個電子源，能根據(jù)需要，隨時提供足夠數(shù)量的電子②高速電子流。兩個方面，其一是高壓電場，使電子獲得動能；其二是有高真空環(huán)境，使電子在運動中不受氣體分子的阻擋和電離放電而降低能量，同時也能保護(hù)燈絲不致因氧化而被燒毀。③要有一個能經(jīng)受高速電子撞擊而產(chǎn)生Ｘ線的靶第12頁/共68頁X線成像的基本原理靶高壓電源低壓電源靶X線產(chǎn)生原理陰極發(fā)熱產(chǎn)生電子電子猝然停止和外層電子躍遷，部分能量以連續(xù)和特征X射線的形式放出。電子加速，撞擊和電離中的核外子。X射線第13頁/共68頁X線裝置構(gòu)成：主要包括X線管、高壓發(fā)生器和控制臺

一般說，高速行進(jìn)的電子流被物質(zhì)阻擋即可產(chǎn)生X線。具體說，X線是在真空管內(nèi)高速行進(jìn)成束的電子流撞擊鎢(或鉬)靶時而產(chǎn)生的。

X線成像的基本原理第14頁/共68頁

X線管:

為一高真空的二極管，杯狀的陰極內(nèi)裝著燈絲；陽極由呈斜面的鎢靶和附屬散熱裝置組成。

X線成像的基本原理第15頁/共68頁

高壓發(fā)生器:

為提供X線管燈絲電源和高電壓而設(shè)置。一般前者僅需12V以下，為一降壓變壓器；后者需40～150kV(常用為45～90kV)為一升壓變壓器。。X線成像的基本原理第16頁/共68頁

控制臺：

主要為調(diào)節(jié)電壓、電流和曝光時間而設(shè)置，包括電壓表、電流表、時計、調(diào)節(jié)旋鈕和開關(guān)等?，F(xiàn)代數(shù)字X光機(jī)還包括曝光控制系統(tǒng)和圖像采集工作站。X線成像的基本原理第17頁/共68頁X線成像的基本原理第18頁/共68頁

X線成像的基本原理與X線成像相關(guān)的特性：穿透性

熒光效應(yīng)感光效應(yīng)電離效應(yīng)

第19頁/共68頁X線的特性穿透性：

X線成像的基礎(chǔ)X線成像的基本原理第20頁/共68頁X線的特性熒光作用臨床透視的應(yīng)用基礎(chǔ)X線成像的基本原理第21頁/共68頁

X線成像的基本原理感光效應(yīng)：涂有溴化銀的膠片，經(jīng)X線照射后，可以感光，產(chǎn)生潛影，經(jīng)顯、定影處理，感光的溴化銀中的銀離子(Ag+)被還原成金屬銀(Ag)，并沉淀于膠片的膠膜內(nèi)。此金屬銀的微粒，在膠片上呈黑色。而未感光的溴化銀，在定影及沖洗過程中，從X線膠片上被洗掉，因而顯出膠片片基的透明本色。依金屬銀沉淀的多少，便產(chǎn)生了黑和白的影像。所以，感光效應(yīng)是X線膠片成像的基礎(chǔ)。X線的特性第22頁/共68頁X線的特性電離作用利用電離效應(yīng)原理可以檢測x線劑量,它是放射防護(hù)學(xué)和放射治療學(xué)的基礎(chǔ)。

X線成像的基本原理第23頁/共68頁可見光成像被攝物體發(fā)射或反射的光線通過鏡頭在焦平面上形成物像X線成像的基本原理第24頁/共68頁模擬成像X線成像的基本原理第25頁/共68頁X線管數(shù)字顯示器X線產(chǎn)生穿透并衰減檢測并A/D數(shù)字成像圖像信號輸出X線成像的基本原理第26頁/共68頁放射成像的基礎(chǔ)知識1、X線的發(fā)展歷程2、X線成像的基本原理3、X線成像的特點4、X線的質(zhì)量和強(qiáng)度5、放射產(chǎn)品分類第27頁/共68頁X線成像特點第28頁/共68頁X線成像特點第29頁/共68頁像物體X射線X線成像特點不能反映病灶的三維空間位置第30頁/共68頁放射成像的基礎(chǔ)知識1、X線的發(fā)展歷程2、X線成像的基本原理3、X線成像的特點4、X線的質(zhì)量和強(qiáng)度5、放射產(chǎn)品分類第31頁/共68頁X線的質(zhì)量和強(qiáng)度X線的質(zhì)X線穿透物體的能力，即光子能量的大小稱為X線的質(zhì)，又稱硬度，光子的能量越大穿透能力越強(qiáng)，越不容易被物體吸收X線的質(zhì)是通過管電壓(kV千伏值)的大小來反映的，管電壓越高，質(zhì)越硬X線的量垂直于X線束的單位面積上，單位時間內(nèi)通過的光子數(shù)稱為X線的量，在X線診斷中，X線的量是由毫安秒(mAs)來表示第32頁/共68頁X線的強(qiáng)度單位時間內(nèi)垂直于X線束的單位面積上通過的光子數(shù)和能量的總和叫做X線的強(qiáng)度。主要由KV、mA和時間決定影響X線強(qiáng)度的主要因素管電壓(KV)：X線強(qiáng)度與kV的平方成正比。毫安秒(mAs)：X線強(qiáng)度與mAs成正比。靶物質(zhì)：靶的原子序數(shù)越高，產(chǎn)生X線的效率越高，X線的強(qiáng)度就越大。距離：X線的強(qiáng)度與距離的平方成反比X線的質(zhì)量和強(qiáng)度第33頁/共68頁放射成像的基礎(chǔ)知識1、X線的發(fā)展歷程2、X線成像的基本原理3、X線成像的特點4、X線的質(zhì)量和強(qiáng)度5、放射產(chǎn)品分類第34頁/共68頁放射產(chǎn)品分類主要放射產(chǎn)品分類（按臨床應(yīng)用）：

1、普通診斷X線機(jī)普通攝影X線機(jī)、透視機(jī)、多功能X線機(jī)、手術(shù)用X線機(jī)、床邊X線機(jī)、乳腺X線機(jī)、牙科X線機(jī)

2、數(shù)字減影血管造影（Digitalsubtractionangiography,DSA）

3、計算機(jī)X線體層攝影（Computedtomography,CT）

4、磁共振成像（Magneticresonanceimaging,MRI）第35頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－普通診斷X線機(jī)普通攝影X線機(jī):

普通屏－片X線機(jī)計算機(jī)X線攝影(ComputedRadiography，CR)

數(shù)字X線攝影（DigitalRadiography，DR

）第36頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－普通診斷X線機(jī)普通屏－片X線機(jī)立柱平床配電柜球管第37頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－普通診斷X線機(jī)CR(ComputedRadiography)IP板插槽觸摸屏、圖像預(yù)覽KODAK260-smallKODAKCR-ITX560第38頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－普通診斷X線機(jī)

DR（DigitalRadiography）多功能U臂＋簡易平床（MINDRAYDigiEye560T）第39頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－普通診斷X線機(jī)

DR（DigitalRadiography）懸吊球管＋立柱＋簡易平床（GEDefinuim6000）第40頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－普通診斷X線機(jī)

DR（DigitalRadiography）

雙立柱（PHILIPSDiagnostVR）第41頁/共68頁DR產(chǎn)品分類－普通診斷X線機(jī)單板-懸吊（PhilipsDiagnostTH）

DR（DigitalRadiography）第42頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－普通診斷X線機(jī)

DR（DigitalRadiography）雙板DR（KodakDirectViewDR7500）第43頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－普通診斷X線機(jī)

透視X線機(jī)第44頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－普通診斷X線機(jī)多功能X線機(jī)HitachiTU-51第45頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－普通診斷X線機(jī)

床邊X線機(jī)SHIVAXHX6-50

手動SHIVAXHX6-200

電動第46頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－普通診斷X線機(jī)

床邊X線機(jī)KODAKCR-ITX560CR型SIEMENSMOBILETTXPDigitalDR型第47頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－普通診斷X線機(jī)

手術(shù)用X光機(jī)（小C臂）ShimadzuWHA-200小C臂型第48頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－普通診斷X線機(jī)乳腺X線機(jī)使用鉬靶（銠靶）X線機(jī)攝影軟射線：管電壓在40KV以下（多用30KV左右），5～8MAS常用焦點為：0.1/0.3mm攝影技術(shù)：側(cè)斜位、側(cè)位、正位第49頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－普通診斷X線機(jī)乳腺X線機(jī)

PHILIPS普通乳腺機(jī)SIEMENSNovationDRDR型第50頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－DSA最早出現(xiàn)于1980年3月（北美放射學(xué)會1980年11月公布）基本結(jié)構(gòu)：X線發(fā)生裝置、圖像檢測系統(tǒng)（光柵、影像增強(qiáng)管、光學(xué)系統(tǒng)、電視攝像機(jī)）分類：CCD＋影像增強(qiáng)器、全數(shù)字平板探測器

數(shù)字減影血管造影（DSA）第51頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－DSA數(shù)字減影血管造影（DSA）PhilipsIntegrisCVCCD＋影像增強(qiáng)器第52頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－DSA數(shù)字減影血管造影（DSA）HitachiSX-VA3000FPDR型HitachiSX-VA2000FPDR型第53頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－CT

最早出現(xiàn)于1971年10月為此，英國科學(xué)家HounsfiedG.N獲得1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎

CT值的單位即以其名字命名：HU（亨氏單位）計算機(jī)X線體層攝影（CT）第54頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－CT發(fā)展歷程：第一階段：從CT的產(chǎn)生到20世紀(jì)70年代中期扇形束CT第一代CT：Hounsfied實驗機(jī)，線形束，探測器2～3個第二代CT：頭顱專用CT，小扇形束，探測器幾十個第三代CT：扇形束全身CT，旋轉(zhuǎn)－旋轉(zhuǎn)掃描方式第四代CT：環(huán)形探測器CT，探測器數(shù)目500～2000個第二階段：20世紀(jì)80年代中期“滑環(huán)技術(shù)”實現(xiàn)了螺旋掃描第三階段：多排探測器實現(xiàn)了快速容積掃描，即多層掃描目前，已經(jīng)有公司正在開發(fā)平板探測器（FPD）CT，一次旋轉(zhuǎn)即可完成一個器官的掃描，真正實現(xiàn)容積掃描第五代CT：電子束CT（EBCT），又稱超高速CT（UFCT）

——以上摘自余建明主編《醫(yī)學(xué)影像技術(shù)學(xué)》第55頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－CT基本構(gòu)造：（一）掃描系統(tǒng)：掃描機(jī)架、檢查床、X線高壓發(fā)生器、X線管、準(zhǔn)直器、濾過器、探測器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（二）計算機(jī)系統(tǒng)：主控計算機(jī)、陳列處理計算機(jī)（三）其它設(shè)備：磁盤機(jī)和相關(guān)存儲媒介、操作臺、其他附屬設(shè)備第56頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－CT掃描機(jī)架檢查床控制臺計算機(jī)系統(tǒng)第57頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－MRI磁共振成像（MRI）：是利用生物體內(nèi)磁性核（多為氫核）在磁場中特性的表現(xiàn)而進(jìn)行成像的技術(shù)。

1946年發(fā)現(xiàn)核磁共振現(xiàn)象

1952年哈佛大學(xué)Purcell和斯坦福大學(xué)Bloch獲得諾貝爾物理學(xué)獎

1980年應(yīng)用到臨床

1989年安科公司生產(chǎn)國產(chǎn)第一臺永磁MRI第58頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－MRI磁共振成像特點：多參數(shù)成像：T1、T2、質(zhì)子密度N（H）、相位對比、彌散對比、磁化傳遞對比、流動靜止對比、流速對比多方位成像：可獲得人體橫斷面、冠狀面、矢狀面及任何方位斷面的圖像大視野成像：組織特異性成像：如水成像技術(shù)用于顯示靜態(tài)液；黑水技術(shù)可區(qū)分結(jié)合水和自由水等人體能量代謝研究：如通過波譜分析可研究組織器官的能量代謝情況無電離輻射：即無創(chuàng)檢查無骨偽影干擾第59頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－MRI磁共振成像的局限性：成像速度慢：對鈣化灶和骨皮質(zhì)病灶不夠靈敏：圖像易受多種偽影影響：主要來自設(shè)備、運動和金屬異物禁忌癥較多：如心臟起搏器、假肢、人工髖、宮內(nèi)節(jié)育環(huán)等定量診斷困難第60頁/共68頁放射產(chǎn)品分類－MRI磁共振成像的物理學(xué)原理：磁場對樣體的磁化作用磁共振現(xiàn)象馳豫：縱向馳豫（