各種影像設(shè)備及其成像原理

各種影像設(shè)備及其成像原理超聲.超聲原理：超聲是超過正常人耳能聽到的聲波，頻率在20000赫茲(Hertz，Hz)以上。超聲在介質(zhì)中以直線傳播，有良好的指向性.這是可以用超聲對人體器官進(jìn)行探測的基礎(chǔ)。當(dāng)超聲在傳播過程中會發(fā)生反射，折射，散射，衰減等。反射回來的超聲為回聲。.多普勒效應(yīng)(Dopplereffect):活動的界面對聲源作相對運(yùn)動可改變反射回聲的回率。這種效應(yīng)使超聲能探查心臟活動和胎兒活動以及血流狀態(tài)。.成像原理：超聲檢查是利用超聲的物理特性和人體器官組織聲學(xué)性質(zhì)上的差異，以波形、曲線或圖像的形式顯示和記錄，借以進(jìn)行疾病診斷的檢查方法。人體各種器官與組織都有它特定的聲阻抗和衰減特性，因而構(gòu)成聲阻抗上的差別和衰減上的差異。超聲射入體內(nèi)，由表面到深部，將經(jīng)過不同聲阻抗和不同衰減特性的器官與組織，從而產(chǎn)生不同的反射與衰減。這種不同的反射與衰減是構(gòu)成超聲圖像的基礎(chǔ)。將接收到的回聲，根據(jù)回聲強(qiáng)弱，用明暗不同的光點(diǎn)依次顯示在影屏上，則可顯出人體的斷面超聲圖像，稱這為聲像圖(sonogram或echogram)。.A型超聲：早期應(yīng)用幅度調(diào)制型(amplitudemode)，即A型超聲，以波幅變化反映回波情況。?B型超聲：灰度調(diào)制型(brightnessmode),即B型超聲，系以明暗不同的光點(diǎn)反映回聲變化，在影屏上顯示9?64個(gè)等級灰度的圖像，強(qiáng)回聲光點(diǎn)明亮，弱回聲光點(diǎn)黑暗。常規(guī)X線?X線具有穿透性和攝影效應(yīng)，這是X線成像的基礎(chǔ)。X線波長很短，具有很強(qiáng)的穿透力，能穿透被照射的人體組織，并在穿透過程中受到一定程度的吸收即衰減，由于被穿透的組織結(jié)構(gòu)存在著密度和厚度的差異，導(dǎo)致剩余下來的X線量會有差別，這個(gè)有差別的剩余X線，經(jīng)過顯像這一過程后，例如經(jīng)X線片、熒屏或電視屏顯示就能獲得具有黑白對比、層次差異的X線影像。常規(guī)X線分為透視和x線照相兩種。?透視(Fluoroscopy)： 由于熒光效應(yīng)，當(dāng)X線透過人體被檢查部位時(shí)轉(zhuǎn)換成波長較長的熒光并在熒光屏上形成影像，稱為透視。透視一般在暗室內(nèi)進(jìn)行，檢查前必須做好暗適應(yīng)，帶深色眼鏡并有暗室內(nèi)適應(yīng)一段時(shí)間。透視的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)，操作簡便，能看到心臟、橫膈及胃腸等活動情況，同時(shí)還可轉(zhuǎn)動患者體位，作多方面觀察，以顯示病變及其特征，便于分析病變的性質(zhì)，多用于胸部及胃腸檢查。缺點(diǎn)是熒光影象較暗。細(xì)微病變(如粟粒型肺結(jié)核等)和密度、厚度較大的部位(如頭顱、脊椎等）看不太清楚，而且，透視僅有書寫記錄，患者下次復(fù)查時(shí)不易做精確的比較。?照相（Radiography）：亦稱攝影。X線透過人體被檢查的部位并在膠片上形成影像，稱為X線照相，膠片曝光后須經(jīng)顯影、定影、水洗及晾干（或烤干）等步驟，操作復(fù)雜，費(fèi)用較貴。照片所見影像比透視清楚，適用于頭顱、脊椎及腹部等部位檢查。照片還可留作永久記錄，便于分析對比、集體討論和復(fù)查比較。但照片不能顯示臟器活動狀態(tài)。一張照片只反映一個(gè)體位（體位即照相位置）的X線征象，根據(jù)病情和部位，有時(shí)需要選定多個(gè)投照體位。PET?英文名：PositronEmissionComputedTomography，正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像。?成像原理：其原理是將人體代謝所必需的物質(zhì)，如：葡萄糖、蛋白質(zhì)、核酸、脂肪酸等標(biāo)記上短壽命的放射性核素（如18F）制成顯像劑（如氟代脫氧葡萄糖，簡稱FDG）注入人體后進(jìn)行掃描成像。因?yàn)槿梭w不同組織的代謝狀態(tài)不同，所以這些被核素標(biāo)記了的物質(zhì)在人體各種組織中的分布也不同，如：在高代謝的惡性腫瘤組織中分布較多，這些特點(diǎn)能通過圖像反映出來，從而可對病變進(jìn)行診斷和分析。英文名：Magneticresonanceimaging磁共振成像.成像原理：磁共振成像是利用原子核在磁場內(nèi)共振所產(chǎn)生信號經(jīng)重建成像的一種成像技術(shù)。含單數(shù)質(zhì)子的原子核，例如人體內(nèi)廣泛存在的氫原子核，其質(zhì)子有自旋運(yùn)動，帶正電，產(chǎn)生磁矩，有如一個(gè)小磁體。小磁體自旋軸的排列無一定規(guī)律。但如在均勻的強(qiáng)磁場中，則小磁體的自旋軸將按磁場磁力線的方向重新排列。用特定頻率的射頻脈沖（radionfrequency，RF）進(jìn)行激發(fā)，作為小磁體的氫原子核吸收一定量的能而共振，即發(fā)生了磁共振現(xiàn)象。停止發(fā)射射頻脈沖，則被激發(fā)的氫原子核把所吸收的能逐步釋放出來，其相位和能級都恢復(fù)到激發(fā)前的狀態(tài)。這一恢復(fù)過程稱為弛豫過程（relaxationprocess），而恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)所需的時(shí)間則稱之為弛豫時(shí)間（relaxationtime）。人體不同器官的正常組織與病理組織的T1是相對固定的，而且它們之間有一定的差別，T2也是如此。這種組織間弛豫時(shí)間上的差別，是MRI的成像基礎(chǔ)。MRI的參數(shù)：MRI是有T1、丁2和自旋核密度（P）等幾個(gè)參數(shù)，其中T1與T2尤為重要。因此，獲得選定層面中各種組織的T1（或T2）值，就可獲得該層面中包括各種組織影像的圖像。T1：有兩種弛豫時(shí)間，一種是自旋-晶格弛豫時(shí)間（spin-latticerelaxationtime）又稱縱向弛豫時(shí)間（longitudinalrelaxationtime）反映自旋核把吸收的能傳給周圍晶格所需要的時(shí)間，也是90。射頻脈沖質(zhì)子由縱向磁化轉(zhuǎn)到橫向磁化之后再恢復(fù)到縱向磁化激發(fā)前狀態(tài)所需時(shí)間，稱T1。T2：另一種是自旋-自旋弛豫時(shí)間(spin-spinrelaxationtime)，又稱橫向弛豫時(shí)間(transverserelaxationtime)反映橫向磁化衰減、喪失的過程，也即是橫向磁化所維持的時(shí)間，稱T2。T2衰減是由共振質(zhì)子之間相互磁化作用所引起，與T1不同，它引起相位的變化。MRI的磁體分類：磁體有常導(dǎo)型、超導(dǎo)型和永磁型三種，直接關(guān)系到磁場強(qiáng)度、均勻度和穩(wěn)定性，并影響MRI的圖像質(zhì)量。因此，非常重要。通常用磁體類型來說明MRI設(shè)備的類型。常導(dǎo)型的線圈用銅、鋁線繞成，磁場強(qiáng)度最高可達(dá)0.15?0.3T*，超導(dǎo)型的線圈用鈮-鈦合金線繞成，磁場強(qiáng)度一般為0.35?2.0T，用液氦及液氮冷卻；永磁型的磁體由用磁性物質(zhì)制成的磁磚所組成，較重，磁場強(qiáng)度偏低，最高達(dá)0.3T。MRI的射頻系統(tǒng)：射頻發(fā)射器與MR信號接收器為射頻系統(tǒng)，射頻發(fā)射器是為了產(chǎn)生臨床檢查目的不同的脈沖序列，以激發(fā)人體內(nèi)氫原子核產(chǎn)生MR信號。射頻發(fā)射器及射頻線圈很象一個(gè)短波發(fā)射臺及發(fā)射天線，向人體發(fā)射脈沖，人體內(nèi)氫原子核相當(dāng)一臺收音機(jī)接收脈沖。脈沖停止發(fā)射后，人體氫原子核變成一個(gè)短波發(fā)射臺，而MR信號接受器則成為一臺收音機(jī)接收MR信號。脈沖序列發(fā)射完全在計(jì)算機(jī)控制之下。.名稱解析：ECT是同位素發(fā)射計(jì)算機(jī)輔助斷層顯像的英文縮寫。ECT是由電子計(jì)算機(jī)斷層(CT)與核醫(yī)學(xué)示蹤原理相結(jié)合的高科技技術(shù)。.特點(diǎn)：ECT兼具CT和核醫(yī)學(xué)兩種優(yōu)勢，較CT的容積采集信息量大，是當(dāng)前唯一的一種活體生理、生化、功能、代謝信息的四維顯像方式。其示蹤劑適應(yīng)面廣，特異性高，放射性小，不干擾體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，有獨(dú)到的診斷價(jià)值。DSA.數(shù)字減影血管造影DSA技術(shù)，是利用計(jì)算機(jī)處理數(shù)字化的影像信息，以消除骨骼和軟組織影的減影技術(shù)，是新一代血管造影的成像技術(shù)。.時(shí)間減影法：(temporalsubtractionmethod)經(jīng)導(dǎo)管內(nèi)快速注入有機(jī)碘水造影劑。在造影劑到達(dá)欲查血管之前，血管內(nèi)造影劑濃度處于高峰和造影劑被廓清這段時(shí)間內(nèi)，使檢查部位連續(xù)成像，比如每秒成像一幀，共得圖像10幀。在這系列圖像中，取一幀血管內(nèi)不含造影劑的圖像和含造影劑最多的圖像，用這同一部位的兩幀圖像的數(shù)字矩陣，經(jīng)計(jì)算機(jī)行數(shù)字減影處理，使兩個(gè)數(shù)字矩陣中代表骨骼及軟組織的數(shù)字被抵銷，而代表血管的數(shù)字不被抵銷。這樣，這個(gè)經(jīng)計(jì)算機(jī)減影處理的數(shù)字矩陣經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為圖像，則沒有骨骼和軟組織影像，只有血管影像，達(dá)到減影目的。這兩幀圖像稱為減影對，因系在不同時(shí)間所得，故稱為時(shí)間減影法。時(shí)間減影法的各幀圖像是在造影過程中所得，易因運(yùn)動而不盡一致造成減影對的不能精確重合，即配準(zhǔn)不良，致使血管影像模糊。CT.英文名：Computedtomography電子計(jì)算機(jī)體層攝影，是電子計(jì)算機(jī)和X線相結(jié)合的一項(xiàng)診斷技術(shù)。它利用人體組織間對X線吸收系數(shù)（CT值）的差別來進(jìn)行成像。其中，水的吸收系數(shù)為10，CT值定為0Hu，人體中密度最高的骨皮質(zhì)吸收系數(shù)最高，CT值定為+1000Hu，而空氣密度最低，定為~1000Hu，這樣人體中密度不同的各種組織的CT值則居于-1000Hu到+1000Hu的2000個(gè)分度之間。.CT圖像密度分辨率高，比普通X線照片高10?20倍，是以不同的灰度來表示，反映器官和組織對X線的吸收程度，能準(zhǔn)確測出某一平面各種不同組織之間的放射衰減特性的微小差異，極其精細(xì)地分辨出各種軟組織的不同密度，如黑影表示低吸收區(qū)，即低密度區(qū)，如肺部；白影表示高吸收區(qū)，即高密度區(qū)，如骨骼。.CR.英文名：computedradiography計(jì)算機(jī)X線成像.成像方法：傳統(tǒng)的X線成像是經(jīng)X線攝照，將影像信息記錄在膠片上，在顯定影處理后，影像才能于照片上顯示。計(jì)算機(jī)X線成像(computedradiography，CR)則不同，是將X線攝照的影像信息記錄在影像板(imageplate，IP)上，經(jīng)讀取裝置讀取，由計(jì)算機(jī)計(jì)算出一個(gè)數(shù)字化圖像，復(fù)經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，于熒屏上顯示出灰階圖像。.IP板：由一種含有微量素銪(Eu2+)的鋇氟漠化合物結(jié)晶(BaFX：Eu2+，X=CI.Br.I)制成，，接受透過人體的X線,使IP感光，形成潛影。X線影像信息由IP記錄OIP可重復(fù)使用達(dá)2-3萬次。.IP板的讀取：IP上的潛影用激光掃描系統(tǒng)讀取，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。.CR的優(yōu)點(diǎn)：圖像處理系統(tǒng)可調(diào)節(jié)對比，故能達(dá)到最佳的視覺效果；攝照條件的寬容范圍較大；患者接受的X線量減少。圖像信息可由磁盤或光盤儲存，并進(jìn)行傳輸。DR.英文名：DigitalRadiography直接數(shù)字化X射線攝影系統(tǒng)，是由電子暗盒、掃描控制器、系統(tǒng)控制器、影像監(jiān)示器等組成，是直接將X線光子通過電子暗盒轉(zhuǎn)換為數(shù)字化圖像。.電子暗盒：電子暗盒的結(jié)構(gòu)14inX17in(1in=2.54cm)，由4塊7.5inX8in所組成，每塊的接縫處由于工藝的限制不

能做得沒縫，且一旦其中一塊損壞必將導(dǎo)致4塊全部更換，費(fèi)用較昂貴。CR和DR的比較項(xiàng)目CRDR成像原理CR是一種X線間接轉(zhuǎn)換技術(shù)，它利用圖像板作為X線檢測器，成像環(huán)節(jié)相對于DR較多。DR是一種X線直接轉(zhuǎn)換技術(shù)，它利用硒作為X線檢測器，成像環(huán)節(jié)少。圖像分辨率CR系統(tǒng)由于自身的結(jié)構(gòu)，在受到X線照射時(shí)，圖像板中的磷粒子使X線存在著散射，引起潛像模糊；在判讀潛像過程中，激光掃描儀的激發(fā)光在穿過圖像板的深部時(shí)產(chǎn)生著散射，沿著路徑形成受激熒光，使圖像模糊，降低了圖像分辨率，因此當(dāng)前CR系統(tǒng)的不足之處主要為時(shí)間分辨率較差，不DR系統(tǒng)無光學(xué)散射而引起的圖像模糊，其清晰度主要由像素尺寸大小決定

能滿足動