放射诊断与治疗设备详细介绍PPT课件(-52页)

1第五章放射诊断与治疗设备山东药品食品职业学院闫华国2第一节：放射诊断与治疗设备发展简况一、x射线的发现1895年德国物理学家伦琴ｘ射线的本质：波动性、粒子性波粒二象性二、ｘ射线成像：使ｘ射线透射于人体，通过测量记录穿过人体后的ｘ射线强度分布实现人体成像。荧光成像、胶片成像、电视影像。三、ｘ射线的特点１.穿透性强：波长短，具有很强的穿透性，其穿透性与形成ｘ射线的电压有关，电压越高，产生的ｘ射线波长越短，穿透性越强；还与被照射物的密度和厚度有关。２.荧光效应：ｘ射线作用在某些荧光物质（硫化锌镉及钨酸钙）上，能使这些物质放出荧光。透视、增感屏３.感光效应：使胶片感光ｘ射线摄影34４.电离效应：ｘ射线进入人体，会产生电离效应，引起人体产生生物学方面的变化，放射测量、放射防护、放射治疗学。四、ｘ射线成像分类１.ｘ射线直接成像：２.ｘ射线计算机横断层体层摄影（ｘ线ＣＴ）五、发展阶段1.x射线机的初始阶段：结构简陋、气体x线管、容量小、效率低、影像质量差2.真空热电子固定阳极x线管：进入实用化时期3.旋转阳极x射线管：功率大、焦点小、影像更清晰4.影像增强器、闭路电视和x线机的组合，电视影像取代了荧光影像5.x线计算机体层摄影（ｘ线CT）：用x射线作断层扫描，经计算机处理后重新显示图像6.核磁共振成像装置（NMRCT）5六、不同放射医学成像方法的比较1.x射线：X射线穿过人体不同组织产生不同的衰减，测量穿过人体的X线；2.核医学成像：将放射源置于患者体内，有选择地测量放射源放出的射线，利用检测获得的数据进行成像。γ相机、发射型计算机断层成像（ECT）3.磁共振成像：用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在射频脉冲停止后，氢原子核按特定频率发出射电信号，被体外的接受器收录，经计算机处理获得图像。6第二节医用x射线机一、x射线机的分类1.按管电流分：大型：（1000mA以上）、中型（100~1000mA）小型：（100mA以下）2.按用途分：透视用x线机、摄影用x线机、消化道摄影装置、胸部摄影用X线机、体层摄影用X线机、心血管造影用X线机、及其它诊断用X线机设备如牙科用X线设备、腺摄影X线设备、床边X线设备、手术用X线设备专用x线机3.按结构形式：固定式、活动式４.按ｘ线机工作频率：工频、中频7二、x射线的产生1.x射线产生的原理（ｐ９３图）抽成真空的x射线管、阴极、阳极（两者之间加高压）阴极发射的电子被高压电场加速后撞击阳极，电子撞击阳极后辐射出x射线，电子的动能大部分转化为热能、小部分转化为x射线的电磁能2.产生条件：高速运动的电子流、能承受高速电子撞击的阻挡物高电压和高真空空间３.ｘ射线光子能量：Ｅ=hf４.x射线的量和质x射线的强度：在垂直于x射线的传播方向的单位面积上，单位时间内通过的光子能量的总和。管电压、管电流越大，x线强度越大x射线的量：照射在与射线方向垂直的单位面积的光子数量，由x线管的管电流与照射时间的乘积来表示。X射线的质（硬度）x线穿透力的大小，与x射线光子能量有关，x射线频率越高，穿透力越大，与管电压有关8高压阳极阴极真空低压X射线的形成玻璃外壳9５.频率、波长的关系ｃ=ｆλｃ为电磁波传播速度，ｆ为电磁波频率λ为电磁波波长，ｆ与λ成反比６.ｘ射线机的性能指标：管电压：影响ｘ射线的频率（ｘ线光子能量），影响穿透能力管电流：影响ｘ射线的光子数量曝光时间1011双球管ｘ线机600mAx线机12三、x射线机的组成（p96）1.x射线管（球管）：产生x射线的装置（p94）由阳极、阴极、管壳、管套等组成阴极：与高压电源负极相连，灯丝，发射电子，其灯丝利用电流加热，电子能量增加逸出，热电子发射阳极：与高压电源正极相连，较大金属块，功能：接受高速电子的撞击放出x射线，散热；选材原则：高速运动的电子的能量尽可能转换成ｘ射线光子的能量，少转化为热能。钨、钨铼合金、钼固定阳极：功率小、焦点大应用少旋转阳极：圆盘形，安装在电机轴上旋转，容易散热，功率大、焦点小图像清晰应用多焦点：矩形，0.1mm~2mm管壳：大多是玻璃的，内部抽成真空固定阳极和阴极部件13管套：固定管壳和其他部件，吸收x射线束以外的辐射、散热电绝缘等功能X线管的分类按用途分：诊断用X线管和治疗用X线管两种。按焦点结构分：单焦点X线管和双焦点X线管两种。按阳极性质分：固定阳极X线管和旋转阳极X线管两种X射线管中的能量变化：电能→电子动能→ｘ射线能量热能142.控制台：操控x射线机的工作3.高压发生器：高压变压器、X线管灯丝变压器、高压整流器和高压交换闸等高压元件，按要求组装后置于方形或圆形的钢板制成的箱体内。产生高压，加在球管两端4.摄影和图像显示装置（p99）传统的透视照相设备，操作者和患者在一起，受较大剂量的x射线照射，现代x线设备，应用x线影像增强器、x线电视技术，操作者在没有x线辐射的房间内检查，x线影像增强器的作用、电视系统的作用5.其他装置：诊室床、遮光器（p97）、滤线器、增感屏、荧光屏、立柱及伸缩吊架装置、限束器、快速换片装置等四、中频ｘ线机：从1895年伦琴发现X线到20世纪70年代，这期间出现的X线机均属于传统X线机，其工作频率均采用50Hz。80年代以后出现了中频X线机。即其高压电源和灯丝加热电源的工作频率处在无线电频域的中频段。中频X线机的频率一般为400HZ－20KHZ。1516五、x线成像系统1.x线影像增强器：把x射线转变为光信号并进行放大输入荧光屏将x线转变为可见光，可见光光子撞击光电阴极，光电阴极会发出光电子，光电子借助静电透镜加速，聚焦在输出荧光屏上，在荧光屏上得到清晰的图像。2.电视系统：将影像增强器输出的光学图像经光学透镜系统后传至电视摄影两用系统，检查时，将90%的光送至电视系统，拍片时将90%的光送至摄影系统。六、数字减影技术（p101）医学影像新技术，为研究血管系统的状态，在高压注射器的配合下，分别获取注入造影剂前后的x线电视图像，然后将这两幅图像相减，得到血管系统的减影图像。17基像：不含造影剂的图像原像：注入造影剂后得到的图像减影图像：造影原像减基像七、数字化x线机：１.ｘ线胶片扫描：将原始的ｘ线胶片图像通过扫描仪转化成数字化图像。２.电视图像数字化：将通过人体的ｘ射线通过影像增强器增强后，经电视摄像系统和Ａ/D转换为数字信号。３.计算机摄影ＣＲ：将通过患者的ｘ射线记录在成像板上，再用激光对成像板进行扫描，将所得图像信息经Ａ/Ｄ转化成数字信息而得到ｘ线图像。间接数字化ｘ线成像４.数字化摄影ＤＲ：通过平板检测器将ｘ线影像直接转化成数字化图像。直接数字化ｘ线成像18数字减影图像1920第三节x线计算机体层成像（ComputedTomography）一、简介：用一束经过准直的X线，围绕人体的某断面进行扫描，扫描过程中，处于人体对侧的X线检测器对穿出人体的X线进行检测，将所得到的信号波形形成一系列的投影图，用计算机对这些投影数据按特定的数学模型作图像重建，最后取得这一部位的片状横向断层图像。二、CT机的组成：1.扫描床可水平运动和垂直运动2.扫描机架：旋转扫描架扫描孔（直径500~720mm）x线管：大功率旋转阳极x线管探测器：将接收到的x线转换为电信号热交换器：（油循环、风冷）冷却准直器：确定扫描层厚并阻挡散射线滤过器：吸收低能量的ｘ射线；让穿过人体的ｘ射线分布均匀数据采集系统：核心部分是数/模转换器，将模拟信号转换成电信号输入计算机进行图像重建。213.x线发生器：产生x射线，球管、高压发生器，4.计算机系统、控制台、显示装置：控制整个系统的运行，5.图像记录装置，三、CT机的发展过程（p109）1.第一代CT扫描机：一个x线管、一个晶体探测器组成，扫描方式为笔束平移/旋转式，多为头部专用机图像质量差、射线利用率低、扫描时间长（3~6min），适用与无相对运动的器官2.第二代CT机：扫描方式为扇形线束平移-旋转有30个晶体探测器图像质量高、扫描时间缩短（18s）3.第三代CT扫描机：旋转/旋转式扫描，探测器与x线管做同步旋转运动，有360~800个探测器，扫描时间更短（2~9s），可作全身扫描22234.第四代CT扫描机：球管旋转，探测器（达800~1500个）分布在圆周上静止不动，扫描时间2~5s5.第五代CT机（电子束CT）：由特殊的x线管和静止排列的检测器环组成，x线管发射的电子束经加速聚焦后撞击4个靶面，放出x射线，适用于心脏、大血管的检查6.螺旋CT（容积扫描）：患者匀速通过单向旋转的x线球管，球管相对与人体运动轨迹为螺旋线，故称螺旋CT硬件要求：滑环技术、x线管散热快、探测器要求高螺旋CT特点：扫描时间短、连续扫描、容积扫描单层螺旋CT：x线管绕人体旋转一周获得一幅断面图像多层螺旋CT：（MSCT）：x线管和探测器绕人体旋转一周可获得2~16幅人体断面图像特点：扫描时间更短、扫描层更薄、图像质量高、可用作病灶筛选、特殊检查开发（心脏和冠状动脉成像、冠状动脉钙化的评定等）24四、CT机性能的主要参数及影响因素１.扫描时间：扫描时间指的是X线管围绕病人旋转一周，收集扫描数据所需占用的时间，单位是秒，扫描方式：球管和探测器运动的方式断层厚度：指扫描切片的厚度２.空间分辨率：指在高对比度的背景下，区分相互靠近的细小物体的能力，也就是指可以识别相邻物体的最小极限。密度分辨率：３.伪影：指显示的图像中所有的不同于原来物体的图像影子。25４.图像重建速度：指自扫描结束到荧光屏上显示出图像所需要的时间。５.X线管热容量：这参数越大表示可以进行连续扫描的层次也越多，管子的寿命越长。６.主计算机的功能：此计算机存储容量大，运算速度快可以提高整个扫描过程的速度和操作系统的灵活性，加快病人的流量。26第四节核磁共振成像一、核磁共振成像简介：核磁共振：是指某些有磁矩的原子核，在静磁场中由于磁矩和磁场相互作用形成一组不连续的能级，在合适频率的射频作用下，能级间发生跃迁而出现的共振现象。核磁共振成像：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像。磁共振成像（MRI）系统：根据核磁共振原理结合计算机断层成像重建原理开发的一种影像诊断设备。27二、核磁共振系统分类1.按磁体类型：永磁型：只能产生垂直磁场，场强为0.15~0.35T，造价低，维护费用低，对周围环境影响小常导型：生产制造简单，造价低，可产生水平和垂直磁场，重量轻，检修方便，场强为0.1~0.4T，运行成本高，耗电大，需专门供电和冷却超导型：场强为0.3~9T，磁场均匀稳定，图像质量好，运行费用很高，制冷费用高，运输、安装、维护费用高2.按场强大小：高场（大于1.0T），中场（0.5~1.0T），低场（小于0.5T）3.按成像范围：全身用MRI系统，局部专用MRI系统、实验室用MRI系统28三、核磁共振成像系统的组成1.磁体子系统：重要部分，产生均匀稳定的磁场的系统，参数：磁场强度、磁场均匀性、磁场稳定性等2.梯度场子系统3.射频子系统：射频发射单元、信号接收单元4.谱仪子系统５.计算机和数据处理系统：操作控制、图像重建和后处理６.射频屏蔽与磁屏蔽７.软件四、核磁共振成像的特点很多性能优于X线CT。虽然X-CT解决了人体器官重叠问题，但由于提供的图像仍是组织对X射线吸收的空间分布图像，不能够提供人体器官的生理状态信息。当病变组织与周围正常组织的吸收系数相同时，就无法提供有价值的信息。磁共振成像装置除了具备X线CT的解剖类型特点即获得无重叠的体层图像之外，还可借助核磁共振原理精确地测出原子核弛豫时间T1和T2，能将人体组织中有关化学结构的信息反映出来。29这些信息通过计算机重建的图像是成分图像（化学结构像），它有能力将同样密度的不同组织和同一组织的不同化学结构通过影像显示表征出来。便于区分脑中的灰质与白质，对组织坏死、恶性疾患和退化性疾病的早期诊断效果有极大的优越性，其软组织的对比度也