第二章--医用放射设备

第二章医用放射设备第一节概述第二节医用X射线诊断装置第三节X射线计算机体层摄影装置第四节核医学与核医学仪器目录第二章医用放射设备第五节医用放射治疗设备学习目标掌握常规X射线成像装置、X射线计算机体层成像装置的组成；γ照相机、医用电子直线加速器的基本构造和工作原理熟悉X射线成像基础、数字X射线成像设备、正电子发射型计算机断层装置和γ刀系统了解医用放射影像设备概况、X射线计算机体层摄影装置成像原理、核医学基础、其他核医学诊断仪器和X刀系统第二章医用放射设备概述第一节第二章医用放射设备第一节概述医用放射设备X射线成像设备X射线治疗机医用加速器重离子加速器医用X射线诊断装置第二节第二章医用放射设备第二节医用X射线诊断装置（1）X射线的基本特性●穿透性●荧光效应●电离效应●感光效应●脱水效应（着色作用）1.X射线成像基础第二节医用X射线诊断装置基于以下3个条件：●X射线具有一定的穿透力，能穿透人体的组织结构。●人体的组织结构存在着密度和厚度的差异，X射线在穿透过程中被吸收的量不同，以致剩余下来的X射线量有差别。●有差别的剩余X射线是不可见的，经过显像过程或数字成像过程，例如用X射线胶片显示，获得具有黑白对比、层次差异的X射线图像。1.X射线成像基础（2）X射线成像的基本原理第二节医用X射线诊断装置需要具备4个条件：●应有电子源（阴极）来发射电子。●应有一个受电子轰击而辐射X射线的物体（阳极靶）。●要有加速电子使其增加动能的电位差（管电压）。●要有一个高度真空（P10－4Pa）的环境（玻璃外壳），使电子在运动过程中尽可能减少能量损耗，保护灯丝不被氧化。1.X射线成像基础（3）X射线的产生第二节医用X射线诊断装置●按功率分：①大型X射线机；②中型X射线机；③小型X射线机。●按高压变压器工作频率分：①工频X射线机；②中频X射线机；③高频X射线机。●按安装形式分：①移动式X射线机；②固定式X射线机。●按用途分：①诊断用X射线机；②治疗用X射线机。1.X射线成像基础（4）X射线机的分类第二节医用X射线诊断装置（1）X射线球管装置：①阳极；②阴极；③焦点；④管壳。（2）高压发生装置：用来提供X射线管工作所需要的管电压（50～150kV）和灯丝加热电压（几伏～十几伏）。（3）控制装置：①可调管电流；②可调管电压；③可调曝光时间。（4）影像装置：①摄影用X射线机；②透视用X射线机。2.常规X射线成像设备（5）机械装置及辅助装置：①机械装置；②辅助装置。（6）常规X射线诊断装置的性能指标（7）常规X射线诊断装置的应用2.常规X射线成像设备第二节医用X射线诊断装置（1）计算机X射线摄影●IP原理。●读取装置。●计算机图像处理。●激光照相机。3.数字X射线成像设备保护层荧光层基板背面保护层第二节医用X射线诊断装置IP结构图（2）数字荧光X射线摄影：X射线曝光后经II-TVs形成亮度增强的荧光影像，CCD或真空摄像管将荧光影像转换成视频电信号，再经A/D转换后形成数字图像信号，由计算机进行信息储存、后处理等过程。3.数字X射线成像设备透射X线I.I光学系统电视摄像机A/D数字影像信号第二节医用X射线诊断装置DF系统原理框图ⅡX射线（3）数字化摄影：数字化摄影系统是通过平板检测器（flatpaneldetector，FPD）技术将X射线影像直接转化成数字影像，所以这种方法属于直接数字化X射线成像（directdigitalradiography，DDR）。3.数字X射线成像设备透射X线图像处理器监视器系统控制器网络数据控制探测器矩阵第二节医用X射线诊断装置DR系统原理框图X射线（4）数字减影技术：数字减影血管造影技术（digitalsubtractionangiography，DSA）是常规血管造影术和电子计算机图像处理技术相结合的产物。3.数字X射线成像设备第二节医用X射线诊断装置减影处理过程X射线计算机体层摄影装置第三节第二章医用放射设备X射线计算机体层摄影装置：X射线计算机体层摄影（X-raycomputedtomography，CT）又称“计算机体层摄影”，是利用人体内的各种组织对X射线的吸收差异，采用一定的数学方法，经过计算机处理，得出该层面内的衰减系数值在人体内的二维分布矩阵，并转变为图像画面上的灰度分布，实现建立断层图像的现代医学成像技术。第三节X射线计算机体层摄影装置CT成像的基本原理：●体层●像素●体素1.X射线计算机体层摄影装置的成像原理重点：CT成像的基本原理I0Idμ1μ2μ3μnI0Idμ第三节X射线计算机体层摄影装置X射线穿过介质的衰减特性●线性衰减系数●CT值●CT图像重建原理●CT技术和指标1.X射线计算机体层摄影装置的成像原理I0Idμ1μ2μ3μnI0Idμ第三节X射线计算机体层摄影装置X射线穿过介质的衰减特性（1）数据采集系统（2）计算机及图像重建系统（3）图像显示、记录和存储系统2.X射线计算机体层摄影装置的组成重点：数据采集系统第三节X射线计算机体层摄影装置X线CT扫描装置的组成X射线发生器3.X射线计算机体层摄影装置的演进重点：螺旋CT第三节X射线计算机体层摄影装置第一代CT的扫描方式第二代CT的扫描方式重点：螺旋CT第三代CT的扫描方式第三节X射线计算机体层摄影装置3.X射线计算机体层摄影装置的演进第三代CT的扫描方式第四代CT的扫描方式X射线管X射线管第三节X射线计算机体层摄影装置3.X射线计算机体层摄影装置的演进第五代CT的扫描方式螺旋CT的扫描方式X射线束●螺旋CT滑环技术螺旋CT机的单方向连续旋转扫描是通过滑环技术(slip-ringtransmissiontechnic)来实现的。滑环技术是用一个多圈滑环和一个碳刷架代替电缆，当电刷沿滑环滑动，则电源经滑环与碳刷向X射线球管供电。第三节X射线计算机体层摄影装置3.X射线计算机体层摄影装置的演进滑环技术X射线球管核医学与核医学仪器第四节第二章医用放射设备第四节核医学与核医学仪器1.核医学分类核医学临床核医学基础核医学诊断核医学治疗核医学辐射防护体外诊断核医学体内诊断核医学放射免疫分析活化分析放射性核素显像器官功能测定核医学分类第四节核医学与核医学仪器（1）放射性核素：原子序数在83以上的元素均为放射性核素。临床中，绝大多数的放射性核素是用粒子（中子或质子）轰击原子核而制成的，β发射体是用中子轰击而产生的，正电子发射和产生电子俘获的核素是用正粒子（如质子）轰击而产生的，中子可以从原子核反应堆或加速器中得到，正粒子是从加速器（通常是从回旋加速器）中得到的。（2）核医学仪器的主要原理：用于探测和记录放射性核素发出射线的种类、能量、活度及其随时间变化在空间分布的仪器统称为核医学仪器。探测的基本原理有：●电离作用。●荧光现象。●感光作用。2.核医学基础3.γ照相机第四节核医学与核医学仪器γ照相机可对人体内脏器中的放射性核素分布进行一次成像，同时可动态观察、显示、记录放射性药物在人体脏器内的代谢情况。所以γ照相机不仅具有人体脏器的形态显像功能，而且具有功能显像功能，同时又具有动态显像功能。临床上，利用γ相机可对脏器进行平面成像、动态成像、门控成像和全身成像。动态成像和门控成像主要用于心脏血管检查，平面成像和全身成像有甲状腺显像、脑显像、肺显像、肾脏显像、肝胆显像和骨全身成像等。（1）γ照相机的基本结构●闪烁探头●探头支架●病床●操作控制台3.γ照相机第四节核医学与核医学仪器γ照相机及其基本结构（2）γ照相机的成像原理和探头组成3.γ照相机第四节核医学与核医学仪器γ照相机成像原理γ照相机成像原理（1）SPECT的数据采集原理4.单光子发射型计算机断层装置SPECT的探头第四节核医学与核医学仪器通过人体内的放射性药物释放出来的γ射线，直接在相应断层面的切向位置通过几十个线性阵列探测器来接收γ射线的强度信息数据，然后再通过平移加旋转的方法，得到各个方向上的投影截面数据，供计算机进行图像重建。SPECT的探头单探头螺旋型双探头螺旋型三探头螺旋型（2）γ相机型SPECT的结构4.单光子发射型计算机断层装置SPECT的组成第四节核医学与核医学仪器●探头●机架●病床●控制台●计算机●外围设备SPECT的组成（3）SPECT的临床应用及特点4.单光子发射型计算机断层装置第四节核医学与核医学仪器SPECT反映的是人体正常组织与病变组织的摄取和代谢功能差异，对于肝血管瘤、脑缺血、癫痫、痴呆等疾病的诊断，SPECT比X射线CT还是有明显的优越之处的。5.正电子发射型计算机断层装置第四节核医学与核医学仪器PET是医学影像领域中最先进的技术之一，代表了现代核医学影像技术的最高水平，现已在医学生物研究和临床诊断及处理中担任重要角色。PET是从人体分子水平反映人体内脏器和组织的功能及代谢状况的诊断技术。目前PET检查85％是用于肿瘤的检查，现多用于肺癌、乳腺癌、大肠癌、卵巢癌、淋巴瘤、黑色素瘤等的检查，其诊断准确率在90％以上。（1）PET的物理基础5.正电子发射型计算机断层装置第四节核医学与核医学仪器●正电子●正电子的测量●符合测量的误差●PET的符合测量（2）PET的结构5.正电子发射型计算机断层装置第四节核医学与核医学仪器●扫描机架●主机柜●操作控制台●检查床（3）PET的主要性能参数5.正电子发射型计算机断层装置第四节核医学与核医学仪器●空间分辨率●灵敏度●噪声等效计数●时间和能量分辨5.正电子发射型计算机断层装置第四节核医学与核医学仪器（4）PET的临床应用PET是目前唯一可在活体上显示生物分子代谢、受体及神经介质活动的新型影像技术。（5）PET/CTPET/CT(positronemissiontomography/computedtomography)就是将PET（功能代谢显像）和CT（解剖结构显像）两种先进的影像技术有机地结合在一起的新型影像设备。PET/CT全面实现了医学影像学的“四定”目标：●“定位”：发现病变和明确病变部位。●“定性”：明确显示形态和功能变化的病理和病理生理性质。●“定量”：量化疾病或病变在形态学上及功能上的改变。●“定期”：确定疾病的发展阶段。（5）其他核医学诊断仪器5.正电子发射型计算机断层装置第四节核医学与核医学仪器●放射免疫γ计数器。●脏器功能动态检查仪。●放射性药物活度测量计。医用放射治疗设备第五节第二章医用放射设备第五节医用放射治疗设备钴60（60Co）远距离治疗机是一种利用60Co放射性核素衰变释放出的γ射线从体外治疗疾病的设备。其γ射线的平均能量为1.25MeV，射线能量高、剂量输出率大、穿透力强。临床上适用各种恶性肿瘤的术前、术中、术后放疗，根治性放疗，立体定向放射外科以及姑息性放疗；良性肿瘤的治疗，包括血管瘤、瘢痕增生、嗜酸性肉芽肿、浆细胞瘤等；其他疾病，如涎瘘等。1.钴60远距离治疗机第五节医用放射治疗设备钴60（60Co）是一种放射性核素，是由普通金属59Co在反应堆中经热中子照射轰击所产生不稳定的放射性核素。反应堆中子密度越高，轰击时间越长，得到的60Co放射比度就越大。（一）60Co放射源第五节医用放射治疗设备（二）远距离治疗机的一般结构：●钴源：由60Co圆柱状小颗粒组成。●源容器及防护机头：不锈钢密封容器、安全的防护壳●遮线器装置：截断60Co射线的装置，通过一定方向出来，进行治疗。●准直器系统：限制射线束的范围，限定一定的照射野大小以适应治疗需要。●控制台：总开关、源位指示器、双道计时系统、治疗机控制钥匙开关、门连锁开关与指示器、气源压力指示、机关机架角度指示、电视监控和微机接口、对讲机。●治疗床●平衡锤：平衡锤平衡机头的中心、吸收和阻挡γ射线、降低屏蔽土的建设造价。第五节医用放射治疗设备60Co远距离治疗机及其一般结构60Co远距离治疗机及其一般结构第五节医用放射治疗设备医用电子直线加速器（linearaccelerator）是将物质的电子通过沿直线加速物质方法将电子射束加速至百万电子伏特（MeV）高的能量后，撞击钨片靶区而产生高能量X射线（相对于一般放射诊断科X射线机能量的数百、数千倍）的一种治疗装置。临时