第二章-医学影像成像的基本条件

第二章医学影像成像的基本条件第二章医学影像成像的基本条件学习目标：1、掌握各种医学影像形成所需的基本条件2、熟悉信息影像的传递和形成过程3、了解不同类型成像技术条件的差异第一节信息影像的传递与形成一、摄影的基本概念•1．摄影：应用光或其它能量来表现被照体信息状态，并以可见光学影像加以记录的一种技术。•2．成像系统：将信息载体表现出来的信息信号加以处理，形成表现信息影像的系统。•3．摄影程序：能量→信息信号→检测→图像形成。•4、成像方法三要素：成像信息源、信息载体与信息接收器、影像视读。二、模拟X线信息影像的形成与传递•X线透过被照体时，因组织结构的吸收、散射而减弱，透射线仍按原方向直进，作用在某种接受介质上，转换、形成可见的X线影像。•被照体：信息源•X线：信息载体•接收器：接受介质（屏-片、IP、FPD…）•X线影像形成的过程就是一个信息传递与转换的过程。二、模拟X线信息影像的形成与传递二、模拟X线信息影像的形成与传递1．X线信息影像的产生：X线信息影像形成基础是被照体对X线束的衰减。X线在物质中的衰减符合：I＝I0e-μd人体中哪种物质的衰减系数最大？2．X线信息影像的转换：将不均匀的X线强度分布，通过接受介质（屏-片系统、电视等）转换为密度影像，或二维的光强度分布（荧光屏、影像增强器系统等）。二、模拟X线信息影像的形成与传递•若屏-片系统作为接受介质，那么透过射线通过直接对X线胶片进行感光以及激发增感屏发出荧光并将荧光强度分布传递给胶片，形成银颗粒的分布（潜影形成）。•2AgX→2Ag+X2•在潜影的催化下，已曝光胶片经显影加工处理，将胶片上大量的卤化银还原成银原子。•2AgX+（显影剂）→2Ag+2HX+（显影剂氧化物）•银原子积累到相当数量后，就形成二维光学密度的分布。二、模拟X线信息影像的形成与传递什么是增感屏？一种特殊物质制作的膜片，能够吸收射线（X、β射线）的能量，转换成容易被感光材料接受的光线，从而提高检测的灵敏度，缩短检测时间。增感屏有什么作用？对胶片产生增加感光作用，从而大大减小X线的曝光条件。二、模拟X线信息影像的形成与传递•透过被照体的X线强度分布若通过荧光倍增管，将波长为0.1×10-8～0.6×10-8cm的X线转换成波长为5×10-5～6×10-5cm的可见透视影像。•第二阶段是把不可见的X线信息影像转换成可见的密度影像的中心环节。•3．密度分布转换成可见光的空间分布：观片灯将密度分布转换成可见光空间分布。•4．视觉影像形成：通过视网膜上明暗相间的图案，形成视觉影像。•5．意识影像形成：通过对视觉影像的识别、判断，作出评价或诊断。三、数字信息影像的传递与形成•数字与模拟影像的传递与形成基本相同；•不同之处：影像的传递与形成过程中增加了A/D转换，可进行各种处理和图像重建，最后可将数字影像转换为可视读的模拟影像。1、模拟图像2、数字图像第二节信息源各种医学成像，其信息源都为被检人体，但各种成像技术与人体组织结构的关联是不一样的。信息源第二节信息源一、X线成像1、人体由骨骼、肌肉、脂肪等成分组成，各种组织结构其原子序数、密度不同，形成了对X线的衰减系数（u）不同。X线通过组织按指数规律衰减，一般采用单能窄束X线指数衰减规律。•单能辐射：由相同能量的光子组成的辐射。•窄束X线：是指不包括散射成分的射线束，通过物质层后的X线光子，仅由未经相互作用或称为未经碰撞的原射线光子所组成。第二节信息源“窄束”是指物理意义上的“窄束”。即使射线束有一定宽度，只要其中没有散射光子，就可称之为窄束。2、人体组织结构大致可分为骨骼、肌肉、脂肪及空气四类，对X线的衰减按顺序逐渐减弱。3、有效原子序数的概念。第二节信息源一、X线成像X线在透过人体时，主要发生光电效应和康普顿效应两种作用形式的衰减。（一)光电效应概念1、光电效应也称光电吸收，它是X线光子被原子全部吸收的作用过程。2、光电效应产生的过程；3、光电效应的利与弊第二节信息源•有利的方面：能产生质量好的照片影像；•有害的方面：入射X线通过光电效应可全部被人体吸收，增加受检者的剂量。（采用高千伏摄影）第二节信息源（二）康普顿效应概念1、康普顿效应又称康普顿散射，它是射线光子能量被部分吸收而产生散射线的过程。2、康普顿效应产生的过程；3、康普顿效应的临床应用；第二节信息源二、磁共振成像MRI：通过对静磁场中的人体施加某种特定频率的射频脉冲（radiofrequency，RF），使人体组织中的氢质子(1H)受到激励而发生磁共振现象，当中止RF脉冲后，1H在弛豫过程中发射出射频信号（MR信号），接收器（线圈）接收信号重建成像。第二节信息源二、磁共振成像1、信号的强弱与人体组织的氢质子密度密切相关。2、因为人体组织结构含水量、水分子的运动、脂肪含量等差异，导致在RF中被激发的程度不一样，使得RF停止后由于：（1）纵向弛豫时间T1；（2）横向弛豫时间T2；第二节信息源（3）H质子的密度；（4）流体的流动效应；（5）不同组织的磁敏感性；（6）H质子所处的局部化学环境；（7）水质子状况；（8）组织方向及组织分子的大小等的不同，呈现出不同的MR信号。不想听了...第三节影像信息载体一、X线X线的电磁辐射中的特点属于高频率、波长短的射线X射线的频率约在3×1016～3×1020Hz之间，波长约在10～10-3nm之间X线诊断常用的X线波长范围为0.008～0.031nmX线X线的特征1.X射线的波粒二象性X射线同时具有波动性和微粒性，统称为波粒二象性。X射线在传播时，它的波动性占主导地位，具有频率和波长，且有干涉、衍射、偏振、反射、折射等现象发生。X射线在与物质相互作用时，它的粒子特性占主导地位，具有质量、能量和动量。X线成像2.X射线与物质间的相互作用(6点)（1）X射线的穿透作用。其贯穿本领的强弱与物质的性质有关X线成像当高速带电粒子撞击物质受阻而突然减速时，能够产生X射线。医学影像诊断所用的X线产生设备是X线管（X-raytube，球管）。1．X射线的产生X射线的产生需要的基本条件是？X线成像2.X射线人体成像使用X射线对人体进行照射，并对透过人体的X射线信息进行采集、转换，并使之成为可见的影像，即为X射线人体成像。（1）X射线影像的形成当一束强度大致均匀的X射线投照到人体上时，X射线一部分被吸收和散射，另一部分透过人体沿原方向传播。由于人体各种组织、器官在密度、厚度等方面存在差异，对投照在其上的X射线的吸收量各不相同，从而使透过人体的X射线强度分布发生变化并携带人体信息，最终形成X射线信息影像。X射线信息影像不能为人眼识别，须通过一定的采集、转换、显示系统将X射线强度分布转换成可见光的强度分布，形成人眼可见的X射线影像。穿过物质层的X线光子:a.原射线束中的光子，能量和方向均未变化,即高能成分b.散射光子，能量和方向都发生改变。X线成像①人体不同密度组织与X线成像的关系X线成像②人体不同厚度组织与X线成像的关系密度和厚度的差别是产生影像对比的基础，是X线成像的基本条件X线的特征2.X射线与物质间的相互作用（2）X射线的荧光作用。X射线是肉眼看不见的，但当它照射某些物质时，如磷、铂氰化钡、硫化锌、钨酸钙等，能够使这些物质的原子处于激发态，当它们回到基态时就能够发出荧光，这类物质称荧光物质。医学中透视用的荧光屏、X射线摄影用的增感屏、影像增强器中的输入屏和输出屏都是利用荧光特性做成的。（3）X射线的电离作用。X射线虽然不带电，但具有足够能量的X光子能够撞击原子中轨道电子，使之脱离原子产生一次电离。电离作用也是X射线损伤和治疗的基础。X线的特征2.X射线与物质间的相互作用（4）X射线的热作用。X射线被物质吸收，绝大部分最终都将变为热能，使物体温升。（5）X射线的化学效应(感光作用和着色作用)。X射线能使多种物质发生光化学反应。例如，X射线能使照相底片感光。（6）X射线的生物效应。生物组织经一定量的X射线照射，会产生电离和激发，使细胞受到损伤、抑制、死亡或通过遗传变异影响下一代，这种现象称为X射线的生物效应。这个特性可充分应用在肿瘤放射治疗中。射频电磁波MR信号产生必须具备三个条件：能产生共振跃迁的原子核、静磁场、产生一定频率电磁波的交变磁场（射频磁场）；射频电磁波是产生和传递MR信号的信息载体。第四节影像信息接收器•一、屏片系统•二、影像增强器-X线电视•三、影像板•四、平板探测器•五、CT成像检测器•六、磁共振成像的接受线圈第五节影像视读•医学影像的视读有两种方式:1、硬阅读；2、软阅读；本章小结课后复习内容第二章医学影像成像的基本条件1．摄影的程序是（）•A、检测-光或能量-信号-图像形成•B、光或能量-信号-检测-图像形成•C、光或能量-检测-信号-图像形成•D、信号-检测-光或能量-图像形成•E、信号-光或能量--检测-图像形成第二章医学影像成像的基本条件•2．应用光或其他能量表现被照体信息状态，并以可见光影像加以记录的技术称（）•A、影像•B、摄影•C、信息信号•D、成像系统•E、摄影程序第二章医学影像成像的基本条件•3．X线影像信息的传递及影像形成的叙述，错误的是（）•A、被照体的信息分布于三维空间•B、X线影像表现形式均为三维图像•C、X线诊断的信息来源于被照体•D、X线为传递被照体信息的载体•E、被照体信息需经转换介质转换第二章医学影像成像的基本条件•4．不能用来作X线接受转换介质的是（）•A、增感屏•B、胶片•C、光盘•D、成像板•E、影像增强器第二章医学影像成像的基本条件•5、普通X线摄影用的管电压范围是（）•A、25～40kVp•B、35～40kVp•C、40～60kVp•D、40～100kVp•E、25～150kVp第二章医学影像成像的基本条件•6．关于X线影像信息的传递及影像形成的叙述，错误的是（）•A、被照体的信息分布于三维空间•B、X线影像表现形式均为三维图像•C、X线诊断的信息来源于被照体•D、X线为传递被照体信息的载体•E、被照体信息需经转换介质转换第二章医学影像成像的基本条件•7．影像X线信息是在哪一阶段形成的（）•A、X线透过被照体后•B、X线到达被照体前•C、形成视觉影像之后•D、X线照片冲洗后•E、在大脑判断之后第二章医学影像成像的基本条件•8．X线信息影像传递过程中，作为信息源的是（）•A、X线•B、被照体•C、增感屏•D、胶片•E、照片第二章医学影像成像的基本条件•9．屏-片系统X线信息影像传递过程中，作为信息载体的是（）•A、X线•B、胶片•C、被照体•D、增感屏•E、显影液第二章医学影像成像的基本条件•10．X线影像信息的传递，错误的是（）•A、被照体作为信息源•B、X线作为信息载体•C、经显影处理形成可见密度影像•D、第一阶段的信息传递取决于胶片特性•E、X线诊断是X线影像信息传递与转换过程第二章医学影像成像的基本条件•11．X线检查程序可以简化为（）•A、X线→被照物→信号→检测→图像形成•B、被照物→X线→信号→检测→图像形成•C、X线→被照物→检测→图箱像成→信号•D、被照物→X线→检测→信号→图像形成•E、X线→被照物→检测→信号→图像形成再见