影像技术

医学影像技术学孙存杰徐州医学院影像技术学教研室徐州医学院附属医院影像科[e-mail]或[e-mail]13615108778医学影像技术学2内容课堂讲授实验课小计第一章绪论336第二章照片冲洗技术336第三章X线摄影技术12921第四章CT扫描技术639第五章磁共振检查技术639第六章DSA技术639第七章CR、DR、影像辅助设备及PACS606第八章SPECT显像技术303第九章放射治疗技术303合计4824723推荐参考书医学影像检查技术学人民卫生出版社于兹喜2003.11第1版医学影像技术全科纲要与考题解湖北科学技术出版社燕树林2000.01第1版X线摄影学人民卫生出版社袁聿德2002.07第2版4第一章绪论内容提要●医学影像学与影像技术学●医学影像学检查方法概述●X线成像系统一、X线的物理学基础二、医用诊断X线装置三、X线成像理论5第一节医学影像学与影像技术学一、医学影像学的发展德国物理学家伦琴（Wilhelmconradroentgen）1895年11月8日发现X线，拉开了医学影像学发展的序幕。目前，医学影像学已经形成了比较完善的体系，包括常规X线成像、X线CT成像、DSA成像、MR成像、超声成像、核素成像及热成像等。6开始时：骨骼的透视和摄片对比剂(造影剂):提高组织间的对比影像增强器--X线透视X线CT、PET/CTDSACR、DR使得X线摄影进入了数字化时代X线成像系统的发展目标：专一化和智能化760年代出现的超声成像技术是真正无创、无损的影像学检查手段，它反映人体组织不同密度的界面对于超声波的反射特征。MR成像是利用核磁共振原理实现影像重建的，它也是一种对人体无创、无损的成像方式，能够反映出分子水平的人体生理、生化特性。核素成像反映了人体组织的生理生化的变化特征。PETCT…放射治疗是将影像学和肿瘤学结合，应用于肿瘤治疗。8二、医学影像技术学的任务影像设备的操作、应用、技术开发及影像的质量管理与控制（QA、QC）三、医学影像技术人员的层次结构初级职称：技术员(技士)、技师中级职称：主管技师高级职称：副主任技师、主任技师9第二节医学影像学检查方法概述一、常规X线检查1．X线透视（X线TV透视取代了荧光屏透视）优点：①可转动体位进行动态观察②操作简单、费用低缺点：①X线辐射时间较长②适用范围较小③图像质量相对较差④不能保存图像资料102．常规X线摄影（X线平片）优点：①成像质量较好②X线辐射剂量较少③便于复查和会诊。缺点：①缺乏动态信息②费用比透视稍高。3．特殊X线摄影软X线、高千伏、CR、DR、体层、放大、荧光、记波、干板、异物定位等。4．造影检查通过在人体中引入对比剂（造影剂），产生对比差异，使一些组织或器官显影，消化、泌尿、循环系统的造影检查…11二、CT扫描检查1．平扫：2．增强扫描：3．定位穿刺活检：4．CT血管造影（CTA，CTAngiography）：对靶血管内对比剂高峰期进行容积扫描，获得血管影像。5．三维表面重建及多平面重建：6．模拟内窥镜检查：7．心脏成像：利用心电门控技术，分析心脏容量、射血分数、室壁运动参数，对冠状动脉钙化进行定量分析。8．制订放疗计划：9．定量分析：可以测量人体内某一部位的骨矿含量。12131415三、MR成像检查人体各部位轴位、矢状位、冠状位的自旋回波序列的T2和T1加权对比成像；有时需要行对比增强扫描，用顺磁性离子型对比剂进行静脉注射后，行该部位三轴方位的T1加权成像；MR中还有血管成像、水成像、脂肪抑制、水抑制、频谱分析、灌注成像、弥散成像、化学位移成像等多种检查方法。四、DSA检查引入对比剂，通过数字减影显示血管影像1．静脉法DSA(IVDSA)：经静脉途径置入导管或套管针注射对比剂进行DSA检查的方法称为静脉法DSA。2．动脉法(IADSA)：对比剂直接注入受检动脉或邻近受检动脉处，对比剂稀释轻微，在血管中的浓度高，明显改善了小血管的显示程度。五、SPECT成像检查借助于注入体内的放射性核素所发射的γ光子构成断层影像。另外,影像学的检查方法还有超声、热成像检查等。16第三节X线成像系统一、X线的物理学基础（一）X线的发现1895年，伦琴用克鲁克斯管研究高真空下放电现象时…X射线简称“X线”，又称“伦琴射线”。伦琴荣获了1901年首届诺贝尔物理学奖。17（二）X线的本质一种电磁波，具有一定的波长和频率，具有波粒二重性，X线成像利用了它与物质相互作用时发生能量转换，突出了微粒性。X线的波长极短、能量极大，它的波长介于紫外线和γ射线之间，为0.0006～50nm，X线诊断常用的波长为0.008～0.031nm。18（三）X线的特性1．物理特性（1）穿透作用：穿透能力与X线光子的能量成正比，波长短的X线光子能量大、穿透能力强，另外还与被照物体的密度有关。（2）荧光作用：当X线照射某些荧光物质(如钨酸钙等)时能激发产生荧光，荧光屏、影像增强器、增感屏等都利用了这一特性。（3）电离作用：物体受X线照射时，使核外电子脱离原子轨道，即～。自动曝光控制系统的电离室、X线放射治疗等利用了该特性。（4）热作用（5）干涉、衍射、反射、折射作用192．化学特性（1）感光作用：是X线摄影的基础（2）着色作用：使某些物质(如铂氰化钡)的结晶体脱水而改变颜色。3．生物效应生物细胞经一定剂量X线的照射会受到抑制、损伤、坏死，生物效应既有利又有弊…在X线诊断和治疗中主要利用了X线的穿透、荧光、电离、感光、生物等特性。20（四）X线的产生及能量转换1．X线产生的三个条件:高速电子流和靶物质相互作用的结果①电子源②高速电子流③靶物质2．能量转换诊断用X线的产生效率只有0.4％～1.3％。21（五）X线与物质的相互作用1．五种相互作用形式:（不变散射、康普顿效应、光电效应、电子对效应、光蜕变）（1）不变散射低能量的X线光子(10keV以下)与物质作用时发生不变散射，约占百分之几。22（2）康普顿效应入射光子与原子的外层轨道电子(或自由电子)相互作用时，光子的能量部分交给轨道电子，光子的频率改变后发生偏转以新的方向散射出去即散射光子，获得足够能量的轨道电子形成反跳电子，这个过程称为康普顿效应，又称康普顿-吴有训效应或康普顿散射。在康普顿效应中，散射光子保留了大部分的能量，这些散射光子就是散射线，它使胶片产生灰雾而降低X线照片的质量。23（3）光电效应入射光子与原子的内层电子作用时，将全部能量交给电子，获得能量的电子摆脱原子核的束缚而成为自由电子(光电子)，而X光子本身整个被原子吸收的过程称为光电效应。光电效应的利与弊：产生高质量照片－不产生散射线，照片灰雾↓，增加了射线对比度。辐射损伤↑－入射光子的能量全被人体吸收24（4）电子对效应当入射光子的能量≥1.02MeV时，在核力场的作用下X线光子变为一个正电子和一个负电子，即为电子对效应。（5）光蜕变能量在10MeV以上的X线光子发生光蜕变。252．诊断用X线中各种作用发生的概率康普顿效应约占25％光电效应约占70％不变散射约占5％教材P5有误！26（六）X线的质与量、X线强度1．X线的质X线穿透物体的能力，即光子能量的大小称为X线的质，又称硬度，光子的能量越大穿透能力越强，越不容易被物体吸收。X线的质是通过管电压(千伏值)的大小来反映的，管电压越高，质越硬。2．X线的量垂直于X线束的单位面积上，单位时间内通过的光子数称为X线的量，在X线诊断中，X线的量是由毫安秒(mAs)来表示。273．X线的强度单位时间内垂直于X线束的单位面积上通过的光子数和能量的总和叫做X线的强度。主要由kV、mA和时间决定。4．影响X线强度的主要因素（1）管电压(kV)：X线强度与kV的平方成正比。（2）毫安秒(mAs)：X线强度与mAs成正比。（3）靶物质：靶的原子序数越高，产生X线的效率越高，X线的强度就越大。（4）距离：X线的强度与距离的平方成反比。28二、医用诊断X线装置（一）医用X线装置的发展和分类1．X线装置的发展：第一张X片，伦琴夫人的手－用40～50kV，1mA，30～60分钟。1929年，旋转阳极X线管（Philips）1952年，影像增强器70年代，中频X线机1972年X线CT80年代初DSA近年来，CR、DR技术逐渐成熟、普及，为PACS的应用提供了基础。2．X线装置的分类：（1）按用途分为诊断用、治疗用X线装置。（2）按输出量分为大、中、小X线装置。（3）按使用范围分为综合、专用X线装置。（4）按结构分为常规放射X线机、DSA机、CT机等。29（二）X线机的基本操作1．使用原则（1）掌握X线机的基本结构，了解其性能、容量、特点（2）遵守操作规程，保证操作者、患者和机器的安全。（3）操作机器要认真、细致，调节参数时要轻且准确。（4）使用中发现异常，及时汇报，做好记录。（5）工作完毕应及时将按键复位，切断电源。302．操作程序（1）闭合外电源总开关。（2）接通机器电源，调整电源电压至标准值。（3）选择台次，交换到所用X线管，技术选择开关调到需要档次。（4）选择曝光的千伏、毫安秒。（5）摆好摄影体位，调整好X线管位置、胶片距、中心线方向、照射野等。（6）按下曝光手闸曝光。313．X线机使用注意事项（1）不了解机器的性能和操作方法，严禁拨动任何旋钮、开关。（2）严禁在所选参数过载时曝光。（3）曝光过程中严禁调动各调节器（个别机型除外）。（4）透视、摄影时的时间间隔。（5）注意观察，有异常现象，立即断电。（6）定期对机器进行保养。32三、X线成像理论（一）X线的吸收与衰减物质吸收了X线后，X线强度的减弱，即衰减在诊断用X线的能量范围内，X线与物质的相互作用形式主要有光电效应和康普顿散射。331．物质对X线的吸收(1)吸收与原子序数的关系：①康普顿散射与吸收物质的原子序数无关，骨与软组织发生康普顿效应的概率大体相等，而且随着X线能量的提高，概率有所下降。②不管X线能量的多少，骨的光电效应发生的概率总是软组织的7倍左右，且随着X线能量的增加，光电效应发生的概率急剧下降，透过射线增多。34低能量时多数X线都产生光电效应较高能量时以康普顿散射为主35(2)吸收与密度的关系：吸收与组织密度成正比钡的原子序数56，碘剂的原子序数53，它们与X线作用发生光电效应的概率是软组织的约367倍。软组织的密度是空气密度的773倍。362．物质吸收X线的衰减规律（1）X线的强度与距离的平方成反比。（2）单能射线（相同能量的光子组成的射线）的衰减：只有光子个数的减少，而没有光子能量的变化。Iq＝I0e－μx（3）连续射线（不同能量的光子组成的射线）的衰减：实际应用的X线就是连续X线，连续射线在通过物质时，剩余射线的质和量都有所变化。373．影响X线衰减的因素(1)X线的能量：X线能量↑，光电效应发生的概率↓，衰减量↓，透过量↑。(2)吸收物质的密度：密度越大，衰减↑而透过量↓。(3)吸收物质的原子序数：原子序数越大，衰减↑而透过量↓。(4)吸收物质的每克物质的电子数：电子数越大，衰减↑而透过量↓。384．X线的滤过诊断用X线是一束连续能量的混合射线，低能成分被人体组织吸收，增加了皮肤的照射量，因此要增加滤过装置。39（二）X线成像原理X线之所以能成像，一方面是基于X线本身的特性，如穿透性、荧光特性、感光特性，另一方面是因为人体有着密度和厚度的差异，当X线照射人体时，被吸收、衰减的程度不同，透过人体的剩余射线就在胶片或荧光屏上显示黑白对比不同的影像。40人体组织密度分三类：◆高密度组织◆中等密度组织◆低密度组织X线照射人体的某个部位时，由于密度、厚度的差异，X线吸收、衰减各异，剩余射线使胶片感光，经过显影、定影处理后得到一张用于诊断的X线照片，高密度的组织在照片上较白，低密度的组织较黑，而在荧光屏上看到的影像正好与之相反，高密度的组织在荧光屏上显示较黑，低密度的组织较白，所以称荧光屏上的影像为正像，X线照片上的影像为反像或负像。41（三）散射线及其消除1．散射线的产生康普顿效应产生散射光子和反跳电子，这些散射光子就是散射线。散射光