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1、第二章第二章 医学影像成像的基本条件医学影像成像的基本条件第二章第二章 医学影像成像的基本条件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、模拟二、模拟X X线信息影像的形成与传递线信息影像的形成
2、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、模拟二、模拟X X线信息影像的形成与传递线信息影像的形成与传递 二、模拟二、模拟X X线信息影像的形成与传递线信息影像的形成与传递 1X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 II I0 0e e-d d 人体中哪种物质的衰减系数最大？2X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
3、-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、模拟二、模拟X X线信息影像的形成与传递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、模拟二、模拟X X线信息影像的形成与传递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
4、片，能够吸收射线（X、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、模拟二、模拟X X线信息影像的形成与传递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0.110-80.610-8cm的X线转换成波长为510-5610-5cm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
5、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、数字图像第二节 信息源各种医学成像，各种医学成像，其信息源都为被其信息源都为被检人体，但各种检人体，但各种成像技术与人体成像技术与人体组织结构的关联组织结构的关联是不一样的。是不一样的。信信 息息 源源 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）
6、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。单能辐射单能辐射：由相同能量的光子组成的辐射。：由相同能量的光子组成的辐射。窄束窄束X X线：是指不包括散射成分的射线束，通过物线：是指不包括散射成分的射线束，通过物质层后的质层后的X X线光子，仅由未经相互作用或称为未经线光子，仅由未经相互作用或称为未经碰撞的原射线光子所组成。碰撞的原射线光子所组成。第二节 信息源“窄束窄束”是指物理意义上的是指物理意义上的“窄束窄束”。即使。即使射线束有一定宽度，只要其中没有散射光射线束有一定宽度，只要其中没有散射光子，就可称之为子，就可称之为 窄束窄束。2、人体组织结构大致可分为骨骼、肌
7、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
8、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（radio frequency，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 1）纵向弛豫时间）纵向弛豫时间T1T1；（2 2）横向弛豫时间）横向弛豫时间T2T2；第二节 信息源（3 3）H H质子的密度；质子的密度；（4 4）
9、流体的流动效应；）流体的流动效应；（5 5）不同组织的磁敏感性；）不同组织的磁敏感性；（6 6）H H质子所处的局部化学环境；质子所处的局部化学环境；（7 7）水质子状况；）水质子状况；（8 8）组织方向及组织分子的大小等的不同，）组织方向及组织分子的大小等的不同，呈现出不同的呈现出不同的MRMR信号。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3101631020 Hz之间，波长约在1010-3nm之间 X线诊断常用的X线波长范围为0.0080.031nm X 线线X线的特征线的特征1.X射线的波粒二象性射线的波粒二象性X射线同
10、时具有波动性和微粒性，统称为波粒二象性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、折射等现和波长，且有干涉、衍射、偏振、反射、折射等现象发生。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。位，具有质量、能量和动量。X线线成像成像2.X射线与物质间的相互作用射线与物质间的相互作用(6点点)（1）X射线的穿透作用。射线的穿透作用。其贯穿本领的强弱与物质的性质有关其贯穿本领的强弱与物质的性质有关
11、X线成像线成像当当高高速速带带电电粒粒子子撞撞击击物物质质受受阻阻而而突突然然减减速速时时，能能够够产产生生X 射射线线。医医学学影影像像诊诊断断所所用用的的X线线产生设备是产生设备是X线管（线管（X-ray tube，球管）。，球管）。1X射线的产生射线的产生X射线的产生需要的基本条件射线的产生需要的基本条件是是？X线成像线成像2.X射线人体成像射线人体成像使使用用X射射线线对对人人体体进进行行照照射射，并并对对透透过过人人体体的的X射射线线信信息息进进行行采采集集、转转换换，并并使使之之成成为为可可见见的的影影像像，即即为为X射射线线人人体体成像。成像。（1）X射线影像的形成射线影像的形成
12、 当当一一束束强强度度大大致致均均匀匀的的X射射线线投投照照到到人人体体上上时时，X 射射线线一一部部分分被被吸吸收收和和散散射射，另另一一部部分分透透过过人人体体沿沿原原方方向向传传播播。由由于于人人体体各各种种组组织织、器器官官在在密密度度、厚厚度度等等方方面面存存在在差差异异，对对投投照照在在其其上上的的X射射线线的的吸吸收收量量各各不不相相同同，从从而而使使透透过过人人体体的的X射射线线强强度度分分布布发发生生变变化化并并携携带带人人体体信信息息，最最终终形形成成X射射线线信信息息影影像像。X射射线线信信息息影影像像不不能能为为人人眼眼识识别别，须须通通过过一一定定的的采采集集、转转换
13、换、显显示示系系统统将将X射射线线强强度度分分布布转转换换成成可可见见光的强度分布，形成人眼可见的光的强度分布，形成人眼可见的X 射线影像。射线影像。l穿过物质层的穿过物质层的X X线光子线光子:a.a.原射线束中的光子原射线束中的光子，能量和方向均未变化,即高能成分 b.b.散射光子散射光子，能量和方向都发生改变。X线成像线成像 人体不同密度组织与人体不同密度组织与X线成像的关系线成像的关系 X线成像线成像 人体不同厚度组织与人体不同厚度组织与X线成像的关系线成像的关系 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线成像的基本条件线成像的基本条件X线的特
14、征线的特征2.X射线与物质间的相互作用射线与物质间的相互作用（2）X射线的荧光作用。射线的荧光作用。X射射线线是是肉肉眼眼看看不不见见的的，但但当当它它照照射射某某些些物物质质时时，如如磷磷、铂铂氰氰化化钡钡、硫硫化化锌锌、钨钨酸酸钙钙等等，能能够够使使这这些些物物质质的的原原子子处处于于激激发发态态，当当它它们们回到基态时就能够发出荧光回到基态时就能够发出荧光，这类物质称荧光物质。，这类物质称荧光物质。医医学学中中透透视视用用的的荧荧光光屏屏、X射射线线摄摄影影用用的的增增感感屏屏、影影像像增增强强器器中中的输入屏和输出屏都是利用荧光特性做成的。的输入屏和输出屏都是利用荧光特性做成的。（3）
15、X射线的电离作用。射线的电离作用。X射射线线虽虽然然不不带带电电，但但具具有有足足够够能能量量的的X光光子子能能够够撞撞击击原原子子中中轨轨道道电子，使之脱离原子产生一次电离。电子，使之脱离原子产生一次电离。电离作用也是电离作用也是X射线损伤和治疗的基础。射线损伤和治疗的基础。X线的特征线的特征2.X射线与物质间的相互作用射线与物质间的相互作用（4）X射线的热作用。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。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射线的化学效应射线的化学效应(感光作用和着色作用感光作用和着色作用)。X射射线线能能使使多多种种物物
16、质质发发生生光光化化学学反反应应。例例如如，X射射线线能能使使照照相相底底片片感光。感光。（6）X射线的生物效应。射线的生物效应。生生物物组组织织经经一一定定量量的的X射射线线照照射射，会会产产生生电电离离和和激激发发，使使细细胞胞受受到到损损伤伤、抑抑制制、死死亡亡或或通通过过遗遗传传变变异异影影响响下下一一代代，这这种种现现象象称称为为X射射线线的生物效应。这个特性可充分应用在肿瘤放射治疗中。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lMR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）；l射频电磁波是产生和传递MR信号的信
17、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第五节 影像视读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第二章 医学影像成像的基本条件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 第二章第二章 医学影像成像的基本条件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
18、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、摄影程序第二章第二章 医学影像成像的基本条件医学影像成像的基本条件3X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第二章 医学影像成像的基本条件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、影像增强器第二章第二章 医学影像成像的基本条件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（）
19、A、2540kVp B、3540kVp C、4060kVp D、40100kVp E、25150kVp 第二章第二章 医学影像成像的基本条件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第二章 医学影像成像的基本条件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第二章 医学影像成像的基本条件医学影
20、像成像的基本条件8X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、照片第二章第二章 医学影像成像的基本条件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、显影液第二章第二章 医学影像成像的基本条件医学影像成像的基本条件10X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第二章 医学影像成像的基本条件医学影像成像的基本条件11X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