影像設(shè)備知識(shí)點(diǎn)二

1、影像設(shè)備學(xué)（二）影像設(shè)備學(xué)（二）一一一一二、二、計(jì)算機(jī)和圖像重建系統(tǒng)計(jì)算機(jī)和圖像重建系統(tǒng)計(jì)算機(jī)和圖像重建系統(tǒng)：由圖像重建單元、磁盤(pán)機(jī)、計(jì)算機(jī)和圖像重建系統(tǒng)：由圖像重建單元、磁盤(pán)機(jī)、D/A 轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器（DAC）等組成。）等組成。 CT 用計(jì)算機(jī)的功能：用計(jì)算機(jī)的功能： 控制整個(gè)控制整個(gè) CT 系統(tǒng)的運(yùn)行；系統(tǒng)的運(yùn)行； 圖像重建；圖像重建； 圖像處理；圖像處理； 故障的診斷與分析故障的診斷與分析；2 CT 用計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)：包括四個(gè)部分：用計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)：包括四個(gè)部分：控制部分：控制掃描和數(shù)據(jù)采集；控制部分：控制掃描和數(shù)據(jù)采集；圖像重建單元：負(fù)責(zé)圖像的重建運(yùn)算，由陣列處理機(jī)來(lái)完成；圖像重建單元：負(fù)

2、責(zé)圖像的重建運(yùn)算，由陣列處理機(jī)來(lái)完成；圖像顯示：完成圖像數(shù)據(jù)的緩存和圖像的顯示；圖像顯示：完成圖像數(shù)據(jù)的緩存和圖像的顯示；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：完成原始數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：完成原始數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。3.CT 用計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)：用計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)：足夠大的內(nèi)存空間；足夠大的內(nèi)存空間；大容量的運(yùn)算能力；大容量的運(yùn)算能力；運(yùn)算精度要高；運(yùn)算精度要高； 運(yùn)算速度要快；運(yùn)算速度要快；控控制效率要高；制效率要高；具有一定的通用性。具有一定的通用性。4.圖像重建單元圖像重建單元又稱快速重建單元又稱快速重建單元（FRU） ，采用專(zhuān)用計(jì)算機(jī)采用專(zhuān)用計(jì)算機(jī)（陣列處理機(jī)陣列處理機(jī)）來(lái)執(zhí)行圖像重建和處理任務(wù)來(lái)執(zhí)行圖像重

3、建和處理任務(wù)。陣陣列處理機(jī)與主控計(jì)算機(jī)相連，其本身不能獨(dú)立工作，需要在主控計(jì)算機(jī)的控制下進(jìn)行圖像重建和處理。陣列處理機(jī)由列處理機(jī)與主控計(jì)算機(jī)相連，其本身不能獨(dú)立工作，需要在主控計(jì)算機(jī)的控制下進(jìn)行圖像重建和處理。陣列處理機(jī)由許多微處理器組成，每個(gè)微處理器都有自己的運(yùn)算器、指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并按一定的順序并行工作，互不干許多微處理器組成，每個(gè)微處理器都有自己的運(yùn)算器、指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并按一定的順序并行工作，互不干擾。擾。5.計(jì)算機(jī)控制計(jì)算機(jī)控制 計(jì)算機(jī)控制主要是對(duì)掃描進(jìn)行控制，它分別對(duì)掃計(jì)算機(jī)控制主要是對(duì)掃描進(jìn)行控制，它分別對(duì)掃描架、掃描床、數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行控制?，F(xiàn)代描架、掃描床、數(shù)

4、據(jù)處理裝置進(jìn)行控制?，F(xiàn)代 CT 中的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)多中的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)多采用多通道技術(shù)，目的是為了提高處理速度和運(yùn)算能力。多采用多采用多通道技術(shù)，目的是為了提高處理速度和運(yùn)算能力。多采用多通道技術(shù)通道技術(shù)串行處理方式、并行處理方式、分步式處理方式。串行處理方式、并行處理方式、分步式處理方式。計(jì)算機(jī)控制的關(guān)鍵是對(duì)掃描的工作過(guò)程和時(shí)序進(jìn)行控制計(jì)算機(jī)控制的關(guān)鍵是對(duì)掃描的工作過(guò)程和時(shí)序進(jìn)行控制。控制分別。控制分別采用集中控制方式和分散控制方式。目前多采用分散控制方式。采用集中控制方式和分散控制方式。目前多采用分散控制方式。6.CT 軟件分為：基本功能軟件和專(zhuān)用功能軟件。軟件分為：基本功能軟件和專(zhuān)用功能軟件。基

5、本功能軟件：指各類(lèi)基本功能軟件：指各類(lèi) CT 都需要具有的掃描、診斷、都需要具有的掃描、診斷、顯示和記錄、圖像處理和故障診斷等軟件。顯示和記錄、圖像處理和故障診斷等軟件。專(zhuān)用功能軟件：專(zhuān)用功能軟件： 動(dòng)態(tài)掃描軟件動(dòng)態(tài)掃描軟件 快速連續(xù)掃描軟件快速連續(xù)掃描軟件 定位掃描軟件定位掃描軟件 目標(biāo)掃描軟件目標(biāo)掃描軟件 平滑濾過(guò)軟件平滑濾過(guò)軟件 三維圖像重建軟件三維圖像重建軟件 高分辨率軟件高分辨率軟件 定量定量 CT（QCT）軟件）軟件 氙氣增強(qiáng)氙氣增強(qiáng) CT 掃描軟件掃描軟件三、三、圖像顯示和存儲(chǔ)系統(tǒng)圖像顯示和存儲(chǔ)系統(tǒng)圖像顯示和存儲(chǔ)系統(tǒng)：由接口電路、圖像顯示器、多幅相機(jī)、硬盤(pán)、刻錄光盤(pán)組成。圖像顯示

6、和存儲(chǔ)系統(tǒng)：由接口電路、圖像顯示器、多幅相機(jī)、硬盤(pán)、刻錄光盤(pán)組成。（一）圖像顯示（一）圖像顯示1.原理：將二維數(shù)字矩陣（數(shù)字圖像）中的各象素（原理：將二維數(shù)字矩陣（數(shù)字圖像）中的各象素（CT 值）轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的二維模擬矩陣（模擬圖像）中的灰階。值）轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的二維模擬矩陣（模擬圖像）中的灰階。2.裝置裝置：通常使用黑白監(jiān)視器通常使用黑白監(jiān)視器，顯示矩陣多采用顯示矩陣多采用 512512 （712bit） 。目前常用目前常用 1280 1024 顯示矩陣的大屏幕監(jiān)顯示矩陣的大屏幕監(jiān)視器。視器。（二）圖像存儲(chǔ)（二）圖像存儲(chǔ)1. 軟存儲(chǔ)軟存儲(chǔ)：就是將數(shù)字圖像拷貝到磁帶就是將數(shù)字圖像拷貝到磁帶、磁盤(pán)磁盤(pán)

7、、光盤(pán)上光盤(pán)上。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：可方便地進(jìn)行圖像處理和轉(zhuǎn)換可方便地進(jìn)行圖像處理和轉(zhuǎn)換，縮小空間縮小空間，便于保存便于保存。2. 硬存儲(chǔ)：就是將數(shù)字圖像拷貝到膠片上。優(yōu)點(diǎn)：照片圖像直觀、分辨率高，便于診斷和攜帶。硬存儲(chǔ)：就是將數(shù)字圖像拷貝到膠片上。優(yōu)點(diǎn)：照片圖像直觀、分辨率高，便于診斷和攜帶。第三節(jié)第三節(jié)螺螺 旋旋CT概概 述述螺旋螺旋 CT 是在普通是在普通 CT 的基礎(chǔ)上利用滑環(huán)技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的容積掃描。的基礎(chǔ)上利用滑環(huán)技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的容積掃描。它是它是 CT 掃描床勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，掃描床勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，X 線管及探測(cè)器繞人體連續(xù)的勻速旋轉(zhuǎn)并采集數(shù)據(jù)，使線管及探測(cè)器繞人體連續(xù)的勻速旋轉(zhuǎn)并采集數(shù)據(jù)，

8、使 X 線管繞人體旋轉(zhuǎn)的軌跡呈線管繞人體旋轉(zhuǎn)的軌跡呈螺旋狀，因此而得名螺旋螺旋狀，因此而得名螺旋 CT。它使。它使 X 線管和探測(cè)器單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)成為現(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)了快速掃描。線管和探測(cè)器單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)成為現(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)了快速掃描。一、螺旋掃描的特點(diǎn)一、螺旋掃描的特點(diǎn)： （1）容積掃描容積掃描：掃描范圍大，連續(xù)的容積數(shù)據(jù)，避免了病灶被漏掉；：掃描范圍大，連續(xù)的容積數(shù)據(jù)，避免了病灶被漏掉；影像設(shè)備學(xué)（二）影像設(shè)備學(xué)（二）二二二二（2）回顧性重建：可以在不同的位置、以不同的層距進(jìn)行任意多次重建，提高了病灶的檢出率；）回顧性重建：可以在不同的位置、以不同的層距進(jìn)行任意多次重建，提高了病灶的檢出率；（3）內(nèi)插重建

9、：螺旋掃描層面內(nèi)的數(shù)據(jù)不完整，需要使用線性內(nèi)插重建來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充、校正。）內(nèi)插重建：螺旋掃描層面內(nèi)的數(shù)據(jù)不完整，需要使用線性內(nèi)插重建來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充、校正。線性內(nèi)插法：線性內(nèi)插法：360線性內(nèi)插法和線性內(nèi)插法和 180線性內(nèi)插法。線性內(nèi)插法。360線性內(nèi)插法：與常規(guī)線性內(nèi)插法：與常規(guī) CT 相比，噪聲降低了相比，噪聲降低了 1718%，但層靈敏度曲線（，但層靈敏度曲線（slicesensitiveprofile，SSP）增寬，）增寬，降低了降低了 Z 軸分辨力。軸分辨力。180線性內(nèi)插法：與常規(guī)線性內(nèi)插法：與常規(guī) CT 相比，噪聲增加了相比，噪聲增加了 1229%，但，但 Z 軸分辨力高于軸分辨力高于

10、360線性內(nèi)插法。線性內(nèi)插法。二二.螺旋掃描裝置螺旋掃描裝置滑環(huán)滑環(huán)（一）傳統(tǒng)方式（一）傳統(tǒng)方式傳統(tǒng)傳統(tǒng) CT 機(jī)的供電方式機(jī)的供電方式電纜連接電纜連接。它包括它包括： （1） 高壓電纜高壓電纜X 線管及燈絲線管及燈絲（2） 控制電纜控制電纜傳輸計(jì)算機(jī)指令及傳輸計(jì)算機(jī)指令及各種參數(shù)（各種參數(shù)（3） 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集將采集的數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)（將采集的數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)（4） 驅(qū)動(dòng)電纜驅(qū)動(dòng)電纜驅(qū)動(dòng)馬達(dá)及其它用電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)及其它用電以上幾種電纜限制了以上幾種電纜限制了 X 線管、探測(cè)器旋轉(zhuǎn)的角度和速度，因而就限制了掃描速度。線管、探測(cè)器旋轉(zhuǎn)的角度和速度，因而就限制了掃描速度。（二）（二）滑環(huán)技術(shù)滑環(huán)技術(shù)用滑

11、環(huán)和碳刷代替電纜的技術(shù)。用滑環(huán)和碳刷代替電纜的技術(shù)。由于所有電纜連接都由滑環(huán)與碳刷來(lái)完成，使由于所有電纜連接都由滑環(huán)與碳刷來(lái)完成，使 X 線管與探測(cè)器單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)成為現(xiàn)實(shí)。線管與探測(cè)器單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)成為現(xiàn)實(shí)?；h(huán)由三部分組成滑環(huán)由三部分組成： （1） 傳送設(shè)備操作與控制信號(hào)的低壓環(huán)（傳送設(shè)備操作與控制信號(hào)的低壓環(huán)（2） 供應(yīng)供應(yīng) X 線管與變壓器電源的高壓環(huán)（線管與變壓器電源的高壓環(huán)（3） 探測(cè)器探測(cè)器傳送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)環(huán)傳送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)環(huán)高壓環(huán)根據(jù)電壓的不同又分為高壓滑環(huán)和低壓滑環(huán)。高壓環(huán)根據(jù)電壓的不同又分為高壓滑環(huán)和低壓滑環(huán)。1. 低壓滑環(huán)：用滑環(huán)技術(shù)對(duì)掃描機(jī)架內(nèi)以低電壓饋電而產(chǎn)生低壓滑環(huán)：用滑環(huán)

12、技術(shù)對(duì)掃描機(jī)架內(nèi)以低電壓饋電而產(chǎn)生 X 線的方式。線的方式。特點(diǎn)特點(diǎn)： （1）電壓低電壓低，容易實(shí)現(xiàn)良好的絕緣容易實(shí)現(xiàn)良好的絕緣（2）數(shù)據(jù)傳輸性能較穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸性能較穩(wěn)定（3）電流大電流大，容易產(chǎn)生電弧容易產(chǎn)生電?。?）高壓發(fā)生器內(nèi)置高壓發(fā)生器內(nèi)置，增加了旋轉(zhuǎn)部分的體積和重量，限制掃描速度。增加了旋轉(zhuǎn)部分的體積和重量，限制掃描速度。2. 高壓滑環(huán)：利用滑環(huán)技術(shù)將高壓電饋入機(jī)架內(nèi)以供高壓滑環(huán)：利用滑環(huán)技術(shù)將高壓電饋入機(jī)架內(nèi)以供 X 線管產(chǎn)生線管產(chǎn)生 X 線的方式。線的方式。特點(diǎn)：特點(diǎn)： （1）高壓發(fā)生器外置，不增加旋轉(zhuǎn)部分的重量和體積，掃描速度快）高壓發(fā)生器外置，不增加旋轉(zhuǎn)部分的重量和體積，掃描

13、速度快； （2）電流小，滑環(huán)接觸點(diǎn)處熱量少（）電流小，滑環(huán)接觸點(diǎn)處熱量少（3）容易產(chǎn)生高壓放電，產(chǎn)生高壓噪音，影響數(shù)據(jù)傳輸容易產(chǎn)生高壓放電，產(chǎn)生高壓噪音，影響數(shù)據(jù)傳輸； （4） 對(duì)絕緣要求高。對(duì)絕緣要求高。螺旋螺旋 CT 的硬件和軟件的硬件和軟件由于螺旋掃描是由于螺旋掃描是 X 線管單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)并曝光線管單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)并曝光，探測(cè)器連續(xù)數(shù)據(jù)采集探測(cè)器連續(xù)數(shù)據(jù)采集，檢查床連續(xù)移動(dòng)檢查床連續(xù)移動(dòng)，圖像連續(xù)重建圖像連續(xù)重建，因此因此，對(duì)硬件對(duì)硬件和軟件的要求更高。和軟件的要求更高。1. 硬件特點(diǎn)：硬件特點(diǎn)： X 線管：功率要大（管電流大線管：功率要大（管電流大） ，熱容量要高，散熱要快；，熱容量要高，

14、散熱要快；探測(cè)器：穩(wěn)定性要好，轉(zhuǎn)換率高，也可以使用多排探測(cè)器；探測(cè)器：穩(wěn)定性要好，轉(zhuǎn)換率高，也可以使用多排探測(cè)器；機(jī)架與檢查床：機(jī)架的孔徑要盡可能大，增大傾角，檢查床定位精度高，移動(dòng)更平穩(wěn)；機(jī)架與檢查床：機(jī)架的孔徑要盡可能大，增大傾角，檢查床定位精度高，移動(dòng)更平穩(wěn)；控制臺(tái)與計(jì)算機(jī)：控制臺(tái)的操作更方便，計(jì)算機(jī)的容量要更大，顯示矩陣最好使用控制臺(tái)與計(jì)算機(jī)：控制臺(tái)的操作更方便，計(jì)算機(jī)的容量要更大，顯示矩陣最好使用 10241024 的顯示器；的顯示器；2.軟件技術(shù)：三維重建軟件包，智能掃描軟件等的使用。軟件技術(shù)：三維重建軟件包，智能掃描軟件等的使用。螺旋掃描中的有關(guān)參數(shù)螺旋掃描中的有關(guān)參數(shù)1、一般參

15、數(shù)一般參數(shù)（1）數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集：?jiǎn)未温菪龗呙柚惺占恼麄€(gè)體積數(shù)據(jù)單次螺旋掃描中收集的整個(gè)體積數(shù)據(jù)； （2）周數(shù)周數(shù)：一次數(shù)據(jù)采集中一次數(shù)據(jù)采集中 X 線管的旋轉(zhuǎn)周線管的旋轉(zhuǎn)周次次； （3）螺距：）螺距：X 線管旋轉(zhuǎn)一周時(shí)掃描床移動(dòng)的距離線管旋轉(zhuǎn)一周時(shí)掃描床移動(dòng)的距離； （4）層厚：由準(zhǔn)直器設(shè)定的）層厚：由準(zhǔn)直器設(shè)定的 X 線束的厚度。線束的厚度。2、螺旋因子：螺距與掃描層厚之比。螺旋因子：螺距與掃描層厚之比。當(dāng)掃描層厚一定的情況下，螺距越大，螺旋因子越大，掃描速度越快，獲得的信息（數(shù)據(jù)）越少，圖像質(zhì)量越差。當(dāng)掃描層厚一定的情況下，螺距越大，螺旋因子越大，掃描速度越快，獲得的信息（數(shù)據(jù)）越少，

16、圖像質(zhì)量越差。螺旋度：螺旋因子乘以螺旋度：螺旋因子乘以 100%。成像范圍：一次采集中成像的第一層面中點(diǎn)與最后一層中點(diǎn)之間的距離；總成像數(shù)：。成像范圍：一次采集中成像的第一層面中點(diǎn)與最后一層中點(diǎn)之間的距離；總成像數(shù)：一次采集后所有的重建圖像數(shù)；床移動(dòng)范圍：一次采集中檢查床沿長(zhǎng)軸方向移動(dòng)距離之和。成像間隔：連續(xù)兩幅重建一次采集后所有的重建圖像數(shù)；床移動(dòng)范圍：一次采集中檢查床沿長(zhǎng)軸方向移動(dòng)距離之和。成像間隔：連續(xù)兩幅重建圖像的層面中心點(diǎn)間的距離圖像的層面中心點(diǎn)間的距離成像間隔與普通成像間隔與普通 CT 的層距既有區(qū)別，又有聯(lián)系。的層距既有區(qū)別，又有聯(lián)系。區(qū)別：成像間隔在掃描后可以改變后再進(jìn)行圖像重

17、建，而普通區(qū)別：成像間隔在掃描后可以改變后再進(jìn)行圖像重建，而普通 CT 的層距在掃描后不能更改。的層距在掃描后不能更改。聯(lián)系：成像間隔在圖像重建后就變成了層距。聯(lián)系：成像間隔在圖像重建后就變成了層距。重建的層數(shù)取決于層厚與成像間隔。當(dāng)層厚等于成像間隔時(shí)：重建層數(shù)重建的層數(shù)取決于層厚與成像間隔。當(dāng)層厚等于成像間隔時(shí)：重建層數(shù)=（周數(shù)（周數(shù)-2）+1當(dāng)成像間隔小于層厚時(shí)，稱為重疊重建：重建層數(shù)當(dāng)成像間隔小于層厚時(shí)，稱為重疊重建：重建層數(shù)=（周數(shù)（周數(shù)-2）（層厚（層厚/間隔）間隔）+1回顧性重建：先收集螺旋掃描的原始數(shù)據(jù)，然后可以脫離螺距在任何位置上對(duì)圖像進(jìn)行斷面重建。重疊重建可提高縱回顧性重建：

18、先收集螺旋掃描的原始數(shù)據(jù)，然后可以脫離螺距在任何位置上對(duì)圖像進(jìn)行斷面重建。重疊重建可提高縱向分辨率。向分辨率。影像設(shè)備學(xué)（二）影像設(shè)備學(xué)（二）三三三三3、螺旋插值、螺旋插值當(dāng)病人隨掃描床移動(dòng)通過(guò)掃描野時(shí)獲取的螺旋數(shù)據(jù)，因病人在掃描中移動(dòng)，覆蓋當(dāng)病人隨掃描床移動(dòng)通過(guò)掃描野時(shí)獲取的螺旋數(shù)據(jù)，因病人在掃描中移動(dòng)，覆蓋 360角的數(shù)據(jù)用常規(guī)方式重建會(huì)出現(xiàn)角的數(shù)據(jù)用常規(guī)方式重建會(huì)出現(xiàn)偽影。為了消除這些偽影，同時(shí)為了重建掃描體積中的任意位置上的圖像，必須從螺旋數(shù)據(jù)中合成平面（即軸向）數(shù)偽影。為了消除這些偽影，同時(shí)為了重建掃描體積中的任意位置上的圖像，必須從螺旋數(shù)據(jù)中合成平面（即軸向）數(shù)據(jù)。據(jù)。螺旋內(nèi)插法（

19、螺旋內(nèi)插法（interpolation） ：為了得到合成的平面數(shù)據(jù)，需要對(duì)螺旋數(shù)據(jù)的：為了得到合成的平面數(shù)據(jù)，需要對(duì)螺旋數(shù)據(jù)的 Z 軸加權(quán)處理，這種方法稱之。軸加權(quán)處理，這種方法稱之。螺旋內(nèi)插器：具有加權(quán)處理的功能部件。螺旋內(nèi)插器：具有加權(quán)處理的功能部件。螺旋內(nèi)插器常采用的有三種：標(biāo)準(zhǔn)型、清晰型、超清晰型。螺旋內(nèi)插器常采用的有三種：標(biāo)準(zhǔn)型、清晰型、超清晰型。360線性內(nèi)插采用了兩周范圍的數(shù)據(jù)；標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)插采用了一周范圍的數(shù)據(jù)；線性內(nèi)插采用了兩周范圍的數(shù)據(jù)；標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)插采用了一周范圍的數(shù)據(jù)；清晰內(nèi)插是一個(gè)高階清晰內(nèi)插是一個(gè)高階、單邊凸的內(nèi)插器單邊凸的內(nèi)插器，是對(duì)是對(duì) Z 軸向上離開(kāi)感興趣區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)向

20、加權(quán)軸向上離開(kāi)感興趣區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)向加權(quán)，使數(shù)據(jù)由兩周加權(quán)后變?yōu)槭箶?shù)據(jù)由兩周加權(quán)后變?yōu)橐恢艿臄?shù)據(jù)；超清晰內(nèi)插是一個(gè)高階、雙邊凸的內(nèi)插器，它對(duì)三周內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)。一周的數(shù)據(jù)；超清晰內(nèi)插是一個(gè)高階、雙邊凸的內(nèi)插器，它對(duì)三周內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)。4、Z 軸分辨力軸分辨力CT 掃描的平面掃描的平面（X-Y）分辨力通常都好于縱軸分辨力通常都好于縱軸（Z 軸軸）分辨力分辨力，因?yàn)樵趻呙杵矫嫔系牟蓸勇蚀蟠蟪^(guò)層面和層面間的因?yàn)樵趻呙杵矫嫔系牟蓸勇蚀蟠蟪^(guò)層面和層面間的采樣率。采樣率。Z 軸分辨力與層敏感度曲線（軸分辨力與層敏感度曲線（ slicesensitiveprofile， SSP）密切相關(guān)。）密切相關(guān)

21、。SSP：沿著掃描床運(yùn)動(dòng)方向并通過(guò)掃描機(jī)架旋轉(zhuǎn)中心直線所決定的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)（：沿著掃描床運(yùn)動(dòng)方向并通過(guò)掃描機(jī)架旋轉(zhuǎn)中心直線所決定的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)（pointspreadfunction，PSF） 。因此，因此，SSP 一般作為描述一般作為描述 Z 軸分辨力的依據(jù)，軸分辨力的依據(jù)， Z 軸分辨力是由軸分辨力是由 SSP 決定的。決定的。SSP 描述體素的側(cè)面輪廓，決定了描述體素的側(cè)面輪廓，決定了 Z 軸方向體素的大小及特性，代表相鄰層面的相互影響，其理想形狀應(yīng)該為矩形軸方向體素的大小及特性，代表相鄰層面的相互影響，其理想形狀應(yīng)該為矩形。傳統(tǒng)傳統(tǒng) CT 中的中的 SSP 呈梯形呈梯形， 接近于矩形接近于

22、矩形； 而螺旋而螺旋 CT 中中 SSP 呈一正態(tài)分布呈一正態(tài)分布， 其形態(tài)有一定的變形其形態(tài)有一定的變形。 SSP 的全寬半值的全寬半值 （fullwidthathalfmaximum，F(xiàn)WHM ）就是掃描該層面的實(shí)際）就是掃描該層面的實(shí)際(有效有效)層厚。層厚。影響影響Z軸分辨力的因素軸分辨力的因素1、插值算法對(duì)、插值算法對(duì) Z 軸分辨力的影響軸分辨力的影響360線性內(nèi)插器采集的是線性內(nèi)插器采集的是 2360 的數(shù)據(jù)范圍，的數(shù)據(jù)范圍，SSP 的的 FWFM 超過(guò)層厚，使超過(guò)層厚，使 Z 軸分辨力降低；軸分辨力降低；180 線性內(nèi)插器采集的是線性內(nèi)插器采集的是 2（180 +扇形角度扇形角度

23、）的數(shù)據(jù)范圍的數(shù)據(jù)范圍（包括清晰和超清晰包括清晰和超清晰） ，SSP 的沒(méi)有明顯的變的沒(méi)有明顯的變形，形，Z 軸分辨力也沒(méi)有明顯的降低；所以，軸分辨力也沒(méi)有明顯的降低；所以， 180 線性內(nèi)插器使用的最廣泛。線性內(nèi)插器使用的最廣泛。2、螺旋因子對(duì)、螺旋因子對(duì) Z 軸分辨力的影響軸分辨力的影響螺旋因子越大，螺旋因子越大，SSP 變形增寬越明顯，變形增寬越明顯，F(xiàn)WHM 明顯大于層厚，使明顯大于層厚，使 Z 軸分辨力降低也更明顯。軸分辨力降低也更明顯。多層螺旋多層螺旋 CT（MSCT）1、螺旋因子螺旋因子SSCT 的螺旋因子為的螺旋因子為：螺距與層厚的比值螺距與層厚的比值。MSCT 的螺旋因子定義

24、為的螺旋因子定義為：螺距除以成像層數(shù)與層厚之螺距除以成像層數(shù)與層厚之積。即：螺旋因子積。即：螺旋因子=螺距螺距/（成像層數(shù)（成像層數(shù)層厚）或?qū)雍瘢┗?螺距螺距/成像探測(cè)器的排數(shù)成像探測(cè)器的排數(shù)探測(cè)器寬度）探測(cè)器寬度）例如：螺距為例如：螺距為 3.75mm，層厚為，層厚為 1.25mm，對(duì)于，對(duì)于 SSCT 的螺距為：的螺距為：3.75/1.25=3；對(duì)于；對(duì)于 4 層層 1.25mm 最小探測(cè)器寬最小探測(cè)器寬度度MSCT 的螺距為：的螺距為：3.75/ 4 1.25=0.75。螺旋因子的可選擇性螺旋因子的可選擇性：螺旋因子選擇可分為螺旋因子選擇可分為：高圖像質(zhì)量高圖像質(zhì)量（high quali

25、ty HQ）模式和高速模式和高速（high speed HS）模式模式。HQ 模式注重優(yōu)化掃描條件，使用較小的螺旋因子提高模式注重優(yōu)化掃描條件，使用較小的螺旋因子提高 Z 軸分辨力，從而提高圖像質(zhì)量。軸分辨力，從而提高圖像質(zhì)量。HS 模式主要是提高掃描速度，使用較大的螺距因子，從而縮短掃描時(shí)間。模式主要是提高掃描速度，使用較大的螺距因子，從而縮短掃描時(shí)間。2、層面選擇、層面選擇層厚的影響因素層厚的影響因素：濾過(guò)插入法和螺旋因子濾過(guò)插入法和螺旋因子。濾過(guò)插入法不同濾過(guò)插入法不同，有效層厚也不同有效層厚也不同；螺旋因子越大螺旋因子越大，有效層厚也越厚有效層厚也越厚。MSCT 的最小層厚取決于最小探

26、測(cè)器排的寬度的最小層厚取決于最小探測(cè)器排的寬度，其余層厚由探測(cè)器排的不同組合來(lái)獲得其余層厚由探測(cè)器排的不同組合來(lái)獲得。MSCT 的不同層厚可以通過(guò)的不同層厚可以通過(guò)回顧性重建來(lái)獲得；回顧性重建來(lái)獲得；SSCT 卻不具有如此的功能。卻不具有如此的功能。3、重建算法重建算法：主要特點(diǎn)表現(xiàn)在優(yōu)化采樣掃描主要特點(diǎn)表現(xiàn)在優(yōu)化采樣掃描（optimizedsamplingscan）和濾過(guò)內(nèi)插法和濾過(guò)內(nèi)插法（filterinterpolation）兩方面。兩方面。（1）優(yōu)化采樣掃描優(yōu)化采樣掃描：螺旋掃描因掃描床在運(yùn)動(dòng)螺旋掃描因掃描床在運(yùn)動(dòng)，每周的起點(diǎn)和終點(diǎn)不在同一平面上每周的起點(diǎn)和終點(diǎn)不在同一平面上，如果將數(shù)

27、據(jù)直接用于重建圖如果將數(shù)據(jù)直接用于重建圖像像，就會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影和層面錯(cuò)位就會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影和層面錯(cuò)位。 SSCT 對(duì)原始數(shù)據(jù)的相鄰點(diǎn)用內(nèi)插法進(jìn)行逐點(diǎn)修正對(duì)原始數(shù)據(jù)的相鄰點(diǎn)用內(nèi)插法進(jìn)行逐點(diǎn)修正，然后再進(jìn)行圖像重建然后再進(jìn)行圖像重建. MSCT如果也采用如果也采用 SSCT 的重建方法的重建方法，將產(chǎn)生嚴(yán)重偽影將產(chǎn)生嚴(yán)重偽影。因此對(duì)單一層面成像因此對(duì)單一層面成像，MSCT 通過(guò)調(diào)整數(shù)據(jù)采集軌跡來(lái)獲得信息補(bǔ)通過(guò)調(diào)整數(shù)據(jù)采集軌跡來(lái)獲得信息補(bǔ)償，并通過(guò)調(diào)整螺旋因子來(lái)縮短采樣間隔，在償，并通過(guò)調(diào)整螺旋因子來(lái)縮短采樣間隔，在 Z 軸方向上增加采樣密度，達(dá)到改善圖像質(zhì)量的目的。軸方向上增加采樣密度，達(dá)到改善圖像

28、質(zhì)量的目的。（2）濾過(guò)內(nèi)插法：指在濾過(guò)內(nèi)插法：指在 Z 軸方向設(shè)置一個(gè)確定的濾過(guò)寬度，優(yōu)化采樣掃描的數(shù)據(jù)通過(guò)改變?yōu)V過(guò)波形和寬度來(lái)調(diào)軸方向設(shè)置一個(gè)確定的濾過(guò)寬度，優(yōu)化采樣掃描的數(shù)據(jù)通過(guò)改變?yōu)V過(guò)波形和寬度來(lái)調(diào)影像設(shè)備學(xué)（二）影像設(shè)備學(xué)（二）四四四四整整 SSP 的外形、有效層厚及圖像噪聲，取代的外形、有效層厚及圖像噪聲，取代 SSCT 的線性內(nèi)插法來(lái)實(shí)現(xiàn)的線性內(nèi)插法來(lái)實(shí)現(xiàn) Z 軸方向的多層圖像重建。軸方向的多層圖像重建。4、應(yīng)用特點(diǎn)、應(yīng)用特點(diǎn)與與 SSCT 相比，相比，MSCT 的特點(diǎn)表現(xiàn)在：的特點(diǎn)表現(xiàn)在：掃描速度快掃描速度快，重建速度也快重建速度也快。射線利用率高射線利用率高；照射量減少了照射量

29、減少了 1540%，X 線管損耗小線管損耗小。空間分辨率高空間分辨率高，特別是特別是 Z軸分辨率軸分辨率. 掃描范圍大，采集信息量大。掃描范圍大，采集信息量大。降低了對(duì)比劑的用量。降低了對(duì)比劑的用量。一次掃描可重建出不同層厚的一次掃描可重建出不同層厚的 CT 圖像。圖像。因 此 ，因 此 ， MSCT 應(yīng) 用 特 點(diǎn) 表 現(xiàn) 為 ：應(yīng) 用 特 點(diǎn) 表 現(xiàn) 為 ： 檢 查 范 圍 大檢 查 范 圍 大 ; 病 灶 檢 出 率 高病 灶 檢 出 率 高 ; 圖 像 質(zhì) 量 更 好 ；圖 像 質(zhì) 量 更 好 ； 器 官 多 時(shí) 相 動(dòng) 態(tài) 增 強(qiáng) 檢 查 及 功 能 成 像 ；器 官 多 時(shí) 相 動(dòng)

30、 態(tài) 增 強(qiáng) 檢 查 及 功 能 成 像 ； 高 質(zhì) 量 圖 像 重 建 和 三 維 成 像高 質(zhì) 量 圖 像 重 建 和 三 維 成 像 ; CTA 效 果 好 ；效 果 好 ；特殊檢查的開(kāi)發(fā)。特殊檢查的開(kāi)發(fā)。磁共振成像設(shè)備學(xué)講授內(nèi)容磁共振成像設(shè)備學(xué)講授內(nèi)容磁共振概述磁共振概述一、一、 磁共振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展磁共振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展磁共振成像（磁共振成像（Magnetic resonance imaging,MRI)是根據(jù)生物體是根據(jù)生物體磁性核磁性核（氫核）在（氫核）在磁場(chǎng)磁場(chǎng)中的表現(xiàn)特性成像的高技術(shù)。中的表現(xiàn)特性成像的高技術(shù)。（一）（一） 磁共振成像的物理基礎(chǔ)磁共振成像的物理基礎(chǔ)磁共振成像

31、的物理基礎(chǔ)：為核磁共振磁共振成像的物理基礎(chǔ)：為核磁共振 （nulear Magnetic resonance,NMR）理論。所謂）理論。所謂 NMR，是指與，是指與物質(zhì)磁性物質(zhì)磁性和和磁場(chǎng)磁場(chǎng)有關(guān)的有關(guān)的共振共振現(xiàn)象。也可以說(shuō)，它是現(xiàn)象。也可以說(shuō)，它是低能量電磁波低能量電磁波。即。即射頻波射頻波與既有與既有角動(dòng)量又有磁矩角動(dòng)量又有磁矩的的核系統(tǒng)在外磁場(chǎng)核系統(tǒng)在外磁場(chǎng)中相互作中相互作用所表現(xiàn)出的共振特性。用所表現(xiàn)出的共振特性。NMR 的本質(zhì)：為一種的本質(zhì)：為一種能級(jí)間躍遷的量子效應(yīng)能級(jí)間躍遷的量子效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用這一現(xiàn)象可以研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)利用這一現(xiàn)象可以研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)

32、。 據(jù)此據(jù)此，人們以不同的射頻脈沖序列對(duì)生物組織進(jìn)行激人們以不同的射頻脈沖序列對(duì)生物組織進(jìn)行激勵(lì)，并用線圈技術(shù)檢測(cè)組織的弛豫和質(zhì)子密度信息，就出現(xiàn)了勵(lì)，并用線圈技術(shù)檢測(cè)組織的弛豫和質(zhì)子密度信息，就出現(xiàn)了 MRI 技術(shù)技術(shù).正因?yàn)檫@樣，磁共振成像曾被稱做核磁共振正因?yàn)檫@樣，磁共振成像曾被稱做核磁共振成像成像(NMRI）和核磁共振）和核磁共振 CT（NMR-CT） 。（二）核磁共振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)（二）核磁共振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)核磁共振：屬于原子核物理的研究范疇，而原子核物理學(xué)起源于對(duì)放射性的研究，是核磁共振：屬于原子核物理的研究范疇，而原子核物理學(xué)起源于對(duì)放射性的研究，是 19 世紀(jì)末興起的嶄新課題世紀(jì)末興起

33、的嶄新課題，在此之前，人類(lèi)對(duì)這一領(lǐng)域毫無(wú)所知?？茖W(xué)的發(fā)展、到了在此之前，人類(lèi)對(duì)這一領(lǐng)域毫無(wú)所知?？茖W(xué)的發(fā)展、到了 20 世紀(jì)，就進(jìn)入了原子物理的時(shí)代，世紀(jì)，就進(jìn)入了原子物理的時(shí)代，20 世紀(jì)初，許多科學(xué)世紀(jì)初，許多科學(xué)家尤其是物理學(xué)家致力于核物理的研究。家尤其是物理學(xué)家致力于核物理的研究。今天的今天的核磁共振核磁共振是指處于靜磁場(chǎng)中的原子核系統(tǒng)受到一定頻率的電磁波作用時(shí)，將在它們的磁能級(jí)間產(chǎn)生是指處于靜磁場(chǎng)中的原子核系統(tǒng)受到一定頻率的電磁波作用時(shí)，將在它們的磁能級(jí)間產(chǎn)生共振躍共振躍遷遷，這就是我們現(xiàn)在所說(shuō)的這就是我們現(xiàn)在所說(shuō)的核磁共振現(xiàn)象核磁共振現(xiàn)象。但是但是，從從NMR的發(fā)現(xiàn)到的發(fā)現(xiàn)到MRI

34、裝置的誕生裝置的誕生，這中間經(jīng)歷了幾代物理學(xué)家及這中間經(jīng)歷了幾代物理學(xué)家及醫(yī)學(xué)家長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的努力。醫(yī)學(xué)家長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的努力。在在 1913 年年，斯特恩斯特恩(Otto Sterm)建立起測(cè)量磁偶極子運(yùn)動(dòng)的裝置建立起測(cè)量磁偶極子運(yùn)動(dòng)的裝置；泡利泡利(Wolfgang Pauli)提出核磁共振一詞提出核磁共振一詞，拉比拉比(Isidor Isaac Rabi)設(shè)計(jì)和完成世界上第一個(gè)核磁共振實(shí)驗(yàn)，因此，這一年在設(shè)計(jì)和完成世界上第一個(gè)核磁共振實(shí)驗(yàn)，因此，這一年在 NMR 發(fā)展史上揭開(kāi)了重要的一頁(yè)。發(fā)展史上揭開(kāi)了重要的一頁(yè)。由于由于泡利泡利（）對(duì)原子物理的開(kāi)拓性貢獻(xiàn)，于（）對(duì)原子物理的開(kāi)拓性貢獻(xiàn)，于 1

35、922 年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。1937 年年，拉瑟里尤拉瑟里尤(B.G.Lasarew)和舒伯尼科和舒伯尼科 L.W.Schubnikow)對(duì)固態(tài)氫開(kāi)展了研究發(fā)現(xiàn)對(duì)固態(tài)氫開(kāi)展了研究發(fā)現(xiàn)，即使在即使在 2K 的實(shí)驗(yàn)溫度的實(shí)驗(yàn)溫度下，微觀核磁矩在很短的時(shí)間內(nèi)就可達(dá)到熱平衡，因此，被認(rèn)為下，微觀核磁矩在很短的時(shí)間內(nèi)就可達(dá)到熱平衡，因此，被認(rèn)為最早發(fā)現(xiàn)核磁現(xiàn)象的人最早發(fā)現(xiàn)核磁現(xiàn)象的人。1939 年年，拉比拉比及其同事對(duì)核磁矩的測(cè)量方法進(jìn)行改進(jìn)及其同事對(duì)核磁矩的測(cè)量方法進(jìn)行改進(jìn)，使氫分子先后通過(guò)不均勻磁場(chǎng)和均勻磁場(chǎng)使氫分子先后通過(guò)不均勻磁場(chǎng)和均勻磁場(chǎng)，同時(shí)用一射頻同時(shí)用一射頻信號(hào)照射均勻磁場(chǎng)中

36、的分子信號(hào)照射均勻磁場(chǎng)中的分子， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):分子束在某一確定頻率處就會(huì)吸收射頻能量而發(fā)生細(xì)小但可測(cè)量的偏轉(zhuǎn)分子束在某一確定頻率處就會(huì)吸收射頻能量而發(fā)生細(xì)小但可測(cè)量的偏轉(zhuǎn),這實(shí)際這實(shí)際上是對(duì)核磁共振現(xiàn)象的首次觀察上是對(duì)核磁共振現(xiàn)象的首次觀察。1945 年年，美國(guó)哈佛大學(xué)的布洛克和麻省理工學(xué)院的普塞爾各自在研究核子物理試驗(yàn)中同時(shí)發(fā)現(xiàn)這一特殊的物理現(xiàn)美國(guó)哈佛大學(xué)的布洛克和麻省理工學(xué)院的普塞爾各自在研究核子物理試驗(yàn)中同時(shí)發(fā)現(xiàn)這一特殊的物理現(xiàn)象：核子在衡定的磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生磁共振現(xiàn)象。這一現(xiàn)象被廣泛應(yīng)用于物理學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域中。象：核子在衡定的磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生磁共振現(xiàn)象。這一現(xiàn)象被廣泛應(yīng)用于物理學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域

37、中。布氏（）和普氏（）在布氏（）和普氏（）在 1952 年因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。年因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。1951 年，阿諾德（年，阿諾德（Arnold）測(cè)出處于同一分子內(nèi)不同化學(xué)環(huán)境下的質(zhì)子的共振譜線，發(fā)表了能分辨化學(xué)位移的圖譜）測(cè)出處于同一分子內(nèi)不同化學(xué)環(huán)境下的質(zhì)子的共振譜線，發(fā)表了能分辨化學(xué)位移的圖譜，這種這種“化學(xué)位移化學(xué)位移”的發(fā)現(xiàn)，開(kāi)拓出使用的發(fā)現(xiàn)，開(kāi)拓出使用 NMR 來(lái)測(cè)定化學(xué)結(jié)構(gòu)的重要科學(xué)領(lǐng)域來(lái)測(cè)定化學(xué)結(jié)構(gòu)的重要科學(xué)領(lǐng)域-產(chǎn)生了產(chǎn)生了磁共振波譜學(xué)（磁共振波譜學(xué)（MRS）這這一邊緣學(xué)科。同年，加比拉德（一邊緣學(xué)科。同年，加比拉德（Gabilard）證實(shí)，共振波譜峰的形狀能夠反映靜磁場(chǎng)不

38、均勻性的分布情況）證實(shí)，共振波譜峰的形狀能夠反映靜磁場(chǎng)不均勻性的分布情況-就是今就是今天采用的梯度磁場(chǎng)磁共振成像法的基礎(chǔ)。天采用的梯度磁場(chǎng)磁共振成像法的基礎(chǔ)。20 世紀(jì)世紀(jì) 60 年代，磁共振波譜主要用于生物學(xué)領(lǐng)域的酶、蛋白質(zhì)、生物大分子的研究，年代，磁共振波譜主要用于生物學(xué)領(lǐng)域的酶、蛋白質(zhì)、生物大分子的研究，80 年代才用于人類(lèi)。年代才用于人類(lèi)。影像設(shè)備學(xué)（二）影像設(shè)備學(xué)（二）五五五五1973 年年，羅羅（勞勞）特伯特伯（） Nature雜志上發(fā)表了雜志上發(fā)表了 MRI 所需要的空間定位方法所需要的空間定位方法（利用梯度場(chǎng)利用梯度場(chǎng)），用兩支裝用兩支裝有水的試管的磁共振成像的圖像，這一發(fā)現(xiàn)意

39、義很深遠(yuǎn)。因此，于（有水的試管的磁共振成像的圖像，這一發(fā)現(xiàn)意義很深遠(yuǎn)。因此，于（2003 年獲得諾貝爾獎(jiǎng)年獲得諾貝爾獎(jiǎng)） 。同年，曼斯菲德研究出脈沖梯度法選擇成像斷層的方法。同年，曼斯菲德研究出脈沖梯度法選擇成像斷層的方法。1975 年恩斯托年恩斯托（Ernst）研究出相位編碼成像法研究出相位編碼成像法。1976 年年，研究出第一張人體圖像是活體手指研究出第一張人體圖像是活體手指。1977 年年，人體人體胸部成像胸部成像。1978 年年，人體頭和腹部成像人體頭和腹部成像。1980年年，世界上第一臺(tái)應(yīng)用于臨床的磁共振成像儀問(wèn)世世界上第一臺(tái)應(yīng)用于臨床的磁共振成像儀問(wèn)世。今天任何部位都可今天任何部位

40、都可以成像。以成像。（三）磁共振成像方法的發(fā)展（三）磁共振成像方法的發(fā)展將梯度磁場(chǎng)作用到一定幾何結(jié)構(gòu)的物體上，每個(gè)原子核的共振頻率將由它的位置決定，所以磁共振波譜是原子將梯度磁場(chǎng)作用到一定幾何結(jié)構(gòu)的物體上，每個(gè)原子核的共振頻率將由它的位置決定，所以磁共振波譜是原子核密度在梯度場(chǎng)方向的一維投影。若在一系列的方向作用梯度磁場(chǎng)，就得到一系列的投影，可用用的反投影方法核密度在梯度場(chǎng)方向的一維投影。若在一系列的方向作用梯度磁場(chǎng)，就得到一系列的投影，可用用的反投影方法重建物體的二維質(zhì)子磁共振圖像。其方法很多，有點(diǎn)成像法、線掃描方法、二維和三維的反投影重建和重建物體的二維質(zhì)子磁共振圖像。其方法很多，有點(diǎn)成像

41、法、線掃描方法、二維和三維的反投影重建和傅立葉成像法傅立葉成像法等。多數(shù)已成為歷史，只有傅立葉成像方法由于其效率高、功能多、產(chǎn)生的圖象分辨率高、偽影少、是目前各種磁共等。多數(shù)已成為歷史，只有傅立葉成像方法由于其效率高、功能多、產(chǎn)生的圖象分辨率高、偽影少、是目前各種磁共振成像設(shè)備所普遍采用的方法。振成像設(shè)備所普遍采用的方法。（四）（四）磁共振成像技術(shù)的發(fā)展磁共振成像技術(shù)的發(fā)展(1)硬件的發(fā)展硬件的發(fā)展1-超高磁場(chǎng)超高磁場(chǎng) MRI 設(shè)備發(fā)展迅速，設(shè)備發(fā)展迅速，3T 全身全身 MRI 機(jī)已用于臨床，機(jī)已用于臨床，9.4TMRI 機(jī)研制成功。機(jī)研制成功。2-中、低場(chǎng)中、低場(chǎng) MRI 機(jī)多采用開(kāi)放型，減

42、少了病人的幽閉恐怖感，并有利于檢查及介入治療的操作。機(jī)多采用開(kāi)放型，減少了病人的幽閉恐怖感，并有利于檢查及介入治療的操作。3 -增強(qiáng)梯度放大器的輸出功率及雙梯度的應(yīng)用，提高了成像速度。增強(qiáng)梯度放大器的輸出功率及雙梯度的應(yīng)用，提高了成像速度。4-多元陣列式全景線圈的應(yīng)用，以及多接收通道的配置，可使圖像采集速度提高數(shù)倍。多元陣列式全景線圈的應(yīng)用，以及多接收通道的配置，可使圖像采集速度提高數(shù)倍。5-圖像重建技術(shù)方面圖像重建技術(shù)方面：由于編碼技術(shù)的改進(jìn)和由于編碼技術(shù)的改進(jìn)和 SENST 技術(shù)使用技術(shù)使用，可提高成像的時(shí)間分辨力可提高成像的時(shí)間分辨力，大幅度縮短大幅度縮短 MRI 掃描時(shí)掃描時(shí)間。間。(

43、2)軟件的發(fā)展軟件的發(fā)展隨著隨著 MRI 硬件的發(fā)展，硬件的發(fā)展，MRI 軟件技術(shù)也有很大進(jìn)展：軟件技術(shù)也有很大進(jìn)展：1-EPI（回波平面成像）技術(shù)：具有瞬時(shí)成像、去除運(yùn)動(dòng)偽影、高時(shí)間分辨力?？勺餍呐K動(dòng)態(tài)圖像、顱腦部彌散（回波平面成像）技術(shù)：具有瞬時(shí)成像、去除運(yùn)動(dòng)偽影、高時(shí)間分辨力?？勺餍呐K動(dòng)態(tài)圖像、顱腦部彌散成像、灌注成像等。成像、灌注成像等。2-MRA（磁共振血管成像（磁共振血管成像） ：不需要對(duì)比劑即可得到血管造影像。：不需要對(duì)比劑即可得到血管造影像。3-FMRI（磁共振功能成像）技術(shù)：包括血氧水平依賴（磁共振功能成像）技術(shù)：包括血氧水平依賴（BOLD）彌散加權(quán)成像（）彌散加權(quán)成像（DW

44、I）灌注加權(quán)成像（）灌注加權(quán)成像（PWI）彌散張量成像（彌散張量成像（DTI）磁共振波普成像（）磁共振波普成像（MRS） （SWI）等。）等。4-磁共振成像介入：良好的組織對(duì)比、小病灶的三維空間定位，實(shí)時(shí)觀察等優(yōu)點(diǎn)。磁共振成像介入：良好的組織對(duì)比、小病灶的三維空間定位，實(shí)時(shí)觀察等優(yōu)點(diǎn)。5-消除偽影技術(shù)：空間預(yù)飽和技術(shù)、梯度磁矩衡消技術(shù)、快速成像技術(shù)等。消除偽影技術(shù)：空間預(yù)飽和技術(shù)、梯度磁矩衡消技術(shù)、快速成像技術(shù)等。二二 、 磁共振成像特點(diǎn)磁共振成像特點(diǎn)1、無(wú)電離輻射危害、無(wú)電離輻射危害MRI 的激勵(lì)源（的激勵(lì)源（FR）為短波或超短波的電磁波，其平均功率僅數(shù)瓦，在非電離輻射的安全標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。）為短波

45、或超短波的電磁波，其平均功率僅數(shù)瓦，在非電離輻射的安全標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。靜磁場(chǎng)和線性梯度場(chǎng)也不會(huì)引起機(jī)體的異常反應(yīng)。靜磁場(chǎng)和線性梯度場(chǎng)也不會(huì)引起機(jī)體的異常反應(yīng)。2-多參數(shù)成像多參數(shù)成像氫核（質(zhì)子）密度氫核（質(zhì)子）密度 N（H）縱向弛豫時(shí)間）縱向弛豫時(shí)間 T1 橫向弛豫時(shí)間橫向弛豫時(shí)間 T2 體內(nèi)液體的流速成像其中氫質(zhì)子成像主要觀察組織體內(nèi)液體的流速成像其中氫質(zhì)子成像主要觀察組織臟器的大小、范圍和位置；臟器的大小、范圍和位置； T1 、T2 參數(shù)則含有豐富和敏感的生理、生化信息。參數(shù)則含有豐富和敏感的生理、生化信息。3-高對(duì)比度成像高對(duì)比度成像在所有醫(yī)學(xué)影像技術(shù)中，在所有醫(yī)學(xué)影像技術(shù)中，MRI 的軟組織對(duì)

46、比分辨力最高。的軟組織對(duì)比分辨力最高。MRI 圖像的軟組織對(duì)比度明顯高于圖像的軟組織對(duì)比度明顯高于 CT，在腦灰質(zhì)、白質(zhì)、腦神經(jīng)核團(tuán)、顱椎結(jié)合部、脊髓、椎間盤(pán)、半月板、，在腦灰質(zhì)、白質(zhì)、腦神經(jīng)核團(tuán)、顱椎結(jié)合部、脊髓、椎間盤(pán)、半月板、軟骨、肌肉、縱隔、肝臟、子宮以及心臟房室、大血管等都具有很好的成像圖像。軟骨、肌肉、縱隔、肝臟、子宮以及心臟房室、大血管等都具有很好的成像圖像。4-MRI 設(shè)備具有任意方向斷層的能力設(shè)備具有任意方向斷層的能力可獲得橫斷面、冠狀斷面、矢狀斷面和任意角的斜斷面圖像。可獲得橫斷面、冠狀斷面、矢狀斷面和任意角的斜斷面圖像。它是通過(guò)它是通過(guò) GX，GY，GZ 三個(gè)梯度場(chǎng)的相互

47、切換來(lái)獲得任意斷面的圖像三個(gè)梯度場(chǎng)的相互切換來(lái)獲得任意斷面的圖像，這樣就不再用旋轉(zhuǎn)樣品或移動(dòng)病人的方這樣就不再用旋轉(zhuǎn)樣品或移動(dòng)病人的方法來(lái)得掃描層面。法來(lái)得掃描層面。5-無(wú)需使用對(duì)比劑，可直無(wú)需使用對(duì)比劑，可直接顯示心臟和血管結(jié)構(gòu)接顯示心臟和血管結(jié)構(gòu) MRI 可通過(guò)流體的時(shí)飛（可通過(guò)流體的時(shí)飛（time of fligt，TOF）效應(yīng)和相位對(duì)比（）效應(yīng)和相位對(duì)比（phase contrast，PC）敏感性）敏感性成像技術(shù)，顯示大血管及各主要臟器的一、二級(jí)分支血管?？捎^察主動(dòng)脈瘤、夾層動(dòng)脈瘤、主動(dòng)脈狹窄等血管病變。成像技術(shù)，顯示大血管及各主要臟器的一、二級(jí)分支血管。可觀察主動(dòng)脈瘤、夾層動(dòng)脈瘤、主

48、動(dòng)脈狹窄等血管病變。影像設(shè)備學(xué)（二）影像設(shè)備學(xué)（二）六六六六6-無(wú)骨偽影干擾無(wú)骨偽影干擾對(duì)后顱凹、枕骨大孔部位的病變清晰可辨，可作為檢查方法的首選。對(duì)后顱凹、枕骨大孔部位的病變清晰可辨，可作為檢查方法的首選。7-可進(jìn)行功能、組織化學(xué)和生物化學(xué)方面的研究。使疾病的診斷深入到分子生物學(xué)和組織學(xué)的水平?？蛇M(jìn)行功能、組織化學(xué)和生物化學(xué)方面的研究。使疾病的診斷深入到分子生物學(xué)和組織學(xué)的水平。臨床應(yīng)用與局限性臨床應(yīng)用與局限性（一）臨床應(yīng)用（一）臨床應(yīng)用特別適合于中樞神經(jīng)系統(tǒng)特別適合于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心臟大血管系統(tǒng)心臟大血管系統(tǒng)、頭頸部頭頸部、肌肉關(guān)節(jié)系統(tǒng)檢查肌肉關(guān)節(jié)系統(tǒng)檢查；也適于縱隔也適于縱隔、腹部腹部、

49、盆腔實(shí)質(zhì)器官及盆腔實(shí)質(zhì)器官及乳腺等的檢查。乳腺等的檢查。1-中樞神經(jīng)系統(tǒng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)顱頸交界區(qū)顱頸交界區(qū)、顱底顱底、后顱窩及椎管內(nèi)病變的最佳檢查方法后顱窩及椎管內(nèi)病變的最佳檢查方法。顱內(nèi)腫瘤顱內(nèi)腫瘤、腦血管病變腦血管病變、腦感染性疾病腦感染性疾病、腦變性疾病腦變性疾病、顱腦先天發(fā)育異常等。脊髓腫瘤、空洞癥、變性、外傷、先天畸形等。椎管腫瘤、炎癥病變、退行性病變、外傷、先顱腦先天發(fā)育異常等。脊髓腫瘤、空洞癥、變性、外傷、先天畸形等。椎管腫瘤、炎癥病變、退行性病變、外傷、先天畸形等。天畸形等。2-心血管系統(tǒng)心血管系統(tǒng)使用心電門(mén)控技術(shù)、呼吸門(mén)控技術(shù)可減少或消除血管搏動(dòng)偽影和呼吸運(yùn)動(dòng)偽影，對(duì)主動(dòng)脈瘤、

50、主動(dòng)脈夾層、大血使用心電門(mén)控技術(shù)、呼吸門(mén)控技術(shù)可減少或消除血管搏動(dòng)偽影和呼吸運(yùn)動(dòng)偽影，對(duì)主動(dòng)脈瘤、主動(dòng)脈夾層、大血管發(fā)育異常等進(jìn)行診斷?？捎糜谠\斷心肌、心包、心腔等病變，以及冠狀動(dòng)脈成像等。管發(fā)育異常等進(jìn)行診斷?？捎糜谠\斷心肌、心包、心腔等病變，以及冠狀動(dòng)脈成像等。3-頭頸部頭頸部對(duì)眼、鼻竇、鼻咽腔及頸部軟組織病變的檢查優(yōu)勢(shì)明顯?？娠@示頭頸部血管及其病變。對(duì)眼、鼻竇、鼻咽腔及頸部軟組織病變的檢查優(yōu)勢(shì)明顯?？娠@示頭頸部血管及其病變。4-肌肉關(guān)節(jié)肌肉關(guān)節(jié)肌肉、肌腱、韌帶、軟骨病變的主要檢查手段之一。對(duì)關(guān)節(jié)周?chē)∽?、股骨頭無(wú)菌性壞死的檢查更敏感。肌肉、肌腱、韌帶、軟骨病變的主要檢查手段之一。對(duì)關(guān)節(jié)周

51、圍病變、股骨頭無(wú)菌性壞死的檢查更敏感。5-胸部、縱隔、腹腔、盆腔胸部、縱隔、腹腔、盆腔對(duì)縱隔內(nèi)、肺門(mén)區(qū)的實(shí)質(zhì)性腫塊與血管的鑒別好。對(duì)肝、膽、胰、脾、腎、腎上腺、前列腺、子宮及附件病變的對(duì)縱隔內(nèi)、肺門(mén)區(qū)的實(shí)質(zhì)性腫塊與血管的鑒別好。對(duì)肝、膽、胰、脾、腎、腎上腺、前列腺、子宮及附件病變的診斷與鑒別診斷價(jià)值高。診斷與鑒別診斷價(jià)值高。6-FMRI 在腦功能的研究中有廣泛的應(yīng)用價(jià)值在腦功能的研究中有廣泛的應(yīng)用價(jià)值BOLD 法腦功能成像法腦功能成像 PWI 可評(píng)價(jià)病灶的微血循環(huán)可評(píng)價(jià)病灶的微血循環(huán) DWI 在超急在超急性期及急性期腦梗死的早期診斷性期及急性期腦梗死的早期診斷 DTI 用于腦白質(zhì)病變的研究用于

52、腦白質(zhì)病變的研究 SWI 磁敏感成像磁敏感成像 MRS 磁共振波譜磁共振波譜7-介入介入 MRI用用 MRI 實(shí)現(xiàn)精確定位及圖像引導(dǎo)，以達(dá)到治療目的的新技術(shù)。實(shí)現(xiàn)精確定位及圖像引導(dǎo)，以達(dá)到治療目的的新技術(shù)。（二）臨床應(yīng)用的局限性（二）臨床應(yīng)用的局限性1、成像速度慢、成像速度慢 是是 MRI 的主要缺點(diǎn)，不適合于危重病人檢查。的主要缺點(diǎn)，不適合于危重病人檢查。2、對(duì)鈣化灶和骨皮質(zhì)病灶不夠敏感鈣化灶通常在、對(duì)鈣化灶和骨皮質(zhì)病灶不夠敏感鈣化灶通常在 MRI 圖像上表現(xiàn)為低信號(hào)圖像上表現(xiàn)為低信號(hào)3、禁忌癥相對(duì)較多、禁忌癥相對(duì)較多 心臟起搏器、金屬性植入體、眼球異物、動(dòng)脈瘤銀夾、假牙、宮內(nèi)節(jié)育環(huán)等。心臟

53、起搏器、金屬性植入體、眼球異物、動(dòng)脈瘤銀夾、假牙、宮內(nèi)節(jié)育環(huán)等。4、圖像易受多種偽影影響、圖像易受多種偽影影響主要來(lái)自設(shè)備、運(yùn)動(dòng)和金屬異物三個(gè)方面。主要來(lái)自設(shè)備、運(yùn)動(dòng)和金屬異物三個(gè)方面。四四磁共振組成及工作原理磁共振組成及工作原理組成：主磁體、梯度線圈、組成：主磁體、梯度線圈、RF 線圈、計(jì)算機(jī)與控制臺(tái)和檢查床等。線圈、計(jì)算機(jī)與控制臺(tái)和檢查床等。附屬設(shè)備：磁屏蔽體、附屬設(shè)備：磁屏蔽體、RF 屏蔽體、冷水機(jī)組、不間斷電源、空調(diào)超導(dǎo)磁體的低溫保障設(shè)施和激光相機(jī)等。屏蔽體、冷水機(jī)組、不間斷電源、空調(diào)超導(dǎo)磁體的低溫保障設(shè)施和激光相機(jī)等。磁共振設(shè)備的構(gòu)成和作用磁共振設(shè)備的構(gòu)成和作用磁共振機(jī)（磁共振機(jī)（M

54、RI）或掃描儀的組成：）或掃描儀的組成：1-由磁體子系統(tǒng)，由磁體子系統(tǒng)，2-梯度子系統(tǒng)，梯度子系統(tǒng)，3-射頻子系統(tǒng)，射頻子系統(tǒng)，4-計(jì)算機(jī)和圖像處理子系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)和圖像處理子系統(tǒng)，5-低溫、恒溫保障子系統(tǒng)，低溫、恒溫保障子系統(tǒng)，6-屏蔽和線圈等構(gòu)成。屏蔽和線圈等構(gòu)成。一一磁體子系統(tǒng)磁體子系統(tǒng)磁體系統(tǒng)是磁共振成像系統(tǒng)最重要、成本最高的部件。磁體系統(tǒng)是磁共振成像系統(tǒng)最重要、成本最高的部件。磁體的作用：、是產(chǎn)生一個(gè)磁體的作用：、是產(chǎn)生一個(gè)均勻的磁場(chǎng)均勻的磁場(chǎng)。、使處于磁場(chǎng)中的人體內(nèi)氫原子核被磁化而形成磁化強(qiáng)度、使處于磁場(chǎng)中的人體內(nèi)氫原子核被磁化而形成磁化強(qiáng)度矢量矢量。、當(dāng)磁化強(qiáng)度矢量受到滿足共振條件

55、的射頻交變磁場(chǎng)作用時(shí)，即產(chǎn)生共振信號(hào)。、當(dāng)磁化強(qiáng)度矢量受到滿足共振條件的射頻交變磁場(chǎng)作用時(shí)，即產(chǎn)生共振信號(hào)。A、 磁體的分類(lèi)：磁體的分類(lèi)：（1）據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小分類(lèi)：一般臨床要求磁場(chǎng)強(qiáng)度在）據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小分類(lèi)：一般臨床要求磁場(chǎng)強(qiáng)度在 0.02-3.0T（0.052T）范圍內(nèi)。）范圍內(nèi)。1-將小于或等于將小于或等于 0.3T 稱為低場(chǎng)稱為低場(chǎng)。2-高于高于 0.3T 到等于到等于 1.0T 稱為中場(chǎng)稱為中場(chǎng)。3-高于高于 1.0T 小于或等于小于或等于 1.5T 稱為高場(chǎng)稱為高場(chǎng)。4-影像設(shè)備學(xué)（二）影像設(shè)備學(xué)（二）七七七七大于大于 1.5T 稱為超高場(chǎng)。稱為超高場(chǎng)。目前，有的根據(jù)磁體的場(chǎng)強(qiáng)分

56、為五種：目前，有的根據(jù)磁體的場(chǎng)強(qiáng)分為五種：1-超高場(chǎng)超高場(chǎng)（4.0-7.0T）主要用于研究主要用于研究 2-高場(chǎng)高場(chǎng)、 （1.5-3.0T） 3-中場(chǎng)中場(chǎng)（0.5-1.4T）4-低場(chǎng)低場(chǎng)（0.2-0.4T）5-超低場(chǎng)超低場(chǎng)（小小于于 0.2T）（2）據(jù)磁體的構(gòu)造和性能分類(lèi)：）據(jù)磁體的構(gòu)造和性能分類(lèi)：1-永久磁體永久磁體 2-常導(dǎo)磁體常導(dǎo)磁體 3-超導(dǎo)磁體超導(dǎo)磁體 4-混合磁體。混合磁體。永久磁體永久磁體、常導(dǎo)磁體的場(chǎng)強(qiáng)最高只能達(dá)常導(dǎo)磁體的場(chǎng)強(qiáng)最高只能達(dá) 0.3T，要求更高的場(chǎng)強(qiáng)只能用超導(dǎo)磁體要求更高的場(chǎng)強(qiáng)只能用超導(dǎo)磁體。磁場(chǎng)強(qiáng)度越高磁場(chǎng)強(qiáng)度越高，信噪比越高信噪比越高，圖圖像質(zhì)量越好。但是，磁場(chǎng)

57、強(qiáng)度過(guò)高也帶來(lái)一些不利的因素，因此并非磁場(chǎng)強(qiáng)度越高越好。像質(zhì)量越好。但是，磁場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)高也帶來(lái)一些不利的因素，因此并非磁場(chǎng)強(qiáng)度越高越好。磁體系統(tǒng)的性能指標(biāo)（磁場(chǎng)要求）磁體系統(tǒng)的性能指標(biāo)（磁場(chǎng)要求）在成像的體積內(nèi)要有足夠的均勻度，磁場(chǎng)不均勻會(huì)產(chǎn)生信號(hào)丟失及幾何變形。在成像的體積內(nèi)要有足夠的均勻度，磁場(chǎng)不均勻會(huì)產(chǎn)生信號(hào)丟失及幾何變形。一般要求在直徑一般要求在直徑 2550cm 的球體內(nèi)均勻度應(yīng)為的球體內(nèi)均勻度應(yīng)為 10-100ppm 具體表現(xiàn)在如下方面：具體表現(xiàn)在如下方面：-磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度磁體產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度直接影響磁矩，磁場(chǎng)強(qiáng)度提高，信號(hào)越強(qiáng)。但是磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高有其不足之處：磁體產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)

58、強(qiáng)度直接影響磁矩，磁場(chǎng)強(qiáng)度提高，信號(hào)越強(qiáng)。但是磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高有其不足之處：（）磁體造價(jià)隨之增加（）磁體造價(jià)隨之增加。 （）化學(xué)位移正比于磁場(chǎng)強(qiáng)度（）化學(xué)位移正比于磁場(chǎng)強(qiáng)度。 （）時(shí)間延長(zhǎng)，信號(hào)強(qiáng)度下降。（）時(shí)間延長(zhǎng)，信號(hào)強(qiáng)度下降。（）局部發(fā)熱（）局部發(fā)熱， “趨膚趨膚”效應(yīng)明顯（渦流、穿透力下降、信號(hào)下降效應(yīng)明顯（渦流、穿透力下降、信號(hào)下降） 。 （）逸散磁場(chǎng)增大。（）逸散磁場(chǎng)增大。（）高斯線的邊界更遠(yuǎn)，機(jī)房增大，建筑費(fèi)用增加。（）高斯線的邊界更遠(yuǎn)，機(jī)房增大，建筑費(fèi)用增加。2-磁場(chǎng)強(qiáng)度的均勻性：是指在特定的容積限度內(nèi)磁場(chǎng)的同一性。即穿過(guò)單位面積的磁力線是否相同。磁場(chǎng)強(qiáng)度的均勻性：是指在特定的容

59、積限度內(nèi)磁場(chǎng)的同一性。即穿過(guò)單位面積的磁力線是否相同。特定容積特定容積： 通常指一球形空間通常指一球形空間。 磁場(chǎng)強(qiáng)度的均勻性磁場(chǎng)強(qiáng)度的均勻性， 用偏差單位用偏差單位 PPM 表示表示。 一般以主磁場(chǎng)的百萬(wàn)分之一一般以主磁場(chǎng)的百萬(wàn)分之一 （10-6）作為一個(gè)偏差單位來(lái)定量表示。如：作為一個(gè)偏差單位來(lái)定量表示。如：1.5T 的磁體，一個(gè)偏差單位為的磁體，一個(gè)偏差單位為 1.5*10-6。3-磁場(chǎng)強(qiáng)度的穩(wěn)定性：磁場(chǎng)強(qiáng)度的穩(wěn)定性：磁體受附近鐵磁性物質(zhì)磁體受附近鐵磁性物質(zhì)（如環(huán)境溫度或勻場(chǎng)電源如環(huán)境溫度或勻場(chǎng)電源）飄移等因素的影響飄移等因素的影響，磁場(chǎng)的均勻性或場(chǎng)值也會(huì)發(fā)生變化磁場(chǎng)的均勻性或場(chǎng)值也會(huì)發(fā)

60、生變化，這就這就是常說(shuō)的磁場(chǎng)飄移。穩(wěn)定性，就是衡量這種變化的指標(biāo)。是常說(shuō)的磁場(chǎng)飄移。穩(wěn)定性，就是衡量這種變化的指標(biāo)。磁場(chǎng)的穩(wěn)定性分為：時(shí)間穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性兩種。磁場(chǎng)隨時(shí)間變化會(huì)產(chǎn)生相位差，導(dǎo)致圖象偽影，只要有十億分磁場(chǎng)的穩(wěn)定性分為：時(shí)間穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性兩種。磁場(chǎng)隨時(shí)間變化會(huì)產(chǎn)生相位差，導(dǎo)致圖象偽影，只要有十億分之幾十特斯拉的變化，就會(huì)引起至少度的相位差，產(chǎn)生圖像的偽影。之幾十特斯拉的變化，就會(huì)引起至少度的相位差，產(chǎn)生圖像的偽影。4-磁體系統(tǒng)的安全性：磁體系統(tǒng)的安全性：磁體會(huì)對(duì)附近的鐵磁性物體產(chǎn)生很強(qiáng)的吸引力磁體會(huì)對(duì)附近的鐵磁性物體產(chǎn)生很強(qiáng)的吸引力，使人體健康或設(shè)備受到不同程度的損害使人體健康或