醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座

1X線成像原理X線本質(zhì)：電磁輻射慣用X線診療設(shè)備：X線機(jī)、數(shù)字X線攝影設(shè)備（DSA、CR、DR）和X線計(jì)算機(jī)斷層掃描設(shè)備（X線CT）等。1.1X線特征1.2X射線成像原理1.3計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）1.4直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（DR）醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第1頁3.1.1X線特征醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第2頁3.1.1X線特征X射線在電磁輻射中特點(diǎn)屬于高頻率、波長(zhǎng)短射線X射線頻率約在3×1016～3×1020Hz之間，波長(zhǎng)約在10～10-3nm之間

X線診療慣用X線波長(zhǎng)范圍為0.008～0.031nm

醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第3頁3.1.1X線特征1.X射線波粒二象性X射線同時(shí)含有波動(dòng)性和微粒性，統(tǒng)稱為波粒二象性。X射線在傳輸時(shí)，它波動(dòng)性占主導(dǎo)地位，含有頻率和波長(zhǎng)，且有干涉、衍射、偏振、反射、折射等現(xiàn)象發(fā)生。X射線在與物質(zhì)相互作用時(shí)，它粒子特征占主導(dǎo)地位，含有質(zhì)量、能量和動(dòng)量。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第4頁3.1.1X線特征2.X射線與物質(zhì)間相互作用(6點(diǎn))（1）X射線穿透作用。其貫通本事強(qiáng)弱與物質(zhì)性質(zhì)相關(guān)

醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第5頁3.1.1X線特征2.X射線與物質(zhì)間相互作用（2）X射線熒光作用。

X射線是肉眼看不見，但當(dāng)它照射一些物質(zhì)時(shí)，如磷、鉑氰化鋇、硫化鋅、鎢酸鈣等，能夠使這些物質(zhì)原子處于激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們回到基態(tài)時(shí)就能夠發(fā)出熒光，這類物質(zhì)稱熒光物質(zhì)。醫(yī)學(xué)中透視用熒光屏、X射線攝影用增感屏、影像增強(qiáng)器中輸入屏和輸出屏都是利用熒光特征做成。

（3）X射線電離作用。

X射線即使不帶電，但含有足夠能量X光子能夠撞擊原子中軌道電子，使之脫離原子產(chǎn)生一次電離。

電離作用也是X射線損傷和治療基礎(chǔ)。

醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第6頁3.1.1X線特征2.X射線與物質(zhì)間相互作用（4）X射線熱作用。

X射線被物質(zhì)吸收，絕大部分最終都將變?yōu)闊崮?，使物體溫升。

（5）X射線化學(xué)效應(yīng)(感光作用和著色作用)。

X射線能使各種物質(zhì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。比如，X射線能使攝影底片感光。（6）X射線生物效應(yīng)。生物組織經(jīng)一定量X射線照射，會(huì)產(chǎn)生電離和激發(fā)，使細(xì)胞受到損傷、抑制、死亡或經(jīng)過遺傳變異影響下一代，這種現(xiàn)象稱為X射線生物效應(yīng)。這個(gè)特征可充分應(yīng)用在腫瘤放射治療中。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第7頁3.1.2X射線成像原理當(dāng)高速帶電粒子撞擊物質(zhì)受阻而突然減速時(shí)，能夠產(chǎn)生X射線。醫(yī)學(xué)影像診療所用X線產(chǎn)生設(shè)備是X線管（X-raytube，球管）。1．X射線產(chǎn)生X射線產(chǎn)生需要基本條件是：（1）有高速運(yùn)動(dòng)電子流；（2）有妨礙帶電粒子流運(yùn)動(dòng)障礙物（靶），用來阻止電子運(yùn)動(dòng)，能夠?qū)㈦娮觿?dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線光子能量。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第8頁3.1.2X射線成像原理X射線產(chǎn)生裝置主要包含三部分：X射線管、高壓電源及低壓電源，如圖3.2所表示。

醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第9頁3.1.2X射線成像原理2.X射線人體成像使用X射線對(duì)人體進(jìn)行照射，并對(duì)透過人體X射線信息進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換，并使之成為可見影像，即為X射線人體成像。（1）X射線影像形成當(dāng)一束強(qiáng)度大致均勻X射線投照到人體上時(shí)，X射線一部分被吸收和散射，另一部分透過人體沿原方向傳輸。因?yàn)槿梭w各種組織、器官在密度、厚度等方面存在差異，對(duì)投照在其上X射線吸收量各不相同，從而使透過人體X射線強(qiáng)度分布發(fā)生改變并攜帶人體信息，最終形成X射線信息影像。X射線信息影像不能為人眼識(shí)別，須經(jīng)過一定采集、轉(zhuǎn)換、顯示系統(tǒng)將X射線強(qiáng)度分布轉(zhuǎn)換成可見光強(qiáng)度分布，形成人眼可見X射線影像。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第10頁3.1.2X射線成像原理②人體不一樣厚度組織與X線成像關(guān)系密度和厚度差異是產(chǎn)生影像對(duì)比基礎(chǔ)，是X線成像基本條件醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第11頁3.1.2X射線成像原理2.X射線人體成像（2）X射線采集與顯示①醫(yī)用X射線膠片與增感屏醫(yī)用X射線膠片主要特征是感光，即接收光照并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成潛影（latentimage）。經(jīng)過對(duì)有潛影膠片處理（暗室處理：顯影、定影等）。使膠片上潛影轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姴灰粯踊叶龋╣ray）分布像。膠片感光層中鹵化銀還原成金屬銀殘留在膠片上，形成由金屬銀顆粒組成黑色影像。人體組織物質(zhì)密度高，則吸收X射線多，在X射線照片上呈白影；反之，假如組織物質(zhì)密度低，則吸收X射線少，在X射線照片上呈黑影。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第12頁3.1.2X射線成像原理2.X射線人體成像（2）X射線采集與顯示①醫(yī)用X射線膠片與增感屏醫(yī)用X射線增感屏為熒光增感屏，其增感原理為增感屏上熒光物質(zhì)受到X射線激發(fā)后，發(fā)出易被膠片所接收熒光，從而增強(qiáng)對(duì)X射線膠片感光作用。

主要目標(biāo)是：在實(shí)際X射線攝影中，僅有不到10%X射線光子能直接被膠片吸收形成潛影，絕大部分X射線光子穿透膠片，得不到有效利用。所以需要利用一個(gè)增感方法來增加X射線對(duì)膠片曝光，以縮短攝影時(shí)間，降低X射線輻射劑量。常采取增感辦法是在暗盒中將膠片夾在兩片增感屏（intensifyingscreen）之間，然后進(jìn)行曝光。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第13頁3.1.2X射線成像原理2.X射線人體成像（2）X射線采集與顯示②X射線電視系統(tǒng)X射線電視系統(tǒng)主要包含X射線影像增強(qiáng)器、光學(xué)圖像分配系統(tǒng)、含有攝像機(jī)與監(jiān)視器閉路視頻系統(tǒng)與輔助電子設(shè)備。X射線影像增強(qiáng)管是影像增強(qiáng)器關(guān)鍵部件。

醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第14頁3.1.3計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）

計(jì)算機(jī)X線攝影（ComputedRadiography，CR）是將X線透過人體后信息統(tǒng)計(jì)在成像板（ImagePlate，IP）上，經(jīng)讀取裝置讀取后，由計(jì)算機(jī)以數(shù)字化圖像信息形式儲(chǔ)存，再經(jīng)過數(shù)字/模擬（D/A）轉(zhuǎn)換器將數(shù)字化信息轉(zhuǎn)換成圖像組織密度（灰度）信息，最終在熒光屏上顯示。其中，成像板是CR成像技術(shù)關(guān)鍵。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第15頁3.1.3計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）1.成像板（IP）成像板（IP）是使用一個(gè)含有微量素銪（Eu2+）鋇氟溴化合物結(jié)晶制作而成能夠采集（統(tǒng)計(jì)）影像信息載體，能夠代替X線膠片并重復(fù)使用2-3萬次。當(dāng)透過人體X線照射到IP板上時(shí)能夠使IP板感光并形成潛影以統(tǒng)計(jì)X線影像信息。成像板結(jié)構(gòu)：

（1）表面保護(hù)層。（2）輝盡性熒光體層。（3）基板（支持體）。（4）后面保護(hù)層。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第16頁3.1.3計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）2.CR系統(tǒng)成像基本過程（1）影像信息采集：（2）影像信息讀?。号c普通X攝影相比較，CR優(yōu)點(diǎn)是：①寬容度大，攝影條件易選擇。②可降低投照輻射量：CR可在IP獲取信息基礎(chǔ)上自動(dòng)調(diào)整放大增益，最大幅度地降低X線曝光量，降低病人輻射損傷。③影像清楚度較普通片高。④對(duì)影像可進(jìn)行后處理，對(duì)曝光不足或過分膠片可進(jìn)行后期補(bǔ)救。⑤可進(jìn)行圖像傳輸、存放。⑥因?yàn)榧す鈷呙鑳x能夠?qū)P上殘留信號(hào)進(jìn)行消影處理，IP板可重復(fù)使用2-3萬次。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第17頁3.1.4直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（DR）

直接數(shù)字化X射線攝影（DigitalRadiography，DR）是在含有圖像處理功效計(jì)算機(jī)控制下，采取一維或二維X射線探測(cè)器直接把X射線信息影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信息技術(shù)。當(dāng)前DR設(shè)備主要采取二維平板X射線探測(cè)器（flatpaneldetector，F(xiàn)PD)，包含：（1）非晶態(tài)硅平板探測(cè)器先經(jīng)閃爍發(fā)光晶體轉(zhuǎn)換成可見光，再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)（2）非晶態(tài)硒平板探測(cè)器將X線直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第18頁3.1.4直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（DR）（3）DR與CR成像技術(shù)比較醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第19頁3.2X-CT成像原理X-CT與X射線攝影相比較有很大區(qū)分，X射線攝影產(chǎn)生是多器官重合平片圖像CT是用X射線對(duì)人體層面進(jìn)行掃描，取得信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理而取得重建圖像，顯示是斷面解剖圖像，其密度分辨力顯著優(yōu)于X線圖像，能夠顯著擴(kuò)大人體檢驗(yàn)范圍，提升病變檢出率和診療準(zhǔn)確率X射線平片與CT斷層對(duì)比圖醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第20頁2.1.X-CT成像技術(shù)X-CT（X-raycomputedtomography,X-CT）是利用掃描并采集投影物理技術(shù)，以測(cè)定X射線在人體內(nèi)衰減系數(shù)為基礎(chǔ)，采取一定算法，經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理，求解出人體組織衰減系數(shù)值在某剖面上二維分布矩陣，再將其轉(zhuǎn)為圖像上灰度分布，從而實(shí)現(xiàn)建立斷層解剖圖像當(dāng)代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，X-CT成像本質(zhì)是衰減系數(shù)成像。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第21頁3.2.1.X-CT成像技術(shù)1.X-CT成像裝置與流程X-CT成像裝置主要由X線管、準(zhǔn)直器、檢測(cè)器、掃描機(jī)構(gòu)，測(cè)量電路、電子計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器等部分所組成。X-CT成像流程是：X線----準(zhǔn)直器（能夠大幅度地降低散射線干擾,并可決定掃描層厚度）----檢測(cè)器-----轉(zhuǎn)變電信號(hào)------放大電信號(hào)----轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)----計(jì)算機(jī)系統(tǒng)----存入計(jì)算機(jī)存貯器----編碼----顯示圖像醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第22頁3.2.1.X-CT成像技術(shù)2.X-CT成像數(shù)據(jù)采集與處理X-CT成像數(shù)據(jù)采集是利用X線管和檢測(cè)器等同時(shí)掃描來完成。檢測(cè)器是一個(gè)X線光子轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)換能器。X-CT成像數(shù)據(jù)采集依據(jù)X-CT成像物理原理進(jìn)行。

X線管發(fā)出直線波束醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第23頁3.2.2X-CT掃描方式CT各種掃描方式中，單束平移-旋轉(zhuǎn)方式、窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)方式、旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)方式、靜止-旋轉(zhuǎn)方式共同點(diǎn)是都需要X射線管和檢測(cè)器之間進(jìn)行同時(shí)掃描機(jī)械運(yùn)動(dòng)。為滿足人體動(dòng)態(tài)器官檢驗(yàn)，需要深入提升掃描速度，在靜止-旋轉(zhuǎn)掃描模式基礎(chǔ)上發(fā)展出來電子束掃描方式，沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，大大地提升了掃描速度。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第24頁2.2X-CT掃描方式1.單束平移-旋轉(zhuǎn)（T/R）方式單束掃描是由一個(gè)X射線管和一個(gè)檢測(cè)器組成，X射線束被準(zhǔn)直成筆直單射線束形式，X射線管和檢測(cè)器圍繞受檢體作同時(shí)平移-旋轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動(dòng)。這種掃描首先進(jìn)行同時(shí)平移直線掃描。當(dāng)平移掃完一個(gè)指定斷層后，同時(shí)掃描系統(tǒng)轉(zhuǎn)過一個(gè)角度（普通為1°）后再對(duì)同一指定斷層進(jìn)行平移同時(shí)掃描，如此進(jìn)行下去，直到掃描系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)到與初始值位置成180°角為止，這就是平移旋轉(zhuǎn)掃描方式

單束平移-旋轉(zhuǎn)方式醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第25頁2.2X-CT掃描方式1.單束平移-旋轉(zhuǎn)（T/R）方式這種掃描方式缺點(diǎn):射線利用率極低，掃描速度很慢，對(duì)一個(gè)斷層掃描約需5分鐘時(shí)間，只適合用于無體動(dòng)器官掃描。單束平移-旋轉(zhuǎn)方式醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第26頁2.2X-CT掃描方式2.窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)（T/R）方式窄扇形束掃描稱為第二代CT掃描。掃描裝置由一個(gè)X射線管和6～30個(gè)檢測(cè)器組組成同時(shí)掃描系統(tǒng)。掃描時(shí)，X射線管發(fā)出角度為3°～20°窄扇形射線束，6～30個(gè)檢測(cè)器同時(shí)采樣，并采取平移-旋轉(zhuǎn)掃描方式。窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)方式醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第27頁2.2X-CT掃描方式2.窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)（T/R）方式這種掃描主要缺點(diǎn)是：因?yàn)闄z測(cè)器排列成直線，對(duì)于X射線管發(fā)出扇形束來說，扇形束中心射束和邊緣射束測(cè)量值不相等，需校正，不然掃描會(huì)因這種運(yùn)動(dòng)而出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影，影響CT圖像質(zhì)量。

窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)方式醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第28頁2.2X-CT掃描方式3.旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)（R/R）方式

這種掃描稱為第三代CT掃描，掃描裝置由一個(gè)X射線管和由250～700個(gè)檢測(cè)器（或用檢測(cè)器陣列）排列成一個(gè)可在掃描架內(nèi)滑動(dòng)緊密圓弧形。X射線管發(fā)出張角為30°～45°，能覆蓋整個(gè)受檢體寬扇形射線束。因?yàn)檫@種寬扇束掃描一次即能覆蓋整個(gè)受檢體，故只需X射線管和檢測(cè)器作同時(shí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)掃描方式醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第29頁2.2X-CT掃描方式3.旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)（R/R）方式

這種掃描缺點(diǎn)是：要對(duì)每個(gè)相鄰檢測(cè)器接收靈敏度差異進(jìn)行校正，不然因?yàn)橥瑫r(shí)旋轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生環(huán)形偽像。

旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)掃描方式醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第30頁2.2X-CT掃描方式4.靜止-旋轉(zhuǎn)（S/R）方式這種掃描稱為第四代CT掃描方式，掃描裝置由一個(gè)X射線管和600~個(gè)檢測(cè)器所組成。在靜止-旋轉(zhuǎn)掃描方式中，每個(gè)檢測(cè)器得到投影值，相當(dāng)于以該檢測(cè)器為焦點(diǎn)，由X射線管旋轉(zhuǎn)掃描一個(gè)扇形面而取得。靜止-旋轉(zhuǎn)掃描方式優(yōu)點(diǎn)是：每一個(gè)檢測(cè)器上取得多個(gè)方向投影數(shù)據(jù)，能很好地克服寬扇形束旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)掃描方式中因?yàn)闄z測(cè)器之間差異所帶來環(huán)形偽影，掃描速度與靜止-旋轉(zhuǎn)方式相比也有所提升。檢測(cè)器X線管軌跡X線管靜止-旋轉(zhuǎn)掃描方式醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第31頁3.2.2X-CT掃描方式5.電子束掃描方式電子束掃描又稱為第五代CT，掃描裝置由一個(gè)特殊制造大型X射線管和靜止排列檢測(cè)器環(huán)組成。這種機(jī)構(gòu)在50～100ms內(nèi)能完成216°局部掃描。電子束掃描方式醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第32頁3.2.3螺旋CT工作原理

螺旋掃描是指在掃描期間，X線管連續(xù)旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生X線束，同時(shí)掃描床在縱軸方向連續(xù)移動(dòng)，這么，掃描區(qū)域X線束進(jìn)行軌跡相對(duì)被檢驗(yàn)者而言呈螺旋運(yùn)動(dòng)，掃描軌跡為螺旋形曲線，這么能夠一次搜集到掃描范圍內(nèi)全部容積數(shù)據(jù)，所以也稱為螺旋容積掃描。

螺旋CT掃描裝置包含探測(cè)器、X線管滑環(huán)、機(jī)架與檢驗(yàn)床、控制臺(tái)與計(jì)算機(jī)。其中滑環(huán)技術(shù)是螺旋掃描基礎(chǔ)，螺旋掃描是經(jīng)過滑環(huán)技術(shù)與掃描床連續(xù)移動(dòng)相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第33頁3.2.3螺旋CT工作原理多層螺旋CT掃描特點(diǎn)：（1）降低X射線球管損耗。（2）掃描覆蓋范圍更長(zhǎng)。（3）掃描時(shí)間更短。（4）掃描層厚更薄。

醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第34頁3.3MRI成像原理磁共振成像（magneticresonanceimaging,MRI）是一各種特征參數(shù)、各種靶位核素成像技術(shù)。磁共振成像基本原理:

利用特定頻率電磁波，向在磁場(chǎng)中人體進(jìn)行照射，人體內(nèi)各種不一樣組織氫核在電磁波作用下會(huì)發(fā)生核磁共振，并吸收電磁波能量，隨即再發(fā)射出電磁波，MRI系統(tǒng)接收電磁波經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理和圖像重建，即可得到人體斷層圖像。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第35頁3.1磁共振現(xiàn)象在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)原子核有一個(gè)特點(diǎn)，即能夠吸收頻率與其旋轉(zhuǎn)頻率相同電磁波，使原子核能量增加，當(dāng)原子核恢復(fù)原狀時(shí)，就會(huì)把多出能量以電磁波形式釋放出來。這種現(xiàn)象稱為磁共振現(xiàn)象(magneticresonance，MR)。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第36頁3.2磁共振成像原理MRI成像方法是將檢驗(yàn)層面分成體素信息，用接收器搜集信息，數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī)處理，同時(shí)取得每個(gè)體素T1（縱向弛豫時(shí)間，指高能態(tài)核將其能量轉(zhuǎn)移到周圍分子而轉(zhuǎn)變成熱運(yùn)動(dòng)，從而恢復(fù)到低能態(tài)過程所需要時(shí)間）值與T2（橫向弛豫時(shí)間，經(jīng)過相鄰?fù)N核之間能量交換來實(shí)現(xiàn)，反應(yīng)橫向磁化衰減、喪失過程所需要時(shí)間）值，用轉(zhuǎn)換器將每個(gè)T值轉(zhuǎn)為模擬灰度，而重建圖像。當(dāng)MRI應(yīng)用于人體成像時(shí)，因?yàn)槿梭w各組織與器官T值不一樣，從而形成不一樣影像。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第37頁3.2磁共振成像原理

MRI成像指導(dǎo)思想是用磁場(chǎng)值來標(biāo)定受檢體共振核空間位置。（1）層面選擇將待測(cè)物體置于一均勻磁場(chǎng)B0中，設(shè)磁場(chǎng)方向是Z軸方向，在均勻磁場(chǎng)基礎(chǔ)上，再疊加一相同方向線性梯度場(chǎng)GZ．使磁感應(yīng)強(qiáng)度沿Z軸方向由小到大均勻改變。層面選擇醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第38頁3.2磁共振成像原理（2）編碼編碼是將研究物體斷層分為若干個(gè)體素，對(duì)每個(gè)體素標(biāo)定一個(gè)記號(hào)，慣用nznynx來標(biāo)定層面每個(gè)體素標(biāo)號(hào)。經(jīng)過選片后取出層面若干個(gè)體素，因?yàn)檎麄€(gè)層面處于相同磁場(chǎng)中，故每個(gè)體素中磁矩在磁場(chǎng)中旋進(jìn)頻率和相位均相同。當(dāng)前MRI使用是頻率與相位二種編碼方法。選片后層面若干個(gè)體素醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第39頁3.2磁共振成像原理（3）圖像重建經(jīng)過選片、相位編碼和頻率編碼，能夠?qū)φ麄€(gè)層面體素進(jìn)行標(biāo)定。因?yàn)橛^察層面中磁矩是在RF脈沖激勵(lì)下旋進(jìn)，所以停頓RF脈沖照射時(shí)，各體素磁矩在回到平衡態(tài)過程中，磁矩方向發(fā)生改變，在接收線圈中能夠感應(yīng)出這種因?yàn)榇啪厝∠蚋淖兯a(chǎn)生信號(hào)。這種感應(yīng)信號(hào)是各個(gè)體素帶有相位和頻率特征MR信號(hào)總和。為取得層面各體素MR信號(hào)大小，需要依據(jù)信號(hào)所攜帶相位編碼和頻率編碼特征，把各體素信號(hào)分離出來，這一過程稱為解碼，由計(jì)算機(jī)完成。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第40頁3.2磁共振成像原理2.人體磁共振成像

氫核是人體MRI首選核種。(人體內(nèi)水分子中氫原子能夠產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象，利用這一現(xiàn)象能夠獲取人體內(nèi)水分子分布信息，從而準(zhǔn)確繪制人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)

)除了氫核密度能夠作為成像特征信息外，人體不一樣組織T1、T2值也能夠提供診療依據(jù)。人體組織MR信號(hào)強(qiáng)度取決于該組織中氫核密度及其氫核周圍環(huán)境。

T1、T2反應(yīng)了氫核周圍環(huán)境信息。換句話說，人體不一樣組織之間、正常組織與該組織中病變組織之間氫核密度ρ、T1和T2三個(gè)參數(shù)差異及改變，是MRI用于臨床診療最主要物理學(xué)依據(jù)。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第41頁3.3磁共振成像系統(tǒng)

磁共振成像系統(tǒng)主要由磁場(chǎng)系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、圖像重建系統(tǒng)三大部分組成。1.磁場(chǎng)系統(tǒng)（1）靜磁場(chǎng)。（2）梯度磁場(chǎng)。（3）場(chǎng)強(qiáng)與精度。2.射頻系統(tǒng)（1）射頻發(fā)生器。（2）射頻接收器。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第42頁3.4超聲波成像原理

產(chǎn)生超聲波有兩個(gè)必要條件：一是要有高頻聲源，二是要有傳輸超聲介質(zhì)。在固體中，超聲振動(dòng)能夠以縱波形式傳輸，也能夠以橫波形式傳輸；但在氣體和液體中，因?yàn)榻橘|(zhì)沒有切變彈性，超聲只能以縱波形式傳輸。因?yàn)檫@種特征，超聲波在不一樣介質(zhì)中傳輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生波形轉(zhuǎn)換。

醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第43頁3.4超聲波成像原理

醫(yī)學(xué)上應(yīng)用超聲成像是靠反射或散射回波來運(yùn)載生物信息。超聲回波運(yùn)載信息主要包含三個(gè)方面：①大界面造成反射波②小粒子所引發(fā)散射波③生物組織對(duì)聲能吸收所造成回波幅值衰減

醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第44頁3.4超聲波成像原理4.1超聲波特征１．超聲波傳輸特征（1）方向性好。（2）強(qiáng)度高。（3）對(duì)液體和固體穿透力強(qiáng)。（4）反射與折射。（5）衍射與散射。（6）聲波衰減。（7）超聲多普勒效應(yīng)。衍射與散射示意圖反射與折射示意圖醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第45頁3.4超聲波成像原理4.1超聲波特征2．超聲波與物質(zhì)作用特征（1）熱作用機(jī)制被組織吸收超聲波對(duì)分子產(chǎn)生作用會(huì)造成兩種基本結(jié)果：①分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能量可逆轉(zhuǎn)性增加，使介質(zhì)溫度上升。②分子結(jié)構(gòu)永久性地被改變。（2）機(jī)械作用（3）超聲空化作用（4）化學(xué)效應(yīng)醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第46頁3.4超聲波成像原理4.2超聲波產(chǎn)生慣用超聲波檢驗(yàn)使用脈沖振蕩發(fā)射器與超聲回波接收器一體裝置。

1.壓電效應(yīng)醫(yī)用超聲波儀器主要采取壓電式超聲波發(fā)生器。

2.超聲波對(duì)人體作用（1）無反射型。（2）少反射型。（3）多反射型。（4）全反射型。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第47頁3.4超聲波成像原理4.3超聲波成像技術(shù)

超聲波探測(cè)技術(shù)能夠分為兩大類，即基于回波掃描超聲探測(cè)技術(shù)和基于多普勒效應(yīng)超聲探測(cè)技術(shù)?；诨夭⊕呙璩曁綔y(cè)技術(shù)主要用于解剖學(xué)范圍檢測(cè)、了解器官組織形態(tài)學(xué)方面情況和改變?；诙嗥绽招?yīng)超聲探測(cè)技術(shù)主要用于了解組織器官功效情況和血流動(dòng)力學(xué)方面生理病理情況，如觀察血流狀態(tài)、心臟運(yùn)動(dòng)情況和血管是否栓塞檢驗(yàn)等方面。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第48頁3.4超聲波成像原理4.3超聲波成像技術(shù)1.脈沖回波檢測(cè)技術(shù)基于回波掃描超聲探測(cè)技術(shù)是利用超聲波在傳輸路線上碰到介質(zhì)不均勻界面能發(fā)生不一樣頻率與密度回聲波反射物理特征來檢測(cè)回波信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行接收放大和信號(hào)處理，最終在顯示器上顯示超聲檢驗(yàn)圖像。

當(dāng)前，醫(yī)生們應(yīng)用超聲診療方法有不一樣形式，可分為A型、B型、M型及D型四大類。

醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第49頁3.4超聲波成像原理4.3超聲波成像技術(shù)1.脈沖回波檢測(cè)技術(shù)（1）A型超聲A型顯示是最基本超聲顯示方式A型超聲是以波形來顯示組織特征方法，主要用于測(cè)量器官徑線，以判定其大小?？捎脕砼袆e病變組織一些物理特征A超主要用于顱腦占位性病變?cè)\療醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第50頁3.4超聲波成像原理4.3超聲波成像技術(shù)1.脈沖回波檢測(cè)技術(shù)（2）M型超聲M型超聲診療儀（簡(jiǎn)稱M超）又叫超聲心動(dòng)儀之稱。M型超聲是用于觀察心臟等活動(dòng)界面時(shí)間改變一個(gè)方法。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第51頁3.4超聲波成像原理4.3超聲波成像技術(shù)1.脈沖回波檢測(cè)技術(shù)（3）B型超聲

B型超聲診療儀（簡(jiǎn)稱B超）是當(dāng)前超聲圖像診療應(yīng)用最廣泛機(jī)型。B型超聲是用平面圖形形式來顯示被探查組織詳細(xì)情況。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第52頁3.4超聲波成像原理4.3超聲波成像技術(shù)2.多普勒效應(yīng)超聲探測(cè)技術(shù)多普勒效應(yīng)超聲探測(cè)技術(shù)是利用運(yùn)動(dòng)物體散射或反射聲波時(shí)造成頻率偏移現(xiàn)象來取得人體內(nèi)部器官如心臟、血液等動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)信息。（1）D型超聲

D型超聲全名為超聲多普勒血流測(cè)量技術(shù)。

（2）彩色多普勒血流顯像儀提取信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色、藍(lán)色、綠色色彩顯示。

彩色多普勒血流顯像儀（彩超）能用彩色反應(yīng)出血流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：紅色表示朝向探頭血流，藍(lán)色表示離開探頭血流，而湍流程度用綠色成份多少表示，色彩亮度表示速率大小。

醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第53頁3.4超聲波成像原理4.3超聲波成像技術(shù)3.超聲波成像特點(diǎn)（1）有高軟組織分辨力。（2）含有高度安全性。（3）實(shí)時(shí)成像。4．超聲應(yīng)用

（1）超聲檢驗(yàn)（2）超聲處理（3）基礎(chǔ)研究醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第54頁3.5核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理放射性核素顯像（RNI）是核醫(yī)學(xué)診療中主要技術(shù)伎倆。當(dāng)前RNI主要技術(shù)有γ攝影、單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層（SPECT）及正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層（PET），后二者又統(tǒng)稱為發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層（ECT）。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第55頁3.5核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理5.1核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)包含射線探測(cè)技術(shù)、放射性示蹤技術(shù)、放射性制劑等。

1．射線探測(cè)原理放射性測(cè)量原理是建立在射線與物質(zhì)相互作用基礎(chǔ)之上。

射線探測(cè)原理主要有以下三種：（1）電離作用（2）熒光現(xiàn)象（3）感光作用醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第56頁3.5核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理5.1核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)2．放射性示蹤技術(shù)示蹤技術(shù)是能指示物質(zhì)蹤跡技術(shù)，將能指示被測(cè)物體蹤跡物質(zhì)稱為示蹤劑。示蹤劑事先標(biāo)識(shí)或部分頂替被研究物質(zhì)。將示蹤劑引入生物體后，它們伴隨被研究物質(zhì)一起參加機(jī)體內(nèi)循環(huán)、集聚和代謝。在RNI中是以放射性核素作為示蹤物質(zhì)，故有放射性核素示蹤技術(shù)稱謂。放射性核素在其衰變過程中會(huì)發(fā)出在體外能夠檢測(cè)到射線，經(jīng)過對(duì)射線檢測(cè)能夠做到對(duì)超微量定量及準(zhǔn)確定位。醫(yī)學(xué)影像成像原理簡(jiǎn)介專家講座第57頁3.5核醫(yī)學(xué)設(shè)備成像基本原理5.1核醫(yī)學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)3．放射性制劑臨床工作RNI檢驗(yàn)引入人體是放射性制劑，所謂放射性制劑是指制劑分子中含有放射性核素放射性制劑或放射性藥品總稱。放射性制劑在其制備過程中要求為：（1）高產(chǎn)率。（