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第3章 医学影像成像原理.ppt
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    第3章 医学影像成像原理

    3.1 X线成像原理

    3.2 X-CT成像原理

    3.3 MRI成像原理

    3.4 超声波成像原理

    3.5 核医学设备成像基本原理

    3.1 X线成像原理

    > X线的本质:电磁辐射

    > 常用X线诊断设备: X线机、数字X线摄影设备(DSA、CR、DR)和X线计算机体层( X线CT)等。

    3.1.1 X线的特征

    3.1.2 X射线成像原理

    3.1.3 计算机X线摄影(CR)

    3.1.4 直接数字化X线摄影系统(DR)

    3.1.1 X线的特征

    > X射线在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3×1016~3×1020 Hz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0.008~0.031nm

    3.1.1 X线的特征

    3.1.1 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。

    3.1.1 X线的特征

    2. X射线与物质间的相互作用

    (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

    3.1.1 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。

    3.1.1 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。

    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。

    3.1. 2 X射线成像原理

    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-ray tube,球管)。

    1.X射线的产生

    X射线的产生需要的基本条件是:

    (1)有高速运动的电子流;

    (2)有阻碍带电粒子流运动的障碍物(靶),用来阻止电子的运动,可以将电子的动能转变为X射线光子的能量。

    3.1. 2 X射线成像原理

    X射线的产生装置主要包括三部分:X射线管、高压电源及低压电源,如图3.2所示。

    3.1. 2 X射线成像原理

    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。

    3.1. 2 X射线成像原理

    3.1. 2 X射线成像原理

    3.1. 2 X射线成像原理

    2. X射线人体成像

    (2)X射线的采集与显示

    ① 医用X 射线胶片与增感屏

    医用X射线胶片的主要特性是感光,即接受光照并产生化学反应,形成潜影(latent image)。

    经过对有潜影的胶片处理(暗室处理:显影、定影等)。使胶片上的潜影转变为可见的不同灰度(gray)分布像 ......

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