最全的医学成像原理医学影像成像的基本条件全套完整.pptx
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1、第二章 医学影像成像的基本条件主要内容第一节第一节 信息影响传递与形成信息影响传递与形成第二节第二节 信息源信息源第三节第三节 影像信息载体影像信息载体第四节第四节 影像信息接收器影像信息接收器第五节第五节 影像视读影像视读广义的摄影:是应用光或其它能量来表现被照体的信息状态,并以可见的光学影像加以记录的一种技术。X线摄影、X线透视、CT、MR等成像均需要具备有一个成像系统,成像系统即是将信息载体表现出来的信号加以处理,形成表现信息影像的系统。成像程序为:能量信息信号检测图像形成。成像三大要素:成像的信息源(被检体)、信息载体与信息接收器。第一节 信息影响传递与形成一、模拟一、模拟X线信息影像
2、的传递与形成线信息影像的传递与形成X线信息影像的形成与传递5个阶段:1X线信息影像的产生 X线信息影像的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如下规律: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-片系统、X线电视等)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)影像,以用于观察诊断。3密度分布转换成可见光的空间分布 借助观片灯可将密度分布转换成可见光的空间分布,然后投影到视网膜。4视觉影像的形成 通过视网膜上明暗相间的图案,形成视觉影像。5意识影像的形成 通过对视觉影像的识别、判断,作出评价或诊断。(二)数字信息影像的传递与形成(二)数字信息
3、影像的传递与形成数字X线信息影像的传递与形成基本上与模拟信息影像的传递与形成相同,不同之处主要是影像信息的传递过程中增加了模/数转换,将模拟信息转换成数字信息,而后进行各种处理和图像重建,最后还要将数字影像通过数/模转换成可以视读的模拟影像。第二节 信息源(一)(一)X线成像线成像X线与物质的作用,X线成像是X线束进入人体后,一部分被人体组织结构吸收和散射,另一部分透过人体沿原方向向前传播。X线通过人体组织时是按照指数规律衰减。当X线的衰减以光电吸收为主时,被检体的线衰减系数 与人体组织的Z、存在着如下关系:人体组织结构大至可分为骨骼、肌肉、脂肪及空气四大类,对X线的衰减按骨骼、肌肉、脂肪、空
4、气的顺序逐渐减弱,这种衰减差异的大小就形成了X线影像的对比度。然后通过各种影像接收器(探测器)进而形成可见的X线影像。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。是以肌肉和骨骼为例,显示不同能量的X线在两种组织中发生效应的比率。(二)磁共振成像(二)磁共振成像根据磁共振成像(MRI)定义知道磁共振信号的强弱与人体组织的氢质子密度密切相关。在人体各种组织结构中,1H占原子数量的2/3,而且1H为磁化最高的原子核,所以目前生物组织的MRI主要是1H成像。第三节 影像信息载体(一)(一)X线线本质是一种电磁波。波长很短,大约与晶体内呈周期(规则)排列的原子间距为同一数量级,在1
5、*10-10m左右。X线的波长短,光子能量大,故穿透物质的能力强。X线的穿透性不但与其波长()有关,还与物质的性质、结构有关。一般物质的原子序数(Z)高、密度()大,吸收X线多,X线穿透性差。X线对人体不同组织穿透性能的差别,是X线摄影和透视的基础。(二)射频电磁波(二)射频电磁波产生MR信号必须具备三个基本条件:即能产生共振跃迁的自旋不为零的原子核(1H)、静磁场(B0)、产生一定频率(1H发生共振的拉莫尔频率)电磁波的射频磁场。从三个条件中可以看出射频(RF)电磁波是产生和传递MR信号的信息载体。第四节 影像信息接收器医学影像成像中常用的接收器有:医学影像成像中常用的接收器有:1.模拟X线
6、成像中的屏-片系统2.计算机X线摄影(CR)中的成像板(IP)3.数字X线摄影(DR)中的平板探测器(FPD)4.X线计算机体层成像中的检测器5.磁共振成像中的接收线圈等(一)屏(一)屏-片系统片系统屏-片系统即增感屏与X线胶片组合系统,它作为透过被检体后带有人体信息的接受介质,或称作带有人体信息的X线接收器。其工作原理是:透过人体的X线到达增感屏的荧光体层时激发荧光体发出荧光,并将荧光强度分布传递给X线胶片,与X线胶片感光乳剂层中的卤化银(AgX)发生光化学反应,即形成银颗粒分布的潜影(Ag原子);在潜影的催化下,已经过X线曝光的胶片经显影加工处理,将胶片上大量的AgX还原成Ag原子;大量的
7、Ag原子形成二维的光学密度(D)分布,形成了模拟X线影像的X线照片。(二)影像增强器(二)影像增强器-X线电视线电视由于X线有荧光作用,在X线透视成像中,透过人体的X线照射到荧光物质时,荧光物质的原子被激发或电离放射出可见的荧光。早期的X线透视成像就是将透过人体的X线照射到荧光屏上使其成为透视X线影像的,这种荧光影像强度很弱,只能在暗室中观察阅读。现在的X线透视成像是将透过人体的X线照射到影像增强器,影像增强器将荧光影像亮度增强,然后输入X线电视,使之成为可见的视频影像。(三)成像板(三)成像板在计算机X线摄影(CR)中,使用成像板(IP)作为影像信息的接收器。CR系统中,透过人体的X线入射到
8、IP时,X线量子被IP的光激励发光物质层内的荧光颗粒吸收,释放出电子,其中一部分电子散布在成像层内呈半稳定状态,形成潜影;将形成潜影的IP进行激光扫描时,半稳定状态的电子转换为光量子,发生光激励发光(PSL)现象,光量子被光电倍增管检测到,将光信号传化为电信号并放大,再经模/数(A/D)转换器转换为数字信号,进行处理后形成数字影像。(四)平板探测器(四)平板探测器数字数字X线摄影(线摄影(DR)中使用两种平板探测器()中使用两种平板探测器(FPD)作为影像信息的)作为影像信息的接收器,即直接转换接收器,即直接转换FPD与间接转换与间接转换FPD。直接转换直接转换FPD分为非晶硒(分为非晶硒(a
9、-Se)为光电材料的)为光电材料的FPD和多丝正比电离室和多丝正比电离室型(现在已很少使用)。间接转换型(现在已很少使用)。间接转换FPD又分为又分为CsIa-Si和和CCD摄像机两摄像机两种。种。(五)(五)CT成像检测器成像检测器CT成像是成像是X线经过准直器形成很细的直线射束(或扇形射线束),穿线经过准直器形成很细的直线射束(或扇形射线束),穿透人体被检测的体层面,经人体薄层内组织器官衰减后射出的透人体被检测的体层面,经人体薄层内组织器官衰减后射出的X线线(投影(投影P)到达高灵敏度的检测器,检测器接收透过被检体层后的)到达高灵敏度的检测器,检测器接收透过被检体层后的X线线束强度(束强度
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