三类大型影像设备原理介绍.pptx
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1、计算机断层扫描(CT)磁共振影像(MRI)正电子发射断层扫描(PET)目录目录CT(Computed Tomography)是使用X射线从不同方位照射人体,由对应的探测器检测透过人体后X线强度值的信号,经计算机根据物理模型进行数学运算处理后,重建人体断面图像的X线诊断设备。一、计算机断层扫描(一、计算机断层扫描(CTCT)扫描部分:X线球管、探测器、扫描架计算机系统:贮存、运算图像显示、存储系统CTCT组成组成CTCT发展简介发展简介品牌品牌SiemensSiemensGEGEPhilipsPhilipsToshibaToshiba型号Somatom ForceRevolution CTIQo
2、n Spectral CTAquilion ONE VISION探测器材料超高速稀土陶瓷人造宝石固体钨酸铬闪烁晶体GOS360扫描时间0.25s0.28s0.27s0.275s心脏平均采集时间0.13s0.14s2s0.275s心率要求任何心率/节律任何心率/节律小于80次小于90次驱动方式无线非接触式传输无线非接触式滑环气垫磁悬浮四大厂家高速四大厂家高速CTCT参数对照(部分)参数对照(部分)CT的X光球管发出的X射线穿过人体时,被“吸收”衰减。I0和I分别为人体入射前后的流强,为衰减系数。I0和I的比值反映了人体的积分密度。通过一定的算法,计算出人体各点的密度,根据其空间分布,生成密度图像
3、,即CT图像。CTCT成像原理成像原理CT值为CT扫描中X线衰减系数的单位,用于表示CT影像中组织结构的线性衰减系数的相对值,其单位为Hu(Hounsfield unit)。常见物质CT值:水(0 Hu)、空气(-1000Hu)、骨(1000Hu)CTCT值值CTCT扫描方式扫描方式常规CT:间隔式扫描螺旋CT:连续容积扫描对于CT技术的要求就是在最短时间内,得到最清晰的图像的同时,尽可能地加大检查范围。在螺旋CT中采用多排探测器阵列。将单排探测器(900个左右的探测器单位)改进为几排甚至几十排探测器,即多层螺旋CT在Z轴方向上有数万个探测器呈二维阵列。特点:旋转一周可以获得多个断层图像成像速
4、度快,能包容较大范围进行容积扫描多层螺旋多层螺旋CTCT排:指CT探测器在Z轴方向的物理排列数目,即有多少排探测器,是CT的硬件结构性参数。层:指CT数据采集系统(Data Acquisition System,DAS)同步获得图像的能力,即同步采集图像的DAS通道数目或机架旋转时同步采集的图像层数,是CT的功能性参数。排与层的区别排与层的区别“排”是指CT扫描机探测器的阵列数,一般排数越多,探测器宽度越宽,以此扫描完成的宽度越大。多“排”CT称为多“层”CT(MSCT),在一般情况下两者含义相同,即有多少“排”探测器,一次扫描即可完成多少“层”图像的采集。但是,如果每排探测器一次采集重建出2
5、层图像,如西门子64层CT,实际探测器是32排,每排出2幅图像,因此一次采集可以形成64层图像。排与层的区别排与层的区别CTCT模拟定位机模拟定位机CT模拟定位机与一般CT的区别:孔径平板床激光系统软件AAPM TG-66 Report二、磁共振影像(二、磁共振影像(MRIMRI)以人体内广泛存在的氢原子核为例,其含质子数为奇数,具有自旋特性,因而有一定的角动量p,其大小可由自旋量子数I来计算。(质子数和中子数同为偶数的核I为零,无自旋运动)I0的核带电荷,自旋时形成磁场,有相应的自旋磁矩。MRIMRI影像形成原理影像形成原理当外部施加一个静磁场B0后,若原子核自旋磁矩与B0方向不同,则原子核
6、轴向将因B0的影响沿一圆锥面围绕B0的方向旋转,称为拉莫运动,其旋转频率称为拉莫频率。此时如外加其他方向与B0垂直的电磁波,并使其频率与拉莫频率相同,则原子核发生共振,自转轴倾角改变,从而其能量状态发生改变。在没有外加磁场时,各个质子由于热运动而处于杂乱无章的任意排列状态,磁矩方向各不相同,相互抵消,宏观上不显磁性,此时M=0。当沿某一Z轴方向施加静磁场B0,则M不再为零,且与B0平行。施加B0此时如再外加一垂直于B0的电磁波B1,频率等于拉莫频率,就会使M作为一个整体产生拉莫运动,M与B0的方向偏离,呈圆锥形绕B0转动,转动的圆频率为。如果所加电磁波是脉冲式的,则脉冲去除后原子核逐渐回复到初
7、始平衡状态。这一放能过程称为弛豫。弛豫时放出的能量以电磁波形式向周围发射,频率同样是=B0,可用一定仪器检测其信号称为自由感应衰变信号(FID)。纵向弛豫:磁化强度矢量M的纵向投影逐步恢复到初始值,是原子核与周围介质不断进行热交换的结果,故也称为自旋-晶格弛豫,相应的时间称为纵向弛豫时间T1。横向弛豫:M在垂直于B0的平面上形成的横向投影逐渐恢复到零,是各原子核磁矩相互作用的结果,故也称为自旋-自旋弛豫,相应的时间称为横向弛豫时间T2。T1实际定义:纵向磁化矢量从0恢复到最大值的63%所需的时间。T1是一个时间常数,描述组织的纵向磁化矢量恢复的快慢程度。其长短依赖于组织成分、结构和环境,如水为
8、长T1,脂肪为短T1。T2实际定义:横向磁化矢量衰减至其最大值的37%的时间。T2与人体组织的固有小磁场有关,如大分子比小分子短,结合水比游离水短。0.630.37T1M01.0t0T2M01.00t主磁体梯度磁场系统射频(RF)系统计算机处理系统辅助设备MRMR组成组成主磁体是MR的核心部分之一,其功能是提供使原子核定向所必须的静磁场。临床上磁共振成像要求磁场强度在0.053T范围内。磁场强度越高,信噪比越高,图像质量越好。低场 0.3T中场 0.31.0T高场 1.0T主磁体主磁体主磁体主磁体磁体分磁体分类优点点缺点缺点永磁体场强稳定、维护简单、线圈效率高场强低,最大仅0.35T;体积庞大
9、;磁场均匀度受室温影响较大常导(阻抗型)型磁体安装容易、造价低磁场均匀度和稳定性差,受室温影响较大;耗电量大;需大量水冷却,运行维护费高;场强小于0.3T超导型磁体磁场稳定、均匀,不受室温影响;场强最高可达8T需要液氦冷却匀场线圈:任何磁体都不会产生绝对均匀的磁场,所以还要加一组匀场线圈,一般由铌钛合金制成,置于磁体中心,梯度线圈外,可将磁场均匀性提高100倍以上。主磁体主磁体利用梯度线圈产生相对于主磁场来说较微弱的在空间位置上变化的磁场,并叠加在主磁场上。对MRI信号进行空间编码,以确定成像层面的位置和厚度。梯度磁场系统梯度磁场系统梯度磁场系统梯度磁场系统梯度磁场梯度线圈X向Y向Z向梯度电源
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