放射学高级教程第一篇 绪论.docx
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1、绪论 基本概念一、总论【X线的物理学效应】 X线的物理学效应(physical effect of X-ray)有:穿透性,荧光效应,感光效应,电离效应,光电效应,热效应,干涉、衍射、反射、折射、散射效应等。【高仟伏X线】 高仟伏X线(high kilovoltage X-ray):波长在0.120. 05A(0.0120. 005nm)、光子能量为66166KeV的高能X线。产生该波段X线的管电压为120250kVp。应用高仟伏X线摄影可提供在较小密度范围内层次丰富的照片。【软X线】软X线(soft X-ray):波长在0.740.046nm,光电子能量为17-26keV的低能量X线。有软X
2、线机产生,产生该波段X线的管电压为2040kVp。由于软X线的穿透能力较小,临床上适用于软组织摄影。【传统放射学】传统放射学:以X线透视和摄片为基本检查方法的成像方式。在现代检查方法(CT/MRI/DSA)出现之前,这线检查方法已经沿用和改良了80年,其中大部分至今仍在沿用,故统称这些基本检查方法为传统放射学。【碘对比剂的特异质反应】 碘对比剂的特异质反应 (idiosyncratiC effect of iodine contrast rneida):碘对比剂引起的体质因素性不良反应。特异质反应是非剂量相关性的,临床上表现为荨麻疹、血管神经性水肿、呼吸困难、喉头水肿等,严重者可致死。其病因学
3、与细胞释放递质;抗原一抗体反应;急性激活系统受累;精神因素等有关。【碘对比剂物理一化学反应】 碘对比剂物理一化学反应( physicochemical effect of iodine contrast media):碘对比剂的理化性质引起的不良反应。物理一化学反应是剂量相关性的,与应用的剂量成正比。临床上表现为恶心、呕吐、潮红、发热等。其病因学与制剂的渗透压;制剂的水溶性;制剂的电荷;制剂的黏滞性有关。【非离子型对比剂】 非离子型对比剂( non-ionic contrast media):可于血管或体腔内注射的,于体液环境中不发生电离的医学成像对比剂。主要有非离子型水溶性有机碘制剂及非离子
4、型水溶性钆制剂。非离子型制剂的渗透压可与血浆等渗或略高,但黏滞性较高是影响生物学安全性的另一个重要因素。【管电流】 管电流(electric current of X-ray tube):X线管内,在由高电压产生的强电场和高真空的环境中,自阴极(电子源)向阳极(靶)流动的高速电子流。X线管产生的X线的强度与管电流成正比。【管电压】 管电压(voltage of X-ray tube);X线管内,为使阴极加热和在阴极与阳极之间产生强电场,有高压发生器产生的高电压。X线管产生的X线束的最大光子能量等于高速电子流的最大能量,后者则取决于管电压的峰值。改变管电压及改变了最大光子能量及X线谱。【康普顿吸
5、收】 康普顿1392年预言,一个电子经过冲撞将发生反冲。这将使得入射的能量或光子分配给反射电子和散射光子,因而总的吸收系数将分为吸收部分和散射部分。在与一个低能光子冲撞中,散射光子的能量与原始光子相近,仅给反冲电子以极小的能量。与高能光子冲撞时则相反,反冲电子获得原始光子的大部分能量。此种现象称为康普顿吸收。【密度分辨率】影像中可辨认的光学密度差别的最小极限,即影像中细微密度差别的分辨能力,又称低对比分辨率。密度分辨率以5mm0.3%辐射剂量与mAs值表示。在一般性的描述中,若不是指明具体计量单位,则仅是泛泛指密度分辨的能力,宜使用“密度分辨力”。【空间分辨率】影像中可辨认的邻近物体的空间几何
6、尺寸的最小极限,及影像中细微结构的分辨能力,又称高对比分辨率。空间分辨率用某一轴向的线对/毫米数表示。在一般性的描述中,若不是指明具体计量单位,则仅是泛泛指空间分辨的能力,宜使用“空间分辨力”。【时间分辨率】成像设备单位时间内采集影像的帧数。时间分辨率是设备的性能参数,与每帧影像的采集与重建时间、显示方式及连续成像的时间与能力有关。在一般性的描述中,若不是指明具体计量单位和内容,则仅是泛泛地指信息采集的速度,宜使用“时间分辨力”。【确定性生物学效应】X线照射人体后,在较高的辐射剂量阈值之上发生的剂量依赖性的生物效应,如诱发白内障。【随机性生物学效应】X线照射人体后,在一定概率发生的、非剂量依赖
7、性的生物效应,如遗传效应、致癌作用。【无创性检查】医学诊断性检查中不会给受检者带来附加损伤的检查。“无创性”系与“有创性”相对而言。医学成像领域中,超声检查、磁共振成像检查迄今尚未证实会对受检者造成附加损伤,故属于无创性检查范畴。【噪声】广义上讲,影像上任何妨碍观察者解释的影像结构或特征均可定义为噪声。狭义上讲,噪声是指在影像上观察到的亮度水平随机出现的波动。从本质上讲,噪声主要是统计学的。一些非统计学噪声有射频摄像机噪声(又称附加噪声)、系统噪声、量子噪声、贮存噪声等。【伪影】伪影,泛指影像失真。依失真的原因可分为:成像设备设计缺陷所致的伪影;成像设备故障所致的伪影;运动或移动伪影;信息载体
8、的传感性所致的伪影;读取、转换系统所致的伪影;光学系统所致的伪影;暗室处理所致的伪影等。【肿块效应】医学影像中,人体各部位的病变产生的占据生理结构的空间、推压和移位邻近的结构、压迫或阻塞生理腔道的改变。国内文献中经常使用“占位效应”一词作为“肿块效应”的同义词,但英文中并无占位效应的对应词。日常工作中使用“占位性病变”,甚至是“占位”代替肿瘤的描述则是不科学、不规范的。二、CT【计算机体层摄影】计算机体层摄影:X线摄影技术与重建数学、计算机技术结合产生的体层成像方法。由英国EMI公司计算机和图像处理工程师Hounsfield于1969年设计,1971年研制出第一台头部CT机进行试验性脑扫描获得
9、成功,1972年公诸于世。1979年Hounsfield因该项发明获得诺贝尔生物医学奖。CT的主要成像原理是:采集X线扫描人体结构的信息,经模/数转换、计算机运算、数/模转换等处理,生成被扫描结构的重建横断层面影像。【CT值】CT:CT设备生成的模拟影像由连续的灰阶构成,灰阶代表的灰度或密度值为无量纲値。 把 CT影像的灰度值根据标准参照换算为量纲值即 CT值。可直观地反映影像内结构的密度,以HU表示。【CT灌注成像】CT灌注成像(CT perfusion imaging):以同层动态CT扫描的方式,高流率团注对比剂及快速连续扫描,根据逐像素的时间一密度曲线特征计算出并用伪彩显示扫描层面的灌注
10、成像参数的方法。当CT检测器的宽度可以覆盖整个器官,如脑、肝等时,则可作全器官灌注成像。【层厚】层厚(slice thickness):层面显示的医学影像上重建影像层面的厚度。在 CT影像上,随着设备的发展又分为采集层厚与重建层厚。【层间距】层间距(inteva1 of slices):CT扫描中,相邻两个采集层面的上一层面的下缘与下一层面的上续间的间隔。【螺距】 螺距:螺旋CT扫描时,X线管旋转1周期间采集层厚与进床速度之比(用于单层螺旋CT);X线管旋转1周期间进床的距离与 X线准直厚度之比或 X线管旋转l周期间进床的距离与检测器在 Z轴的宽度之比(用于多层螺旋 CT)。从单层 CT到多层
11、 CT,以及不同生产厂家对螺距定义的内涵有别,暂无统一定义。【计算机辅助检测】计算机辅助检测(computer aided detect1on,CAD):医学成像领域中,基于大量临床病例累积和统计学的先验知识编制辅助检测软件,给医师提供疾病诊断的概率性参考意见的方式。该软件系统是依病种为基础的,如乳腺检测软件、肺结节检测软件等。【摸拟数字转换】模拟数字转换(ana1og-diglta1 conversion) :数字成像方式中,使用模拟数字转换器把模拟时域信号转换为数字信号的步骤。模拟信号是一个连续量,可表达的动态范围是无限的;数字信号是一个离散量,动态范国的表达和数字的字节呈正相关, 数字的
12、字节决定转换的精度。【模拟影像】模拟影像(ana1og image):医学成像检査中,基于密度、灰度、辉度、信号强度等变量的差别而显示的可识别的影像。x线摄影中,胶片上不同区域的灰度是相应区域接受的射线强度的模拟,或者从另一个角度讲,是相应区域对应的射线穿行轨迹上组织结构对射线衰减程度的摸拟。同样的道理可以解释CT影像的密度亦为局部组织结构对射线衰减程度的模拟;灰阶超声影像的辉度为声束透射的组织结构回声质地的模拟;MR影像的信号强度为组织结构内的氧质子弛豫时间的模拟。【原始横断层面】原始横断层面(primary transverse slice):CT设备完成数据采集后,计算机根据各体素的 X
13、线线性衰减系数二维分布平面图生成CT值矩阵,再经数字模拟转换重建的横断层面影像。是施行各种显示与重组处理的基础。【椎形线束伪影】椎形线束伪影(cone beam artifact):多层螺旋CT扫描中,需用锥形线束覆盖多列检测器的数千个检测单元,各单元接收的是以不同几何学轨迹入射的 X线, 由于入射 X线的入射角度、穿行厚度不同及检测单元边界的屏蔽等因素造成的重建影像失真。【准直器】准直器(collimator) :CT设备中,使用可屏蔽X线的材料制成的只容许规定几何尺寸的平行 X线束通过的元件。准直器可置于X线管窗口的前方,称前准直;也可置于检测器前方,称后准直;也可同时配置前、后准直。【高
14、分辨CT扫描】高分辨 CT扫描(high resolution CT scan):在CT设备固有分辨力的基础上,经改良扫描或重建方式提高CT影像空间分辨力的方法。有靶扫描、靶重建、薄层采集结合改良重建算法等方法。【最大密度投影】最大密度投影(maximum density pro1ect1on,MDP) 基于多层 CT设各采集的原始横断层面影像数据,从观察的视角发出虚拟的投影光线,把该投影光线穿行轨迹上设定的最大密度以上的像素编码,形成二维投影影像的后处理方法, MDP可变換投影角度反复施行,主要用于CT血管成像(CTA)、CT内镜等。【各向同性体素】层面成像方式的医学影像中,成像体素在X、Y
15、和Z轴方向上相等,即每一层面的影像是有正方形的体素数据所构成。由各向同性体素数据生成的原始横断面影像用于重组处理时,重组图像不会失真。【有效层厚】有效层厚:CT 相描中,X线束实际通过人体层面厚度。在展面采集CT,有效原厚与 x线束的宽度相等;在单层螺旋CT,层厚略宽于X线束的宽度;在多层螺旋CT,X线束的宽度是若干个有效层厚之和。 X线束宽度不变时螺距越大,有效层厚越大。【重建视野】CT扫描中采集了原始影像数据后,依检査目的设定的重建影像的显示视野。可以设定为全视野重建整幅影像,或设定为局部视野重建局部影像但仍用全部短阵显示,则影像的空间分辩力提高了,又称靶重建。【CT増强信描】经静脉注射水
16、溶性有机碘对比剂后施行的CT扫描。用于发现CT平扫未能发现的病变或更好地显示病变的强化特征。有静脉滴注法、团注法、动态团注法、经动脉注射法等多种方法。碘油CT也属于CT增强扫描。【CT对比剂】CT检査中,用子增如组织和(或)病变的人工对比的物度。阴性対比剂提供低密度的对比,主要是空气。阳性对比剂提供高密度対比,主要是水溶性有机碘剂,非碘制剂偶有使用。 水溶性有机碘対比剂分经肾和经肝排泄者,以前者最常用。【CT检测器】用于接收、检测CT扫描过程中的透射X线量,并转换为电信号的元件。有固体和气体两类。固体检测器由闪烁晶体和光电倍增管或光电二极管组成;气体检测器主要为氙气或氪气高压电高室,现已弃用。
17、三、MRI【B0】磁共振成像设备中,代表系统的外磁场的符号。【90射频脉冲】磁共振成像中,激励后使组织的宏观磁化矢量翻转90的射频脉冲。自选回波和快速自旋回波脉冲序列采用90射频脉冲作为激励脉冲。【相位重聚脉冲】磁共振成像中,激励后使组织已经因T2弛豫而衰减的宏观横向磁化矢量发生相位重聚,产生自选回波的射频脉冲,多用于自选回波和快速自旋回波脉冲序列。【T1加权成像】磁共振成像中,通过对脉冲序列成像参数的调整,使影像上组织的信号强度主要受组织T1弛豫特性的影响,使其他因素的影响成为次要的成像序列。自选回波及快速自旋回波脉冲序列通常选用短TR和短TE进行T1WI。【T2加权成像】磁共振成像中,通过
18、对脉冲序列成像参数的调整,使影像上组织的信号强度主要受组织T2弛豫特性的影响,使其他因素的影响成为次要的成像序列。自选回波及快速自旋回波脉冲序列通常选用长TR和长TE进行T2WI。【质子密度加权成像】磁共振成像中,通过对脉冲序列成像参数的调整,使影像上组织的信号强度主要受组织中氢质子含量的影响,使其他因素的影响成为次要的成像序列。自选回波及快速自旋回波脉冲序列通常选用长TR和短TE进行PDWI。【T2加权成像】磁共振成像中,通过对梯度回波脉冲序列成像参数的调整,使影像上组织的信号强度主要取决于T2弛豫特性,使其他因素的影响成为次要的成像序列。梯度回波脉冲序列通常选用长TR、长TE及小的翻转角进
19、行T2WI。【梯度磁场】磁共振成像中,某个给定方向上场强发生梯度改变的磁场。磁共振成像中,要有三个方向的梯度磁场,分别用Gx、Gy和Gz表示。一个方向的梯度磁场进行层面选择,另两个方向的梯度磁场分别进行频率编码和相位编码。梯度磁场的场强以mT/m为单位。【自旋回波序列】 自旋回波序列(spin echo sequence,SE sequence):磁共振成像中,由一连串交替发射的90射频脉冲和180射频脉冲构成的采集自旋回波的脉冲序列。【梯度回波序列】 梯度回波序列(gradient recalled echo sequence,GRE sequence):磁共振成像中,由一连串小角度射频脉冲
20、激励、利用读出梯度场的正负向切换产生回波信号的脉冲序列。【磁场强度】 磁场强度(magnetic field strength):磁共振成像设备中磁场的磁通量密度或磁感应强度。其单位为磁感应单位特斯拉(以往为高斯)用T表示。目前,用于人体磁共振成像系统的主磁场强度为0. 27.0T。【矢量】 矢量(vector):物理学中,在一定方向上的一定量的力。以箭的形式表达时,箭头代表力的方向,箭杆长度代表力的大小。【自由感应衰减】自由感应衰减(free induction decay,FID):磁共振成像中,质子自旋的横向磁化矢量一经产生,即发出一个短暂的MR信号。该信号随着特征性的时间常数T2(或T
21、2*)衰减,但频率不变,即自由感应衰减。【翻转角】 翻转角(flip angle):磁共振成像中,外磁场中的质子受射频脉冲激励后,宏观磁化矢量相对于外磁场Bo的翻转角度,也称激励角。射频脉冲的能量越大,翻转角越大。【回波链长度】 回波链长度(echo train length, ETL):磁共振成像中,一次射频脉冲激励后采集回波信号的数目。该成像参数只用于在FSE或EPI序列等存在回波链的脉冲序列中。在某些设备中,ETL也被称为加速因子。【化学位移效应】 化学位移效应(chemical shift effect):磁共振物理学中,当同一种原子核处于不同化学结构的分子中时,即使处于同一均匀的外磁
22、场中,其进动频率也会存在差别的现象。脂肪内氢质子的进动频率比水中的氢质子要低3. 5ppm。 【化学位移成像】 化学位移成像(chemical shift imaging,CSI):磁共振成像中,利用质子的化学移位效应实施医学成像的方法。有两种化学位移成像技术:一种为同(反)相位成像技术;另一种为二维或三维的多体素磁共振波谱技术。【磁共振水成像】 磁共振水成像(MR hydrography /MR water imaging):磁共振成像中,设置很长的回波时间进行重T2加权成像,使一般组织的信号几乎完全衰减,而T2值很长的水样成分,如脑脊液、胆汁、尿液等可保留高信号,与其他组织的信号间形成明显
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