2023年医学影像设备学.docx

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1、2023年医学影像设备学 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线计算机断层扫描设备（ X线CT）等。 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。 X射线与物质间的相互作用(6点) ：（1）X射线的穿透作用。（2）X射线的荧光作用（3）X射线的电离作用。（4）X射线的热作用。（5）X射线的化学效应(感光作用和着色作用)。（6）X射线的生物效应。 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. X射线影像的形成

2、: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（ 1、X线的穿透力 2、被穿透的组织结构必须存在密度和厚度的差异 3、显像过程）。 X线检查方法： 一、普通检查 ：透视 ：X线透过人体被检查部位并在荧光屏上形成影像（荧光屏式透视和X线电视X-TV式透

3、视）。摄影：亦称照相、拍片、摄片。X线透过人体被检查的部位并在胶片上形成影像，胶片曝光后须经显影、定影、水洗及晾干(或烤干)等步骤，操作复杂，费用较贵。利用X线的穿透性和感光性，将受检组织或脏器显象在胶片上，称为X线摄影。 二、特殊摄影 ：间接摄影；断层摄影（ 又称分层摄影或体层摄影）；钼靶软X线摄影；放大摄影；高电压摄影。 三、造影检查 ： 1、造影剂及其种类高密度造影剂含钡剂、碘制剂等。 2、引入途径：直接引入法，生理积聚或生理排泄法。计算机X线摄影CR是将X线透过人体后的信息记录在成像板上，经读取装置读取后，由计算机以数字化图像信息的形式储存，再经过数字/模拟（D/A）转换器将数字化信息

4、转换成图像的组织密度（灰度）信息，最后在荧光屏上显示。其中，成像板是CR 成像技术的关键。 CR的工作原理：1.信息的采集，2.信息转换，3.信息的记录与处理。 直接数字化X射线摄影DR是在具有图像处理功能的计算机控制下，采用一维或二维的X射线探测器直接把X射线信息影像转化为数字图像信息的技术。根据X线影像转换为数字图像信号的过程不同，可分为IDR（间接放射成像）和DDR（直接放射成像）。 1、IDR的基本结构：X线影像接收器，数据采集器，图像处理器，存储器，图像监视器，系统控制器。 2、DDR的结构和工作原理：直接利用探测器将X线影像转换为模拟电信号再进行数字化；电子暗盒即X线探测器，扫描控

5、制器，系统控制器，键盘，影像监视器。 X-CT是运用扫描并采集投影的物理技术，以测定 X射线在人体内的衰减系数为基础，采用一定算法，经计算机运算处理，求解出人体组织的衰减系数值在某剖面上的二维分布矩阵，再将其转为图像上的灰度分布，从而实现建立断层解剖图像的现代医学成像技术，X-CT成像的本质是衰减系数成像。 X-CT成像装置主要由X线管、准直器、检测器、扫描机构，测量电路、电子计算机、监视器等部分所组成的。 X-CT成像流程是：X线-准直器（可以大幅度地减少散射线的干扰,并可决定扫描层的厚度 ）-检测器-转变电信号-放大电信号-转变为数字信号-计算机系统-存入计算机的存贮器-编码-显示图像。C

6、T扫描方式：单束平移-旋转方式、窄扇形束扫描平移-旋转方式、旋转-旋转方式、静止-旋转方式，电子束扫描方式。 CT成像过程：X 线束对准扫描层面，管球绕被扫描物体一周（360），探测器将数据转输到计算机，计算出数字距阵，数模转换成为断层图像。 X-CT窗口技术是指CT机放大或增强某段范围内灰度的技术，即把人体中与被观测组织的CT值范围相对应的灰度范围确定为放大或增强的灰度范围，这个被确定为放大或增强的灰度范围叫做窗口。具体做法：把确定灰度范围的上限以上增强为完全白，把确定灰度范围的下限以下压缩为完全黑，这样就放大或增强了确定灰度范围内不同灰度之间黑白对比的程度。放大的灰度范围上下限之差叫窗宽。

7、放大灰度范围的中心灰度值叫窗位 1、断层是指在受检体内接受检查并欲建立图像的薄层，又称之为体层。 2、解剖断面指生物体上的某一剖面。X-CT图像是对断层成像。3.体素是指在受检体内欲成像的断层表面上，按一定大小和一定坐标人为地划分的很小的体积元。4.像素是指在图像平面上划分的很小的单元，它是构成一幅图像的最小点，是构成图像的基本单元。4.所谓扫描是用X射线束以不同的方式、按一定的顺序、沿不同的方向对划分好体素编号的受检体断层进行投照，并用高灵敏度的检测器接收透射体素阵后的出射X线束强度。 5.投影投照受检体后出射X线束的强度I ，投影的数值称为投影值，投影值的分布，称为投影函数。6.衰减系数既

8、是物质种类的函数，又是X射线能量的函数，只有单能窄束X射线束透射物体衰减时才有唯一准确对应的衰减系数。 数字减影血管造影DSA，是在通常的血管造影过程中，运用数字计算机工具，取人体同一部位两帧不同的是数字图像，进行相减处理，消去两帧图像的相同部分，得到造影剂充盈的血管图像 ，以消除骨骼和软组织影的影像。 DSA成像系统的组成; X线系统,影像增强器, 视屏摄像系统, 图像处理系统, 图像显示和外存储系统. DSA影像的形成过程: 视频影像数字影像数字减影及对比度增强减影的显示和储存. DSA技术是常规血管造影术和计算机处理技术相结合的产物。基本原理：利用数字图像处理技术中的图像几何运算功能，将

9、造影剂注入前后的数字化X线图像进行相减操作，获得两帧图像的差异部分被造影剂充盈的血管图像。DSA技术：X线穿过人体各解剖结构形成荧光影像，经影像增强器增强后为电视摄像管采集而形成视频影像。再经对数增幅和模/数转换形成数字影像。这些数字信息输 入计算机处理后，再经减影、对比度增强和数/模转换，产生数字减影图像。 DSA的减影方式 : 1、时间减影:先实施血管造影使检查部位连续成像； 在系列图像中取血管内尚无造影剂和含造影剂最多的图像各一帧；将这同一部位的两帧图像的数字矩阵，用计算机处理，使两个数矩中代表骨及软组织的数字抵销，而代表血管的数字保留；再经数/模转换器变为只有血管造影图像。这两帧图像叫

10、做减影对，因是在不同时间摄取，故称时间减影法。 2、能量减影: 也称双能减影、K-缘减影。在欲显示血管引入碘对比剂后，分别用略低于和略高于碘K-缘减影的能量（33keV）的X射线能量曝光，将这两种能量条件下曝光的影像进行数字减影处理，可以突出减影影像中碘的对比度，消除其他无关组织结构对图像的影响，这种减影方式被称为能量减影。3.混合减影: 混合减影可以避免在单纯能量减影中遇到的问题。在这种方法中，在对比剂到达前或到达后都做高能和低能的图像。先做高能和低能像的减影来得到一系列的双能减影图像。在这些双能减影图像中软组织像已经被消除了。再用时间减影法处理这些双能减影图像以消除骨骼等背景。由于软组织像

11、是用能量减影法消除的，因此软组织的运动将不会产生影响。 DSA检查技术 : 根据将造影剂注入动脉或静脉而分为:动脉DSA(IADSA) 静脉DSA(IVDSA )。 超 声 成 像：超声成像是采用脉冲回波技术，利用超声波在组织界面处的反射特性，显示人体脏器的二维或三维图形的成像技术。 超声诊断仪均由三个组成部分组成：超声换能器部分、基本电路部分和显示部分。 超声脉冲回波成像原理，是根据超声波在传播途径上遇到介质的不均匀界面时能发生发射的物理特性，向人体内发生超声脉冲；由于人体组织和脏器具有不同的声束和声阻抗，使超声波在界面上发射回波，检测出这些回波信号，对其进行放大和处理，最后在显示器上显示，

12、即可得到脉冲回波的图像。 超声脉冲回波成像的主要工作参数：超声工作频率，超声脉冲重复频率，穿透深度，脉冲持续时间，分辨率，灰阶，图像帧频。 医学超声波诊断仪：A型超声波诊断仪 （A超主要用于颅脑的占位性病变的诊断），M型超声波诊断仪（M型超声是用于观察心脏等活动界面时间变化的一种方法），B型超声波断层显像仪。B超采取超声发射、回波信号接收处理和成像显示的基本结构点是：(1)B超为辉度调制，它将回波信号放大处理后送到显示器的Z轴上，进行辉度调制，使显示器的光点亮度随着回波信号大小变化，所以称辉度调制型或亮度调制型。(2)B型扫查方式是二维的。B超波束的发射方向不是固定不动的，而是作平行移动或作扇

13、形转动，形成一扫查平面。因而可重建人体的二维断层图像，所以超声切面声图像。 D型(Doppler)超声诊断法：通称为Doppler超声，是利用多普勒效应的原理，对运动的器官和血流进行检查。广泛应用于临床的是彩色多普勒超声及经颅多普勒超声诊断。 Doppler mode 即超声频移诊断法，通称多谱勒超声。此法应用多谱勒效应原理，当超声和反射体之间有相对运动时，回声的频率有所改变，此种频率的改变称为频移。 超声多普勒：连续波多普勒，脉冲波多普勒，彩色多普勒。 彩色多普勒血流显像(CDFI或CDI)主要是利用血液中运动的红细胞对声波的散 射，产生多普效应，经伪彩色编码技术，在二维图像上显示彩色血流影

14、像。不同方向的血流以不同的颜色表示，通常设定流向探头的血流为红色，背离探头的血流为蓝色。彩色多普勒超声诊断仪同时具备频谱多普勒(Spectral Doppler)功能，可在彩色图像上定点取样，显示Doppler频谱图，并听取多普勒信号音。 彩色多普勒能量图(CDE)又称超声血管造影是彩色多普勒超声技术的发展，以其不受探测角度的影响、能显示CDI所不能显示的低流量和低流速血流为主要特点。 三维超声（3D）3D即三维超声诊断法。在二维超声图象的基础上，利用计算机技术显示超声的立体图象。有表面三维、血管三维、组织三维、切片三维等。 核磁共振成像MRI：是一多种特征参数、多种靶位核素的成像技术。 磁共

15、振成像基本原理:利用特定频率的电磁波，向在磁场中的人体进行照射，人体内各种不同组织的氢核在电磁波的作用下会发生核磁共振，并吸收电磁波的能量，随后再发射出电磁波，MRI系统接收电磁波经过计算机处理和图像重建，即可得到人体的断层图像。 在磁场中旋转的原子核有一个特点，即可以吸收频率与其旋转频率相同的电磁波，使原子核的能量增加，当原子核恢复原状时，就会把多余的能量以电磁波的形式释放出来。这种现象称为磁共振现象MR。 MRI成像方法是将检查层面分成体素信息，用接收器收集信息，数字化后输入计算机处理，同时获得每个体素的T1（纵向弛豫时间，指高能态的核将其能量转移到周围分子而转变成热运动，从而恢复到低能态

16、的过程所需要的时间）值与T2（横向弛豫时间，通过相邻的同种核之间的能量交换来实现，反映横向磁化衰减、丧失的过程所需要的时间）值，用转换器将每个T值转为模拟灰度，而重建图像。当MRI应用于人体成像时，由于人体各组织与器官的T值不同，从而形成不同的影像。 MRI成像的指导思想是用磁场值来标定受检体共振核的空间位置。 磁共振成像系统主要由磁场系统、射频系统、图像重建系统三大部分组成。 1.磁场系统（1）静磁场。（2）梯度磁场。（3）场强与精度。 2.射频系统（1）射频发生器。（2）射频接收器。 放射性核素成像：把某种放射性同位素标记在药物上形成放射性药物并引入人体内，当它被人体的脏器和组织吸收后，就

17、在体内形成了辐射源。用核子探测装置可以从体外检测体内同位素在衰变过程中放出的射线，从而构成放射性同位素在体内分布密度的图像。反映的是脏器和组织的形态及代谢功能。 目前RNI的主要技术有照相、单光子发射型计算机断层（SPECT）及正电子发射型计算机断层（PET），后两者又统称为发射型计算机断层（ECT）。 核医学技术基础包括射线探测技术、放射性示踪技术、放射性制剂等。 几种常用核医学探测仪器（1）井型计数器。（2）液体闪烁计数器。（3）微机多功能测定仪。（4）甲状腺功能测定仪。 SPECT显像原理：SPECT单光子发射型计算机断层成像是通过示踪技术，将具有选择性聚集在特定脏器或病变部位的放射性核

18、素或其标记化合物引入体内（吸入、静注或口服），根据示踪剂在体内器官发射到体表的光子（射线）密度，由计算机检测并通过重建处理生成断层影像。 SPECT主要由探头、电子线路、计算机影像处理系统和显示记录装置四部分组成。 PET的基本原理：PET为正电子发射型计算机断层成像。以正电子核素在湮没时发射出的双光子为探测对象。 目前临床上较常用的正电子放射性药物主要包括代谢类、受体类、灌注类与乏氧类，共4类。 PET的结构主要由探测器、电子装置和计算机影像处理系统组成 红外成像系统：主动式红外成像系统（红外夜视仪）；主动式红外成像系统（红外夜视仪）。 主动式红外成像系统自身带有红外光源，是根据被成像物体对

19、红外光源的不同反射率，以红外变像管作为光电成像器件的红外成像系统。 主动式红外成像系统的系统结构 ：光学系统（物镜组 目镜组）；红外变像管（光谱转换电子成像亮度增强）；红外探照灯（红外辐射光源）；高压电源（变像管电源）。 红外热成像系统是被动式成像系统。红外热成像系统：光机扫描型；非扫描型。 光机扫描型红外热成像系统：光学系统部分，红外探测与致冷部分，电子信号处理系统部分，显示系统部分。 1 光学系统：聚光光学系统，扫描光学系统。扫描系统：平行光束扫描（物方扫描），会聚光束扫描（像方扫描）2 多元探测器热成像系统：基本摄像方式： 并联扫描摄像方式； 串联扫描摄像方式。3红外探测器（核心器件）；

20、4致冷器：A.变相致冷，B.焦耳汤姆逊效应致，C.辐射热交换致冷，D.温差电致冷。5信号处理与显示 ：信号处理部分包括：前置放大、主放、自动增益控制、限制带宽、检波、鉴幅、多路传输和线性变换。 微光成像系统是一种利用光增强技术的光电成像系统。直视系统（微光夜视仪）；间视系统（微光电视系统）。 内窥镜的分类：按其成像构造分类：可大体分为3大类：硬管式内窥镜、光学纤维（可分为软镜和硬镜）内窥镜和电子内窥镜（可分为软镜和硬镜）。 医用内窥镜系统大体由三大系统组成： 窥镜系统-图像显示系统-照明系统。 电子内窥镜主要由内镜、电视信息系统中心和电视监视器三个主要部分组成。此外，还配备一些辅助装置，如录像机、照相机、吸引器以及用来输入各种信息的键盘和诊断治疗所用的各种处置器具等。 电子内窥镜的成像主要依赖于镜身前端装备的微型图像传感器（CCD）。利用电视信息中心装备的光源所发出的光，经内镜内的导光纤维将光导入受检体腔内，CCD图像传感器接受到体腔内粘膜面反射来的光，将此光转换成电信号，再通过导线将信号输送到电视信息中心，再经过电视信息中心将这些电信号经过贮存和处理，最后传输到电视监视器中在屏幕上显示出受检脏器的彩色粘膜图像。 医学影像设备学 医学影像设备学试题 医学影像设备学题 集 医学影像学 医学影像学 医学影像学 医学影像学 医学影像学 医学影像设备a答案 医学影像设备概述