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文档简介

1、第五章 放射诊断与治疗设备山东药品食品职业学院 闫华国.第一节:放射诊断与治疗设备开展简况一、x射线的发现 1895年德国物理学家伦琴 射线的本质:动摇性、粒子性波粒二象性二、射线成像:使射线透射于人体,经过丈量记录穿过人体后的射线强度分布实现人体成像。 荧光成像、胶片成像、电视影像。三、射线的特点.穿透性强:波长短,具有很强的穿透性,其穿透性与构成射线的电压有关,电压越高,产生的射线波长越短,穿透性越强;还与被照射物的密度和厚度有关。.荧光效应:射线作用在某些荧光物质硫化锌镉及钨酸钙上,能使这些物质放出荧光。透视、增感屏.感光效应:使胶片感光射线摄影.电离效应:射线进入人体,会产生电离效应,

2、引起人体产生生物学方面的变化,放射丈量、放射防护、放射治疗学。四、射线成像分类.射线直接成像:.射线计算机横断层体层摄影线五、开展阶段 1.x射线机的初始阶段:构造简陋、气体x线管、容量小、效率低、影像质量差 2.真空热电子固定阳极x线管:进入适用化时期 3.旋转阳极x射线管:功率大、焦点小、影像更明晰4.影像加强器、闭路电视和x线机的组合,电视影像取代了荧光影像 5.x线计算机体层摄影线CT:用x射线作断层扫描,经计算机处置后重新显示图像 6.核磁共振成像安装NMRCT.六、不同放射医学成像方法的比较 1.x射线:X射线穿过人体不同组织产生不同的衰减,丈量穿过人体的X线; 2.核医学成像:将

3、放射源置于患者体内,有选择地丈量放射源放出的射线,利用检测获得的数据进展成像。相机、发射型计算机断层成像ECT 3.磁共振成像:用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核,引起氢原子核共振,并吸收能量。在射频脉冲停顿后,氢原子核按特定频率发出射电信号,被体外的接受器收录,经计算机处置获得图像。.第二节医用x射线机一、x射线机的分类 1.按管电流分:大型:1000mA以上、 中型1001000mA 小型:100mA以下 2.按用途分:透视用x线机、摄影用x线机、消化道摄影安装、胸部摄影用X线机、体层摄影用X线机、心血管造影用X线机、及其它诊断用X线机设备如牙科用X线设备、腺摄影X线设备、床边X线设备 、

4、手术用X线设备公用x线机 3.按构造方式:固定式、活动式 .按线机任务频率:工频、中频.二、x射线的产生 1. x射线产生的原理图 抽成真空的x射线管、阴极、阳极两者之间加高压 阴极发射的电子被高压电场加速后撞击阳极,电子撞击阳极后辐射出x射线,电子的动能大部分转化为热能、小部分转化为x射线的电磁能2. 产生条件: 高速运动的电子流、 能接受高速电子撞击的阻挠物 高电压和高真空空间 .射线光子能量:=hf.x射线的量和质 x射线的强度:在垂直于x射线的传播方向的单位面积上,单位时间内经过的光子能量的总和。管电压、管电流越大,x线强度越大x射线的量:照射在与射线方向垂直的单位面积的光子数量,由x

5、线管的管电流与照射时间的乘积来表示。 X射线的质硬度x线穿透力的大小,与x射线光子能量有关, x射线频率越高,穿透力越大,与管电压有关.高压阳极阴极真空低压X射线的构成玻璃外壳.频率、波长的关系=为电磁波传播速度,为电磁波频率 为电磁波波长,与 成反比.射线机的性能目的:管电压:影响射线的频率线光子能量,影响穿透才干管电流:影响射线的光子数量曝光时间.双球管线机600mAx线机.三、x射线机的组成p96 1.x射线管球管:产生x射线的安装p94 由阳极、阴极、管壳、管套等组成 阴极:与高压电源负极相连,灯丝,发射电子,其灯丝利用电流加热,电子能量添加逸出,热电子发射 阳极:与高压电源正极相连,

6、较大金属块, 功能:接受高速电子的撞击放出x射线,散热; 选材原那么:高速运动的电子的能量尽能够转换成射线光子的能量,少转化为热能。钨、钨铼合金、钼 固定阳极:功率小、焦点大运用少 旋转阳极:圆盘形,安装在电机轴上旋转,容易散热,功率大、焦点小图像明晰运用多焦点:矩形,0.1mm 2mm管壳:大多是玻璃的,内部抽成真空 固定阳极和阴极部件.管套:固定管壳和其他部件,吸收x射线束以外的辐射、散热 电绝缘等功能X线管的分类 按用途分:诊断用X线管和治疗用X线管两种。 按焦点构造分:单焦点X线管和双焦点X线管两种。 按阳极性质分:固定阳极X线管和旋转阳极X线管两种X射线管中的能量变化:电能电子动能射

7、线能量 热能. 2. 控制台:操控x射线机的任务 3.高压发生器:高压变压器、X线管灯丝变压器、高压整流器和 高压交换闸等高压元件,按要求组装后置于方形或圆形的钢 板制成的箱体内。产生高压,加在球管两端 4.摄影和图像显示安装p99 传统的透视照相设备,操作者和患者在一同,受较大剂量的x射线照射, 现代x线设备,运用x线影像加强器、x线电视技术,操作者在没有x线辐射的房间内检查, x线影像加强器的作用、电视系统的作用 5.其他安装:诊室床、遮光器p97、滤线器、增感屏、荧光屏、立柱及伸缩吊架安装、限束器、快速换片安装等四、中频线机:从1895年伦琴发现X线到20世纪70年代,这期 间出现的X线

8、机均属于传统X线机,其任务频率均采用50Hz。 80年代以后出现了中频X线机。即其高压电源和灯丝加热电源 的任务频率处在无线电频域的中频段。中频X线机的频率普通 为400HZ20KHZ。.五、x线成像系统 1. x线影像加强器:把x射线转变为光信号并进展放大 输入荧光屏将x线转变为可见光,可见光光子撞击光电阴极,光电阴极会发出光电子,光电子借助静电透镜加速,聚焦在输出荧光屏上,在荧光屏上得到明晰的图像。 2.电视系统:将影像加强器输出的光学图像经光学透镜系统后传至电视摄影两用系统,检查时,将90%的光送至电视系统,拍片时将90%的光送至摄影系统。六、数字减影技术p101 医学影像新技术,为研讨

9、血管系统的形状,在高压注射器的配合下,分别获取注入造影剂前后的x线电视图像,然后将这两幅图像相减,得到血管系统的减影图像。.基像:不含造影剂的图像原像:注入造影剂后得到的图像减影图像:造影原像减基像七、数字化x线机:.线胶片扫描:将原始的线胶片图像经过扫描仪转化成数字化图像。.电视图像数字化:将经过人体的射线经过影像加强器加强后,经电视摄像系统和/D转换为数字信号。.计算机摄影:将经过患者的射线记录在成像板上,再用激光对成像板进展扫描,将所得图像信息经/转化成数字信息而得到线图像。间接数字化线成像.数字化摄影:经过平板检测器将线影像直接转化成数字化图像。直接数字化线成像.数字减影图像.第三节

10、x线计算机体层成像Computed Tomography一、简介:用一束经过准直的X线,围绕人体的某断面进展扫描,扫描过程中,处于人体对侧的X线检测器对穿出人体的X线进展检测,将所得到的信号波形构成一系列的投影图,用计算机对这些投影数据按特定的数学模型作图像重建,最后获得这一部位的片状横向断层图像。二、CT机的组成: 1.扫描床 可程度运动和垂直运动 2.扫描机架:旋转扫描架 扫描孔直径500720mmx线管:大功率旋转阳极x线管探测器:将接纳到的x线转换为电信号热交换器:油循环、风冷冷却准直器: 确定扫描层厚并阻挠散射线滤过器:吸收低能量的射线;让穿过人体的射线分布均匀数据采集系统:中心部分

11、是数/模转换器,将模拟信号转换成电信号输入计算机进展图像重建。.3.x线发生器:产生x射线,球管、高压发生器, 4.计算机系统 、控制台、显示安装: 控制整个系统的运转, 5.图像记录安装,三、CT机的开展过程p109 1.第一代CT扫描机:一个x线管、一个晶体探测器组成,扫描方式为笔束平移/旋转式,多为头部公用机 图像质量差、射线利用率低、扫描时间长36min,适用与无相对运动的器官 2.第二代CT机:扫描方式为扇形线束平移-旋转 有30个晶体探测器 图像质量高、扫描时间缩短18s 3.第三代CT扫描机:旋转/旋转式扫描,探测器与x线管做同步旋转运动, 有360800个探测器,扫描时间更短2

12、9s,可作全身扫描 .4.第四代CT扫描机:球管旋转,探测器达8001500个分布在圆周上静止不动,扫描时间25s 5.第五代CT机电子束CT:由特殊的x线管和静止陈列的检测器环组成,x线管发射的电子束经加速聚焦后撞击4个靶面,放出x射线,适用于心脏、大血管的检查 6.螺旋CT容积扫描:患者匀速经过单向旋转的x线球管,球管相对与人体运动轨迹为螺旋线,故称螺旋CT 硬件要求:滑环技术、x线管散热快、探测器要求高 螺旋CT特点:扫描时间短、延续扫描、容积扫描 单层螺旋CT:x线管绕人体旋转一周获得一幅断面图像 多层螺旋CT:MSCT:x线管和探测器绕人体旋转一周可获得216幅人体断面图像 特点:扫

13、描时间更短、扫描层更薄、图像质量高、可用作病灶挑选、特殊检查开发心脏和冠状动脉成像、冠状动脉钙化的评定等.四、CT机性能的主要参数及影响要素.扫描时间: 扫描时间指的是X线管围绕病人旋转一周,搜集扫描数据所需占用的时间,单位是秒,扫描方式:球管和探测器运动的方式断层厚度:指扫描切片的厚度.空间分辨率: 指在高对比度的背景下,区分相互接近的细小物体的才干,也就是指可以识别相邻物体的最小极限。密度分辨率:.伪影:指显示的图像中一切的不同于原来物体的图像影子。.图像重建速度: 指自扫描终了到荧光屏上显示出图像所需求的时间。. X线管热容量: 这参数越大表示可以进展延续扫描的层次也越多,管子的寿命越长

14、。.主计算机的功能: 此计算机存储容量大,运算速度快可以提高整个扫描过程的速度和操作系统的灵敏性,加快病人的流量。.第四节核磁共振成像一、核磁共振成像简介: 核磁共振 :是指某些有磁矩的原子核,在静磁场中由于磁矩和磁场相互作用构成一组不延续的能级,在适宜频率的射频作用下,能级间发生跃迁而出现的共振景象。 核磁共振成像:是将人体置于特殊的磁场中,用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核,引起氢原子核共振,并吸收能量。在停顿射频脉冲后,氢原子核按特定频率发出射电信号,并将吸收的能量释放出来,被体外的接受器收录,经电子计算机处置获得图像。 磁共振成像MRI系统:根据核磁共振原理结合计算机断层成像重建原理开

15、发的一种影像诊断设备。.二、核磁共振系统分类1.按磁体类型: 永磁型:只能产生垂直磁场,场强为0.150.35T,造价低,维护费用低,对周围环境影响小 常导型:消费制造简单,造价低,可产生程度和垂直磁场,分量轻,检修方便,场强为0.10.4T,运转本钱高,耗电大,需专门供电和冷却 超导型:场强为0.39T,磁场均匀稳定,图像质量好,运转费用很高,制冷费用高,运输、安装、维护费用高 2.按场强大小:高场大于1.0T,中场0.51.0T,低场小于0.5T 3.按成像范围:全身用MRI系统,部分公用MRI系统、实验室用MRI系统.三、核磁共振成像系统的组成 1.磁体子系统:重要部分,产生均匀稳定的磁

16、场的系统, 参数:磁场强度、磁场均匀性、磁场稳定性等2.梯度场子系统3.射频子系统:射频发射单元、信号接纳单元4.谱仪子系统 .计算机和数据处置系统:操作控制、图像重建和后处置.射频屏蔽与磁屏蔽 .软件四、核磁共振成像的特点很多性能优于X线CT。虽然X-CT处理了人体器官重叠问题,但由于提供的图像仍是组织对X射线吸收的空间分布图像,不可以提供人体器官的生理形状信息。当病变组织与周围正常组织的吸收系数一样时,就无法提供有价值的信息。磁共振成像安装除了具备X线CT的解剖类型特点即获得无重叠的体层图像之外,还可借助核磁共振原理准确地测出原子核弛豫时间T1和T2,能将人体组织中有关化学构造的信息反映出

17、来。.这些信息经过计算机重建的图像是成分图像化学构造像,它有才干将同样密度的不同组织和同一组织的不同化学构造经过影像显示表征出来。便于区分脑中的灰质与白质,对组织坏死、恶性疾患和退化性疾病的早期诊断效果有极大的优越性,其软组织的对比度也更为准确。 1.分辨率高,尤其对软组织,可以清楚地分辨肌肉、肌腱、脂肪等安装。 2.可以获得恣意截面的图像,患者不用改动体位,无察看死角。 3.对人体无损伤 4.参数多包含信息量大,可获得三种不同性质的图像 5.具有较高的空间分辨率,五、核磁共振检查的局限 1.设备制造和维护本钱高,一定程度限制了它的普及 2.早期的MRI扫描时间长 3.MRI机房不能运用监护和

18、抢救设备,同时MRI对患者体动敏感,不适宜急诊和危重病人的检查 4.个别病人对扫描空腔产生恐惧症,导致检查失败.六、核磁共振系统的目的与范围p123.磁体系统.梯度系统.射频系统.谱仪图像取样系统.计算机系统.图像显示、处置和分析.七、核磁共振系统的保养与平安运用 1.平安运用本卷须知 进入检查室必需换检查鞋,坚持扫描室、操作室及控制室空气清洁 受检者身上不能有金属物品及有磁性的物品 受检者不能活动 受检者检查时要安静呼吸,不能咳嗽 检查者要亲密察看受检者,遇到不测及时停机 严厉按照设备运用阐明书要求开关机 电压不稳定的医院要配备UPS电源 系统计算机不能运用来历不明的光盘、U盘,不能在计算机

19、上上网 永磁型设备要经常检查扫描室内的温度变化,超导型设备要经常检查制冷系统压力表的变化.2.忌讳症 带胰岛泵、心电起搏器、金属磁性血管支架者 安装假肢、人工髋关节者 病情危急不宜做检查者 钙化病灶普通不做核磁共振检查 对肺部病变纵隔除外普通不做核磁共振检查.核磁共振设备.第五节核医学仪器一、放射性核素 1.核素:具有确定的原子序数及质量数并处在一定能级的原子核统称为核素 放射性核素:原子核处在不稳定形状,会自发转变为另一种核素并放出放射线的叫放射性核素,原子序数大于83的元素都是放射性核素 核衰变:放射性核素发生构造及能量形状变化,放出射线并转变为另一种核素的过程叫核衰变,包括衰变、衰变、衰

20、变2.核医学仪器包括核医学诊断仪器核核医学治疗安装p131 核医学诊断仪器:将含有放射性核素的药物注入体内,经过丈量并显示核素在体内分布及转化情况,用来分析与诊断疾病的医学仪器相机、发射型计算机断层成像系统 核医学治疗仪器:利用天然放射性核素所放出的射线或人为加工的高能束射线直接照射机体病灶区,利用射线的生物效应抑制细胞的生长或使细胞蜕变、坏死,以到达治疗疾病的目的。钴60治疗机、医用直线加速器、刀、刀等。.二、照相机 1.简介:照相机有一园盘状的探测器,置于被测部位体外。当受检者服用放射性同位素标志药物,吸收放射性药物的器官辐射出粒子,被置于体外的探测器中的闪烁晶体检测器接纳,产生出可见光光

21、子,光子经光导耦合射到由光电倍增管构成的阵列中,各个光电倍增管输出的电脉冲信号经电子线路的处置和位置计算,构成X-Y坐标系中的光点信号,在荧光屏的相应位置上产生闪烁光点。经过一定时间积累,便可获得一幅二维的图像 2.组成:闪烁探头、探头支架、病床和操作控制台p132.探头组成:由准直器、闪烁晶体、光电倍增管阵列、位置计算电路。.性能目的:.数字式相机模拟数字混合型相机全数字式相机.相机.三、发射型计算机断层成像 1.发射型计算机断层成像是经过计算机图像重建来显示已进入人体的放射性核素在断层上的分布,它既可以显示断层图像、又可显示活体组织的生理、生化功能和代谢情况。ECT的原理与透射的X-ct类

22、似,其不同点是在于是首先让生物体接受示踪核素,本身成为一个发射体,再由探测器将示踪核素在体内的吸收代谢、在器官和组织内的分布测出,经计算机处置并重建图像。因此,所得的图像不仅是解剖形状,而且是生理、生化病理过程的图像。 ECT包括单光子发射型计算机断层成像SPECT) 正电子发射型计算机断层成像PET.2.单光子发射型计算机断层成像SPECT 扫描机型SPECT:在人体内放射性药物释放出射线,被在相应断层面的切向位置几十个探测器接纳,然后经过平移/旋转的方法,获得各方向上的投影截面信息,供计算机进展图像重建。类似于第二代的扫描方法照相机型:固定式由4个固定式照相机组成 旋转式整个照相机探头可以

23、旋转,有单探 头、双探头和三探头 构造:p探头、机架、病床、控制台、计算机及外围设备与线的比较:线反映的是病变组织的密度,而SPECT反映的是人体正常组织与病变组织代谢和摄取功能差别,对肝血管瘤、脑缺血、癫痫等疾病诊断比线有明显的优越之处。 .3.正电子发射型计算机断层安装(PECT),简称PET 将含有正电子放射性的药物注入人体,由于该药物的代谢情况与葡萄糖类似,可聚焦在耗费葡萄糖的细胞内,尤其是生长迅速的肿瘤组织内,放射性药物放出的正电子与组织中的负电子发生湮灭反响,产生两个光子,利用环绕人体的探测器丈量光子,可获得正电子的位置信息,再利用图像重建技术就可获得正电子在人体内分布情况的断层图像。组成:扫描机架、主机柜、操作控制台、检查床运用及特点性能及参数 .四、脏器功能动态检查仪p147 1.作用:利用放射性示踪核素作脏器的动态检查 2.甲状腺功能仪:利用甲状腺对碘有选择吸收的生物化学特点,借助于对碘的核素放出的射线的丈量,到达甲状腺功能检查的目的 3.肾功能仪: 4.核听诊器:

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