放射成像的基础知识

放射影像培训系列之放射影像的基础知识第1页，共69页。放射影像的基础知识1、X线的发展历程2、X线成像的基本原理3、X线成像的特点4、X线的质量和强度5、放射产品分类第2页，共69页。X线的产生：1895年，德国科学家伦琴发现了具有很高能量，肉眼看不见，但能穿透不同物质，能使荧光物质发光的射线。因为当时对这个射线的性质还不了解，因此称之为X射线。为纪念发现者，后来也称为伦琴射线，现简称X线(X-ray)。

X线的发展历程第3页，共69页。X线的发展历程20世纪初，医用X线机诞生20世纪40年代，旋转阳极X线球管诞生20世纪70年代，中频技术出现，CT诞生20世纪80年代，X线电视系统用于临床检查，MR诞生第4页，共69页。X线的发展历程20世纪90年代，光学、电子、物理技术对传统化学技术发起挑战，数字胃肠机，DSA及CR依次粉墨登场。90年代末，DR技术引发研发竞争，近几年CR、DR、HIS、RIS、PACS技术已逼近每一家医院。第5页，共69页。X线的发展历程1977年数字减影血管造影1980年CR，荧光成像板1987年非晶硒成像板1990年线性CCD1995年非晶硅碘化铯闪烁体平板探测器的DR1997年硫氧化钆闪烁体平板探测器的DR2001年硫氧化钆闪烁体便携式平板探测器2001年数字透视和摄像的动态平板探测器第6页，共69页。放射成像的基础知识1、X线的发展历程2、X线成像的基本原理3、X线成像的特点4、X线的质量和强度5、放射产品分类第7页，共69页。什么是x线X线是电磁波，波长：0.0006~50nm；X线诊断常用波长：0.008~0.031nm第8页，共69页。x线是怎么产生的第9页，共69页。x线是怎么产生的电子高速碰撞原子的结果第10页，共69页。x线是怎么产生的电子动能约99%转化为热能约1%

转化为电磁波辐射能第11页，共69页。x线是怎么产生的第12页，共69页。X线产生的基本原理X线产生的三个条件:

①要有一个电子源，能根据需要，随时提供足够数量的电子②高速电子流。两个方面，其一是高压电场，使电子获得动能；其二是有高真空环境，使电子在运动中不受气体分子的阻挡和电离放电而降低能量，同时也能保护灯丝不致因氧化而被烧毁。③要有一个能经受高速电子撞击而产生Ｘ线的靶第13页，共69页。X线成像的基本原理靶高压电源低压电源靶X线产生原理阴极发热产生电子电子猝然停止和外层电子跃迁，部分能量以连续和特征X射线的形式放出。电子加速，撞击和电离中的核外子。X射线第14页，共69页。X线装置构成：主要包括X线管、高压发生器和控制台

一般说，高速行进的电子流被物质阻挡即可产生X线。具体说，X线是在真空管内高速行进成束的电子流撞击钨(或钼)靶时而产生的。

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X线管:为一高真空的二极管，杯状的阴极内装着灯丝；阳极由呈斜面的钨靶和附属散热装置组成。

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高压发生器:为提供X线管灯丝电源和高电压而设置。一般前者仅需12V以下，为一降压变压器；后者需40～150kV(常用为45～90kV)为一升压变压器。。X线成像的基本原理第17页，共69页。

控制台： 主要为调节电压、电流和曝光时间而设置，包括电压表、电流表、时计、调节旋钮和开关等。现代数字X光机还包括曝光控制系统和图像采集工作站。X线成像的基本原理第18页，共69页。X线成像的基本原理第19页，共69页。

X线成像的基本原理与X线成像相关的特性：穿透性

荧光效应感光效应电离效应

第20页，共69页。X线的特性穿透性：X线成像的基础X线成像的基本原理第21页，共69页。X线的特性荧光作用临床透视的应用基础X线成像的基本原理第22页，共69页。

X线成像的基本原理感光效应：涂有溴化银的胶片，经X线照射后，可以感光，产生潜影，经显、定影处理，感光的溴化银中的银离子(Ag+)被还原成金属银(Ag)，并沉淀于胶片的胶膜内。此金属银的微粒，在胶片上呈黑色。而未感光的溴化银，在定影及冲洗过程中，从X线胶片上被洗掉，因而显出胶片片基的透明本色。依金属银沉淀的多少，便产生了黑和白的影像。所以，感光效应是X线胶片成像的基础。X线的特性第23页，共69页。X线的特性电离作用利用电离效应原理可以检测x线剂量,它是放射防护学和放射治疗学的基础。

X线成像的基本原理第24页，共69页。可见光成像被摄物体发射或反射的光线通过镜头在焦平面上形成物像X线成像的基本原理第25页，共69页。模拟成像X线成像的基本原理第26页，共69页。X线管数字显示器X线产生穿透并衰减检测并A/D数字成像图像信号输出X线成像的基本原理第27页，共69页。放射成像的基础知识1、X线的发展历程2、X线成像的基本原理3、X线成像的特点4、X线的质量和强度5、放射产品分类第28页，共69页。X线成像特点第29页，共69页。X线成像特点第30页，共69页。像物体X射线X线成像特点不能反映病灶的三维空间位置第31页，共69页。放射成像的基础知识1、X线的发展历程2、X线成像的基本原理3、X线成像的特点4、X线的质量和强度5、放射产品分类第32页，共69页。X线的质量和强度X线的质X线穿透物体的能力，即光子能量的大小称为X线的质，又称硬度，光子的能量越大穿透能力越强，越不容易被物体吸收X线的质是通过管电压(kV千伏值)的大小来反映的，管电压越高，质越硬X线的量垂直于X线束的单位面积上，单位时间内通过的光子数称为X线的量，在X线诊断中，X线的量是由毫安秒(mAs)来表示第33页，共69页。X线的强度单位时间内垂直于X线束的单位面积上通过的光子数和能量的总和叫做X线的强度。主要由KV、mA和时间决定影响X线强度的主要因素管电压(KV)：X线强度与kV的平方成正比。毫安秒(mAs)：X线强度与mAs成正比。靶物质：靶的原子序数越高，产生X线的效率越高，X线的强度就越大。距离：X线的强度与距离的平方成反比X线的质量和强度第34页，共69页。放射成像的基础知识1、X线的发展历程2、X线成像的基本原理3、X线成像的特点4、X线的质量和强度5、放射产品分类第35页，共69页。放射产品分类主要放射产品分类（按临床应用）：1、普通诊断X线机普通摄影X线机、透视机、多功能X线机、手术用X线机、床边X线机、乳腺X线机、牙科X线机2、数字减影血管造影（Digitalsubtractionangiography,DSA）3、计算机X线体层摄影（Computedtomography,CT）4、磁共振成像（Magneticresonanceimaging,MRI）第36页，共69页。放射产品分类－普通诊断X线机普通摄影X线机:普通屏－片X线机计算机X线摄影(ComputedRadiography，CR)数字X线摄影（DigitalRadiography，DR

）第37页，共69页。放射产品分类－普通诊断X线机普通屏－片X线机立柱平床配电柜球管第38页，共69页。放射产品分类－普通诊断X线机CR(ComputedRadiography)IP板插槽触摸屏、图像预览KODAK260-smallKODAKCR-ITX560第39页，共69页。放射产品分类－普通诊断X线机

DR（DigitalRadiography）多功能U臂＋简易平床（MINDRAYDigiEye560T）第40页，共69页。放射产品分类－普通诊断X线机

DR（DigitalRadiography）悬吊球管＋立柱＋简易平床（GEDefinuim6000）第41页，共69页。放射产品分类－普通诊断X线机

DR（DigitalRadiography）

双立柱（PHILIPSDiagnostVR）第42页，共69页。DR产品分类－普通诊断X线机单板-悬吊（PhilipsDiagnostTH）

DR（DigitalRadiography）第43页，共69页。放射产品分类－普通诊断X线机

DR（DigitalRadiography）双板DR（KodakDirectViewDR7500）第44页，共69页。放射产品分类－普通诊断X线机透视X线机第45页，共69页。放射产品分类－普通诊断X线机多功能X线机HitachiTU-51第46页，共69页。放射产品分类－普通诊断X线机床边X线机SHIVAXHX6-50手动SHIVAXHX6-200电动第47页，共69页。放射产品分类－普通诊断X线机床边X线机KODAKCR-ITX560CR型SIEMENSMOBILETTXPDigitalDR型第48页，共69页。放射产品分类－普通诊断X线机手术用X光机（小C臂）ShimadzuWHA-200小C臂型第49页，共69页。放射产品分类－普通诊断X线机乳腺X线机使用钼靶（铑靶）X线机摄影软射线：管电压在40KV以下（多用30KV左右），5～8MAS常用焦点为：0.1/0.3mm摄影技术：侧斜位、侧位、正位第50页，共69页。放射产品分类－普通诊断X线机乳腺X线机

PHILIPS普通乳腺机SIEMENSNovationDRDR型第51页，共69页。放射产品分类－DSA最早出现于1980年3月（北美放射学会1980年11月公布）基本结构：X线发生装置、图像检测系统（光栅、影像增强管、光学系统、电视摄像机）分类：CCD＋影像增强器、全数字平板探测器

数字减影血管造影（DSA）第52页，共69页。放射产品分类－DSA数字减影血管造影（DSA）PhilipsIntegrisCVCCD＋影像增强器第53页，共69页。放射产品分类－DSA数字减影血管造影（DSA）HitachiSX-VA3000FPDR型HitachiSX-VA2000FPDR型第54页，共69页。放射产品分类－CT最早出现于1971年10月为此，英国科学家HounsfiedG.N获得1979年诺贝尔医学奖CT值的单位即以其名字命名：HU（亨氏单位）计算机X线体层摄影（CT）第55页，共69页。放射产品分类－CT发展历程：第一阶段：从CT的产生到20世纪70年代中期扇形束CT第一代CT：Hounsfied实验机，线形束，探测器2～3个第二代CT：头颅专用CT，小扇形束，探测器几十个第三代CT：扇形束全身CT，旋转－旋转扫描方式第四代CT：环形探测器CT，探测器数目500～2000个第二阶段：20世纪80年代中期“滑环技术”实现了螺旋扫描第三阶段：多排探测器实现了快速容积扫描，即多层扫描目前，已经有公司正在开发平板探测器（FPD）CT，一次旋转即可完成一个器官的扫描，真正实现容积扫描第五代CT：电子束CT（EBCT），又称超高速CT（UFCT）

——以上摘自余建明主编《医学影像技术学》第56页，共69页。放射产品分类－CT基本构造：（一）扫描系统：扫描机架、检查床、X线高压发生器、X线管、准直器、滤过器、探测器、模数转换器（二）计算机系统：主控计算机、陈列处理计算机（三）其它设备：磁盘机和相关存储媒介、操作台、其他附属设备第57页，共69页。放射产品分类－CT扫描机架检查床控制台计算机系统第58页，共69页。放射产品分类－MRI磁共振成像（MRI）：是利用生物体内磁性核（多为氢核）在磁场中特性的表现而进行成像的技术。1946年发现核磁共振现象1952年哈佛大学Purcell和斯坦福大学Bloch获得诺贝尔物理学奖1980年应用到临床1989年安科公司生产国产第一台永磁MRI第59页，共69页。放射产品分类－MRI磁共振成像特点：多参数成像：T1、T2、质子密度N（H）、相位对比、弥散对比、磁化传递对比、流动静止对比、流速对比多方位成像：可获得人体横断面、冠状面、矢状面及任何方位断面的图像大视野成像：组织特异性成像：如水成像技术用于显示静态液；黑水技术可区分结合水和自由水等人体能量代谢研究：如通过波谱分析可研究组织器官的能量代谢情况无电离辐射：即无创检查无骨伪影干扰第60页，共69页。放射产品分类－MRI磁共振成像的局限性：成像速度慢：对钙化灶和骨皮质病灶不够灵敏：图像易受多种伪影影响：主要来自设备、运动和金属异物禁忌症较多：如心脏起搏器、假肢、人工髋、宫内节育环等定量诊断困难第61页，共69页。放射产品分类－MRI磁共振成像的物理学原理：磁场对样体的磁化作用磁共振现象驰豫：纵向驰豫（T1驰豫），指纵向磁化矢量从最小值恢复至平衡态的63％所经历的驰豫时间横向驰豫（T2驰豫），指横向磁化矢量衰减至其最大值的37％所经历的驰豫时间MR信号的形成第62页，共69页。放射产品分类－MRI磁共振成像的物理学原理：第63页，共69页。放射产品分类－MRI磁共振成像的分类：永磁型：一般由多块永磁材料堆积（拼接）而成；场强一般不超过0.5T，磁场均匀性差；对磁体和机房的温度变化应控制在±1℃之内优点：结构简单，造价低，不消耗能量，维护费用低，磁场发散少常导型：又称阻抗型，是利用线圈中的电流来产生磁场。缺点：功耗大，发热量大。超导型：是利用超导材料在低温下的零电阻特性，在很小的截面上可以通过强大的电流，产生强磁场，一般场强在0.5～3.0T。优点：高场强、高稳定性、高均匀性、不耗电能、容易达到大孔径缺点：磁体制造复杂、需定期补给液氮第64页，共69页。放射产品分类－MRI磁共振成像的分类：ANKEOpenmark4000