X线影像的发展与现状

1、X线的发展和现状、影像诊断历史、X线影像超声影像(ultra sonography 3360 us)computed tomography(CT)magnetic resonance imaging(MRI)ect 1895年11月08日，维赫莱纳德莱金在1895年12月22日15分钟后拍摄了第一张x光照片(1890年02月22日A.W. Goodspeed奇怪的视频)。1896年01月01日，他向Exner教授新年贺卡，1896年01月05日维也纳报纸Die Presse x射线开发1895年11月8日，德国科学家Rontgen在进行真空管高压放电实验研究时，发现了一种肉眼看不见，但透得很强

2、的、发光的物质，使胶片暴露在光中的新射线。 当时这种射线的性质并不明显，因此伦琴称之为x射线或x射线，之后伦琴几乎研究了x射线的基本特征，在1896年1月23日的自然科学协会会议上，他第一次写了x射线报告，当场拍了一张手腕的照片。根据大会的建议，雷把他发现的雷称为伦森，因此x光片也称为伦森或伦琴善。x射线的发现震惊了全世界，打开了世界科学技术历史上的重要页面。为此，在1901年12月10日，龙辰获得了第一位诺贝尔物理学家。第二，X射线生成、特性和成像原理(a) x射线生成：1，条件：(1)X射线管：真空二极管，杯状阴极由灯丝，阳极由倾斜钨靶和辅助冷却装置组成。固定阳极旋转阳极，图1 X射线管，

3、(2)变压器：降压变压器为X射线灯丝提供电源(12V)，增压变压器为X射线管二极提供高压电气(40-150KV)。(3)控制台：包括为调整电压、电流和曝光时间而设置的电压表、电流表、计时器和其他调整手柄等。图2:一般摄影x射线机，2，生成过程：降压变压器为x射线灯丝供电，点燃灯丝，在阴极附近生成自由电子，为x射线两极提供高压电时，2极之间的电电位差急剧增加，自由电子从阴极向两极移动，撞击钨靶发生能量转换。前者从管子窗口发射，后者从冷却设施发射。(b)特性：x射线是波长很短的电磁波，波长范围为0.0006-50nm (x射线成像的波长为0.031-0.008nm)，比可见光的波长，肉眼看不见。x

4、射线为1，渗透性：x射线波长，强穿透，可见光无法通过的物质渗透，渗透过程中的某种程度的吸收衰减。x射线的渗透力与管电压相关，电压越高，波长越短，渗透力越强，反之则弱。渗透程度与物质的密度和厚度有关，密度高、厚度大的物质吸收得更多，通过得少，反之亦然。渗透性是x射线成像的基础。2、磷光效果：x射线刺激硫酸锌镉、钨酸钙等发光物质，将波长短的x射线转换成波长长的闪光，这种转换称为磷光效果。这是透视检查的基础。3，感光效果：x射线照射胶片时，感光产生潜在效果，显影、定影处理后感光在胶片上的溴化银的银离子(Ag)该金属被还原为胶片上沉积的金属银(Ag)。金属为微粒化，薄膜为黑色，未感光的溴化银在净化和冲

5、洗过程中冲洗出来，显示薄膜框架的透明色。金属银的沉淀形成了不同程度的黑白图像。所以感光效果是x射线照相的基础。4，电离效果：x射线通过某种物质可以产生电离效果，x射线射入人体内也能产生电离效果，产生生物变化生物效果。是放疗的基础和x线保护的原因。，(c)成像的基本原则：x射线能使人体组织在人体镜片或胶片上形成图像的原因有两个：x射线穿透性、发光效果、感光效果，第二个是人体组织之间密度和厚度的差异。由于x射线通过人体不同组织结构时吸收的程度不同，因此到达银幕或胶片的x射线量也有差异。因此，在屏幕或胶片上形成明暗或黑白不同的图像。以x线检查为例，人体的组织结构密度可以概括为高密度组织：骨髂骨、钙化

6、三类。中等密度组织：软骨、肌肉、神经、实质组织和体液等低密度组织：脂肪和气体。组织器官病变可以在结核等密度低的组织中产生中等密度渗出、增殖和纤维化变化和高密度钙化。所以肺部的黑影背景中出现了表示病变的灰色阴影(中等密度)和白色阴影(高密度)。因此，组织密度不同的病变可以生成相应的病理图像。第三，x射线成像设备的发展过程：(a)诊断用x射线机的历史1，气体x射线管，诱导权期(1895-1916)，第一个x射线球管是德国西门子1896年开发的。2，热电子x射线管，变压器高压发生期(1916-1925年)为现代x射线机奠定了基础。改进了底片，制作了荧光屏，改进了。3、防震、防散射x射线装置的实用化期

7、间(1925-1945年)，表明诊断用x射线机进入成熟阶段。上述各期间，x射线管为固定阳极。4、高条件、大容量、控制技术现代化期间(1945年以后)，大功率旋转阳极x射线管的出现是x射线机实现大容量的前提。大大提高x射线成像质量，使活动器官的诊断和显微结构的放大照片成为可能。20世纪50年代图像增强器的成功开发，x射线机的性能和应用范围取得了新的突破。最值得关注的是x射线电视、视频及动态拍摄，在一定程度上解决了动态检查、视频再现等问题。从1975年开始，变频器技术广泛应用于x光机，通过大大减少高压变压器的体积和重量，迅速普及。(b)x射线CT机的诞生于1972年，英国技术人员汉斯菲尔(hern

8、s field)首次开发了世界上第一台CT扫描机。这是电子技术与计算机技术、x射线技术相结合的产物，自1895年发现x射线以来，医学影像设备进行了一次重大革新，为现代医学影像设备学奠定了基础。CT机器的特点是横向体层成像，前后图像不重叠，不受上下组织的干扰，密度分辨率显着提高(比现有x线高10-20倍)，可以用数字形式(CT值)进行定量分析。(c)数字x线成像设备的开发(参见4)4，数字x线成像设备数字x线成像设备是将x线透射图像数字化处理后转换为模拟图像显示的x线设备，与传统的感应网屏胶片成像相比，数字x线摄影具有以下优点：高对比度分辨率；辐射容量小，比传统方法减少30%-70%。图像质量高

9、，图像后处理用计算机，可以更加细致地观察到感兴趣的细节；数字图像可以存储在大容量光盘上，从而消除了用胶片记录x线图像的不便，进入PACS构建网络，存储、传输和诊断图像更有效，节省了时间，节省了空间。数字x射线成像空间分辨率比胶片约为2-4Lp/mm(胶片空间分辨率一般为6Lp/mm或更高，高端微焦点x射线机可能位于数十Lp/mm，但散射线会发散胶片的感光范围，从而减少清晰度(与空间分辨率相关)，而数字成像则极大地克服了清晰度下降，对比度分辨率高，从而满足了诊断需要。摘要数字x射线成像设备的开发对21世纪将成为大中型医院放射科主导设备的远程放射学系统的发展有着决定性的影响，因此具有广阔的发展前景

10、。(a)数字成像技术的基本1，电子计算机系统：自1946年计算机诞生以来，大约每5年其计算速度为10倍，可靠性为10倍，体积为10倍，自20世纪50年代以来计算机生产数量每年增长25%。计算机飞速发展的原因在于五个方面，包括科学计算在内的广泛应用领域；自动控制测量和测试信息处理以及教育和卫生，计算机的出现给人类的健康和长寿带来了福音。一方面，他出生在使用计算机的各种医疗设备应用程序中，如CT、MR、CR、DR等。毫无疑问，这些先进的仪器和设备为疾病的早期诊断提供了可靠的依据，对疾病的治疗起着非常重要的作用。另一方面，积累专家经验的大成利用计算机建立了各种专家系统和各医院之间的远程咨询系统，对疾

11、病的诊断和患者康复起到了很大的作用。2，数据收集：(1)模拟图像(analogue image)为数字图像(digital image)，数据收集处理器(RDCP)为re constons图3，(2)数据收集原理：图4A B C的图a是具有水平线的手的x射线照片。现在，我们沿这条线分析一维图像。图b显示了水平线上一维图像的密度随距离变化的连续函数，图c是用数字表示的一维数字图像。数字化时，每2mm选择一个点。换句话说，每个像素的宽度为2毫米。密度值显示为0-255的总计256个整数。256=28，密度表示为8位二进制。在上例中，水平线宽度为1mm，将整个图分为水平线，每像素1mm2mm。扫描中

12、的此宽度称为“层厚度”(slice thickness)。每条水平线都可以获得一维图像。如上所述，通过使其成为一维数字图像，可以将这些一维数字图像组合成二维数字图像。(3)、A/D转换器和D/A转换器必须使用A/D转换器完成数据收集，数字图像不能显示在屏幕上或与D/A转换器分离。在医疗成像设备中，摄像管和各种传感器、探测器、接收器都是时间区域的模拟信号。在数字成像设备中，时域的模拟信号通过A/D转换器转换为数字信号，通过D/A转换器转换为模拟信号。(4)数字图像的表示元素数字图像是由不同亮度和颜色的点组成的二维光栅，其中一个图像由其中的一些点组成，在进行信号获取之前必须进行选择。点数(即矩阵的

13、大小)直接确定图像的“空间分辨率”(spatial resolution)。数字在这里不仅表示数字，还表示某一点的亮度或色彩。如果光栅有足够的点，并且点和点之间足够近，则看起来是完整的图像。数字图像显示为2d光栅，可以表示数字图像的两个元素光栅的大小和每个点的灰度值。您可以储存数位影像，只要记录点阵大小和每个点的灰阶值即可。数字图像的灰度值是表示给定亮度或颜色序列中一个点的亮度或颜色顺序的数值。3，图像显示(1)数字图像观察的要点：图像显示的目的是医生阅读并结合相关知识进行诊断，指导疾病的治疗。阅读数字图像的方法有自己的要领，每个数字图像的阅读要点都不同，因此要掌握正确的阅读方法。在阅读电影(

14、如CR、DR、DDR)之前，首先要了解哪些成像技术是什么样的图像，然后根据普通x射线方式的读取进行观察，并注意窗口宽度和窗口位置。CT图像属于单面成像，最大的优点是高密度分辨率、组织器官的密度反映、灰度，可以用更重要的可用CT值来测量，请注意扫描序列、平面扫描、增强或窗口宽度是否适合窗口位置等。放射性核素现象是根据器官和病变的放射性浓度差异的器官或病变的成像方法。要反映器官或病变的功能、生化及代谢的变化，观察其影像，注意影像时间、浓缩程度、动态和静态的差异，以及两侧的对照观察。为了对图像进行最佳观察，请注意图像观察的距离。通常，查看电视显示器时的最佳距离为40-50厘米，查看电影灯的图像时的最

15、佳距离为60-70厘米。此外，还取决于其他观察因素，如图像质量、环境条件、观察者的习惯、视力、经验等。(2)图像显示方法：数字图像的特性决定显示方法的多样性。多显示器和单显示器；动态显示和静态显示；放大和缩小显示；二维和三维显示。4，图像存储图像存储是存储程序和数据的内存设备。存储的主要性能指标是存储容量、读取时间和存储周期。存储容量：存储容量是指一个阵列中可以容纳的单元总数，存储容量越大，存储的信息就越多。存储容量以常用位(bit)或字节(b)表示，例如64KB、10MB、10GB和10TB。其中1KB=210B，1MB=220B，1GB=230B，1TB=240B。读取时间是从一次存储操作

16、开始到操作完成之间的存储访问时间。存储周期是连续启动两个单独存储操作所需的最短时间。通常，存储周期比存储时间稍大。日常工作中常用的存储方法包括：(1)硬盘存储；(2)软盘存储；(3)磁带存储；(4)磁盘存储；(5)磁盘阵列存储。5，图像后处理(1)在窗口宽度和窗口位置监视器中观察数字图像的最简单、最直接的后处理方法是调整图像的窗口宽度(window width，WW)和窗口位置(window level，WL)。窗口宽度是图像灰度的对应范围。窗口位置是相应灰度的中心位置。对于CT，如果选择窗口位置100，窗口宽度100，则显示CT值为50-100的组织。此时，CT值大于150的组织设置为全白，低于50的组织设置为全黑。(2)边缘增强边缘增强是计算机软件自动执行的图像后处理技术。其原理是重新计算图像边缘的像素值，创建新的像素值，以表示灰度值和原始像素值之间的明显差异。如果原始像素值的灰度显示为白色(或较亮)，则新像素的灰度显示为白色(或较亮)。相反，如果原始像素的灰度为黑色(或较暗)，则新像素的灰度显示为较黑(或较暗)。边缘强化有提高不引人注目的轮廓，明确显示相邻解剖学关系的作用。(3)增强的对比度是DSA不可缺少的一部分，