1、医学影像诊断医学影像诊断l1.X线成像线成像l2.X-CT成像成像 l3.MRI成像成像l4.超声波成像超声波成像l5.核医学设备成像核医学设备成像1.X线成像线成像lX线的本质：电磁辐射线的本质：电磁辐射l常用常用X线诊断设备：线诊断设备：X线机、数字线机、数字X线摄影设备线摄影设备（DSA、CR、DR）和）和X线计算机体层（线计算机体层（X线线CT）等。等。l1.1 X线的特征线的特征l1.2 X射线成像原理射线成像原理l1.3 计算机计算机X线摄影（线摄影（CR）l1.4直接数字化直接数字化X线摄影系统（线摄影系统（DR）l1.5 X线对人体的伤害线对人体的伤害1.1 X线的特征线的特征
2、lX射线在电磁辐射中的特点属于高频率、射线在电磁辐射中的特点属于高频率、波长短的射线波长短的射线lX射线的频率约在射线的频率约在3101631020 Hz之之间，波长约在间，波长约在1010-3nm之间之间l X线诊断常用的线诊断常用的X线波长范围为线波长范围为0.0080.031nm 1.1 X线的特征线的特征1.1 X线的特征线的特征1.X射线的波粒二象性射线的波粒二象性lX射线同时具有波动性和微粒性，统称为波粒二象射线同时具有波动性和微粒性，统称为波粒二象性性。lX射线在传播时，它的波动性占主导地位，具有频射线在传播时，它的波动性占主导地位，具有频率和波长，且有干涉、衍射等现象发生。率和
3、波长，且有干涉、衍射等现象发生。lX射线在与物质相互作用时，它的粒子特性占主导射线在与物质相互作用时，它的粒子特性占主导地位，具有质量、能量和动量。地位，具有质量、能量和动量。1.1 X线的特征线的特征2.X射线与物质间的相互作用射线与物质间的相互作用（1）X射线的穿透作用。射线的穿透作用。其贯穿本领的强弱与物质的性质有关其贯穿本领的强弱与物质的性质有关 1.1 X线的特征线的特征2.X射线与物质间的相互作用射线与物质间的相互作用（2）X射线的荧光作用。射线的荧光作用。X射线是肉眼看不见的，但当它照射某些物质时，如磷、铂氰化射线是肉眼看不见的，但当它照射某些物质时，如磷、铂氰化钡、硫化锌、钨酸
4、钙等，能够使这些物质的原子处于激发态，当它们钡、硫化锌、钨酸钙等，能够使这些物质的原子处于激发态，当它们回到基态时就能够发出荧光，这类物质称荧光物质。回到基态时就能够发出荧光，这类物质称荧光物质。医学中透视用的荧光屏、医学中透视用的荧光屏、X射线摄影用的增感屏、影像增强器中射线摄影用的增感屏、影像增强器中的输入屏和输出屏都是利用荧光特性做成的。的输入屏和输出屏都是利用荧光特性做成的。（3）X射线的电离作用。射线的电离作用。X射线虽然不带电，但具有足够能量的射线虽然不带电，但具有足够能量的X光子能够撞击原子中轨道光子能够撞击原子中轨道电子，使之脱离原子产生一次电离。电子，使之脱离原子产生一次电离
5、。电离作用也是电离作用也是X射线损伤和治疗的基础。射线损伤和治疗的基础。1.1 X线的特征线的特征2.X射线与物质间的相互作用射线与物质间的相互作用（4）X射线的热作用。射线的热作用。X射线被物质吸收，绝大部分最终都将变为热能，使物体温升。射线被物质吸收，绝大部分最终都将变为热能，使物体温升。（5）X射线的化学效应。射线的化学效应。X射线能使多种物质发生光化学反应。例如，射线能使多种物质发生光化学反应。例如，X射线能使照相底片射线能使照相底片感光。感光。（6）X射线的生物效应。射线的生物效应。生物组织经一定量的生物组织经一定量的X射线照射，会产生电离和激发，使细胞受到射线照射，会产生电离和激发
6、，使细胞受到损伤、抑制、死亡或通过遗传变异影响下一代，这种现象称为损伤、抑制、死亡或通过遗传变异影响下一代，这种现象称为X射线射线的生物效应。这个特性可充分应用在肿瘤放射治疗中。的生物效应。这个特性可充分应用在肿瘤放射治疗中。1.2 X射线成像原理射线成像原理当高速带电粒子撞击物质受阻而突然减速时，能够产生当高速带电粒子撞击物质受阻而突然减速时，能够产生X 射线。医学影像诊断所用的射线。医学影像诊断所用的X线产生设备是线产生设备是X线管（线管（X-ray tube，球管）。，球管）。1X射线的产生射线的产生X射线的产生需要的基本条件是：射线的产生需要的基本条件是：（1）有高速运动的电子流；）有
7、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）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电子的运动，可以将电子的动能转变为X射线光子的能量。射线光子的能量。1.2 X射线成像原理射线成像原理X射线的产生装置主要包括三部分：射线的产生装置主要包括三部分：X射线管、高压电源射线管、高压电源及低压电源，如图及低压电源，如图3.2所示。所示。1.2 X射线成像原理射线成像原理2.X射线人体成像射线人体成像使用使用X射线对人体进行照射，并对透过人体的射线对人体进行照射，并对透过人体的X射线信息射线信息进行采集、转换，并使之成为可见的影像，即为进
8、行采集、转换，并使之成为可见的影像，即为X射线人射线人体成像。体成像。（1）X射线影像的形成射线影像的形成 当一束强度大致均匀的当一束强度大致均匀的X射线投照到人体上时，射线投照到人体上时，X 射线一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，对投照在其上的投照在其上的X射线的吸收量各不相同，从而使透过人体射线的吸收量各不相同，从而使透过人体的的X射线强度分布发生变化并携带人体信息，最终形成射线强度分布发生变化并携带人体信息，最终形成X
9、射线信息影像。射线信息影像。X射线信息影像不能为人眼识别，须通过射线信息影像不能为人眼识别，须通过一定的采集、转换、显示系统将一定的采集、转换、显示系统将X射线强度分布转换成可射线强度分布转换成可见光的强度分布，形成人眼可见的见光的强度分布，形成人眼可见的X 射线影像。射线影像。1.2 X射线成像原理射线成像原理 人体不同密度组织与人体不同密度组织与X线成像的关系线成像的关系 1.2 X射线成像原理射线成像原理 人体不同厚度组织与人体不同厚度组织与X线成像的关系线成像的关系 密度和厚度的差别是产生影像对比的基础，密度和厚度的差别是产生影像对比的基础，是是X线成像的基本条件。线成像的基本条件。1
10、.2 X射线成像原理射线成像原理2.X射线人体成像射线人体成像（2）X射线的采集与显示射线的采集与显示 医用医用X 射线胶片与增感屏射线胶片与增感屏 医用医用X射线胶片的主要特性是感光，即接受光照并产生化射线胶片的主要特性是感光，即接受光照并产生化学反应，形成潜影（学反应，形成潜影（latent image）。）。经过对有潜影的胶片处理（暗室处理：显影、定影等）。使胶片上的经过对有潜影的胶片处理（暗室处理：显影、定影等）。使胶片上的潜影转变为可见的不同灰度（潜影转变为可见的不同灰度（gray）分布像。胶片感光层中的卤化银）分布像。胶片感光层中的卤化银还原成金属银残留在胶片上，形成由金属银颗粒组
11、成的黑色影像。人还原成金属银残留在胶片上，形成由金属银颗粒组成的黑色影像。人体组织的物质密度高，则吸收体组织的物质密度高，则吸收X射线多，在射线多，在X射线照片上呈白影；反之，射线照片上呈白影；反之，如果组织的物质密度低，则吸收如果组织的物质密度低，则吸收X射线少，在射线少，在X射线照片上呈黑影。射线照片上呈黑影。1.2 X射线成像原理射线成像原理2.X射线人体成像射线人体成像（2）X射线的采集与显示射线的采集与显示 医用医用X 射线胶片与增感屏射线胶片与增感屏 医用医用X射线增感屏为荧光增感屏，其增感原理为增感屏上的荧光物质射线增感屏为荧光增感屏，其增感原理为增感屏上的荧光物质受到受到X射线
12、激发后，发出易被胶片所接收的荧光，从而增强对射线激发后，发出易被胶片所接收的荧光，从而增强对X 射线射线胶片的感光作用。胶片的感光作用。主要目的是：在实际主要目的是：在实际X射线摄影中，仅有不到射线摄影中，仅有不到10%的的X射线光子能直射线光子能直接被胶片吸收形成潜影，绝大部分接被胶片吸收形成潜影，绝大部分X射线光子穿透胶片，得不到有效射线光子穿透胶片，得不到有效的利用。因此需要利用一种增感方法来增加的利用。因此需要利用一种增感方法来增加X射线对胶片的曝光，以射线对胶片的曝光，以缩短摄影时间，降低缩短摄影时间，降低X射线的辐射剂量。常采用的增感措施是在暗盒射线的辐射剂量。常采用的增感措施是在
13、暗盒中将胶片夹在两片增感屏（中将胶片夹在两片增感屏（intensifying screen）之间，然后进行）之间，然后进行曝光。曝光。1.2 X射线成像原理射线成像原理2.X射线人体成像射线人体成像（2）X射线的采集与显示射线的采集与显示 X射线电视系统射线电视系统X射线电视系统主要包括射线电视系统主要包括X射线影像增强器、光学图像分射线影像增强器、光学图像分配系统、含有摄像机与监视器的闭路视频系统与辅助电子配系统、含有摄像机与监视器的闭路视频系统与辅助电子设备。设备。X射线影像增强管是影像增强器的核心部件。射线影像增强管是影像增强器的核心部件。1.3 计算机计算机X线摄影（线摄影（CR）计算
14、机计算机X线摄影（线摄影（Computed Radiography，CR）是将是将X线透过人体后的信息记录在成像板（线透过人体后的信息记录在成像板（Image Plate，IP）上，经读取装置读取后，由计算机以数字化图像信息）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，再经过数字的形式储存，再经过数字/模拟（模拟（D/A）转换器将数字化信）转换器将数字化信息转换成图像的组织密度（灰度）信息，最后在荧光屏上息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，显示。其中，成像板是成像板是CR 成像技术的关键成像技术的关键。1.3 计算机计算机X线摄影（线摄影（CR）1.成像
15、板（成像板（IP）成像板（成像板（IP）是使用一种含有微量素铕（）是使用一种含有微量素铕（Eu2+）的钡氟）的钡氟溴化合物结晶制作而成能够采集（记录）影像信息的载体，溴化合物结晶制作而成能够采集（记录）影像信息的载体，可以代替可以代替X线胶片并重复使用线胶片并重复使用2-3万次万次。当透过人体的当透过人体的X线照射到线照射到IP板上时可以使板上时可以使IP板感光并形成板感光并形成潜影以记录潜影以记录X线影像信息。线影像信息。成像板的构造：成像板的构造：（1）表面保护层。）表面保护层。（2）辉尽性荧光体层。）辉尽性荧光体层。（3）基板（支持体）。）基板（支持体）。（4）背面保护层。）背面保护层。
16、1.3 计算机计算机X线摄影（线摄影（CR）2CR图像的形成过程图像的形成过程（1）利用传统）利用传统X线设备曝光，线设备曝光，X线穿透被照体后线穿透被照体后与暗盒内的与暗盒内的IP发生作用，形成潜影。发生作用，形成潜影。（2）潜影由激光扫描进行读取，）潜影由激光扫描进行读取，IP被激光激励后，被激光激励后，以紫外线形式释放出存储的能量。以紫外线形式释放出存储的能量。（3）发出的荧光被集光器收集后送到光电倍增管，）发出的荧光被集光器收集后送到光电倍增管，由光电倍增管将其转换成电信号。由光电倍增管将其转换成电信号。（4）经）经A/D转换成数字信号完成图像信息读取与转换成数字信号完成图像信息读取与
17、数字化。数字化。（5）数字信号被送入计算机的数字图像处理系统，）数字信号被送入计算机的数字图像处理系统，最终形成屏幕上的可见图像并被储存。最终形成屏幕上的可见图像并被储存。1.3 计算机计算机X线摄影（线摄影（CR）1.3 计算机计算机X线摄影（线摄影（CR）3、CR系统的工作流程系统的工作流程（1）信息采集。信息采集。传统的传统的X线摄影是以线摄影是以X线胶片为接收介质，线胶片为接收介质，接受接受X线曝光后，经显影、定影后形成图像，其所获得的线曝光后，经显影、定影后形成图像，其所获得的图像是一幅模拟图像，无法作任何后处理。图像是一幅模拟图像，无法作任何后处理。CR系统采用系统采用成像板来接受
18、成像板来接受X线形成的模拟信息，然后通过模线形成的模拟信息，然后通过模/数转换数转换实现了数字化图像的输出，从而使传统的实现了数字化图像的输出，从而使传统的X线图像能够被线图像能够被后处理以及存储和传输。后处理以及存储和传输。（2）信息转换。信息转换。是指存储在是指存储在IP上的上的X线模拟信息转化为数线模拟信息转化为数字化信息的过程。字化信息的过程。CR的信息转换主要由激光阅读器、光的信息转换主要由激光阅读器、光电倍增管和模数转换器完成。电倍增管和模数转换器完成。IP在在X线照射时受到第一次线照射时受到第一次激发产生的连续的、模拟的信息，在激光阅读仪的激光激发产生的连续的、模拟的信息，在激光
19、阅读仪的激光扫描中产生第二次激发，并产生荧光（荧光的强弱与第扫描中产生第二次激发，并产生荧光（荧光的强弱与第一次激发的能量呈线性正相关）。该荧光经高效光导采一次激发的能量呈线性正相关）。该荧光经高效光导采集器采集，进入光电倍增管变为相应强弱的电信号，由集器采集，进入光电倍增管变为相应强弱的电信号，由倍增管增幅放大后，再由模数转换器转换为数字信号。倍增管增幅放大后，再由模数转换器转换为数字信号。1.3 计算机计算机X线摄影（线摄影（CR）（3）信息处理信息处理。指用不同的相关的后处理技术，根据诊。指用不同的相关的后处理技术，根据诊断的需要实施对图像的处理，从而达到图像质量的最优断的需要实施对图像
20、的处理，从而达到图像质量的最优化。化。CR的常用处理技术有谐调处理技术、空间频率处的常用处理技术有谐调处理技术、空间频率处理技术和减影处理技术。理技术和减影处理技术。（4）信息的存储与输出信息的存储与输出。在。在CR系统中，扫描系统中，扫描IP后所获得后所获得的信息可被存储和打印。图像信息一般被存储在光盘中，的信息可被存储和打印。图像信息一般被存储在光盘中，可随时刻录和读取。一盘容量为可随时刻录和读取。一盘容量为2G的可读写光盘，可的可读写光盘，可存存5000幅幅CR图像（压缩比为图像（压缩比为1:20，平均每幅图像的大，平均每幅图像的大小是小是4M）并能长期保存。）并能长期保存。CR系统本身
21、有一个内部网络，系统本身有一个内部网络，可实现系统内的传输（包括打印输出和存储刻录输出），可实现系统内的传输（包括打印输出和存储刻录输出），如与如与PACS系统连接，还可与系统连接，还可与PACS系统进行信息交换。系统进行信息交换。1.3 计算机计算机X线摄影（线摄影（CR）与普通与普通X摄影相比较，摄影相比较，CR的优点是：的优点是：宽容度大，摄影条件易选择。宽容度大，摄影条件易选择。可降低投照辐射量：可降低投照辐射量：CR可在可在IP获取信息的基获取信息的基础上自动调节放大增益，最大幅度地减少础上自动调节放大增益，最大幅度地减少X线曝线曝光量，降低病人的辐射损伤。光量，降低病人的辐射损伤。
22、影像清晰度较普通片高。影像清晰度较普通片高。对影像可进行后处理，对曝光不足或过度的对影像可进行后处理，对曝光不足或过度的胶片可进行后期补救。胶片可进行后期补救。可进行图像传输、存储。可进行图像传输、存储。由于激光扫描仪可以对由于激光扫描仪可以对IP上的残留信号进行上的残留信号进行消影处理，消影处理，IP板可重复使用板可重复使用2-3万次。万次。1.3 计算机计算机X线摄影（线摄影（CR）4、CR的临床应用的临床应用 lCR的图像质量与所含的影像信息量可与传统的的图像质量与所含的影像信息量可与传统的X线成像相媲美。图像处理系统可调节对比。故线成像相媲美。图像处理系统可调节对比。故能达到最佳的视觉
23、效果；摄照条件的宽容范围能达到最佳的视觉效果；摄照条件的宽容范围较大；患者接受的较大；患者接受的X线量减少。图像信息可由磁线量减少。图像信息可由磁盘或光盘储存，并进行传输，这些都是盘或光盘储存，并进行传输，这些都是CR的优的优点。点。lCR图像与传统图像与传统X线图像都是所摄部位总体的重线图像都是所摄部位总体的重叠影像，因此，传统叠影像，因此，传统X线能摄照的部位也都可以线能摄照的部位也都可以用用CR成像，而且对成像，而且对CR图像的观察与分析也与图像的观察与分析也与传统传统X线相同。所不同的是线相同。所不同的是CR图像是由一定数图像是由一定数目的象素所组成。目的象素所组成。1.3 计算机计算
24、机X线摄影（线摄影（CR）lCR对骨结构、关结软骨及软组织的显示优于传统的对骨结构、关结软骨及软组织的显示优于传统的X线线成像，还可行矿物盐含量的定量分析。成像，还可行矿物盐含量的定量分析。CR易于显示纵易于显示纵隔结构如血管和气管隔结构如血管和气管。对结节性病变的检出率高于传统。对结节性病变的检出率高于传统的的X线成像，但显示肺间质与肺泡病变则不及传统的线成像，但显示肺间质与肺泡病变则不及传统的X线图像。线图像。CR在观察肠管积气、气腹和结石等含钙病变在观察肠管积气、气腹和结石等含钙病变优于传统优于传统X线图像。线图像。l用用CR进行体层成像优于进行体层成像优于X线体层摄影。胃肠双对比造影线
25、体层摄影。胃肠双对比造影在显示胃小区、微小病变和肠粘膜皱襞上，在显示胃小区、微小病变和肠粘膜皱襞上，CR优于传优于传统的统的X线造影。线造影。lCR是一种新的成像技术，在不少方面优于传统的是一种新的成像技术，在不少方面优于传统的X线成线成像，但从效益像，但从效益-价格比，尚难于替换传统的价格比，尚难于替换传统的X线成像。在线成像。在临床应用上，临床应用上，CR不像不像CT与与MRI那样不可代替那样不可代替。1.4 直接数字化直接数字化X线摄影系统（线摄影系统（DR）直接数字化直接数字化X射线摄影（射线摄影（Digital Radiography，DR）是）是在具有图像处理功能的计算机控制下，采
26、用一维或二维的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射线探测器直接把射线探测器直接把X射线信息影像转化为数字图像信息射线信息影像转化为数字图像信息的技术。的技术。当前当前DR设备主要采用二维平板设备主要采用二维平板X射线探测器（射线探测器（flat panel detector，FPD)，包括：，包括：（1）非晶态硅平板探测器）非晶态硅平板探测器先经闪烁发光晶体转换成可见光再转换为数字信号先经闪烁发光晶体转换成可见光再转换为数字信号（2）非晶态硒平板探测器）非晶态硒平板探测器 将将X线直接转换成数字信号线直接转换成数字信号1.4 直接数字化直接数字化X线摄影系统（线摄影系统（DR
27、）系统必须具有系统必须具有组织均衡组织均衡和和能量减影能量减影两种两种功能。功能。l组织均衡组织均衡：可以使高密度与低密度组织在：可以使高密度与低密度组织在图像中显示的同样清晰。脊柱颈胸段和胸图像中显示的同样清晰。脊柱颈胸段和胸腰段由于上下段厚度相差较大，常规摄影腰段由于上下段厚度相差较大，常规摄影时一段显示清晰而另一段显示不清，组织时一段显示清晰而另一段显示不清，组织均衡功能使上下段脊椎均能清晰显示；常均衡功能使上下段脊椎均能清晰显示；常规正位胸片上由于纵隔结构重叠使心脏后规正位胸片上由于纵隔结构重叠使心脏后的病变显示不清，通过组织均衡可清晰显的病变显示不清，通过组织均衡可清晰显示。示。1.
28、4 直接数字化直接数字化X线摄影系统（线摄影系统（DR）l能量减影能量减影：俗称：俗称“骨肉分离技术骨肉分离技术”，在，在200毫秒内分别以高千伏和低千伏毫秒内分别以高千伏和低千伏2次曝光，次曝光，通过减影同时提供通过减影同时提供3幅图像幅图像标准图像、标准图像、软组织图像、骨组织图像。软组织图像可软组织图像、骨组织图像。软组织图像可去除肋骨，使肺部结节得到更好显现；骨去除肋骨，使肺部结节得到更好显现；骨组织图像适用于肺部结节内钙化以及肋骨组织图像适用于肺部结节内钙化以及肋骨骨折的显示。能量减影使肺癌检测的敏感骨折的显示。能量减影使肺癌检测的敏感性提高性提高10，特异性提高，特异性提高20，由
29、于肺，由于肺部结节内钙化多见于良性病变，肺内结节部结节内钙化多见于良性病变，肺内结节钙化的显示有利于定性诊断。钙化的显示有利于定性诊断。1.4 直接数字化直接数字化X线摄影系统（线摄影系统（DR）lDR的诊断依据与传统的诊断依据与传统X线平片基本一致，但数线平片基本一致，但数字化图像的后处理明显扩展了诊断的范围。这字化图像的后处理明显扩展了诊断的范围。这是传统的屏胶体系是传统的屏胶体系X光片无法与之比拟的。光片无法与之比拟的。(1)头颈部及骨关节成像头颈部及骨关节成像DR根据根据X线吸收率的不线吸收率的不同，对所获影像解剖结构用不同的窗宽窗位观同，对所获影像解剖结构用不同的窗宽窗位观察，不仅可
30、以很好的观察到骨质的细微结构，察，不仅可以很好的观察到骨质的细微结构，同时可以观察到头颈部软组织、鼻咽部和气管同时可以观察到头颈部软组织、鼻咽部和气管组织。关节部位除可以观察骨改变，经过处理组织。关节部位除可以观察骨改变，经过处理可以看到关节软骨，以及肌腱、韧带、关节囊、可以看到关节软骨，以及肌腱、韧带、关节囊、皮下脂肪及皮肤软组织的改变。通过局部放大皮下脂肪及皮肤软组织的改变。通过局部放大处理，更好的观察到骨折。处理，更好的观察到骨折。DR临床应用临床应用 1.4 直接数字化直接数字化X线摄影系统（线摄影系统（DR）(2)胸部为胸部为DR最适合的部位，胸部组织密度差异大，不最适合的部位，胸部
31、组织密度差异大，不同的后处理，更有利于发现病变，特别是纵隔心影后隔同的后处理，更有利于发现病变，特别是纵隔心影后隔下肋骨重叠的部位的病变。下肋骨重叠的部位的病变。DR明显扩大了常规胸片不明显扩大了常规胸片不能函盖的范围。特别是胸部体检，快速、清晰、准确。能函盖的范围。特别是胸部体检，快速、清晰、准确。X线管焦点与影像板的距离为线管焦点与影像板的距离为180CM，完全可以满足心，完全可以满足心脏摄影检查，同时可以在工作站上对心血管进行准确的脏摄影检查，同时可以在工作站上对心血管进行准确的测量。测量。(3)腹部检查，对腹部的游离气体，肠管梗阻、尿路结腹部检查，对腹部的游离气体，肠管梗阻、尿路结石钙
32、化等病变，通过后处理增加软组织的分辨力，增加石钙化等病变，通过后处理增加软组织的分辨力，增加对微小病灶的显示能力。对腹部脏器的造影检查，同样对微小病灶的显示能力。对腹部脏器的造影检查，同样可以提高对微细结构的分辨。可以提高对微细结构的分辨。DR临床应用临床应用 1.4 直接数字化直接数字化X线摄影系统（线摄影系统（DR）(1)具有较高的量子检测效率具有较高的量子检测效率(DQE)可达可达74%。(2)DR成像速度快，采集时间成像速度快，采集时间10ms以下，成像以下，成像时间仅为时间仅为5秒，放射技师即刻在屏幕上观察图像。秒，放射技师即刻在屏幕上观察图像。数秒即可传送至后处理工作站。根据需要即
33、可数秒即可传送至后处理工作站。根据需要即可打印激光胶片。打印激光胶片。(3)DR具有较高的空间分辨力和低噪声率，非具有较高的空间分辨力和低噪声率，非晶硅接受晶硅接受X线照射后直接转换为电信号，可避免线照射后直接转换为电信号，可避免其他成像方式如屏胶体系、其他成像方式如屏胶体系、CR等光照射磷物质等光照射磷物质后散射引起的图像锐利度减低，因此可获得高后散射引起的图像锐利度减低，因此可获得高清晰图像。并可获得高性能的清晰图像。并可获得高性能的MTF曲线。曲线。DR的主要特点的主要特点 1.4 直接数字化直接数字化X线摄影系统（线摄影系统（DR）(4)DR具有低的辐射剂量。如胸部正位，采用具有低的辐
34、射剂量。如胸部正位，采用120KV、200MA、11.7MAS之间，之间，5-8MS，剂，剂量量0.04-0.08mGy。腰椎。腰椎85KV、400MA、46MAS、90-160MS、1-1.13mGy，大大低于，大大低于CEC制定的辐射标准。制定的辐射标准。(5)DR的直接转换技术，使网络工作简单化，的直接转换技术，使网络工作简单化，效率高，为医学影像学实现全数字化和无胶片效率高，为医学影像学实现全数字化和无胶片化铺平了道路。化铺平了道路。(6)有效解决了图像的存档管理与传输，采用光有效解决了图像的存档管理与传输，采用光盘刻录成本低廉，具有良好的经济效益。盘刻录成本低廉，具有良好的经济效益。
35、DR的主要特点的主要特点 1.4 直接数字化直接数字化X线摄影系统（线摄影系统（DR）（3）DR与与CR成像技术的比较成像技术的比较 1.5 X线对人体的伤害线对人体的伤害 人们早就发现，接触人们早就发现，接触X射线量过多与某些癌病的发病率射线量过多与某些癌病的发病率高室切相关，同时还能引起不孕病。高室切相关，同时还能引起不孕病。技术的进步，新一代技术的进步，新一代X光机的发展，其辐射量比过去减光机的发展，其辐射量比过去减少了许多，一般检查对人体是安全的。少了许多，一般检查对人体是安全的。X射线是一种电磁波，属於不可见光，但其辐射吸收率射线是一种电磁波，属於不可见光，但其辐射吸收率极高，它在穿
36、透皮肤、肌肉等软组织的同时，被组织接收极高，它在穿透皮肤、肌肉等软组织的同时，被组织接收的辐射能量是很强的，足以将肌肉组织中的电子撞击出围的辐射能量是很强的，足以将肌肉组织中的电子撞击出围绕原子核运行的轨道，产生不稳定的分子，进而生成对人绕原子核运行的轨道，产生不稳定的分子，进而生成对人体有危害的自由基。体有危害的自由基。辐射能还能直接引起染色体破裂或基辐射能还能直接引起染色体破裂或基因突变，甚至导致癌症的发生。但是，放射治疗（放疗）因突变，甚至导致癌症的发生。但是，放射治疗（放疗）时，辐射量要比一般检查大得多，同时它是连续使用，被时，辐射量要比一般检查大得多，同时它是连续使用，被人体吸收的总
37、剂量更大，因而导致病人全身乏力、不思饮人体吸收的总剂量更大，因而导致病人全身乏力、不思饮食、白血球减少等反应。食、白血球减少等反应。1.5 X线对人体的伤害线对人体的伤害 放疗可杀死癌细胞，治愈癌症主要是因为癌细胞群体比放疗可杀死癌细胞，治愈癌症主要是因为癌细胞群体比正常细胞群体对正常细胞群体对X射线的敏感性高，可在杀灭癌细胞的同时，射线的敏感性高，可在杀灭癌细胞的同时，保留正常细胞。当然，这是相对而言的，正常细胞多少还保留正常细胞。当然，这是相对而言的，正常细胞多少还是会受到一些伤害，不然放疗病人的白血球就不会减少了。是会受到一些伤害，不然放疗病人的白血球就不会减少了。对正在生长的有机体进行
38、长时间的低剂量对正在生长的有机体进行长时间的低剂量X射线照射，射线照射，会引起生长障碍及寿命缩短，即过早衰老。会引起生长障碍及寿命缩短，即过早衰老。胚胎组织对胚胎组织对X射线十分敏感，特别是在胚胎生长的开始射线十分敏感，特别是在胚胎生长的开始八到十二周内，此时胚胎正处在细胞及机体分化时期，任八到十二周内，此时胚胎正处在细胞及机体分化时期，任何电离辐射都可引起多种畸型何电离辐射都可引起多种畸型。研究证明，孕妇接受。研究证明，孕妇接受X射射线的诊断检查，会使胎儿也吸收射线，这些孩子在十六岁线的诊断检查，会使胎儿也吸收射线，这些孩子在十六岁以前，发生白血病的危险性比一般孩子要大。有时，医生以前，发生
39、白血病的危险性比一般孩子要大。有时，医生要孕妇做要孕妇做X线检查，早点告诉医生自己已经怀孕，这样就可线检查，早点告诉医生自己已经怀孕，这样就可避免避免X射线的伤害。射线的伤害。2 X-CT成像成像lX-CT与与X射线摄影相比较有很大区别，射线摄影相比较有很大区别，X射线摄影产生射线摄影产生的是多器官重叠的平片图像的是多器官重叠的平片图像lCT是用是用X射线对人体层面进行扫描，取得信息，经计算射线对人体层面进行扫描，取得信息，经计算机处理而获得重建图像，显示的是断面解剖图像，其密机处理而获得重建图像，显示的是断面解剖图像，其密度分辨力明显优于度分辨力明显优于X线图像，可以显著的扩大人体的检线图像
40、，可以显著的扩大人体的检查范围，提高病变的检出率和诊断的准确率查范围，提高病变的检出率和诊断的准确率X射线平片与CT断层对比图 2.1.X-CT成像技术lX-CT（X-ray computed tomography,X-CT）是运用扫）是运用扫描并采集投影的物理技术，以测定描并采集投影的物理技术，以测定 X 射线在人体内的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，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，从而实现建立断层阵，再将其转为图像上的
41、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，解剖图像的现代医学成像技术，X-CT成像的本质是衰成像的本质是衰减系数成像。减系数成像。2.1.X-CT成像技术1.X-CT成像装置与流程成像装置与流程X-CT成像装置主要由成像装置主要由X线管、准直器、检测器、扫线管、准直器、检测器、扫描机构，测量电路、电子计算机、监视器等部分所描机构，测量电路、电子计算机、监视器等部分所组成的。组成的。X-CT成像流程是：成像流程是：X线线-准直器准直器-检测器检测器-转变转变电信号电信号-放大电信号放大电信号-转变为数字信号转变为数字信号-计算机计算机系统系统-存入计算机的存贮器存入计算机的存贮器-编
42、码编码-显示图像显示图像2.1.X-CT成像技术成像技术2.X-CT成像的数据采集与处理成像的数据采集与处理X-CT成像的数据采集是利用成像的数据采集是利用X线管和检测器等的同步扫描来线管和检测器等的同步扫描来完成的。完成的。检测器是一种检测器是一种X线光子转换为电流信号的换能器。线光子转换为电流信号的换能器。X-CT成像的数据采集根据成像的数据采集根据X-CT成像的物理原理进行的。成像的物理原理进行的。X线管发出直线波束 2.2 X-CT 的扫描方式的扫描方式 CT的各种扫描方式中，的各种扫描方式中，单单束平移束平移-旋转方式旋转方式、窄扇形束窄扇形束扫描平移扫描平移-旋转方式旋转方式、旋转
43、旋转-旋旋转方式转方式、静止静止-旋转方式旋转方式的共的共同点是都需要同点是都需要X射线管和检测射线管和检测器之间进行同步扫描机械运器之间进行同步扫描机械运动。为满足人体动态器官的动。为满足人体动态器官的检查，需要进一步提高扫描检查，需要进一步提高扫描的速度，在静止的速度，在静止-旋转扫描模旋转扫描模式基础上发展出来的式基础上发展出来的电子束电子束扫描方式扫描方式，没有机械运动，没有机械运动，大大地提高了扫描速度大大地提高了扫描速度。2.2 X-CT 的扫描方式的扫描方式1.单束平移单束平移-旋转（旋转（T/R）方式）方式单束扫描是由一个单束扫描是由一个X射线管和一个检射线管和一个检测器组成，
44、测器组成，X射线束被准直成笔直单射线束被准直成笔直单射线束形式，射线束形式，X射线管和检测器围绕射线管和检测器围绕受检体作同步平移受检体作同步平移-旋转扫描运动。这旋转扫描运动。这种扫描首先进行同步平移直线扫描。种扫描首先进行同步平移直线扫描。当平移扫完一个指定断层后，同步扫当平移扫完一个指定断层后，同步扫描系统转过一个角度（一般为描系统转过一个角度（一般为1）后）后再对同一指定断层进行平移同步扫描，再对同一指定断层进行平移同步扫描，如此进行下去，直到扫描系统旋转到如此进行下去，直到扫描系统旋转到与初始值位置成与初始值位置成 180角为止，这就角为止，这就是平移旋转扫描方式是平移旋转扫描方式
45、单束平移-旋转方式 2.2 X-CT 的扫描方式的扫描方式1.单束平移单束平移-旋转（旋转（T/R）方式）方式这种扫描方式的这种扫描方式的缺点缺点是射线利用是射线利用率极低，扫描速度很慢，对一个率极低，扫描速度很慢，对一个断层扫描约需断层扫描约需 5分钟时分钟时 间，只适间，只适用于无体动器官的扫描。用于无体动器官的扫描。单束平移-旋转方式 2.2 X-CT 的扫描方式的扫描方式2.窄扇形束扫描平移窄扇形束扫描平移-旋转（旋转（T/R）方式方式窄扇形束扫描称为第二代窄扇形束扫描称为第二代CT扫描。扫扫描。扫描装置由一个描装置由一个X射线管和射线管和630个的检个的检测器组构成同步扫描系统。扫描
46、时，测器组构成同步扫描系统。扫描时，X射线管发出角度为射线管发出角度为320的窄扇形的窄扇形射线束，射线束，630个检测器同时采样，并个检测器同时采样，并采用平移采用平移-旋转扫描方式旋转扫描方式。窄扇形束扫描平移-旋转方式 2.2 X-CT 的扫描方式的扫描方式2.窄扇形束扫描平移窄扇形束扫描平移-旋转（旋转（T/R）方式方式这种扫描的主要这种扫描的主要缺点缺点是：由于检是：由于检测器排列成直线，对于测器排列成直线，对于X射线管射线管发出的扇形束来说，扇形束的中发出的扇形束来说，扇形束的中心射束和边缘射束的测量值不相心射束和边缘射束的测量值不相等，需校正，否则扫描会因这种等，需校正，否则扫描
47、会因这种运动而出现运动伪影，影响运动而出现运动伪影，影响CT图图像的质量。像的质量。窄扇形束扫描平移-旋转方式 2.2 X-CT 的扫描方式的扫描方式3.旋转旋转-旋转（旋转（R/R）方式）方式 这种扫描称为第三代这种扫描称为第三代CT扫描，扫描装置由一个扫描，扫描装置由一个X射线管和由射线管和由250700个检测器（或用检测器阵列）排列成一个可在扫描个检测器（或用检测器阵列）排列成一个可在扫描架内滑动的紧密圆弧形。架内滑动的紧密圆弧形。X射线管发出张角为射线管发出张角为3045，能覆盖整个受检体的宽扇形射线束。能覆盖整个受检体的宽扇形射线束。由于这种宽扇束扫描一次由于这种宽扇束扫描一次即能覆
48、盖整个受检体，故即能覆盖整个受检体，故只需只需X射线管和检测器作射线管和检测器作同步旋转运动。同步旋转运动。X线管旋转采样点检测器轨道检测器扇形X线束摄影区域旋转-旋转扫描方式 2.2 X-CT 的扫描方式的扫描方式3.旋转旋转-旋转（旋转（R/R）方式）方式 这种扫描的这种扫描的缺点缺点是：要对每个相邻检测器的接收灵是：要对每个相邻检测器的接收灵敏度差异进行校正，否则由于同步旋转扫描运动会敏度差异进行校正，否则由于同步旋转扫描运动会产生环形伪像。产生环形伪像。X线管旋转采样点检测器轨道检测器扇形X线束摄影区域旋转-旋转扫描方式 2.2 X-CT 的扫描方式的扫描方式4.静止静止-旋转（旋转（
49、S/R）方式）方式这种扫描称为第四代这种扫描称为第四代CT扫描方式，扫描装置由一个扫描方式，扫描装置由一个 X射线管射线管和和 6002000个检测器所组成。在静止个检测器所组成。在静止-旋转扫描方式中，每个旋转扫描方式中，每个检测器得到的投影值，相当于以该检测器为焦点，由检测器得到的投影值，相当于以该检测器为焦点，由 X射线射线管旋转扫描一个扇形面而获得。管旋转扫描一个扇形面而获得。静止静止-旋转扫描方式的旋转扫描方式的优点优点是：是：每一个检测器上获得多个方每一个检测器上获得多个方向的投影数据，能很好地克向的投影数据，能很好地克服宽扇形束的旋转服宽扇形束的旋转-旋转扫描旋转扫描方式中由于检
50、测器之间差异方式中由于检测器之间差异所带来的环形伪影，扫描速所带来的环形伪影，扫描速度与静止度与静止-旋转方式相比也有旋转方式相比也有所提高。所提高。检测器检测器X线管轨迹线管轨迹X线管线管静止-旋转扫描方式 2.2 X-CT 的扫描方式的扫描方式5.电子束扫描方式电子束扫描方式电子束扫描又称为第五代电子束扫描又称为第五代CT，由一个电子束，由一个电子束X线管、一个由线管、一个由864个固定探个固定探测器阵列和一个采样、整理、数据显示的计算机构成。最大的差别是测器阵列和一个采样、整理、数据显示的计算机构成。最大的差别是X线线管，它有一个电子枪、偏转线圈和处在真空中的半圆形钨靶。扫描时，所管，它
