医学影像技术学.docx

1、医学影像技术学医学影像技术学一 、 医学影像技术学概念:医学影像技术学：是研究借助于某种介质（X线、电磁场、超声波）与人体相互作用，把人体内部组织器官结构、密度以影像方式表现出来，供诊断医师根据影像提供的信息进行判断，从而对人体健康状况进行评价的一门科学。二、 内容:1.普通X线成像技术(X线摄影学)和数字X线成像技术.2.DSA(数字减影血管造影)技术.3.CT成像技术.4.MRI(磁共振)成像技术.5.超声成像技术.6.核医学成像技术.第一篇 普通X线成像技术一. 普通X线成像技术概念它是一门研究如何利用特殊的X线介质与人体相互作用，获取一幅富含人体内部组织结构信息的优质X线影像，为诊断医

2、师提供清晰可辨的影像信息，从而对人体内部组织器官健康状况作出正确判断的一门学问。二.学习普通X线成像技术的重要性 1. 获取优质X 线影像是准确诊断的前提。 2. 诊断医师可指导、评价技术人员工作。 3. 新世纪数字影像时代来临，诊断医师、技术、工程人员工作有交叉、融合趋势，应建立技术、诊断、工程三融合观点。 三.发展与展望：（三个阶段）1.传统X线诊断阶段（1895年1976年） （1）成像设备：小容量单功能机 大容量多功能机；中频机高频机发展。透视：老式荧光屏、暗室操作。小容量中频机无增感屏阶段：成像时间长，输出不稳定，图像质量差，机器寿命短，不利于防护，限制了X线检查范围。多功能高频机、

3、增感屏、造影剂应用,使成像时间缩短,造影剂增加了人体天然对比度,扩大了X线检查范围。（2）影像加工技术：手工操作，环境差、功效低、冲洗条件不恒定，难以保证图像质量。（3）影像资料保存：X光照片为主。体积大、占用空间多、保存时间有限（510年），查阅不便。2. 现代医学影像学建立阶段（80年代90年代中期） （1 ）、成像设备: 计算机科学和微电子技术向医学领域广泛渗透，新技术不断涌现（23 年）。 A ： 影像增强器：暗室透视变明室操作，X 线剂量减小，图像质量明显提高。 B ：CT 、MRI 、DSA 、ECT 等，极大地拓展了影像诊断、治疗应用范围。（天然对比度小的实质器官）诊断从解剖形态

4、变化向功能代谢变化转变；出现了诊断和治疗相结合的介入治疗；成像板及平板探测器的研发，为数字影像时代的来临奠定了坚实基础。 (2）、影像加工技术：自动洗片机取代手工冲洗。条件恒定、速度快、工效高、环境舒适、图像质量显著提高。CT、MRI等配备多幅相机或激光相机与自动洗片机相连，实现了明室操作。（3）、影像资料保存：磁盘、光盘存储，体积小、容量大、可永久保存，便于随时拷贝和检索。3. 21世纪未来医学影像数字化阶段（21世纪展望） 21 世纪初叶：医院信息一体化格局：病人信息系统（PIS ）+ 医院信息系统（HIS ）+ 放射科信息系统（RIS ）+ 图像存储传输系统（PACS ） 形成；传统模拟

5、影像被数字影像全面取代，无胶片化和网络信息资源共享，综合信息使诊断更加客观准确。环境舒适，工作更加得心应手。 第一章 X线成像基本理论 第一节：优质X线影像条件、影像 评价方法、相关概念 (X 线产生及特性自学)一.优质X线照片影像条件：1、尽量少的斑点。 2、无划痕或系统伪影。3、密度适当、对比度良好、锐利度（清晰度）鲜明。4、正确的几何投影。5、体位标准。 6、标记整齐无误。二.影像质量评价方法：（一）、主观评价法：通过视觉观察对影像质量作出评判。（三种）1.Bureger评价法：又称对比度清晰度曲线法。金属网测定法及解像力法亦属此法。特点：视觉感受影像细节评价像质。优点；简单易行。缺点：

6、因人而异，不全面。2. ROC曲线：以通讯工程学中的信号检出理论为基础，以受信者操作特性曲线的解析和数理统计为手段的评价方法。 特点：既可对某一检查方法效果作出评价，亦可对几种检查方法作出比较。还可对医师诊断的准确性作出评判。 3. 模糊数学评价法：用模糊集合代替经典集合的新型数学方法评价影像质量。国内尚处于起步阶段。 （二）客观评价法：用构成影像中的一些物理属性的特性量来进行测定的评价方法。1. MTF（调制传递函数）：评价影像锐利度（清晰度）。是评价像质的主要方法。2.威纳频谱：评价影像粒状度。（三）、综合评价法：把主观和客观两种评价法有机结合，根据诊断要求及受检者的必须剂量要求综合评价影

7、像质量的方法。80年代WHO倡导的QA（放射诊断质量保证）和QC（质量控制）要求叙述为：以诊断要求为依据，用物理参量作客观评价手段，以成像技术条件作保证。三者有机结合，且注意尽量减少病人受检剂量的综合评价像质的方法。（四）、实际工作中评价图像质量的等级标准（根据优质X线影像的六个条件） 甲级：符合全部六个条件。 乙级：其中一项不符合，但无碍诊断。 丙级：其中两项或两项以上不符合。但仍可作出诊断。 丁级：无论几项不符合，图像信息无法满足诊断要求，需重新获取图像。俗称废止图像。三.相关概念： （一）、照片斑点 1. 概念：带增感屏的胶片经均匀X 线照射，暗室加工后照片上发现其密度并不均匀，有不规则

8、斑点出现。又称照片颗粒性或粒状度。 2. 对图像质量的影响：观阅图像有“ 粗糙” 的视觉感受，严重时湮没微小信息，造成诊断困难。它是影响图像质量的初始因素。斑点越严重，图像质量越差。 3. 构成：由量子斑点、胶片斑点、屏斑点三部分构成。量子斑点通过增感屏放大更加突出, 所占比重最大。 （1）量子斑点： 是X线量子“统计涨落”的照片记录。 X线量子的产生以及穿透人体到达屏-片系统的空间分布具有随机性和不均匀性，遵循统计学几率定律的“统计涨落”法则。人体对X线衰减亦遵循该法则。A：X线量子的统计涨落：假定X量子无限多，可认为到达像面上单位面积内的量子数处处相等。实际工作中用mAs表示的X线量子数总

9、是有限的，因而像面上单位面积内的量子数则因位置不同而不同，这种量子密度的变动称X线量子的统计涨落。B：结论：单位面积内的平均量子数（mAs）越大，量子斑点越少，图像质量越好。反之，量子斑点增多，图像质量变差。C：形成X线影像必要的、最低限度的X线量子数：照片为：105个/mm2 透视为40个/mm2D：克服或减少量子斑点的措施：a）所用mAs不宜过小。 ）使用增感屏的增感因素不宜过大。）管电压（）不宜过高。（）胶片斑点：由胶片乳剂层中卤化银颗粒大小、活性、涂布是否均匀引起。克服措施：改进胶片生产工艺，选择使用感光特性良好的胶片。（）屏斑点：由增感屏结构（荧光物质纯度、发光率、量子吸收率、颗粒大

10、小、涂布是否均匀等）引起。克服措施：改进增感屏生产工艺。选择与机器容量匹配的增感屏。（二）、密度（）概念：指光照片的黑化程度。又称黑化度。是形成线照片影像的先决条件。是胶片是否接受线照射的证据。未经线照射的线胶片：暗室加工后除本底灰雾密度外，几乎透明，无形成影像的基本密度。不含任何信息。曝光不足的线照片：暗室加工后呈白雾色，无法显示病变细节和内部结构。曝光过度的线照片：暗室加工后呈灰黑色，无法观察软组织及微细病变。2. 适合诊断的密度值范围：人眼对密度分辨的限度，最低为.最高为.。因而.-.就是适合诊断的密度值范围。3. 良好线照片密度值范围：.-.。此范围人眼有最佳反差（对比度）感觉。（三）

11、对比度（,光学对比度）1.概念：指同一线照片上，相邻影像之间的密度差。也称黑白反差。是转化为可见影像的照片记录。是辨别物体影像存在的基础。没有对比度（密度差），将无法形成供诊断的画面。2.自然对比度、人工对比度:(1) 自然对比度：因人体组织结构及肢体厚薄本身存在明显差异，对线吸收、衰减程度不同，产生明显的线对比度，照片记录后形成明显的光学对比度，这种对比度称自然对比度。 (2)人工对比度：某些器官（脑、肝、肾、心血管）因自身结构差异小,不能产生明显的线对比度，照片记录后的自然对比度也小，需采用人为的方法提高其对比度，这种对比度称人工对比度。提高人工对比度常用方法:：注入阳性或阴性造影剂。(造

12、影检查)：高摄影。：软线摄影。（四）、锐利度1. 概念：指相邻组织器官影像边缘的清晰程度。又称清晰度。（相反称模糊度） 2. 影响锐利度的因素：凡导致影像模糊度增加的因素就是影响锐利度的因素。 (1) 线管焦点尺寸大小。 (2) 焦 肢距（）及肢 片距（） (3) 被检体有无运动，机械设备有无不良振动。 (4) 增感屏的选择与装配是否正确。 (5) 暗室处理是否恰当。 第二节：线照片影像的形成 一、线对比度（） （一）概念：线照射人体时，由于被检体厚度、内部组织结构密度不同，对线衰减程度不同，导致透过线的强度也不相同，这种不同强度的透射线称线对比度。（是形成的基础，是的照片记录） 一种组织包含

13、在另一种组织中是最常见的成像形式。1.上下两部分不产生对比2.中间有密度差部分3 .Kx = e d ( u2u1 )4.如：肌肉中的骨，肺内病灶，颅骨等5 .周围组织的ux对对比度有影响周围组织的ux对对比度的影响1，起滤过板的作用，使线质变硬，u变小。2，产生散射线使线质损失 如：被肌肉包裹的肋骨与薄肌肉包裹的手等，其系数小，故后者图像对比度好于前者。结论：产生X线对比度的原因是吸收系数u和肢体厚度d。其中吸收系数u是最主要的原因 (二）、影响X线对比度的因素：根据公式Kx = I2 / I1 =e -u2x2 (-u1x1 )1某组织的平均原子序数Z：构成差异越大，Kx越大。如骨与软组织

14、。2某组织密度p：密度差异越大，吸收系数差异越大，Kx越大。如正常肺组织与钙化灶。3X线波长：Kv越高，波长越小，Kx越小。4肢体厚度d。5散射线效应：不直接影响Kx，间接影响Kx转换的K。 （三）X线对比度的观察方法 X线看不见，摸不着，无法直接观察。必须通过某种媒介转化才能观察。常用方法有：1、透视法：（老式荧光屏、影像增强器）2、摄影法：直接摄影法（有、无增感屏）间接摄影法。X线对比度的观察法二.光学对比度表达式：通常将光学对比度定义为照片上相邻两处的密度差： 光密度D取入射光与投射光强度比值的对数值.光学对比度 K=D1-D2光学密度=阻光率的 对数值(入射光强度 /透过光强度) 结论

15、：X光照片的光学对比度是由被检体产生的X线对比度转化而来，特性曲线斜率为的胶片对Kx有放大作用。三.影响光学对比度的因素：1、胶片值的影响（图2-6）结论：值高的胶片所获影像光学对比度K越大；相反值越小，K也越小。2、线质（Kv）的影响：（图2-7）结论：用同一值胶片采用不同线质（Kv）的X线摄影，高Kv时，各组织X线的吸收差异不大，所获影像对比度（K）低。而低Kv摄影时，各组织对X线吸收差异大，所获影像对比度（K）高。即调整Kv可改变X光照片影像对比度。3、线量的影响（图2-10）X线量是指X光子的数量，一般用管电流（mA）与曝光时间（s）的乘积来表示。又称管电流量（mAs）.结论：通常情况

16、下mAs不直接影响对比度，但在一定范围内mAs增加，照片密度也增加，可使照片上低密度部分影像对比度明显好转，一般不单独采用它来获取高对比度照片。4。灰雾度对照片对比度的影响。（1）灰雾度:指X光照片上正常组织影像密度之外的异常密度影，又称背景密度。（2）对K的影响：灰雾密度可大幅降低照片对比度，工作中应当尽量避免。（3）常见灰雾来源及预防措施：A、射线产生的灰雾：焦点外X线，方向紊乱，不携带人体信息遮线筒或缩光器；高Kv条件下的散射线（主要来源），滤线栅或空气间隙效应；射线源污染，远离射线源或屏蔽。B、来自X光胶片的灰雾：本底灰雾：未经曝光暗室加工后出现的密度。胶片过期造成;（先入先出原则）乳

17、剂灰雾：乳剂配方及涂布工艺不良，胶片保管不善。C、暗室加工产生的灰雾：显影灰雾：显影液温度过高或定影液混入显影液。氧化灰雾：手工冲洗时空气中暴露过久。漏光灰雾，暗室漏光或“安全灯”下暴露时间长。压力及摩擦灰雾；指甲痕、折痕。静电灰雾：闪电状或树枝状，干燥环境产生。第三节：影像模糊分析 一.模糊度概念：指影像边缘不清晰程度。(与清晰度相对应)。二.导致影像模糊的原因：1.几何学模糊：焦点尺寸引起的半影模糊，几何投照原理引起的放大和失真。2.运动模糊：被检体的运动、机械装置的振动。3.屏/片组合产生的模糊：增感屏和胶片自身结构所致；屏-片接触不良。 （一）几何学模糊：焦点尺寸所致的半影和几何投影原

18、理所致的影像变形失真称几何学模糊。1X线管焦点（1）焦点的基本概念： A实际焦点：指阳极靶面接受电子束撞击的实际面积。（矩形）B有效焦点：（图3-1；3-2）由于阳极靶面的倾斜，实际焦点在X线管窗口下方不同方位上的投影大小不同。把像面不同方位上观察到的焦点称有效焦点。C有效焦点的尺寸：指球管靶面在窗口下垂直方向上水平投影的大小。尺寸=a.b.sinaD有效焦点的标称值 ：用无量纲的数字（如1.0；0.3等）表示有效焦点的大小。（指有效焦点或实际焦点宽的尺寸，产品说明书常采用此值） 有效焦点及其随方位的变化近阴极端射线量 大；近阳极端射 线量小，称阳极 效应。(跟端效应)（2）球管焦点成像性能的

19、主要参数：焦点尺寸、焦点一维调制传递函数（MTF）、焦点极限分辨率（R）、焦点散焦值（B） 。 A焦点尺寸： 半影：1）概念 ：指具有一定尺寸大小的球管焦点（并非点光源）进行 X线摄影时，被检体除形成适度放大率的本影影像外，由于几何投影原理，其周边还形成一定尺寸的模糊阴影，这种模糊阴影称半影。是影像产生模糊的主要原因。半影2）计算公式：用F表示焦点尺寸（标称值）；a代表焦肢距；b代表肢-片距; H代表半影尺寸，则 H=F*a/b 3）减小半影的方法:：（根据半影公式）（a）缩小焦点尺寸（F）:（在球管热容量允许前提下，尽量选用小焦点）（b）缩小肢-片距（b）:（使被检体或病灶尽量贴近胶片）（c

20、）适当增大焦-肢距(a) :（受球管热容量限制及防护要求，并不常规采用此法）（d）选择适宜的管电流:（有效焦点随管电流增大而变大，且沿宽的方向线量成双峰分布都可使影像模糊，实际工作中并非处处选择大的管电流。小焦点管电流限制在150mA 以下)4）半影对照片质量的影响：半影是导致影像模糊的主要原因，使影像清晰度降低，严重者可出现影像消失。 B焦点一维调制传递函数（MTF）：是描述焦点作为面光源使肢体成像时，肢体影像再现率的函数关系。最大值为1，最小值为0。意义：焦点MTF值越大，成像性能越好。 C焦点的极限分辨率（R）：分辨率：是指识别和辨认影像细节的能力。极限分辨率（R）：是指在规定条件下用星

21、形测试卡测试，于星形卡像面上出现不能成像的第一个模糊带所对应的空间频率值。R=1/2d（2d为焦点线扩散函数的半值宽度）。焦点小，线量成单峰分布，R值就大；焦点大，线量成多峰分布，R值就小。意义：R值大，成像性能好；反之，成像性能则差。 D焦点的散焦值（B）：是描述球管焦点的极限分辨率R随负荷条件变化而变化的量。B1。 意义：只有当B接近1时，其成像性能受负荷条件影响最小。（主要与制作工艺及靶物质纯度有关）（3）中心X线束（a）概念：指圆锥形X线束中心部位的X线。（b）意义：1）中心X线束代表着摄影方向。2）通常情况下要求“三心一线”，且与胶片垂直，减少影像变形失真。（三心一线：是指球管焦点中

22、心、被检肢体中心、胶片中心都位于中心X线束上） 3）特殊情况下，为避免组织器官相互重叠，需使中心X线束倾斜与胶片成一定角度进行摄影。（c）模拟X线束的可见光照射野：X线看不见，摸不着，中心X线束也一样。实际工作中常用准直仪发出的可见光来模拟X线束，十字中心代表中心X线束的入射点，并可调节照射野大小。 2影像的失真：（图3-29；3-30）（1）概念：当斜射线（中心X线倾斜或中心X线入射点偏移）摄影时。由于被检体两侧的纵向放大率不同，致影像歪斜变形，甚至相邻影像相互重叠，这种现象称影像的失真。（2）减少影像失真的措施：1）焦点位于被检体正上方，尽量利用中心X线束垂直摄影。2）缩短肢-片距b，被检

23、体或病灶尽量贴近胶片。3）增大焦-片距a+b。(即摄影距离)。减小肢体两侧纵向放大率差异。4）被检体尽量与胶片平行。（3）减少影像相互重叠的方法 ：人体结构复杂，投影相互重叠，三维立体物投影成二维平面影像，仅单一方向摄影，不能正确显示其形态和部位。（图3-31）减少影像相互重叠的方法有：1）改变中心X线入射方向，进行多方向摄影。（病人体位固定，改变中心X线入射方向；固定中心X线入射方向，变动病人体位。）2）中心X线倾斜（打角度）或改变中心X线入射点利用斜射线摄影。斜射线可致影像失真，但在某些特殊情况下，为减少重叠带来的诊断困难，需要利用斜射线进行摄影。如头颅许多体位的设计。3）切线位摄影：为使

24、某些边缘凸出、凹陷或人体表面病灶显示清楚，可将中心X线束从这些部位的基底面平行通过，避免病灶本身和其它部位的重叠。这种摄影技术称切线位摄影。主要用于儿童颅骨凹陷性骨折；头颅及其它部位表面包块等检查。（二）、运动产生的模糊（图3-48）1、概念：曝光过程中，球管、被检体、胶片三者无论哪一个发生运动，都可产生影像模糊。这种模糊称运动模糊。(其中，球管、胶片容易固定，而被检体的运动有时无法控制，如小儿、意识障者、外伤剧痛者、哮喘急性发作者、内脏器官的搏动和蠕动等。运动模糊主要指肢体运动产生的模糊。）2、运动模糊度表达式：与半影模糊相似，运动模糊度Hm是肢体运动幅度m的几何放大投影Hm=m*（1+b/

25、a）3、避免或减少肢体运动模糊的措施：（1）充分固定被检体：自然、舒适、持久的体位；吩咐患者保持不动；用沙袋、棉垫、固定带或特制固定装置进行固定。（2）稳定机械装置：机器安装规范，连接牢固，使用中随时检查刹车装置。（3）“抢镜头”。选择运动幅度小的机会曝光。主要针对不自主运动。（4）尽量缩短曝光时间：采用高mA短时间组合或配备高速增感屏。（5）缩短肢-片距b，适当增加焦-肢距a。4、运动模糊的应用：运动模糊具有两面性。一方面，运动可致影像模糊；另一方面，运动模糊还可化腐朽为神奇，适当加以利用，扩大X线检查范围。（1）X线断层摄影：（包括平面和曲面断层摄影）其基本原理就是对运动模糊的应用。（2）

26、自体体层摄影：人体某些部位（如胸椎、上部颈椎）因其它结构的重叠，常规摄影往往不能清楚显示。此时，需采用大焦点、小mA、长时间、短距离（a+b）嘱病人不停止呼吸或反复张合下颌骨等技术，使不需要观察的组织因运动及半影模糊度增加不能清晰成像，而需要观察的组织清晰成像。这种摄影技术称自体体层摄影。（三）、感光系统产生的模糊（图3-52）1、感光系统产生模糊的原因：（1）X光子激发荧光粒子产生荧光，到达胶片时点光源变面光源，点感光变面感光，像素颗粒变粗致影像模糊，这是屏-片组合产生模糊的主要原因。尤其在增感屏装配不当，屏-片接触不良时更严重。（2）光晕和光渗引发的模糊：光晕：指增感屏发出的荧光通过各界面

27、时产生反射而引发的模糊。光渗：指增感屏荧光发生散射所致的影像失真。(3）胶片本身产生的模糊：原理与增感屏引发的模糊相似。但AgX颗粒小，且胶片本身很薄，由它产生的模糊可忽略不计。面光源2、感光系统产生模糊的表现：照片颗粒性（粒状度）增粗，即照片斑点增多、增大。观片时有砂粒状感觉。3、减轻感光系统模糊的措施：（1）无特殊需要，尽量避免高速屏与高感度胶片的匹配。尤其在高Kv条件下。（2）无特殊需要，尽量避免大角度倾斜摄影，防止交迭效应和斜射线效应。（图3-54）第四节：散射线 一、散射线的来源及危害1、来源：（1）人体散射：X线照射人体，发生康-吴效应产生散射线。（2）人体外散射：X线照射周围建筑

28、物、空气、摄影台（架）、暗盒等产生散射线。（3）焦点外X线形成散射线。2、危害（1）影像对比度受损，像质变差。散射线方向紊乱，不携带人体信息，使胶片普遍感光形成背景密度（灰雾度），影像对比度降低。（2）对病员及工作人员健康危害，不利于防护。二、散射线与肢体厚度的关系：（图3-34） 随被检体厚度增加，散射线含有率随之增加。开始阶段增加迅速，当厚度达15cm时，散射线含有率达80%，接近饱和状态。这是工作中是否加用滤线器的依据。三、散射线与照射野的关系：1、照射野概念：是指从X线管窗口发出的X线束入射被检体曝光面积的大小。2、散射线与照射野的关系：人体是一个巨大的散射体，照射野越大，散射线越多。

29、相反，散射线越少。这种现象在被检体较厚、采用高Kv摄影时更加明显。实际工作中应严格控制照射野，既有利于防护，又可减少散射线，提高照片质量。3、实际工作中对照射野的控制要求：将照射野控制在能容纳被检体部位的最小范围，一般都比所用胶片尺寸略小，使胶片四周约2mm不接受X线照射。这一点实际工作中最易忽略。4、照射野的控制方法（1）遮线筒法：（图3-37）重金属材料（铅或铁）制作。老式机器配备，现已淘汰。（2）多层缩光器法：（图3-36）亦采用重金属材料制作，用可见光模拟X线束照射野，可遮去焦点外X线。手动或电动马达控制照射野大小，应用方便。现代机器都采用这种装置。四、散射线的抑制：1、概念：指尽量减

30、少散射线的产生。2、方法：（1）球管窗口安装铝质或铜质滤板，吸收焦点外X线，滤掉软X线。（2）利用遮线筒或多层缩光器控制照射野，减少散射线的产生。五、散射线的排除：指尽量排除已产生的散射线。常用方法有两种：格瑞得尔法.滤线栅法.（一）、Groedle法：1、概念：又称格瑞得尔空气间隙效应。指利用X线强度的减弱与距离的平方成反比的规律，适当增加肢-片距b，减少到达胶片散射线强度的方法。2、原理：（图3-38）（1）散射线和原发射线一样，强度和距离的平方成反比，当b增大时，到达胶片的散射线强度减弱。（2）当b增加时，部分与原发射线成角的散射线不能到达胶片。3、缺点：b增大，几何学模糊度也要增加，实际工作中很少采用。 （二）、应用滤线栅法：滤线栅是直接吸收散射线的最有效设备，实际工作中最常采用（Bucky-Blende技术，1912年。）1、滤线栅的结构：（图3-39）用薄的铅条（0.05-0.1mm）夹持在铝或胶木板之间构成。 2、种类（1）据构造特点分：（a）聚焦式：平行聚焦式：（图3-40）铅条按特定斜率排列。延长