文档介绍：医学影像设备和
成像原理
谢耀钦
2003年11月18日
当前临床主要的成像模式
X- 射线成像(平面和断层,模拟和数字)
核医学成像(平面、断层和正电子湮灭成像)
超声成像(黑白,彩色,杜普勒成像)
核磁共振成像(T1, T2, 质子密度,扩散,灌注,血氧
水平依懒性等成像机制和方法,以及上千种不同的
脉冲序列)
计算机断层扫描成像(CT)技术
1895年,德国外科医生伦琴( Röntgen)首次利用X
射线观察到了人体的内部解剖结构。这一成功可以
说是开创了影像技术的先河。
1969年英国工程师Hounsfield首次设计成功了一台断
层摄影装置。
计算机断层扫描成像(CT)技术
1972年Hounsfield与英国神经放射学家Ambrose一道
将该技术首次应用于脑部扫描,获得了第一幅脑肿
瘤图像。该摄影装置称为计算机X射线断层扫描摄
影装置,简称计算机层析成像或CT。
1974年由Ledley设计成功全身CT装置,进一步扩大
了CT的检查范围,从而为CT进入临床医学领域奠
定了基础。
新型CT
CT电影
CT血管造影
超高速CT
高分辨率CT
螺旋CT
X线成像的基本原理
当X射线穿过某一物质时,部分光子被吸收,其强
度成指数关系衰减,未被吸收的光子穿过物体后被
检测器接收。
经过放大并且转换成电子流,得到模拟信号,再转
换成数字信号输入计算机进行处理重建成图像供诊
断使用。
X线成像的基本原理
检测器接收到的信号强弱取
决于人体横断面内组织的密
度。
密度高的组织吸收的X射线
较多,检测器得到的信号较
弱,比如人体的骨骼、钙化
组织等。
密度较低的组织吸收的X射
线较少,检测到的信号就较
强,譬如脂肪等组织。
X线成像的基本原理
X线通过均匀物质后的强度I out 与入射强度I in 的关系
为:
−µ∆d
Iout = Iin ⋅e
∆d为X射线在物质中传播的距离。
µ 为该物质对X射线的衰减系数。
检测器所接收到的信号的强弱反映了人体组织的不
同值,CT诊断正是利用X射线穿透人体后的衰减特
性作为诊断病变的依据。
µ
µ
µ
µ
µ
− 1∆d1 − 2∆d2 − 3∆d3 −( 1∆d1+ 2∆d2 +µ3∆d3 +⋅⋅⋅⋅⋅⋅)
I out = I in ⋅(e ⋅ e ⋅ e ⋅⋅⋅⋅⋅⋅) = I in ⋅ e
X线成像的基本原理
若X射线穿过一组衰减系数不同的物质时(如表2-1
所示),则入射X射线的强度与透射的µ X射线强度具
有如下关系: µ
−∆d −∆d −∆d
I = I ⋅(e 1µ 1 ⋅e 2 2 ⋅eµ 3 3 ⋅⋅⋅⋅⋅⋅)
out in µ
−( 1∆d1 + 2∆d2 +µ3∆d3 +⋅⋅⋅⋅⋅⋅)
= Iin ⋅e
转换为线积分则有
−⋅∫µ dx
IIeout=⋅ in
X线成像的基本原理
X射线在穿过不均匀物质时,其强度遵照指数规律
衰减,其衰减率为X线在其传播途径中物质吸收系
数的线积分值。
从方程可以看出:Iout 仅仅反映了X射线在传播路径
上衰减的综合效果,不能反映在该传播路径上不同
密度物质的分布情况。
常规的X射线设备的成象反映的是各个组织相互重
叠的图像,高密度的物质(如骨骼、造影剂等)的图
像将掩盖低密度组织的影像。
因此所得到的图像没有层次,只适用于简单的临床
诊断,如胸透检查等。