第3章 医学影像成像原理
医学成像原理第三章--模拟X线成像
单纯型：CaWO4
荧
母体：基本成分，荧光体具有
光
某种特性的基础。
体
赋活型： 赋活剂：增强荧光体活性的物
如稀土类 质，如Tb、Eu等。
溶剂：促进母体结晶化，并增
加发光效率
（二）荧光物质
❖ 1896年，美国发明家托马斯·爱迪生发现了一种吸 收X线后能发射出荧光的物质。
❖ 1897年，一种以荧光物质为主要材料的钨酸钙 （CaWO4）增感屏开始在临床使用。
❖ 今天，增感屏得到不断改进，已成为模拟X线摄 影不可缺少的组成部分。
1、荧光物质及发光机制
荧光现象：物理学定义，某种物质吸收了射线形式（紫 外线、 X线、电子线）的激发能量，并将吸收的能量以 可见光的形式（荧光）释放出来。
荧光物质：上述能发光的物质。 发光机制：荧光体在X线的激发下，通过能量转换的方
线占原X线的百分数。
吸收效率越高， X线有效利用率越高，其与荧光物质的 原子序数和X线的能量有关。
原子序数：其越高，入射X线光子与荧光物质相互作用 的几率增加，ηa也越高。稀土增感屏中含钡、镧、钇等 高原子序数的稀土元素，其吸收可达50～60%，高于 CaWO4增感屏（20～40% ）。
K层结合能：当X线的光子能量处于荧光体材料的K层吸 收峰之上时， ηa 。
经自动洗片机的显影、定影、水洗、干燥 等化学加工过程，胶片上保存的潜影还原 为金属银；
银颗粒在照片堆积的数量决定影像的密度 不同，形成X线影像。
（二）结构：分双面和单面
是一层坚硬的保护 性明胶，防静电
利于乳剂层牢固 地粘附在片基上
多使用透明聚酯材料，作 为胶片的物理支架
由AgX、明胶、少量的有机 和无机物组成
《医学影像成像原理》第三章 CT成像习题
(4)宽扇形束静止-旋转扫描方式：扫描装置由一个X线管和600～2000个检测器组成。这些检测器在扫描架内排列成固定静止的检测器环，X线管发出30°～50°宽扇形X线束进行旋转扫描。
（3）滤波反投影重建方法：采用先修正、再反投影的做法，得到原始的密度函数。滤波反投影重建图像的基本做法是：在某一投影角下取得投影函数（一维函数）后，对其作滤波处理，得到一个经过修正的投影函数。然后再将此修正后的投影函数作反投影运算，得出所需的密度函数。
滤波反投影法在实现图像重建时，只需作一维的傅里叶变换。由于避免了费时的二维傅里叶变换，滤波反投影法明显地缩短了图像重建的时间。
再将图像面上各像素的CT值转换为灰度，就得到图像面上的灰度分布，就是CT影像。
{CT图像的本质是衰减系数μ成像。通过计算机对获取的投影值进行一定的算法处理，可求解出各个体素的衰减系数值，获得衰减系数值的二维分布（衰减系数矩阵）。再按CT值的定义，把各个体素的衰减系数值转换为对应像素的CT值，得到CT值的二维分布（CT值矩阵）。然后，图像面上各像素的CT值转换为灰度，就得到图像面上的灰度分布，此灰度分布就是CT影像。}
《医学影像成像原理》 试题库
第三章 CT成像
一、专业名词解释与翻译
1．窗口技术：window technology
是显示数字图像的一种重要方法。即选择适当的窗宽和窗位来观察图像，使病变部位明显地显示出来。
2．窗宽：window width，WW
表示数字图像所显示信号强度值的范围。
医学影像成像原理简介 ppt
（6）X射线的生物效应。
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 线的生物效应。这个特性可充分应用在肿瘤放射治疗中。
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3பைடு நூலகம்.1高.速2带X电射粒子线撞成击物像质原受阻理而突然减速时，能够产生X
射线。医学影像诊断所用的X线产生设备是X线管（X-ray tube，球管）。 1．X射线的产生 X射线的产生需要的基本条件是： （1）有高速运动的电子流； （2）有阻碍带电粒子流运动的障碍物（靶），用来阻止 电子的运动，可以将电子的动能转变为X射线光子的能量。
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3X射.1线. 2的产X生射装线置主成要包像括原三部理分：X射线管、高压电源及
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3②.1.人2体不X同射厚线度组成织与像X原线成理像的关系
密度和厚度的差别是产生影像对比的基础，是X线成像的基本条件
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32..1X.射2线人X射体成线像 成像原理
（2）X射线的采集与显示 ① 医用X 射线胶片与增感屏 医用X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（latent image）。
3.1.1 X线的特征
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3➢.1X.射1线X在线电的磁特辐射征中的特点属于高频率、波长短
的射线 ➢X射线的频率约在3×1016～3×1020 Hz之间， 波长约在10～10-3nm之间 ➢ X线诊断常用的X线波长范围为0.008～0.031nm
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31..1X.射1线X的线波粒的二象特性 征
✓X射线同时具有波动性和微粒性，统称为波粒二象 性。
医学影像成像原理其他成像序列其他成像序列
(一)多回波SE序列：
(一)多回波SE序列
● SE中缩短TR,纵向磁矢量不可能恢复至原来状态， 下一个90°脉冲来后组织的MR信号将会很弱。须 施加小于90°脉冲(15°、30°、60°)才行，但此 时没有足够时间应用180°相位重聚脉冲，只有在 频率编码梯度上应用梯度反转技术来聚相位，产 生回波信号,故名梯度回波。
（四）磁共振快速成像技术
● 快速成像序列是应用回波链技术，在一个TR间期 或激励周期内用不同的相位编码连续采集信号。
● 常用的快速序列有快速自旋回波(TSE)和平面回波 成像(EPI)。
1．快速自旋回波（FSE，TSE）
● 基本特征与SE脉冲序列相同，但扫描时间显著缩短。 （1）序列构成 ● FSE序列在一次90°脉冲后施加多次180°相位重聚脉冲，
● SE和GRE的主要区别是后者使用小于90°RF脉冲激励，用 翻转梯度取代180°脉冲。
● 临床应用：获得真正的T2WI，适用于脑、关节的成像，可 进行2D、3D容积采集。
● 主要优点：扫描时间短，获得真正的T2加权效果；可进行 2D、3D容积采集。
● 与SE相比:它可用于快速成像及评价血液、脑脊液的运动等， 是目前较有开发前途的序列。
4.水压缩IR(FLAIR脉冲序列)
● 一种水抑制成像方法，主要用于脑脊液信号的抑 制。
● 机理与STIR中脂肪抑制的原理类似。 ● 其特征是：选择特殊的TI值，TI值设定为水的T1
值0．69倍。 ● 临床应用：T2WI和PDWI中抑制脑脊液信号，与相
邻病变组织区别，在中枢神经系统检查中应用价 值较大。
2.脂肪抑制IR序列(STIR脉冲序列)
● 临床应用： ➢T1WI中抑制脂肪信号，以鉴别出脂肪成分。
医学影像成像原理
医学影像成像原理1895年，德国菲试堡物理研究所所长兼物理学教授威廉·孔拉德·伦琴把新发现的电磁波命名为X光，这个"X"是无法了解的意思。
世人为了表示对发明者的敬意，亦称之为"琴伦线"。
X光是一种有能量的电磁波或辐射。
当高速移动的电子撞击任何形态的物质时，X光便有可能发生。
X光具有穿透性，对不同密度的物质有不同的穿透能力。
在医学上X光用来投射人体器官及骨骼形成影象，用来辅助诊断。
1894年，实验物理学家勒纳德在放电管的玻璃壁上开了一个薄铝窗，成功地使阴极射线射出管外。
1895年，物理学家伦琴在探索阴极射线本性的研究中，意外发现了X光。
X光的发现，不仅揭开了物理学革命的序幕，也给医疗保健事业带来了新的希望。
伦琴因此成为第一个诺贝尔物理学奖得主。
x光是穿透性很强的射线，一种高能量光波粒子，所以一般物体都挡不住，射线要被阻挡，关键由射线强度、频率、阻挡物质与射线作用程度、阻挡物质厚度、阻挡物质大小共同决定。
一般情况下，常见的X光(医院用)大约3~5cm的铅块就可以阻挡了。
但是也会在背景屏上会显示阻挡物的阴影形状，就好像日食，虽挡住了太阳光，却留下了阴影。
核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。
是继CT后医学影像学的又一重大进步。
自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。
其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。
在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。
核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。
为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(MR)。
MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。
第三章模拟X线成像(医学影像成像原理)
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透视的荧光图像称为正像 特点：
肺：白灰色 骨骼：黑灰色
视 影像增强透视
1.荧光屏透视 接收器是荧光屏，根据穿过被照体的透射线不同，在荧光屏 上产生亮暗不同的荧光影像。 早期使用的荧光屏透视，由于荧光屏亮度太低，图像质量差， 检查时患者及医生接受的辐射剂量大，防护条件差。
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2.影像增强透视 接收器是X线电视系统。
特点： 影像亮度提高，可在明 室下操作，方便准确。 提高了诊断的正确率和 工作效率，监视器可以 放在任意位置，方便观 察并且为隔室透视提供 了技术基础。
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（二）X线摄影
X线摄影：应用光或其它能量来表现被照体信息状态，并以可见光学 影像加以记录的一种技术。
S
1
E(Dmin 1.0)
S表示感光度，E表示产生密度点为1.0所需的曝光量，Dmin表示灰雾度。 X线胶片的感光度一般在30-60。
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3）对比度：对比度反映了X线强度差
异与影像密度差异之间的关系，表示方
法有两种：反差系数（γ）和平均斜率
（G）。
反差系数（γ值）：称对比度
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（3）肩部：肩部的密度随曝 光量的增加而增加，但不成正 比，曝光量增加较多而密度上 升较少，此部在照片影像上显 示为曝光过度。
（4）反转部：随曝光量的增 加，密度反而下降，影像密度 呈现逆转。产生反转现象的原 因是潜影溴化的结果。
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（3）医用X线胶片的感光特性： 1）灰雾度 2）感光度 3）对比度 4）宽容度
模拟X线成像主要是指X线从能量转换到影像显示的全过程，始终是采用连续 信号转换的方法，将不可见的X射线强度分布变换成可见的光强度分布。
第3章医学影像成像原理
第3章医学影像成像原理医学影像成像原理是指在医学上应用的各种成像技术中，根据不同物理原理和仪器设备的操作原理，对人体内部结构和功能进行成像。
本章将重点介绍常见的医学影像成像原理。
1.X射线成像原理：X射线成像原理是利用X射线具有透射性的特性，通过对人体进行X 射线照射，再通过感光器材记录X射线通过后的影像，来获取人体内部结构信息。
成像时，X射线的吸收程度会受到不同组织的密度差异的影响，在射线影像上呈现为明暗不同的图像。
2.CT（计算机断层成像）原理：CT成像原理是通过使用X射线和计算机算法进行断层成像，一般是以旋转式X射线扫描器为基础，通过不同角度的扫描，得到多个层面的断层图像。
CT利用X射线的透射特性，测量射线通过患者身体时的吸收情况，再将这些数据转化为图像。
3.磁共振成像（MRI）原理：MRI成像原理是利用磁场和射频脉冲的相互作用来获取人体内部结构信息。
患者被置于强磁场中，通过对患者进行射频脉冲的照射，可以使患者体内的水分子发生共振，产生信号。
通过强磁场和射频信号的处理，可以形成人体内部器官的具体图像。
4.超声成像原理：超声成像原理是利用声波的特性，通过超声波的传播和反射来获取人体内部结构信息。
超声波被饰物中的组织结构反射回来，再通过接收器转化为电信号，经过处理后形成图像。
超声波具有高频、高能量的特点，对人体无创伤，被广泛应用于妇产科、心脏等领域。
5.核医学成像原理：核医学成像原理是利用放射性核素的特性，通过核素的注射等方式让其在人体内部发放放射线，并通过探测器捕获射线发射的信号，形成图像。
核素的选择和特点决定了不同核医学成像的应用领域和成像原理。
以上是常见的医学影像成像原理，不同的成像原理适用于不同的临床需求。
通过利用这些原理，医学影像学能够直观地显示人体内部结构和功能，为临床诊断和治疗提供重要的参考依据。
医学影像成像原理培训课件
医学影像成像原理培训课件xx年xx月xx日•医学影像概述•X光影像原理•CT影像原理•MRI影像原理目录01医学影像概述X射线是一种穿透力较强的电磁波，能够拍摄骨骼结构，最初于19世纪末由德国科学家伦琴发现。
X射线成像CT即计算机断层扫描，利用X射线旋转扫描人体，并通过计算机重建得到人体内部结构的二维图像。
CT成像MRI即磁共振成像，利用磁场和射频脉冲让人体某一部位产生共振，通过计算机分析共振信号得到人体内部结构的图像。
MRI成像PET即正电子发射断层扫描，通过注射放射性示踪剂，探测人体内部放射性物质的分布及代谢情况。
PET成像1 2 3解剖学是医学的基础学科之一，主要研究人体各器官、组织的形态、结构、位置及相互关系。
解剖学生理学是研究人体正常生理功能的学科，包括人体各器官、组织的生理功能及相互关系。
生理学病理学是研究人体疾病发生、发展规律的学科，为临床诊断和治疗提供理论依据。
病理学医生通过分析医学影像能够准确地诊断病情，如肿瘤、心脏病、脑血管疾病等。
临床诊断医生利用医学影像能够进行精确的手术导航，提高手术的准确性和安全性。
手术导航医生通过观察患者治疗前后的医学影像，能够对治疗效果进行评估。
疗效评估医学影像在科研中也发挥着重要作用，如研究疾病的发展过程、药物的疗效等。
科研医学影像的应用范围02 X光影像原理X光是由高能电子撞击靶物质（通常是钨）时产生的。
当高能电子撞击靶物质时，会产生一种能量为几个keV至几十keV的电磁辐射，这种辐射被称为X光。
X光的本质是一种电磁波，具有波粒二象性。
它与可见光不同，没有明显的颜色和频率，但其波长范围在0.01-10nm之间。
X光的产生与性质当X光穿过人体组织时，它会被不同程度地吸收和散射。
较重的组织，如骨骼，会吸收更多的X光，而较轻的组织，如脂肪和肌肉，则吸收较少。
因此，当X光穿过人体后，它携带了人体内部结构的图像信息。
X光成像系统通过将X光照射到人体上并测量穿过人体后的强度，可以重建出反映人体内部结构的图像。
医学影像成像原理培训课件
X线成像技术与应用
X线成像技术
X线成像技术包括普通X线摄影、特殊X线摄影（如点片、体层摄影等）以及数 字X线摄影等。
X线成像应用
X线成像在医学诊断中应用广泛，如骨折、关节病变、肺部疾病、腹部疾病等， 同时也可用于治疗和手术导航。
03
CT成像原理及技术
CT成像原理及过程
X线与物质相互作用
计算机重建图像
功能成像技术：如fMRI、ASL等，用于 研究脑功能和血流动力学。
分子成像技术：利用特定分子探针，对 特定分子或生物标志物进行成像，用于 疾病早期诊断和预后评估。
05
超声成像原理及技术
超声波产生与性质
超声波的产生
通过高频电信号激励压电晶体或磁致 伸缩材料，使其产生振动并向外辐射 超声波。
超声波的性质
信息。
疾病治疗
医学影像成像技术还可以用于疾病 治疗，如放射治疗和介入治疗等。
医学教育和科研
医学影像成像技术还可以用于医学 教育和科研，帮助医学生和科研人 员更好地了解人体结构和疾病特征 。
02
X线成像原理及技术
X线产生与性质
X线产生
X线是由高速电子撞击物质时产生的 电磁波，波长范围为0.01-10nm。
动态容积CT
通过连续扫描和重建，获 得动态容积数据，用于评 估器官功能和血流情况。
特殊技术应用
如CT血管造影、CT灌注 成像等，可对特定部位进 行高分辨率成像，用于诊 断和治疗。
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MRI成像原理及技术
MRI成像原理及过程
核磁共振原理
利用原子核在磁场中的自旋和能级跃迁，通过外加磁场和射频脉冲，实现核磁共 振信号的检测和成像。
X线与人体组织相互作用，产生散射 和吸收，不同组织对X线的吸收程度 不同，从而形成图像。
医学影像成像原理重点
医学影像成像原理重点医学影像是医疗中非常重要的一个部分，通过医学成像技术可以进行人体的观察分析和疾病的诊断治疗。
医学影像成像原理作为医学影像技术的核心内容，是医学影像技术应用的关键，它涉及到了各种物理学原理和医学原理。
下面我们来详细介绍一下医学影像成像原理的相关知识。
一、X射线成像原理X射线是指波长在0.01到10纳米之间的电磁波，它是一种高能电磁波。
当X射线通过人体组织时，会发生多次散射和吸收，不同的组织会有不同的吸收和散射，这使得X射线最终在接受器上的成像散射强度和吸收强度不同，从而可以用来形成不同的影像。
常见的X射线成像原理包括经典成像和数字成像两种。
经典成像通过X射线照射一个平板探测器，吸收更多射线的组织颜色会变成黑色，反之，则为白色。
而数字成像则是采用数字检测器，通过数字化的方法将X射线转化成像素绘制成数字图像。
二、CT成像原理计算机断层成像（CT）是一种医学影像技术，它利用X射线和计算机技术，可以将切片图像转化成二维和三维的影像。
CT成像原理是通过一个旋转的X射线束在不同的角度下扫描患者的身体，通过计算机重建来生成具有高分辨率的二维和三维图像。
不同密度的组织会吸收不同程度的X射线，这样，计算机会根据吸收的程度来生成不同的灰度级区别。
三、MRI成像原理MRI是磁共振成像的简称，它是一种利用核磁共振现象来获取人体或物体内部结构图像的一种医学成像技术。
它利用强磁场和无线电波来激发人体内部的氢原子共振信号，并通过计算机技术将其转换成图像。
MRI成像原理是通过磁共振现象来实现的，即磁共振现象是一种特殊的量子机制，它是由核磁偶极矩和主磁场之间的相互作用而产生的。
当人体磁矩受到外部磁场作用时，磁矩会发生翻转，通过监测这种转换过程来获得图像。
不同组织中的氢原子具有不同的信号强度，这样就可以根据不同的信号强度来区分不同的组织。
超声成像是利用高频声波来获得人体内部组织图像的一种影像技术。
超声成像原理是利用声波在人体组织中的传播和反射来形成图像。
医学影像成像原理培训课件
VS
图像重建方法
CT设备采用计算机图像重建算法，将采 集到的数据转换为二维或三维图像。
CT的优势与局限
优势
CT成像速度快、图像清晰度高、检查范围 广，可用于全身各部位的检查。
局限
CT检查存在辐射损伤，不宜频繁使用；对 于软组织分辨率不如MRI等检查方法。
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成像技术比较与选择
成像技术的比较
CT与MRI的比较
X射线在人体组织的穿透
由于人体组织中不同部位对X射线的吸收程度不同，通过测量X射 线穿透人体后的强度可以获得人体内部的图像。
X射线成像原理的应用
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医学影像学检查
利用X射线穿透人体组织 的能力，可以获取人体内 部的二维图像。
无损检测
在工业、建筑等领域，X 射线可用于无损检测，对 物体内部的结构进行非破 坏性评估。
成像技术的发展趋势
多模态成像
将不同成像技术相结合， 如CT与MRI的融合图像， 以提高诊断准确性。
分子成像
利用分子探针识别疾病特 异性标志物，为早期诊断 和治疗提供更精确的图像 信息。
无创或微创成像
发展无创或微创的成像技 术，如超声引导的经皮穿 刺活检、内窥镜等，减少 患者痛苦和恢复时间。
感谢您的观看
，无辐射，对骨、气体显示不佳。
成像技术的选择依据
疾病种类
不同疾病种类需要选择不同的成像技术，例如肺部疾病 可选择CT或X线，腹部疾病可选择超声或CT，骨骼系统 疾病可选择X线或MRI。
患者状况
患者身体状况如肥胖、瘦弱、呼吸困难等都会影响成像 技术的选择，需根据患者状况选择适合的成像方式。
检查目的
根据医生检查目的的不同，如诊断、手术前定位、术后 复查等，需要选择不同的成像技术。
医学影像技术《《医学影像成像原理》课程说课课件》
医学影像技术《医学影像成像原理》课程说课课件xx年xx月xx日•说课内容及目的•说课对象及要求•说课程序目录•说课重点•说课难点•说课总结01说课内容及目的课程基本情况医学影像成像原理是医学影像技术专业的一门必修课程，主要内容包括X线、CT、MRI等多种医学影像成像原理和技术。
教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：医学影像成像的基本原理、医学影像设备的构成和原理、医学影像采集和处理的基本方法、医学影像的质量控制和评价等。
教学重点本课程的教学重点是医学影像成像的基本原理和医学影像采集和处理的基本方法，同时注重培养学生的实践操作能力和应用能力。
说课内容随着医疗技术的不断发展和进步，医学影像技术在临床上的应用越来越广泛，因此对于医学影像技术人才的需求也越来越大。
本课程紧密结合临床实际应用，注重与时代发展相适应。
社会需求医学影像技术是不断发展的学科，新的技术和设备不断涌现。
本课程注重介绍最新的医学影像技术和设备，让学生掌握最新的医学影像技术知识。
学科发展与时俱代的关系教学目标通过本课程的学习，学生应该掌握医学影像成像的基本原理和医学影像采集和处理的基本方法，熟悉多种医学影像成像技术和设备的操作和应用，提高实践操作能力和应用能力。
教学方法本课程采用理论与实践相结合的教学方法，注重学生的自主学习和实践操作，培养学生的创新意识和团队协作精神。
说课目的02说课对象及要求说课对象02医学影像技术从业者03医学影像技术爱好者1医学影像技术的关系23医学影像技术是医学领域中的重要分支学科医学影像技术是医学诊断和治疗的重要辅助手段医学影像技术涵盖了放射学、医学影像物理学、医学影像设备等多个领域学习要求掌握医学影像技术的基本概念和原理具备一定的临床操作技能和实践经验熟悉医学影像设备的原理、应用及维护了解医学影像技术的最新进展和发展趋势03说课程序理论学习-医学影像技术专业的基本概念医学影像技术的定义、分类、发展历程和现状医学影像技术的物理基础和成像原理医学影像技术的图像特点、显示方式和观察技巧实操学习-医学影像技术的实践操作医学影像技术实验的课程安排、实验要求和实验考核医学影像技术实验的仪器设备、操作规程和注意事项医学影像技术实验的实践项目设计和实验报告撰写临床实践-医学影像技术的临床应用医学影像技术在临床上的应用范围、适应症和禁忌症医学影像技术的临床操作规范、安全防护和辐射防护医学影像技术的临床应用案例、诊断和治疗的应用前景04说课重点培养目标培养具有医学影像技术的基本理论、基本知识和基本技能，能在医疗卫生单位从事医学影像技术工作的专门人才。
《医学影像成像原理》课件
光学成像
用于皮肤、乳腺和 眼科疾病的诊断和 监测。
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X射线成像原理
X射线的产生与性质
X射线是由高能电子撞击靶物 质（如铜、钴、铁等）时，电 子突然减速而释放出的一种电
磁辐射。
X射线具有穿透性、荧光性和 摄影效应等性质，能够穿透 一定厚度的物质，并在穿透
过程中被吸收或散射。
X射线的波长范围在0.01-10纳 米之间，其能量范围在1241.24 keV之间。
核医学成像可以用于研究脑功能和神经递 质活动，有助于神经科学研究和临床神经 疾病的诊断。
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核医学成像的物理基础
放射性衰变
放射性示踪剂在体内经历放射性 衰变，释放出射线。不同类型的 示踪剂具有不同的衰变特性，适 用于不同的医学应用。
射线检测
特殊的检测设备用于捕获放射性 信号，这些设备通常包括闪烁晶 体和光电倍增管，可以将射线转 换为电信号。
信号处理
捕获的信号经过放大、滤波等处 理后，再转换为图像数据。信号 处理技术有助于提高图像的分辨 率和对比度。
X射线成像的物理基础
当X射线穿透人体组织时，不同 组织对X射线的吸收程度不同， 导致X射线强度衰减程度不同，
形成人体内部结构的影像。
X射线成像的物理基础包括吸收 、散射和干涉等物理现象，这些 现象决定了X射线在人体内的传
播方式和成像效果。
X射线成像技术通过测量穿透人 体后的X射线强度，经过计算机 处理后形成二维或三维的医学影
超声波成像的临床应用
腹部超声
用于检查肝、胆、胰、脾等腹部器官的形态和结 构。
心脏超声
用于评估心脏的结构和功能，诊断心脏疾病。
妇产科超声
用于妇科和产科的检查，如胎儿发育、子宫和卵 巢疾病的诊断。
医学影像成像原理培训课件
医学影像成像原理培训课件xx年xx月xx日•医学影像成像概述•X射线成像原理•MRI成像原理目录•CT成像原理•成像技术比较与优选•医学影像成像的辐射防护01医学影像成像概述成像系统组成与分类以X线为信息载体，利用X线照射人体部位，形成影像信息，用于诊断疾病。
X线成像系统利用强磁场和高频电磁波，产生人体内部的影像信息，用于诊断疾病。
MRI成像系统利用X线旋转扫描人体部位，通过计算机处理得到多角度的断层影像，用于诊断疾病。
CT成像系统利用高频声波在人体中传播的特性，获取人体内部影像信息，用于诊断疾病。
ultrasound成像系统19世纪初X线被发现，随后被应用于医学影像领域。
CT技术诞生，实现了断层影像的获取。
MRI技术诞生，实现了高质量的活体成像。
functional MRI和spectroscopy技术发展，为医学影像提供了更多可能性。
医学影像成像技术发展历程20世纪70年代20世纪80年代21世纪初利用X线或CT成像，检测肺部病变、肺炎、肺癌等。
胸部检查利用X线或MRI成像，检测骨折、关节病变、肌肉损伤等。
骨骼检查利用超声或CT成像，检测肝、胆、胰、脾等器官病变。
腹部检查利用CT或MRI成像，检测脑部病变，如脑出血、脑梗塞、脑部肿瘤等。
颅内检查医学影像成像的常见应用02X射线成像原理1X射线特性23X射线是一种电磁波，具有波粒二象性，其波长范围为0.01-10纳米。
X射线具有穿透性，能穿透可见光无法穿透的物质，如肌肉、脂肪和骨骼。
X射线具有荧光作用，能使某些物质发出可见光。
X射线管是产生X射线的装置，它利用电子枪发射电子，形成电子束打到金属靶上产生X射线。
X射线管X射线机是利用X射线管产生X射线，并对其进行调节和控制的设备。
X射线机X射线管与X射线机X射线成像原理X射线通过人体组织时，由于组织密度、厚度、原子序数等不同，导致不同部位吸收X射线的程度不同，形成了X射线图像。
X射线图像特点X射线图像具有较高的空间分辨率和较低的密度分辨率，可显示钙化、结石等高密度物质，也可显示软组织，但其对软组织的分辨率有限。
医学影像技术学第3章-CR、DR成像技术-6稿3.1-CR成像技术
第三章CR、DR成像技术第一节CR成像技术一、CR系统的结构CR系统主要由X线机、影像板（imaging plate，IP）、打号台、激光扫描器、影像工作站、影像存储系统和胶片打印机等组成（图3-1）。
图3-1图3-1CR系统结构示意图（一）影像板影像板是记录人体内影像信息、实现模拟信息到数字信息转换和代替传统屏-片系统的载体。
当X线照射人体后，部分X线被人体吸收，剩余X线被影像板接收并以潜影的形式储存于影像板中，经激光扫描器阅读，使影像板内所储存的能量以荧光的形式被读出，再转变为数字信号，便可在影像工作站上显示所摄部位的X线图像。
当影像板中的潜影被激光扫描器阅读后，影像板上的潜影信息可被消除掉，因此，影像板可重复使用。
从理论上讲，影像板的使用次数可达一万次，但是由于光化学作用、机械性损伤及时间等因素，多数都不能够达到预期的使用次数。
影像板由保护层、光激励荧光物质层、基板层（支持层）、背面保护层（背衬层）等构成（图3-2）。
图3-2图3-2影像板结构示意图影像板的核心是用来记录影像的荧光物质层。
荧光物质层的氟卤化钡（BaFBr）晶体中含有微量的二价铕离子（Eu2+），作为活化剂形成发光中心。
影像板可与普通X线机、乳腺X线机、口腔全景X线机及移动式床边X线机等配合使用，具有一定的灵活性。
影像板按能否弯曲分为直板型和柔性板型；按摄影技术分标准型、高分辨率型、减影型及体层射影型等。
影像板的厚度一般为1mm，尺寸有35cm×43cm(14英寸×17英寸)、35cm ×35cm（14英寸×14英寸）、25cm×30cm(10英寸×12英寸)、20cm×25cm(8英寸×10英寸)及15cm×30cm(6英寸×12英寸)等几种规格。
影像板一般放于专用暗盒内，暗盒的外形类似于传统X线摄影用暗盒，暗盒尺寸同影像板尺寸相匹配，暗盒上设有一无线电频率记忆体，可存入受检者的资料信息（图3-3）。
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3.2.1. X-CT成像技术
2. X-CT成像的数据采集与处理
X-CT成像的数据采集是利用X线管和检测器等的同步扫描来 完成的。检测器是一种X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X-CT成像的物理原理进行的。
X线管发出直线波束
3.2.2 X-CT 的扫描方式
CT的各种扫描方式中，单束平移-旋转方 式、窄扇形束扫描平移-旋转方式、旋转旋转方式、静止-旋转方式的共同点是都 需要X射线管和检测器之间进行同步扫描 机械运动。为满足人体动态器官的检查， 需要进一步提高扫描的速度，在静止-旋 转扫描模式基础上发展出来的电子束扫描 方式，没有机械运动，大大地提高了扫描 速度 。
IP）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/模拟（D/A）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 显示。其中，成像板是CR 成像技术的关键。
3.1.3 计算机X线摄影（CR）
1. 成像板（IP） 成像板（IP）是使用一种含有微量素铕（Eu2+）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， 可以代替X线胶片并重复使用2-3万次。 当透过人体的X线照射到IP板上时可以使IP板感光并形成 潜影以记录X线影像信息。 成像板的构造： （1）表面保护层。 （2）辉尽性荧光体层。 （3）基板（支持体）。 （4）背面保护层。
X射线平片与CT断层对比图
3.2.1. X-CT成像技术
X-CT（X-ray computed tomography, X-CT）是运用扫 描并采集投影的物理技术，以测定 X 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，
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 解剖图像的现代医学成像技术，X-CT成像的本质是衰 减系数成像。
扇形X线束
检测器
旋转-旋转扫描方式
R/R）方式 这种扫描的缺点是：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 产生环形伪像。
X线管 旋转采样点 摄影区域
（3）X射线的电离作用。
X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 电子，使之脱离原子产生一次电离。 电离作用也是X射线损伤和治疗的基础。
3.1.1 X线的特征
2. X射线与物质间的相互作用
（4）X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。
（5）X射线的化学效应(感光作用和着色作用)。
3.1. 2 X射线成像原理
2. X射线人体成像 （2）X射线的采集与显示 ② X射线电视系统 X射线电视系统主要包括X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 设备。
X射线影像增强管是影像增强器的核心部件。
3.1.3 计算机X线摄影（CR）
计算机X线摄影（Computed Radiography，CR） 是将X线透过人体后的信息记录在成像板（Image Plate，
3.1.4 直接数字化X线摄影系统（DR）
直接数字化X射线摄影（Digital Radiography，DR）是 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X射线信息影像转化为数字图像信息 的技术。 当前DR设备主要采用二维平板X射线探测器（flat panel detector，FPD)，包括： （1）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 （2）非晶态硒平板探测器 将X线直接转换成数字信号
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（gray）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 粒组成的黑色影像。人体组织的物质密度高，则吸收X射线多，在X 射线照片上呈白影；反之，如果组织的物质密度低，则吸收X射线少， 在X射线照片上呈黑影。
（1）有高速运动的电子流；
（2）有阻碍带电粒子流运动的障碍物（靶），用来阻止 电子的运动，可以将电子的动能转变为X射线光子的能量。
3.1. 2 X射线成像原理
X射线的产生装置主要包括三部分：X射线管、高压电源 及低压电源，如图3.2所示。
3.1. 2 X射线成像原理
2. X射线人体成像 使用X射线对人体进行照射，并对透过人体的X射线信息 进行采集、转换，并使之成为可见的影像，即为X射线人 体成像。 （1）X射线影像的形成 当一束强度大致均匀的X射线投照到人体上时，X 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 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X射线的吸收量各不相同，从而使透过人体 的X射线强度分布发生变化并携带人体信息，最终形成X 射线信息影像。X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X射线强度分布转换成可 见光的强度分布，形成人眼可见的X 射线影像。
3.1.4 直接数字化X线摄影系统（DR）
（3）DR与CR成像技术的比较
3.2 X-CT成像原理
X-CT与X射线摄影相比较有很大区别， X射线摄影产生 的是多器官重叠的平片图像 CT是用X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 度分辨力明显优于X线图像，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
单束平移-旋转方式
3.2.2 X-CT 的扫描方式
1. 单束平移-旋转（T/R）方式
这种扫描方式的缺点:
射线利用率极低，扫描速度很慢， 对一个断层扫描约需 5分钟时 间， 只适用于无体动器官的扫描。
单束平移-旋转方式
3.2.2 X-CT 的扫描方式
2.窄扇形束扫描平移-旋转（T/R） 方式
窄扇形束扫描称为第二代CT扫描。 扫描装置由一个X射线管和6～30个的 检测器组构成同步扫描系统。扫描时， X射线管发出角度为3°～20°的窄扇 形射线束，6～30个检测器同时采样， 并采用平移-旋转扫描方式 。
3.1. 2 X射线成像原理
2. X射线人体成像 （2）X射线的采集与显示 ① 医用X 射线胶片与增感屏
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 受到X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 胶片的感光作用。 主要目的是：在实际X 射线摄影中，仅有不到10%的X射线光子能直 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 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 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 中将胶片夹在两片增感屏（intensifying screen）之间，然后进行曝 光。
3.2.2 X-CT 的扫描方式
1. 单束平移-旋转（T/R）方式
单束扫描是由一个X射线管和一个检 测器组成，X射线束被准直成笔直单 射线束形式，X射线管和检测器围绕 受检体作同步平移-旋转扫描运动。这 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 描系统转过一个角度（一般为1°）后 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 与初始值位置成 180°角为止，这就 是平移旋转扫描方式
3.1.1 X线的特征
2. X射线与物质间的相互作用(6点)
（1）X射线的穿透作用。
其贯穿本领的强弱与物质的性质有关
3.1.1 X线的特征
2. X射线与物质间的相互作用 （2）X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 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。 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 的输入屏和输出屏都是利用荧光特性做成的。
3.2.2 X-CT 的扫描方式
3. 旋转-旋转（R/R）方式
这种扫描称为第三代CT扫描，扫描装置由一个X射线管和由 250～700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。X射线管发出张角为30°～45°， 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 X线管 旋转采样点 即能覆盖整个受检体，故 只需X射线管和检测器作 检测器轨道 摄影区域 同步旋转运动。
窄扇形束扫描平移-旋转方式
3.2.2 X-CT 的扫描方式
2.窄扇形束扫描平移-旋转（T/R） 方式
这种扫描的主要缺点是：由于检测器排 列成直线，对于X射线管发出的扇形束 来说，扇形束的中心射束和边缘射束的 测量值不相等，需校正，否则扫描会因 这种运动而出现运动伪影，影响CT图 像的质量。
窄扇形束扫描平移-旋转方式
第3章 医学影像成像原理
3.1 X线成像原理 3.2 X-CT成像原理 3.3 MRI成像原理 3.4 超声波成像原理 3.5 核医学设备成像基本原理
3.1 X线成像原理
X线的本质：电磁辐射 常用X线诊断设备：
X线机、数字X线摄影设备 （DSA、CR、DR）和X线计算机断层扫描设备 （ X线CT）等。 3.1.1 X线的特征 3.1.2 X射线成像原理 3.1.3 计算机X线摄影（CR） 3.1.4 直接数字化X线摄影系统（DR）
3.1. 2 X射线成像原理
① 人体不同密度组织与X线成像的关系
3.1. 2 X射线成像原理
② 人体不同厚度组织与X线成像的关系
密度和厚度的差别是产生影像对比的基础，是X线成像的基本条件
3.1. 2 X射线成像原理
2. X射线人体成像 （2）X射线的采集与显示 ① 医用X 射线胶片与增感屏 医用X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（latent image）。