《医学成像技术第3章X射线成像技术ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《医学成像技术第3章X射线成像技术ppt课件（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3章 X射线成像技术3.1 电离辐射的根本知识3.1.1 电离与电离辐射3.1.2 常用的辐射单位(1)照射量及其单位它是衡量X射线或射线对空气的电离身手的一个量，定义为：X或射线在空气中产生同一符号的离子的总电荷绝对值Q对空气质量m的微商，即(2)吸收剂量它描画每单位质量的被照介质所吸收的平均辐射能量，其定义为单位为Gy：另一单位为rad：(3)剂量当量在生物系统中，一样的吸收剂量未必产生一样程度的生物效应，为了比较不同类型辐射引起的生物效应，引入一个能反响特定类型辐射引起的线质因数(质量因数)Q，将DQ后就可用同一尺度来比较不同类型辐射所呵斥的生物效应的严重程度，记DQ=H，H称为剂量当
2、量，即单位为希沃特：另一单位为雷姆：因Q与辐射引起的电离密度有关，规定辐射的Q=1，其他类型辐射的Q值见表3.1。3.1.3 兴 辐射的生物效应3.1.4 电离辐射的防护3.2 X射线的物理根底3.2.1 X射线的产生(1)延续辐射当用X射线管产生X射线时，X射线光子的能量取决于管电压V的大小，且有如下关系：式中 max电磁波最大频率。X射线的波长为式中 C光速； e电子电荷； h普朗克常数。假设波长单位为 (10-8 cm)，其他量取相应单位制代入2特性辐射标识辐射3.2.2 X射线的根本特性1物理特性 穿透作用：荧光作用：电离作用：图3.1 X射线谱表示图2化学特性感光作用：脱水作用着色作
3、用3X射线经过物质，因被物质吸收会产生各种效应能量转移光电效应康普顿散射电子对的产生3.2.3 X射线的量与质3.2.4 适用X射线的产生条件具有一个电子源阴极：用以发射电子。具有一个受电子轰击而辐射X射线的物质称为阳极或靶。为加速电子，在阳、阴极之间加上较高的电压，使电子在强电场作用下被加速，获得电场能。为使高速电子在加速过程中不受气体分子阻挠而损耗能量，同时维护阳极不被氧化，阴极及靶内必需处于机械强度较高的抽真空的X射线管内。3.2.5 X射线对人体的穿透才干3.3 X射线诊断设备3.3.1 概述3.3.2 X射线机的分类1X射线管1X射线管的阴极2X射线管的阳极X射线机的电路构造必需满足
4、X射线管的以下要求：供应一个较低的但可以变化的灯丝电压，使灯丝受热而发射电子，同时可恣意改动灯丝加热温度，也即要有可以改动管电流的安装。供应一个很高的且可变的管电压，使灯丝电子以高速撞击阳极而发射X射线，同时可恣意改动其穿透力，即要有管压可变的安装。图3.2 X射线管根本原理图图3.3 阴极和阳极构造表示图有一个能控制且可以恣意选择的X射线发射时间的安装，使X射线管电压，在预定时间内接通或断开，即要有可控制X射线曝光时间的安装。2高压整流电路及中频高压发生器3.4 X射线机的常用诊断设备1遮光器控制原发射线2集光筒遮线筒3滤线器3.5 X射线透视3.5.1 X射线透视3.5.2 荧光屏3.5.
5、3 X射线影像加强器3.5.4 医用X射线电视1任务原理框图2医用X射线电视的优点亮度高，使X射线透视摆脱了暗室操作。X射线的剂量低，透视所需剂量仅为普通荧光屏透视所需剂量的1/10左右。提高了影像的明晰度，由于剂量低，有能够运用更小焦点的X射线管。图3.4 影像加强器可供多人同时察看，扩展会诊和教学效果。便于传送、录像和图像的信息处置。图3.5 医用X射线电视任务原理框图便于实现遥控、遥测，使察看者完全防止了X射线辐照。便于进展动态记录和察看。3.6 普通X射线摄影3.6.1 普通X射线摄影3.6.2 X射线胶片3.6.3 暗室技术显影：定影：水洗和枯燥：图3.6 胶片构造图 3.6.4 增
6、感屏 金属增感屏： 荧光增感屏：金属荧光增感屏：3.7 X射线特殊检查技术3.7.1 X射线造影检查3.7.2 静电X射线摄影3.7.3 常规X射线断层摄影图3.7 干板摄影原理框图图3.8 常规X射线断层摄影原理图3.8 X射线计算机断层成像X-CT3.8.1 概 述3.8.2 普通X射线摄影与X-CT的比较3.8.3 X-CT根本原理1物理根底1吸收与散射2射束硬化3X射线束的衰减单色X射线束对于仅具有单一能量的X射线束，其透过吸收体后的衰减满足式中 I0入射光强； I透射光强； x吸收体厚度； 衰减系数。多色X射线束对于含有能量E1，E2，En的多色X射线束，其透过吸收体后的衰减满足对于
7、低能量X光而言，其衰减系数EK较大。4衰减系数和CT值的丈量是有基准的。由于人体内大部分软组织是由水组成的，故以水为基准H水=0。CT丈量的值满足式中，H是HounsfieldCT发明者之一的字头。普通取H空气=-1 000，H骨骼=1 000。影响CT值的要素主要是吸收体密度1即单位体积 内的质量g/cm3和质量电子密度2即单位质量的电子e/g。由于X光与物质相互作用中主要是康普顿散射，它与2有关。CT值与=12有关。称为体积电子密度，其单位为e/cm3。2数学描画单色X光透过一均匀介质时，其透射光强满足指数衰减设入射光强为I0，那么各段透射光强为图3.9 非均匀介质吸收的分布对In两边取对
8、数得1投影像：二维一维以r表示物体的二维分布即某一片层，和 0分别为透过的光子的积分通量和入射光子的积分通量，那么式中 l源和探测器的连线。图3.10 CT成像投影扫描表示图图3.11 xr-yr相对x-y坐标系旋转透射后的X射线光通量为最终的投影数据为称xr为r的投影。CT的目的就是根据xr反求r。2反投影累加像：一维二维图3.12 从入射光0到投影图3.13 矩形物的投影与反投影a表示两个方向的投影像为矩形函数b、c表示各自的反投影斜线阴影部分d表示反投影像的累加像两组斜线相交叠而得到的黑阴影部分为矩形多个方向的反投影像g ，=1，2，记作累加后得为反投影累加像。将上式写成积分方式：图3.
9、14 三个片层的投影像、反投影像和反投影累加像a投影像b反投影像c反投影累加像3从反投影累加像重建原物体：b PSF点分散函数由于CT是一个线性空不变系统，因此，它的点分散函数可求得b 与 的关系为图3.15 CT系统的PSF式中，*代表卷积运算。滤波先取滤波函数A，代表F r，即F 代表F变换。再对b 进展 F变换：进展滤波得复原 复原 是对MA进展逆F变换3CT值与窗口技术1CT值定义CT值为单位为H，亨。规定为为水在X射线能量为 73keV时 线 性 吸 收 系 数 ， 即=0.19/cm=19/m。按定义人体中各组织含空气的CT值大约为-1 0001 000 H，即大约2 000个CT
10、值CT水=0，CT空气=-1 000，CT致密骨=1 000，CT=12，CT凝固血=5676，CT脑灰质=3646，CT脑血质=2232，CT脂肪=-100。2窗口技术窗幅：灰度值即CT值的上下限之差。窗程度：灰度值的均值。4X-CT图像重建的质量参数1空间分辨率指区分间隔很近的两微小体的才干，它主要取决于探测器尺寸的大小，尺寸越小，空间分辨率越高。2 密度分辨率定义：或式中，a，b为两体系的CT值。3噪声与X射线剂量X-CT的噪声用CT值的规范差表示式中，n为像素个数，CT值为实践值， 为各像素CT值之平均值，噪声的来源是X射线丈量的量子噪声、电子丈量系统的热噪声以及图像重建算法带来的噪声。4空间分辨率、密度分辨率、噪声以及X射线剂量的相互制约关系5X-CT扫描安装1CT扫描原理2CT的扫描方式单束扫描窄角扇束扫描广角扇束扫描反扇束扫描动态空间重建机6X-CT技术进展及展望1扫描速度2空间分辨率3密度分辨率4曝光强度和辐射剂量5伪像6人机交互界面和支撑功能图3.16 单束扫描图3.17 窄角扇束扫描图3.18 广角扇束扫描图3.19 反扇束扫描图3.20 动态空间重建机
