医学影像学1

医学成像系统的分类

以研究生物体微观结构为主要对象的生物医学显微图像学

以人体宏观解剖结构及功能为研究对象的现代医学影像学

现代医学成像按其信息载体可分为以下几种基本类型

X 线成像：测量穿过人体组织、器官后的X 线强度；

磁共振成像：测量人体组织中同类元素原子核的磁共振信号；

核素成像：测量放射性药物在体内放射出的γ射线；

超声成像：测量人体组织、器官对超声的反射波或透射波；

光学成像：直接利用光学及电视技术，观察人体器官形态；

红外、微波成像：测量体表的红外信号和体内的微波辐射信号。

电离辐射：能够直接或间接使空气电离的辐射

常用的辐射单位及各单位之间的关系

照射量(X) 伦琴(R) 1R 是1kg 空气产生2.58·10-4C/kg 电荷时照射量 吸收剂量(D) 戈瑞(Gy)/拉德(rad) 1Gy=1J/kg 1Gy=100rad

剂量当量(H) 希沃特(Sv) 1Sv=100rem

X 射线产生的必要条件

1有电子源; 2必须有高压电场及真空条件下的高速电子流;

3必须有适当的阻挡物(金属靶面)来承受高速电子的能量，

使高速电子所带的动能转变成X 射线

X 射线的产生机制

连续X 射线：高速带电粒子在靶物质的原子核电场作用下，改变运动 方向和速度，损失的动能中的一部分转化为能量等于h ν的光子辐射 特征X 射线：原子的内层电子相互作用而将内层电子轰出，使原子呈 不稳定状态。当具有较高势能的外层电子填补内层电子空位时，即释 放出多余的能量原子核外电子的跃迁

原子序数越高，产生的标识辐射的波长越短 X 射线的物理特性 服从光的反射、折射、散射和衍射 属电磁波波长比可见光更短 有微粒—波动二重性 能量E=h υ

物理特性 贯穿本领 荧光作用 电离作用

化学特性 感光作用 脱水作用

X 射线的量：管电流×曝光时间（mA ×s ）X 射线束内的光子数目

X 射线的质：管电压（kV ）光子的能量 影响连续X 射线强度的因素

靶物质 I ∝Z 管电流 I ∝i 管电压 I ∝U2

滤过可使 X 射线总强度减小 波长分布均匀 平均硬度提高

半价层：X 射线的强度减弱到其初始值一半时的滤过板厚度 反映能力 X 射线与物质的相互作用

光电效应：康普顿效应：电子对效应：X 射线的衰减：

物质中传播过程的强度减弱，扩散衰减和吸收衰减

扩散衰减（能量的分散）

吸收衰减（与物质相互作用）

线性衰减系数μ 、 质量衰减系数μm

μ的物理意义：X 射线穿过单位厚度的物质薄层时，强度减弱的百分数 空气空气

介质介质空气D D Gy X D en en ⨯=⨯=-)/()/()(1074.8

3ρμρμ212221r r I I =σρμ⋅⋅A N M

＝

衰减公式：

常规X 射线成像系统:模拟X 线成像:模拟X 线信息影像的形成与传递 主要问题：产生X 线效率过低 胶片对X 线的敏感度不足

X 线机的组成:

电源 控制装置(机械装置与辅助装置) 高压发生装置 X 线管装置 X 线 X 线的发生程序

接通电源，经降压变压器供X 线管灯丝加热，产生自由电子并云集在阴 极附近。当升压变压器向X 线管两极提供高压电时，阴极与阳极间的电 势差陡增，处于活跃状态的自由电子，受强有力的吸引，使成束的电子 以高速由阴极向阳极行进，撞击阳极钨靶原子结构，发生能量转换，其 中约1%以下的能量形成了X 线，其余99%以上则转换为热能。

X 线管的结构及工作原理:电子流以高速撞击金属靶面会产生X-Ray

a. 电子源（阴极）发射电子；

b. 受电子轰击而辐射X 射线的物体（阳极靶）；

c. 加速电子使其增加动能的电位差（管电压）；

d. 高真空环境（玻璃外壳）

阳极 功能:产生X 射线 靶面材料：钨、钼等 阳极罩：吸收二次电子 阴极 发射电子，对轰击靶面的电子聚焦 类型：圆焦点型，线焦点型 玻璃壳 功能：支撑阴、阳两极并保持管内真空度

固定阳极X 线管： 结构简单，价格低，真空度高，量和质可任意调节 旋转阳极X 线管:原理：负载时，圆盘状靶面高速转动，从偏离管轴中 心线的阴极头发射出电子，轰击在转动靶面的转动环形面积上 大功率X 线管:适用于：短曝光时间并承受高压

特殊X 线管 金属陶瓷大功率X 线管 栅控X 线管 软X 射线管

实际焦点和有效焦点

灯丝发射的电子，经聚焦加速后，投射在阳极靶上的面积为实际焦点 X 线管的实际焦点在垂直于X 线管轴线方向上投影的面积为有效焦点

半影 f 焦距

解决小焦点导致靶面热能集聚过高的措施

旋转阳极技术:通过阳极旋转来扩大焦点面积，提高球管的散热率，

水或油循环冷却技术

X 线管高压变压器的主要特点

1 变压比大，次级输出电压很高

2 诊断X 线机用于摄影时，瞬时功率很大；而在透视和治疗时负荷很小

3 使用了绝缘油，提高了各部件间的绝缘性能，并可缩小体积和重量； 又因负荷时间很短，一般不考虑散热问题，故变压器效率要求不十分严格 组成 高压发生器：高压变压器、灯丝变压器、高压整流硅堆、高压交换闸 参量控制台：KV 控制、mA 控制、曝光时间(s)控制等

荧光屏与胶片的X 线成像原理（影像载体：荧光屏、胶片、影像增强器） 影像增强管工作原理

1输入屏将接收的X 射线影像转换为可见光影像，并由输入屏的光电阴极 转换成电子影像。2光电子在聚焦电极形成的静电透镜作用下聚焦，在阳 极加速电场作用下加速，在输出屏前形成缩小并增强了的电子影像。 3加速电子打在输出屏上，电子影像转换为荧光影像。

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