第十章 医学成像原理及处理0_PPT课件
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医学影像成像原理课件
其贯穿本领的强弱与物质的性质有关
•医学影像成像原理
•5
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。
1. X射线的波粒二象性
✓ X射线同时具有波动性和微粒性，统称为波粒二象 性。
✓ X射线在传播时，它的波动性占主导地位，具有频 率和波长，且有干涉、衍射等现象发生。
✓ X射线在与物质相互作用时，它的粒子特性占主导 地位，具有质量、能量和动量。
•医学影像成像原理
•4
3.1.1 X线的特征
2. X射线与物质间的相互作用 （1）X射线的穿透作用。
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。
•医学影像成像原理
•17
3.1.3 计算机X线摄影（CR）
2. CR 系统成像的基本过程 （1）影像信息的采集： （2）影像信息的读取： 与普通X摄影相比较，CR的优点是：① 宽容度大，摄影 条件易选择。② 可降低投照辐射量：CR可在IP获取信息 的基础上自动调节放大增益，最大幅度地减少X线曝光量 ，降低病人的辐射损伤。③ 影像清晰度较普通片高。④ 对影像可进行后处理，对曝光不足或过度的胶片可进行后 期补救。⑤ 可进行图像传输、存储。⑥由于激光扫描仪 可以对IP上的残留信号进行消影处理，IP板可重复使用23万次。
•医学影像成像原理
单束平移-旋转方式
•医学影像成像原理
•5
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。
1. X射线的波粒二象性
✓ X射线同时具有波动性和微粒性，统称为波粒二象 性。
✓ X射线在传播时，它的波动性占主导地位，具有频 率和波长，且有干涉、衍射等现象发生。
✓ X射线在与物质相互作用时，它的粒子特性占主导 地位，具有质量、能量和动量。
•医学影像成像原理
•4
3.1.1 X线的特征
2. X射线与物质间的相互作用 （1）X射线的穿透作用。
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。
•医学影像成像原理
•17
3.1.3 计算机X线摄影（CR）
2. CR 系统成像的基本过程 （1）影像信息的采集： （2）影像信息的读取： 与普通X摄影相比较，CR的优点是：① 宽容度大，摄影 条件易选择。② 可降低投照辐射量：CR可在IP获取信息 的基础上自动调节放大增益，最大幅度地减少X线曝光量 ，降低病人的辐射损伤。③ 影像清晰度较普通片高。④ 对影像可进行后处理，对曝光不足或过度的胶片可进行后 期补救。⑤ 可进行图像传输、存储。⑥由于激光扫描仪 可以对IP上的残留信号进行消影处理，IP板可重复使用23万次。
•医学影像成像原理
单束平移-旋转方式
医学成像技术PPT课件
设备，90年代中期，推出了一些实用的平板检测器DDR设备。开发线实时高 分辩率数字成像板是数字X线成像设备创新的关键。 4.超声成像
超声（ultrosound,US）成像是接收从人体组织反射或透射的超声波，获得 反映组织信息的声像图的技术。
1942年，A超诞生，1954年B超问世。 1983年，研制出彩色超声多普勒成像仪。 1984年，出现超声CT。
6. 核医学成像
通过测量体内脏器官或组织对放射性核素所形成浓度分布的差异，实现人体 的功能成像。
此类设备可分为单光子检测设备（γ相机、SPECT）、正电子检测设备（PET） 和组合检测设备（双探头符合检测SPECT、超高能准直器SPECT、PET/CT）三 类。
成像特点在于图像反映脏器的功能、血流状况和组织代谢的信息。
压电换能器
闪烁计数器
胎儿生长、检测肿瘤、 心脏病
脑中葡萄代谢图
无造影无侵袭
RI注射
安全 低
辐射危险 高
形态学 X线管 影像强度计 血管狭窄处的测定
有造影有侵袭
辐射危险
4
高
2020/1/2
5
牙颌面数字化X线成像的方式
1.计算机X线摄影（computed radiography,CR）
1983年，日本富士公司首先推出了存储荧光体方式的CR。芬兰Soredex公司 于1994年将其应用于牙颌面X线检查中。工作原理：使用X射线对被照体及成像 板（Imaging Plate,IP）进行曝光，磷荧光体可将X射线激发（一次激发）的信息 记录并储存下来，然后通过激光扫描（二次激发），读出IP储存的信息，经计算 机处理形成数字化影像，成像板亦可称磷储存板（Phosphor Storage Plate,PSP）。
超声（ultrosound,US）成像是接收从人体组织反射或透射的超声波，获得 反映组织信息的声像图的技术。
1942年，A超诞生，1954年B超问世。 1983年，研制出彩色超声多普勒成像仪。 1984年，出现超声CT。
6. 核医学成像
通过测量体内脏器官或组织对放射性核素所形成浓度分布的差异，实现人体 的功能成像。
此类设备可分为单光子检测设备（γ相机、SPECT）、正电子检测设备（PET） 和组合检测设备（双探头符合检测SPECT、超高能准直器SPECT、PET/CT）三 类。
成像特点在于图像反映脏器的功能、血流状况和组织代谢的信息。
压电换能器
闪烁计数器
胎儿生长、检测肿瘤、 心脏病
脑中葡萄代谢图
无造影无侵袭
RI注射
安全 低
辐射危险 高
形态学 X线管 影像强度计 血管狭窄处的测定
有造影有侵袭
辐射危险
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2020/1/2
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牙颌面数字化X线成像的方式
1.计算机X线摄影（computed radiography,CR）
1983年，日本富士公司首先推出了存储荧光体方式的CR。芬兰Soredex公司 于1994年将其应用于牙颌面X线检查中。工作原理：使用X射线对被照体及成像 板（Imaging Plate,IP）进行曝光，磷荧光体可将X射线激发（一次激发）的信息 记录并储存下来，然后通过激光扫描（二次激发），读出IP储存的信息，经计算 机处理形成数字化影像，成像板亦可称磷储存板（Phosphor Storage Plate,PSP）。
医学影像成像原理简介 ppt
X射线能使多种物质发生光化学反应。例如，X射线能使照相底 片感光。
（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。
9
-
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。
10
-
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
12
-
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
13
-
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
3
-
4
-
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
5
-
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。
（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。
医学成像技术PPT课件
超声诊断仪的基本结构 超声诊断仪的基本结构包括：探头、显示器、基本电路 超声诊断仪的类型 A型超声诊断仪（幅度显示） M型超声诊断仪（运动显示） B型超声诊断仪（切面显示） 彩色多普勒超声诊断仪
第二节 医学成像技术的比较
应从各个不同角度全面分析成像系统的优缺点，并指明其临床适用范围。 一、电磁波透射成像的分析 用透射方法成像时，需考虑的主要因素：分辨力、衰减。 从分辨力的角度考虑：用于成像的辐射波的波长至少应小于1.0cm 从衰减的角度考虑：若衰减过大，则很难检测到透过人体 的射线；若衰减过小，则不能得到对比清晰的图像。
夏志勋 深圳大学生物医学工程重点实验室
第二节 超声波的基本性质
超声波的概念
超声波具有波长（λ）、频率（f） 和传播速度（c） c＝ λ· f
超声诊断使用的频率范围： 2 ～ 20MHz
医学超声成像技术 超声波的基本性质
夏志勋 深圳大学生物医学工程重点实验室
(1)方向性好。超声波频率很高，方向性相对较强，当超声 波发生体压电晶体的直径尺寸远大于超声波波长时，则晶体所 产生的超声波就类似于光的特性。 (2)能量高。动能与速度的平方成正比，频率与速度成正比 。因此能量与频率的平方成正比。 (3)传播特性。具有几何声学等特点， 传播过程中能发生反射，折射，散射， 绕射等现象。 (4)穿透能力。声波在各种媒质中传 播时，媒质要吸收掉它的一部分能量， 随着传播路程的增加，声波的强度会逐 渐减弱。
现代医学成像按其信息载体可分为以下几种基本类型： （1）X线成像：测量穿过人体组织、器官后的X线强度； （2）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； （3）核素成像：测量放射性药物在体内放射出的γ射线； （4）超声成像：测量人体组织、器官对超声的反射波或透射波； （5）光学成像：直接利用光学及电视技术，观察人体器官形态； （6）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。
医学成像系统课件
2023医学成像系统课件contents •医学成像系统概述•医学成像系统的基本原理•医学成像系统的临床应用•医学成像系统的优缺点分析•医学成像系统的发展趋势及前景展望目录01医学成像系统概述医学成像系统定义为利用物理学原理和生物医学工程技术，为人体内部结构成像，检测、诊断并显示人体的形态学、功能学及代谢过程的仪器或装置。
根据成像原理和应用领域，医学成像系统可分为X线成像、计算机X线断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）、超声成像和核医学成像等。
医学成像系统的定义与分类医学成像技术的发展经历了从最早的X线成像到现在的多模态、多参数成像技术，如CT、MRI、PET-CT、SPECT-CT 等。
医学成像系统的技术不断发展与创新，提高了图像质量、诊断准确性和应用范围，从最初的X线透视和拍片，到现在的全身多部位、多脏器精细成像和功能代谢检测。
医学成像系统的发展历程医学成像系统广泛应用于临床诊断、治疗计划制定、疗效评估及随访等多个环节。
在治疗计划制定方面，医学成像系统可提供病灶的三维空间信息，帮助医生制定精确的治疗方案。
在疗效评估及随访方面，医学成像系统可用于评估治疗效果和观察病情变化，为调整治疗方案提供依据。
在临床诊断方面，医学成像系统可用于观察病变的部位、形态、大小、性质及与周围组织的关系，为诊断提供重要依据。
医学成像系统的应用范围02医学成像系统的基本原理X射线特性X射线是一种电磁波，具有高穿透力，可穿过人体组织，是医学成像的主要手段之一。
X射线成像原理X射线通过人体组织时，会发生散射和吸收，生成“阴影”或“透视图”，再通过计算机处理形成数字图像。
X射线成像系统利用强磁场和高频电磁波，产生人体组织的共振信号，再经过计算机处理得到数字图像。
MRI原理可呈现多维度图像，对软组织的分辨率高，无辐射损伤。
MRI优势MRI成像系统CT原理利用X射线旋转扫描人体，获取多个角度的“切片”图像，再经过计算机重建得到三维图像。
《医学成像系统》课件
新药研发
医学影像技术发展
医学成像系统的发展推动了医学影像 技术的进步，为医学研究和临床治疗 提供了更多的可能性。
医学成像系统能够监测新药在体内的 分布和作用，为新药研发提供依据。
04
医学成像系统的优缺点
医学成像系统的优点
01
02
03
04
诊断准确性高
医学成像系统能够提供高分辨 率的图像，帮助医生更准确地
医学影像治疗
放射治疗
医学成像系统能够精确定 位肿瘤的位置，为放射治 疗提供准确的照射范围和 剂量。
介入治疗
通过医学成像系统，医生 可以在手术过程中实时观 察病灶，提高手术的准确 性和安全性。
药物治疗
医学成像系统能够监测药 物的分布和代谢情况，为 药物治疗提供依据。
医学影像研究
疾病机制研究
医学成像系统能够观察疾病的发生和 发展过程，为疾病机制的研究提供依 据。
诊断疾病。
无创无痛
大多数医学成像技术是无创的 ，不会给患者带来痛苦。
多角度观察
通过多角度、多平面重建等技 术，医生可以从多个角度观察 病变，提高诊断的准确性。
辅助治疗
医学成像系统不仅用于诊断， 还可以辅助治疗，如放射治疗
和介入治疗。
医学成像系统的缺点
辐射暴露
某些医学成像技术，如X线和 CT，会涉及到辐射暴露，可能 对患者的健康造成潜在风险。
正电子发射断层扫描（PET）
总结词
利用正电子发射标记物和探测器检测正电子与组织中的电子发生湮灭反应后释放出的湮灭光子的技术 。
详细描述
正电子发射断层扫描（PET）是一种功能成像技术，通过向人体注射正电子发射标记物，标记物在体 内发生湮灭反应并释放出湮灭光子。PET系统利用探测器检测这些光子并记录下来，通过计算机重建 图像，可以显示人体内部的功能活动。
最全的医学成像原理磁共振成像PPT课件
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• （三）横向驰豫 • 1．横向驰豫机制 • MXY 的形成是由于射频脉冲激发后，自旋质子处于激发态并在XY 平面继续绕Z
轴进动，其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中，每个自旋都受到 静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。 • （三）横向驰豫 • 1．横向驰豫机制 MXY 的形成是由于射频脉冲激发后，自旋质子处于激发态并在 XY 平面继续绕Z 轴进动，其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中， 每个自旋都受到静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。
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• 2．横向驰豫时间 90°RF 脉冲关闭后，在XY 平面内的MXY 以T2速率特征进行 驰豫，呈指数衰减曲线形式，如下图所示。
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• T2驰豫过程符合： • 式中：MXY（t）为t 时刻的横向磁化矢量值，M0为平衡态的磁化矢量值，t 为
驰豫时间，T2 为驰豫时间常数。 • 上式中当t＝T2时，MXY＝M0e-1=37% M0，即MXY 衰减至最大值的37％时所
• 1．空间分辨力低 与X 线摄影、CT 等成像技术相比，MR 图像的空间分辨 力较低。
• 2．成像速度慢 不利于为危重病人及不合作病人的检查。 • 3．禁忌证多 装有心脏起搏器、动脉瘤夹、金属假肢等病人不宜进行MRI
检查。 • 4．不能进行定量分析 因MRI 不能对成像参数值进行有效测定，所以不能
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二、自旋质子弛豫
• （一）驰豫的概念 • 驰豫（relaxation）：是指自旋质子
的能级由激发态恢复到它们稳定态 （平衡态）的过程。 • 驰豫过程包含着同步发生但彼此独立 的两个过程：①纵向驰豫 （longitudinal relaxation）；②横 向驰豫（transverse relaxation）
• （三）横向驰豫 • 1．横向驰豫机制 • MXY 的形成是由于射频脉冲激发后，自旋质子处于激发态并在XY 平面继续绕Z
轴进动，其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中，每个自旋都受到 静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。 • （三）横向驰豫 • 1．横向驰豫机制 MXY 的形成是由于射频脉冲激发后，自旋质子处于激发态并在 XY 平面继续绕Z 轴进动，其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中， 每个自旋都受到静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。
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• 2．横向驰豫时间 90°RF 脉冲关闭后，在XY 平面内的MXY 以T2速率特征进行 驰豫，呈指数衰减曲线形式，如下图所示。
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• T2驰豫过程符合： • 式中：MXY（t）为t 时刻的横向磁化矢量值，M0为平衡态的磁化矢量值，t 为
驰豫时间，T2 为驰豫时间常数。 • 上式中当t＝T2时，MXY＝M0e-1=37% M0，即MXY 衰减至最大值的37％时所
• 1．空间分辨力低 与X 线摄影、CT 等成像技术相比，MR 图像的空间分辨 力较低。
• 2．成像速度慢 不利于为危重病人及不合作病人的检查。 • 3．禁忌证多 装有心脏起搏器、动脉瘤夹、金属假肢等病人不宜进行MRI
检查。 • 4．不能进行定量分析 因MRI 不能对成像参数值进行有效测定，所以不能
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二、自旋质子弛豫
• （一）驰豫的概念 • 驰豫（relaxation）：是指自旋质子
的能级由激发态恢复到它们稳定态 （平衡态）的过程。 • 驰豫过程包含着同步发生但彼此独立 的两个过程：①纵向驰豫 （longitudinal relaxation）；②横 向驰豫（transverse relaxation）
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。
04
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。
CT成像原理介绍PPT课件
CT成像与其他医学影像技术的比较
与传统的X射线相比，CT成像能够提供 更准确的内部结构信息，并且能够通过
三维重建技术展示物体的立体图像。
MRI（磁共振成像）与CT成像有类似 的成像原理，但MRI使用磁场而非X射 线，适用于某些类型的检查，如神经系
统和关节。
Ultrasound（超声成像）是一种无创 、无辐射的成像技术，适用于观察软组 织，但在观察骨结构和肺部等方面不如
放射治疗计划制定
靶区勾画
放射治疗前，医生通过CT图像精 确勾画出肿瘤的位置和大小，作
为制定放疗计划的依据。
剂量计算
基于CT图像，可以对放疗剂量进 行精确计算，确保肿瘤得到足够 照射而周围正常组织不受损伤。
放疗验证
通过比较放疗前后的CT图像，可 以验证放疗效果，及时调整治疗
方案。
科研和教学
医学研究
通过傅里叶变换，可以将投影数据从空间域转换到频率域，从而更好地突出物体 的边缘和细节。
滤波反投影算法
滤波反投影算法是CT成像中最常用的算法之一。它通过滤波和反投影两个步骤来重 建图像。
滤波是为了去除噪声和伪影，提高图像质量。反投影则是将滤波后的数据还原成图 像的过程。
滤波反投影算法具有快速、稳定和易于实现的特点，因此在现代CT成像中得到了广 泛应用。
02
CT成像能够提供物体内部结构的 二维或三维图像，广泛应用于医 学、工业和科研等领域。
CT成像的发明和发展
1960年代初，英国工程师Godfrey Hounsfield发明了第一台CT扫描仪 ，并获得了1979年的诺贝尔生理学 或医学奖。
随着技术的不断发展，CT成像的扫描 速度、分辨率和图像质量得到了显著 提高，同时出现了多种不同类型的CT 扫描仪，如多排螺旋CT、双源CT等。
医学成像系统课件
辅助手术
在手术过程中，医生可以利用医学 成像技术进行导航和辅助手术操作 。
疾病治疗
某些疾病如肿瘤、心脏病等可以通 过医学成像技术进行监测和治疗。
科研与教学
医学成像技术还可以用于科研和教 学领域，促进医学学科的发展。
02
CT成像系统
CT成像原理及技术特点
01
CT（Computed Tomography）即计算机断层扫描成像系统，是一种利用X射 线穿透人体组织并对其进行计算机图像重建的技术。
1977年，美国科学家保 罗·劳特布尔和彼得·曼斯 菲尔德发明了MRI技术 ，利用磁场和射频脉冲 对人体内部组织进行成 像。
超声成像技术自20世纪 以来得到了广泛应用， 尤其在胎儿成像方面具 有独特优势。
核医学成像技 术的兴起
核医学成像技术利用放 射性核素标记生物分子 ，对人体内部生理和病 理过程进行示踪成像。
03
X线成像技术特点包括穿透性、电离作用、荧光作用、热作用等。穿透性是X线 成像的基础，电离作用可用于放射治疗和放射性示踪技术，荧光作用可用于X线 荧光透视和X线造影，热作用可用于肿瘤热疗和红外线治疗。
X线机的结构及工作原理
X线机主要由X线发生器和影像接收器组成。X线发生器包括X 线管、高压发生器、灯丝加热电源等部分，影像接收器包括 影像增强器、影像板、电视摄像机等部分。
2023
医学成像系统课件
目录Байду номын сангаас
• 医学成像系统概述 • CT成像系统 • MRI成像系统 • X线成像系统
01
医学成像系统概述
医学成像技术的发展历程
最早的医学成 像技术
X射线成像技术，自 1895年发现X射线后， 迅速应用于医学领域。
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• 利用数字图像处理技术改善图像质量 • 降低对患者的照射剂量 • 数字化图像便于存贮、检索和通信
CR(computed radiography)系统 X射线 影像板 激光扫描 光电倍 增管 A / D 数字图像 数字 X 射线 数字透视DF(digital fluorography)系统 成 像 系 统 X射线 影像增强管 X-TV A/D
数字图像
DR(direct radiography)系统 直接数字X射线摄影(direct DR, DDR) 间接数字X射线摄影(indirect DR, IDR)
4．数字减影血管技术 减影就是除去与血管重叠的背景结构、从感兴趣区 (region of interesting, ROI)分离出清晰的血管的方法。
K 称为扩大常数, K=1000
水及软组织：0.2cm-1
W =0.19cm-1=19m-1(73keV)
CT 值单位: 亨 (H)
(2) CT数值相关因素
① 由于衰减系数与波长有关，因此CT值与X射线管电 压有关。不同型号的 CT机所测得的 CT值是有差异 的，但其相对值是恒定的；
② CT值与密度和质量电子密度而变，或更确切地说 与体积电子密度有关。
S H ln IH g H lgr H lr C H
Sg rK H SHK LSL
(KLgL KHgH)lg (KLrL KHrH)lr
KHCH KLCL
S g r ( K L g L K H g H ) l g ( K L r L K H r H ) l r K H C H K L C L
(a) CT图像
(b) MRI图像
(c) PET图像
图 10－2 三种类型医学影像
(a)、(b) 反映了头部的解剖学结构——形态学成像 (c) 反映了脑功能的生理变化——功能成像
4. 不同类型的医学影像具有优势互补作用
表10-1 医学影像类型比较
医学图像分类
结构图像：描述人体的 生理解剖结构
功能图像：描述人体在 不同状态下组织器官的 功能活动状况
主要形式
X摄影、CT 超声成像(UI) 磁共振成像(MRI) 核医学成像(RI) (SPECT ， PET) 功能磁共振成像 (fMRI) 多普勒成像(DFI) 阻抗成像(EIT)
其他类型成像
热、微波成像
光学成像
描述内容
组织密度分布 组织声阻抗的变化 磁共振核密度分布及弛豫特征
组织器官生理代谢功能
人脑的功能活动
(1) 数字减影工作原理 掩摸 - 充盈图像 =减影图像 时间减影：用作减影 的两帧图像是在不同 时刻获得的
缺点：运动伪影
能量减影
ILI0 Lex (pg L lg [rL lr)]
IHI0 H ex (pg H lg [rH lr)]
S L ln IL g L lgrL lr C L
如：KLrLKHrH, 且 KL=1,
则：K H
L r
H r
Sgr Sg
(gL
rL rH
gH)lg
rL rH
CH
CL
—骨组织图像
如：KLgLKHgH, 且 KL=1,
L
则：K H
L
L g
H g
Sg rSr(
L g
r
H
rH )lrg HC HC L—软组织图像
g
g
(2) 空间数字滤波 锐化图像，突出轮廓——高通滤波 平滑图像，消除噪声——低通滤波
前言——医学成像概述
1.医学成像定义：医学成像是指医学影像数据的形成过程， 也指形成医学影像的技术或装置。
2. 共同特征：能量发射源，效应组织，探测器，处理器，显示器。 3. 分类：
(1) X射线影像 (2)核磁共振成像 (3)核素显像 (4)超声成像 (5) 阻抗成像 (6) 热、微波成像 (7) 光学成像 前四种用途最广泛，容易推广普及，称为四大医学成像。
而得到人体器官的断层图像或三维
可视化图像。
CT的本质： 分布成像
I I 0 e x x ) I p 0 e( x ( ) p x ][
I(x ,z ) I0 ex ( p x ,y ,[ z ) d y ]
p ln I0 ——投影 ( 射线和 ) I(x, z)
lI n 0 lI n (x ,z ) (x ,y ,z ) d y
表10-3 几种组织的CT数值 (K=500,1000)
窗口技术
CT值范围: 2000H (-1000H ~ +1000H) (1) 根据人眼对灰度的识别和分辨能力，没必要将CT图
像 灰 度 分为2000级。 (2) 如将2000H分成一定的灰度级 (32 or 64) ，会降低图
像的分辨率，丢失图像信息。
数据采集
早期CT扫描方式： ——单束平移—旋转扫描
目前CT成像系统用扇形射线 束、环形探测器、电子扫描
CT图像重建 扇形束数据转换成平 行束数据，使之满足 重建算法的条件。
反射投影法 滤波反射投影法
2．CT数值
(1) 人体衰减系数, CT值定义
气道：0.01cm-1
CTKt W W
骨质：0.4cm-1
1972年英国制成用于 临床脑组织检查的世 界上第一台X-CT机(头 部CT)
各种现代医学成像技术都与 X-CT图像重建有类似之处， 如MR和ECT等，掌握该技术的原理和方法很重要。
1. CT原理 利用X射线辐射源投射欲成像的人 体器官，从多个观测角度获取目标
的合，从
血液流量成像 体内阻抗或阻抗变化量
体表红外信号和体内微波辐射信号
利用光学及电视技术观察人体部分 器官的形态
2．胶片摄影系统 原理：增感屏—胶片方式
→
片基
增感屏—胶片结构 感光乳胶
荧光增强屏 : 由基层、荧光体层、 保护层和反射层(吸收层)等四 层组成。
3．数字X射线摄影
把X射线投影图像数字化
(3) 数字减影系统
硬件组成： (1) 模／数转换器； (2) 对数型转换器； (3) 数字图像处理机(计算机)； (4) 图像输出设备，包括显示器、打印和存储。
10.2.3 X射线计算机断层成像
X-CT(X-ray computed tomography, X-CT)
1917年奥地利数学家 Radon从理论上证明， 利用X射线投影数值可 以重建二维断层解剖 图像或三维图像。
CR(computed radiography)系统 X射线 影像板 激光扫描 光电倍 增管 A / D 数字图像 数字 X 射线 数字透视DF(digital fluorography)系统 成 像 系 统 X射线 影像增强管 X-TV A/D
数字图像
DR(direct radiography)系统 直接数字X射线摄影(direct DR, DDR) 间接数字X射线摄影(indirect DR, IDR)
4．数字减影血管技术 减影就是除去与血管重叠的背景结构、从感兴趣区 (region of interesting, ROI)分离出清晰的血管的方法。
K 称为扩大常数, K=1000
水及软组织：0.2cm-1
W =0.19cm-1=19m-1(73keV)
CT 值单位: 亨 (H)
(2) CT数值相关因素
① 由于衰减系数与波长有关，因此CT值与X射线管电 压有关。不同型号的 CT机所测得的 CT值是有差异 的，但其相对值是恒定的；
② CT值与密度和质量电子密度而变，或更确切地说 与体积电子密度有关。
S H ln IH g H lgr H lr C H
Sg rK H SHK LSL
(KLgL KHgH)lg (KLrL KHrH)lr
KHCH KLCL
S g r ( K L g L K H g H ) l g ( K L r L K H r H ) l r K H C H K L C L
(a) CT图像
(b) MRI图像
(c) PET图像
图 10－2 三种类型医学影像
(a)、(b) 反映了头部的解剖学结构——形态学成像 (c) 反映了脑功能的生理变化——功能成像
4. 不同类型的医学影像具有优势互补作用
表10-1 医学影像类型比较
医学图像分类
结构图像：描述人体的 生理解剖结构
功能图像：描述人体在 不同状态下组织器官的 功能活动状况
主要形式
X摄影、CT 超声成像(UI) 磁共振成像(MRI) 核医学成像(RI) (SPECT ， PET) 功能磁共振成像 (fMRI) 多普勒成像(DFI) 阻抗成像(EIT)
其他类型成像
热、微波成像
光学成像
描述内容
组织密度分布 组织声阻抗的变化 磁共振核密度分布及弛豫特征
组织器官生理代谢功能
人脑的功能活动
(1) 数字减影工作原理 掩摸 - 充盈图像 =减影图像 时间减影：用作减影 的两帧图像是在不同 时刻获得的
缺点：运动伪影
能量减影
ILI0 Lex (pg L lg [rL lr)]
IHI0 H ex (pg H lg [rH lr)]
S L ln IL g L lgrL lr C L
如：KLrLKHrH, 且 KL=1,
则：K H
L r
H r
Sgr Sg
(gL
rL rH
gH)lg
rL rH
CH
CL
—骨组织图像
如：KLgLKHgH, 且 KL=1,
L
则：K H
L
L g
H g
Sg rSr(
L g
r
H
rH )lrg HC HC L—软组织图像
g
g
(2) 空间数字滤波 锐化图像，突出轮廓——高通滤波 平滑图像，消除噪声——低通滤波
前言——医学成像概述
1.医学成像定义：医学成像是指医学影像数据的形成过程， 也指形成医学影像的技术或装置。
2. 共同特征：能量发射源，效应组织，探测器，处理器，显示器。 3. 分类：
(1) X射线影像 (2)核磁共振成像 (3)核素显像 (4)超声成像 (5) 阻抗成像 (6) 热、微波成像 (7) 光学成像 前四种用途最广泛，容易推广普及，称为四大医学成像。
而得到人体器官的断层图像或三维
可视化图像。
CT的本质： 分布成像
I I 0 e x x ) I p 0 e( x ( ) p x ][
I(x ,z ) I0 ex ( p x ,y ,[ z ) d y ]
p ln I0 ——投影 ( 射线和 ) I(x, z)
lI n 0 lI n (x ,z ) (x ,y ,z ) d y
表10-3 几种组织的CT数值 (K=500,1000)
窗口技术
CT值范围: 2000H (-1000H ~ +1000H) (1) 根据人眼对灰度的识别和分辨能力，没必要将CT图
像 灰 度 分为2000级。 (2) 如将2000H分成一定的灰度级 (32 or 64) ，会降低图
像的分辨率，丢失图像信息。
数据采集
早期CT扫描方式： ——单束平移—旋转扫描
目前CT成像系统用扇形射线 束、环形探测器、电子扫描
CT图像重建 扇形束数据转换成平 行束数据，使之满足 重建算法的条件。
反射投影法 滤波反射投影法
2．CT数值
(1) 人体衰减系数, CT值定义
气道：0.01cm-1
CTKt W W
骨质：0.4cm-1
1972年英国制成用于 临床脑组织检查的世 界上第一台X-CT机(头 部CT)
各种现代医学成像技术都与 X-CT图像重建有类似之处， 如MR和ECT等，掌握该技术的原理和方法很重要。
1. CT原理 利用X射线辐射源投射欲成像的人 体器官，从多个观测角度获取目标
的合，从
血液流量成像 体内阻抗或阻抗变化量
体表红外信号和体内微波辐射信号
利用光学及电视技术观察人体部分 器官的形态
2．胶片摄影系统 原理：增感屏—胶片方式
→
片基
增感屏—胶片结构 感光乳胶
荧光增强屏 : 由基层、荧光体层、 保护层和反射层(吸收层)等四 层组成。
3．数字X射线摄影
把X射线投影图像数字化
(3) 数字减影系统
硬件组成： (1) 模／数转换器； (2) 对数型转换器； (3) 数字图像处理机(计算机)； (4) 图像输出设备，包括显示器、打印和存储。
10.2.3 X射线计算机断层成像
X-CT(X-ray computed tomography, X-CT)
1917年奥地利数学家 Radon从理论上证明， 利用X射线投影数值可 以重建二维断层解剖 图像或三维图像。