医学影像检查技术学(第一章)
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四、优点(Advantage)
极高的密度分辨率是CT成像的最大优点。CT能分辨3Hu的密度 差,通过窗宽、窗位的调节,微小的CT值差别便可用明显的灰度差 别予以显示,使普通X线成像难以显示的组织,如脑实质、纵隔、肝 脏、脾脏、肾脏、胰脏等腹内实质性脏器以及椎间盘、前列腺、子 宫等能很好地显示其内部结构和微小的病变、病灶、窗宽、窗位的 随意调节能最大限度地减少不需要的组织结构,使病灶显示最隹。 检查方法简便,快捷、无痛苦、无创伤,在放射领域中很快得到了 迅速发展,应用面也越来越广。
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一、基本原理(Basic theory)
CT是用X线束对人体某部位按一定厚度的层面扫描,由探测器 (detector)接受透过该层面的X线,并把它转换成电流,再经模/数 转换器(A/D convertor)转变为数字信号,输入计算机处理。图像的形 成有如对选定层面分成若干个体积相同的小方体(即体素)扫描,其 所得信息经计算机处理而获得每个体素的X线衰减系数或吸收系数, 尔后进行处理,再排成矩阵,即数字矩阵(Digital Matrix),经数/模 转换器(D/A convertor)把数字矩阵中每个数字转换成由黑到白不 等灰度的小方块,即像素(pixel),并按矩阵排列,然后显示在监视 器上,即构成CT图像。
11
3、功能缺点: 时间分辨率差,不能满足动态器官和结构的显示; 空间分辨率差,与常规X线屏—片系统比较。
12
13
(二)DR
概念:DR是在X线电视系统的基础上利用计算机数字化处理,使 模拟视频信号经过采样,模/数转换后直接进入计算机中进行存储、 分析和保存的技术。 1、工作原理: (系统控制器、 高压X线发生器 触发)X线管 → 准直器(定位) → 人体 → 影 像增强管(光学 系统) → 摄像 机 → 模拟视频 信号采集、模/ 数转换(Analog to digit;A/D) → 计算机中(存 储、分析、保 存)。
二、结构(Constitution)
X-CT System 1、X线系统 X线管;高压发生器;X线控制器。 2、数据检测系统 探测器;检测回路;模/数转换器。 3、数据处理系统 电子计算机;图像显示器;多幅照 像机;磁盘;磁带;宽行打印机。 4、操作控制系统 操作台;键盘;鼠标;触摸屏。 5、扫描机架 机架;诊断床。
等)和生理积聚(如IVP、胆道静脉造影等),使用对比剂
应注意药物反应。
21
22
23
第二节
CT检查技术的应用
(X-ray Computed Tomography;X-CT)
X线电子计算机断层摄影术
X线电子计算机由英国EMI公司的工程师于1969年设计成功, 1972年公诸于世。它是一种对穿透射线所经过的物质断面进行扫描, 通过计算机技术而显示此层面结构的装置。其本质仍是一种X线断层 图像。其图像逼真、清晰、密度分辨率高,解剖关系明确,对病变 的定位和定性诊断较普通X线有明显提高,已成为临床常用的影像检 查方法。 CT自上世纪70年代初开始应用临床以来,经过多次升级换代, 其结构和性能不断完善和提高,由最初的普通头颅CT机发展到现在 的高档滑环式螺旋CT(Spiral CT;Helical CT)和电子束CT (Electron beam CT;EBCT)。
6
7
2、高千伏摄影 (High kilovolt photography) (1)120KV↑,∵散射线 ↑,∴采用12:1↑滤线 栅和r值↑的X线胶片,
mAs量↓,辐射线量↓。
(2)常用于胸部、心脏、胸 部肿块的检查。
8
3、软X线摄影(Soft X-ray photography) (1) 40KV↓,钼靶。 (2) 常用于乳腺、阴茎、咽喉侧位的检查。
18
2、减影方式:
光学减影法(传统):蒙片 → 注入造影剂后照片 → 相重叠 → 曝光 → 负片 → 正片(已淘汰)
时间减影法(现代):上面所描述过程。
能量减影法(现代):技术不成熟,未能全面开展。 3、DSA优点:
图像消除了骨骼和软组织结构;
采集快速,随意重放; 同一部位可重现减影或不减影影像; 可存盘(save)或通过同步录像或多幅照相机或刻录机将影像 永久保留; 可实时将透视像放大1-4倍,也可根据诊断需要将存盘影像重 新调出(load); 能动态观察血管在造影各期中的表现;
医学影像检查技术学
汕大医学院第一附属医院放射科 陈显恩
1
前
言
影像诊断学科是由影像诊断学和 影像检查技术学两大部分所组成,它 们是互相联系、互相依存、不可分割 的整体。影像检查技术学是影像诊断 学的基础。它担负着影像科的首诊(首 先接诊)任务。随着高、精、尖影像设 备的进一步开发、完善,影像检查技 术更显得尤为重要。
五、缺点(Defect)
1、含有放射线; 2、曝光总时间较长,易产生运动性伪影;
3、空间分辨率较差,有部分容积效应;
4、检查费用较贵。
27
六、检查准备
(一)阅读CT会诊申请单,嘱受检者带以往影像资料和化验结果。 (二) 腹部检查前4-8小时应禁食(急诊除外); 扫描前二天,服泻药,少食水果和蔬菜(避免产气); 扫描前一周不作胃肠钡剂造影,不服含金属的药物; 扫描前需口服2-3%碘水溶液800-1000ml(用60%复方泛影葡胺稀 释),胃肠道病变和胆系结石的病人CT检查前口服清水或脂类对 比剂,盆腔检查前1小时尚需清洁肠道,以提高病变的显示能 力。其它部位扫描不需禁食和特别准备; 胸腹部检查前应训练病人平静呼吸与屏气,喉部扫描嘱病人不要 作呑咽动作,眼部扫描时,嘱病人两眼球向前凝视闭眼不动。 儿童或不合作的病人可用镇静剂甚至麻醉药物以制动,危重病人 需请临床科室的医护人员陪同并监护。 增强扫描的病人应预先碘过敏的试验,并要求病人或家属在碘对 比剂检查说明书上签名。 去除扫描范围内病人穿戴的金属物体,发卡、耳环、假牙、金属 拉链、皮带扣等(颅脑术后脑内置放金属夹的病人不宜作头颅检 查,心脏起搏器病人不宜作胸部检查)。
2
3
4
第一章 总
第一节
论
X线检查技术的应用
X线检查技术可分为普通检查、特殊检查和造影检查三大类。
一、普通检查(Routine examination)
(一)透视(Fluoroscopy) 1、简便、经济、快速、多角度转动观察、动态; 2、影像空间分辨率差(暗室); 3、增强管空间分辨率↑(明室),管KV↑、管MA↓、剂量↓,但设 备较贵; 4、影像细节显示欠清(与摄片比),不利于防护,无永久记录。 (二)普通X线摄影(Plain film radiography) 1、照片空间分辨率较高,不受体厚或密度影响,X线量较透视↓,有 永久记录; 2、静态、费时。
数字X线成像 计算机X线摄影(Computed radiography;CR) 数字X线摄影(Digital radiography;DR) 数字减影血管造影(Digital subtraction angiography;DSA)
(一)CR CR是一种X线平片数字化的比较成熟的技术。 1、工作原理:X线管照射人体 → X线成像信息的成像板 (Imaging plate;IP)→ 信息读出处理 → 数字式平片影像。 2、功能优点:CR系统使常规X线摄影的模拟信息直接转换为 数字信息;CR系统能提高图像的分辨、显示功能,突破常规X线 摄影技术的固有局限性;CR系统采用计算机技术,实施各种图像 后处理(Post-processing)功能,增加显示信息的层次;CR系统 能降低X线摄影的辐射剂量,减少辐射损伤;⑤CR系统获得的数字化 信息可传输给图像存档与传输系统(Picture archiving and communication system;PACS)实施远程医学(Tele-medicine).
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4、放大摄影(Magnify
photography) (1) 能够显示器官的细微结构,此 方法常用于骨小梁、关节间隙。 (2) 放大率:
放大率=
焦片距 焦物距
Magnifying= Power
Focus-film Distance Focus-substance Distance
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二、数字X线成像检查
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(三)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱSA
DSA是影像增强技术、 电视技术和计算机技术与 常规的X线血管造影相结 合的一种新的医学检查方 法。 1、工作原理:X线照 射人体 → 经影像增强器 转变成荧光图像 → 将图 像处理成电子信号 → 输 入电子计算机 → 模/数 转换、放大 → 数字化图 像[造影剂未达欲检部位 前摄取的影像称为蒙片 (mask),造影剂到达欲检 部位时所摄取的影像称为 被减影图像]→ mask与被 减影片数据相减 → 血管 影像数据 → 数/模转换 → 数字减影图像(只有血 管的图像)。
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2、功能特点: DR空间分辨率高,动态范围大,可观察对比度低于1%,直径大 于2mm的物体;
DR的X线剂量低,在病人身上测量到的表面X线剂量只有常规 摄影的1/10;
X线信息数字化后可用计算机进行处理;
DR系统通过改善影像的细节降低图像噪声、灰阶、对比度调 整、影像放大、数字减影等,显示出在未经处理的影像中所看不到 的特征信息;
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三、分代(Classify)
第一代:由笔形X线束加单个探测器组成的扫描结构对人体进行平移 加旋转的扫描运动,扫描速度缓慢,一般扫描一层需要2-3分 钟,仅适用于头颅。 第二代:由扇形X线束代替第一代笔形X线束,探测器增加到几十个, 扫描时间减至10-90秒,可用于头颅和体部。 第三代:把第一代、第二代的平移旋转式扫描改成了单纯的旋转加旋 转式,探测器增加达几百个,扫描时间缩短到2-10秒,矩阵 像素也扩大到512×512,适用于全身各部位检查。 第四代:探测器数目增加到一千个以上,并固定在扫描架四周,仅球 管绕患者旋转(即旋转固定式),并多采用滑环技术,使扫 描进一步缩短,并且可以进行螺旋扫描。 第五代:即超高速CT,采用电子枪结构,在扫描速度上有飞跃发展, 1秒内可扫描17层,故尤其适用于心脏动态检查,此外,还能 进行血流量的测定,三维图像重建,电影动态摄影,功能诊 断等,故又称电影CT(Cine CT).
DR系统量子检出效率(Detective quantum efficiency;DQE) 可达60%以上。 DR系统借助人工智能等技术对影像作定量分析和特征提取,计 算机辅助诊断。
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3、DR摄影方式包括:
硒鼓方式;
直接数字X线摄影(Direct digital radiography;DDR); 电荷耦合器件(Charge coupled device;CCD)摄影机阵列 方式等各种方式。 4、DR图像优点: 较高分辨率; 图像锐利度好,细节显示清楚; X线剂量小,曝光宽容度大; 可根据临床需要进行图像后处理; 实现放射科无胶片化,科室之间、医院之间网络化,便于教学 与会诊。
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⑦应用数字减影 技术,可将造影剂稀 释减量;
⑧数字减影有描 绘血管图(Road map) 4、DSA缺点: 碘过敏患者禁 止此项检查; 受检者的呼吸 动作、肢体活动、肠 道蠕动、心脏搏动、 肌肉收缩等均影响效 果; 空间分辨率不 如传统X线技术高。
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三、造影检查(Contrast media examination)
1、普通X线检查 → 人体自身组织天然对比(如胸片)→ 形成 影像。 2、造影检查 → 将对比剂引入器官内或周围 → 人为形成密度 差 → 形成影像。造影检查明显扩大了X线检查范围。 3、对比剂分易被X线穿透和不易被X线穿透两大类。 ↓ 阴性造影剂 ↓ 阳性造影剂
↓
氧气、二氧化碳
↓
钡剂、碘剂
4、对比剂引入人体内方法有直接引入(逆行造影、经皮肝穿
5
(三)、特殊检查(Special examination) 1、体层摄影(Tomography) (1)分纵断体层及横断体层(已淘 汰); (2)纵断体层 概念:使与人体纵轴相平行的某 一层组织显示清楚,而其上下组织模 糊; 方法:被检体不动,X线管、增 感屏、胶片作同步反向匀速运动; 轨迹:直线、圆弧、圆、椭圆、 内圆摆线等; 运用原则:从侧位片上定冠状面 体层的深度、层距、层面厚度;从正 位片上定矢状面体层的深度、层距、 层面厚度。
四、优点(Advantage)
极高的密度分辨率是CT成像的最大优点。CT能分辨3Hu的密度 差,通过窗宽、窗位的调节,微小的CT值差别便可用明显的灰度差 别予以显示,使普通X线成像难以显示的组织,如脑实质、纵隔、肝 脏、脾脏、肾脏、胰脏等腹内实质性脏器以及椎间盘、前列腺、子 宫等能很好地显示其内部结构和微小的病变、病灶、窗宽、窗位的 随意调节能最大限度地减少不需要的组织结构,使病灶显示最隹。 检查方法简便,快捷、无痛苦、无创伤,在放射领域中很快得到了 迅速发展,应用面也越来越广。
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一、基本原理(Basic theory)
CT是用X线束对人体某部位按一定厚度的层面扫描,由探测器 (detector)接受透过该层面的X线,并把它转换成电流,再经模/数 转换器(A/D convertor)转变为数字信号,输入计算机处理。图像的形 成有如对选定层面分成若干个体积相同的小方体(即体素)扫描,其 所得信息经计算机处理而获得每个体素的X线衰减系数或吸收系数, 尔后进行处理,再排成矩阵,即数字矩阵(Digital Matrix),经数/模 转换器(D/A convertor)把数字矩阵中每个数字转换成由黑到白不 等灰度的小方块,即像素(pixel),并按矩阵排列,然后显示在监视 器上,即构成CT图像。
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3、功能缺点: 时间分辨率差,不能满足动态器官和结构的显示; 空间分辨率差,与常规X线屏—片系统比较。
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(二)DR
概念:DR是在X线电视系统的基础上利用计算机数字化处理,使 模拟视频信号经过采样,模/数转换后直接进入计算机中进行存储、 分析和保存的技术。 1、工作原理: (系统控制器、 高压X线发生器 触发)X线管 → 准直器(定位) → 人体 → 影 像增强管(光学 系统) → 摄像 机 → 模拟视频 信号采集、模/ 数转换(Analog to digit;A/D) → 计算机中(存 储、分析、保 存)。
二、结构(Constitution)
X-CT System 1、X线系统 X线管;高压发生器;X线控制器。 2、数据检测系统 探测器;检测回路;模/数转换器。 3、数据处理系统 电子计算机;图像显示器;多幅照 像机;磁盘;磁带;宽行打印机。 4、操作控制系统 操作台;键盘;鼠标;触摸屏。 5、扫描机架 机架;诊断床。
等)和生理积聚(如IVP、胆道静脉造影等),使用对比剂
应注意药物反应。
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第二节
CT检查技术的应用
(X-ray Computed Tomography;X-CT)
X线电子计算机断层摄影术
X线电子计算机由英国EMI公司的工程师于1969年设计成功, 1972年公诸于世。它是一种对穿透射线所经过的物质断面进行扫描, 通过计算机技术而显示此层面结构的装置。其本质仍是一种X线断层 图像。其图像逼真、清晰、密度分辨率高,解剖关系明确,对病变 的定位和定性诊断较普通X线有明显提高,已成为临床常用的影像检 查方法。 CT自上世纪70年代初开始应用临床以来,经过多次升级换代, 其结构和性能不断完善和提高,由最初的普通头颅CT机发展到现在 的高档滑环式螺旋CT(Spiral CT;Helical CT)和电子束CT (Electron beam CT;EBCT)。
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2、高千伏摄影 (High kilovolt photography) (1)120KV↑,∵散射线 ↑,∴采用12:1↑滤线 栅和r值↑的X线胶片,
mAs量↓,辐射线量↓。
(2)常用于胸部、心脏、胸 部肿块的检查。
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3、软X线摄影(Soft X-ray photography) (1) 40KV↓,钼靶。 (2) 常用于乳腺、阴茎、咽喉侧位的检查。
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2、减影方式:
光学减影法(传统):蒙片 → 注入造影剂后照片 → 相重叠 → 曝光 → 负片 → 正片(已淘汰)
时间减影法(现代):上面所描述过程。
能量减影法(现代):技术不成熟,未能全面开展。 3、DSA优点:
图像消除了骨骼和软组织结构;
采集快速,随意重放; 同一部位可重现减影或不减影影像; 可存盘(save)或通过同步录像或多幅照相机或刻录机将影像 永久保留; 可实时将透视像放大1-4倍,也可根据诊断需要将存盘影像重 新调出(load); 能动态观察血管在造影各期中的表现;
医学影像检查技术学
汕大医学院第一附属医院放射科 陈显恩
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前
言
影像诊断学科是由影像诊断学和 影像检查技术学两大部分所组成,它 们是互相联系、互相依存、不可分割 的整体。影像检查技术学是影像诊断 学的基础。它担负着影像科的首诊(首 先接诊)任务。随着高、精、尖影像设 备的进一步开发、完善,影像检查技 术更显得尤为重要。
五、缺点(Defect)
1、含有放射线; 2、曝光总时间较长,易产生运动性伪影;
3、空间分辨率较差,有部分容积效应;
4、检查费用较贵。
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六、检查准备
(一)阅读CT会诊申请单,嘱受检者带以往影像资料和化验结果。 (二) 腹部检查前4-8小时应禁食(急诊除外); 扫描前二天,服泻药,少食水果和蔬菜(避免产气); 扫描前一周不作胃肠钡剂造影,不服含金属的药物; 扫描前需口服2-3%碘水溶液800-1000ml(用60%复方泛影葡胺稀 释),胃肠道病变和胆系结石的病人CT检查前口服清水或脂类对 比剂,盆腔检查前1小时尚需清洁肠道,以提高病变的显示能 力。其它部位扫描不需禁食和特别准备; 胸腹部检查前应训练病人平静呼吸与屏气,喉部扫描嘱病人不要 作呑咽动作,眼部扫描时,嘱病人两眼球向前凝视闭眼不动。 儿童或不合作的病人可用镇静剂甚至麻醉药物以制动,危重病人 需请临床科室的医护人员陪同并监护。 增强扫描的病人应预先碘过敏的试验,并要求病人或家属在碘对 比剂检查说明书上签名。 去除扫描范围内病人穿戴的金属物体,发卡、耳环、假牙、金属 拉链、皮带扣等(颅脑术后脑内置放金属夹的病人不宜作头颅检 查,心脏起搏器病人不宜作胸部检查)。
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第一章 总
第一节
论
X线检查技术的应用
X线检查技术可分为普通检查、特殊检查和造影检查三大类。
一、普通检查(Routine examination)
(一)透视(Fluoroscopy) 1、简便、经济、快速、多角度转动观察、动态; 2、影像空间分辨率差(暗室); 3、增强管空间分辨率↑(明室),管KV↑、管MA↓、剂量↓,但设 备较贵; 4、影像细节显示欠清(与摄片比),不利于防护,无永久记录。 (二)普通X线摄影(Plain film radiography) 1、照片空间分辨率较高,不受体厚或密度影响,X线量较透视↓,有 永久记录; 2、静态、费时。
数字X线成像 计算机X线摄影(Computed radiography;CR) 数字X线摄影(Digital radiography;DR) 数字减影血管造影(Digital subtraction angiography;DSA)
(一)CR CR是一种X线平片数字化的比较成熟的技术。 1、工作原理:X线管照射人体 → X线成像信息的成像板 (Imaging plate;IP)→ 信息读出处理 → 数字式平片影像。 2、功能优点:CR系统使常规X线摄影的模拟信息直接转换为 数字信息;CR系统能提高图像的分辨、显示功能,突破常规X线 摄影技术的固有局限性;CR系统采用计算机技术,实施各种图像 后处理(Post-processing)功能,增加显示信息的层次;CR系统 能降低X线摄影的辐射剂量,减少辐射损伤;⑤CR系统获得的数字化 信息可传输给图像存档与传输系统(Picture archiving and communication system;PACS)实施远程医学(Tele-medicine).
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4、放大摄影(Magnify
photography) (1) 能够显示器官的细微结构,此 方法常用于骨小梁、关节间隙。 (2) 放大率:
放大率=
焦片距 焦物距
Magnifying= Power
Focus-film Distance Focus-substance Distance
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二、数字X线成像检查
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(三)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱSA
DSA是影像增强技术、 电视技术和计算机技术与 常规的X线血管造影相结 合的一种新的医学检查方 法。 1、工作原理:X线照 射人体 → 经影像增强器 转变成荧光图像 → 将图 像处理成电子信号 → 输 入电子计算机 → 模/数 转换、放大 → 数字化图 像[造影剂未达欲检部位 前摄取的影像称为蒙片 (mask),造影剂到达欲检 部位时所摄取的影像称为 被减影图像]→ mask与被 减影片数据相减 → 血管 影像数据 → 数/模转换 → 数字减影图像(只有血 管的图像)。
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2、功能特点: DR空间分辨率高,动态范围大,可观察对比度低于1%,直径大 于2mm的物体;
DR的X线剂量低,在病人身上测量到的表面X线剂量只有常规 摄影的1/10;
X线信息数字化后可用计算机进行处理;
DR系统通过改善影像的细节降低图像噪声、灰阶、对比度调 整、影像放大、数字减影等,显示出在未经处理的影像中所看不到 的特征信息;
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三、分代(Classify)
第一代:由笔形X线束加单个探测器组成的扫描结构对人体进行平移 加旋转的扫描运动,扫描速度缓慢,一般扫描一层需要2-3分 钟,仅适用于头颅。 第二代:由扇形X线束代替第一代笔形X线束,探测器增加到几十个, 扫描时间减至10-90秒,可用于头颅和体部。 第三代:把第一代、第二代的平移旋转式扫描改成了单纯的旋转加旋 转式,探测器增加达几百个,扫描时间缩短到2-10秒,矩阵 像素也扩大到512×512,适用于全身各部位检查。 第四代:探测器数目增加到一千个以上,并固定在扫描架四周,仅球 管绕患者旋转(即旋转固定式),并多采用滑环技术,使扫 描进一步缩短,并且可以进行螺旋扫描。 第五代:即超高速CT,采用电子枪结构,在扫描速度上有飞跃发展, 1秒内可扫描17层,故尤其适用于心脏动态检查,此外,还能 进行血流量的测定,三维图像重建,电影动态摄影,功能诊 断等,故又称电影CT(Cine CT).
DR系统量子检出效率(Detective quantum efficiency;DQE) 可达60%以上。 DR系统借助人工智能等技术对影像作定量分析和特征提取,计 算机辅助诊断。
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3、DR摄影方式包括:
硒鼓方式;
直接数字X线摄影(Direct digital radiography;DDR); 电荷耦合器件(Charge coupled device;CCD)摄影机阵列 方式等各种方式。 4、DR图像优点: 较高分辨率; 图像锐利度好,细节显示清楚; X线剂量小,曝光宽容度大; 可根据临床需要进行图像后处理; 实现放射科无胶片化,科室之间、医院之间网络化,便于教学 与会诊。
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⑦应用数字减影 技术,可将造影剂稀 释减量;
⑧数字减影有描 绘血管图(Road map) 4、DSA缺点: 碘过敏患者禁 止此项检查; 受检者的呼吸 动作、肢体活动、肠 道蠕动、心脏搏动、 肌肉收缩等均影响效 果; 空间分辨率不 如传统X线技术高。
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三、造影检查(Contrast media examination)
1、普通X线检查 → 人体自身组织天然对比(如胸片)→ 形成 影像。 2、造影检查 → 将对比剂引入器官内或周围 → 人为形成密度 差 → 形成影像。造影检查明显扩大了X线检查范围。 3、对比剂分易被X线穿透和不易被X线穿透两大类。 ↓ 阴性造影剂 ↓ 阳性造影剂
↓
氧气、二氧化碳
↓
钡剂、碘剂
4、对比剂引入人体内方法有直接引入(逆行造影、经皮肝穿
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(三)、特殊检查(Special examination) 1、体层摄影(Tomography) (1)分纵断体层及横断体层(已淘 汰); (2)纵断体层 概念:使与人体纵轴相平行的某 一层组织显示清楚,而其上下组织模 糊; 方法:被检体不动,X线管、增 感屏、胶片作同步反向匀速运动; 轨迹:直线、圆弧、圆、椭圆、 内圆摆线等; 运用原则:从侧位片上定冠状面 体层的深度、层距、层面厚度;从正 位片上定矢状面体层的深度、层距、 层面厚度。