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南京邮电大学医学成像技术复习提纲第二章➢X射线的物理基础➢X射线摄影技术成像原理和设备➢X射线摄影技术的发展➢数字减影血管造影➢X射线摄影图像质量评价第二章◼X射线的物理基础X射线的产生X射线的五个性质与物质的相互作用—三个效应X射线

的产生A:金属阳极C:阴极灯丝Uh:低电压，加热灯丝，产生电子Ua:几万伏至几十万伏高电压，使电子加速撞向阳极X射线的五个性质穿透作用荧光作用电离作用热作用化学和生物效应与物质的相互作用—三个效应光电效应康普顿效应电子对效应X射线在介质中的传输=−l

dXXidIyxI)(exp),(X射线的能量衰减公式IdIi发射管探测器),,(zyx水作探头与皮肤间夹层，临界角7630'计算机X射线摄影技术(ComputedRadiography,CR)纵轴表示脏器

深度，横轴表示时间，构成活动曲线图函数f(x,y)的线积分Uh:低电压，加热灯丝，产生电子过程可分为以下四个阶段超声波的基本性质—产生某些各向异性的材料，在外部拉力或压力的作用S平面是探测器平面，它与X轴成q角度计算机X射

线摄影技术(ComputedRadiography,CR)广义上说，影像上任何妨碍观察者解释的像点均可作为噪声曾用名称拉德，符号为rad正电子发生湮灭放射出一对能量为511keV、方向相反且沿直线飞出的γ光子对位移，在相应表面上产生符号相反的表面电荷，放射性(Radio

activity)mw是能量为73keV的X射线在水中的衰减系数质量数相同而质子数不同的核素会给医生的临床诊断带来困难，甚至会使医生做出错误的判断S平面是探测器平面，它与X轴成q角度以光点形式在显示器垂直扫描线上显示X射线在人体内的衰减=−ldXXidIyxI)(exp),(X射线的衰减程

度与经过物质的厚度l和衰减系数有关人体组织的密度人体组织的厚度人体组织衰减系数人体各种组织、器官衰减程度存在差异➢计算机X射线摄影技术(ComputedRadiography,CR)➢数字X射线摄影技术(DigitalRadio

graphy,DR)➢成像板的特性,如何使用以及保存,如何擦除◼数字减影血管造影(DigitalSubtractionAngiography,DSA)时间减影能量减影混合减影对比度◼就是有差异的程度客体对比度主体对比度图像对比度•物体本身的物

理对比度•透射出人体的X射线的强度发生变化，形成了X射线对比度•图像各部分反差的大小，有差异的程度对比度客体对比度主体对比度图像对比度成像基础成像的充分条件成像的必要条件不可见可见不锐度◼用于衡量图像模糊程度的一项指标➢图像模糊降低了小物体和细节的对比度和

可见度几何模糊运动模糊屏模糊由于X射线源尺寸大小引起的由于物体运动引起的由于检测器厚度引起的噪声➢噪声：图像上观察到的亮度水平中随机出现的波动➢广义上说，影像上任何妨碍观察者解释的像点均可作为噪声➢通俗：图像中的“斑点”、“雪花”➢常见噪声高斯噪声泊松噪声椒盐噪声噪声◼

采用信噪比(SignaltoNoiseRation,SNR)来描述成像系统的噪声水平➢S为有用图像信号幅度，N是噪声幅度◼信噪比越高，图像质量越好NSSNR=伪影➢伪影：实际物体被扫描时，重建后的医学图像中出现的实物中不存在的成分➢大大降低医学图像的可

信度和准确性，降低医学图像的分辨率➢会给医生的临床诊断带来困难，甚至会使医生做出错误的判断➢主要是由设备和病患引起伪影➢设备伪影➢运动伪影➢金属伪影第三章➢X-CT的简单介绍➢X-CT的工作原理➢X-CT的发展➢X-CT的成像原理➢X-CT

图像的后处理➢X-CT图像的质量控制由电场作用引起材料内部正负电荷重心发生相对位移，使材料内部产生应力导致宏观几何形变，这种电能转变为机械能的效应称为电致伸缩效应物理原理:利用了人体各组织对X射线的衰减程度不同放射性

核素在进入人体之后，参与人体内的新陈代谢活动，发生b+衰变产生正电子界面或障碍物线度与超声波波长相近时，超声绕过障碍物传播的现象卷积反投影重建算法--实现过程可分为以下四个阶段国际制单位：希伏(Sv)图像存在重叠，不能获得断层图像已知投

影数据角度θ，在该角度下共有185个投影数据X-rayComputedTomography,X-CT实际应用中探头探测角度不超24º避免产生透射伪像及全反射现象质量数相同而质子数不同的核素经过点(x0,y0)的投影线为将坐标原点O在探测器

平面上的垂足设为探测器的坐标原点S平面是探测器平面，它与X轴成q角度乘上了适当的修正系数后的吸收剂量电离辐射防护的基本方法界面或障碍物线度与超声波波长相近时，超声绕过障碍物传播的现象电离辐射防护的基本原则e是正电子，即b+粒子X-C

T的简单介绍➢X射线计算机断层成像➢X-rayComputedTomography,X-CT计算机断层成像X-CT的工作原理◼工作流程X射线管产生X射线探测器捕获透射过人体的射线X射线管和对应的检测器围绕着人体某一平面产生携带人体信息的投影数

据传送到计算机里获得图像X-CT的工作原理➢物理原理:利用了人体各组织对X射线的衰减程度不同➢在实际工作中用CT值来说明人体各组织密度1000valueCTwaterwater−=t◼t表示传播介质的衰减系数，water表示水的衰减系数◼CT值的单位是Hounsfield，简称为Hu投

影数据g如何获得投影数据=LdLyxfg),(沿着某一条投影线L计算L经过的所有点(x,y)的密度函数f(x,y)的线积分=如何获得投影数据--平行束➢平行束投影线L公式是如何获得的？？syx=+sincosbaxy+=)sin()cos()2/cos()2/sin(−=++=a

)sin(sb=SOXYθ投影线L证明：投影线L的方程可以写成其中斜率a，截距b为−+=Ddxdysyxyxfsg)sincos(),(),(=LdLyxfg),(中心切片定理➢中心切片定理内容：密度函数f(x,

y)在某一方向上的投影函数g(s)的一维傅立叶变换函数G(r)是原密度函数f(x,y)的二维傅立叶变换函数F(r,)在(r,)平面上沿同一角度且经过原点的直线上的值。)(),(rrGF=中心切片定理—证明−+=Ddxdysyxyxfsg)sincos(),(

),(−−=200))cos((),(),(rdrdsrrfsg极坐标转化•f(x,y)的二维傅立叶变换可表示为+−=dxdyeyxfvuFvyuxj)(2),(),(极坐标转化令u=rcos，v=rsin

+−=dxdyeyxfFyxj)sincos(2),(),(rr卷积反投影重建算法--实现XY(x0,y0)△△O(1,1)(N,N)△S0θ•待重建图像的步长为△=△x=△y•图像大小为N×N•图像左下角像素标号

设为(1,1)，右上角像素标号设为(N,N)，则坐标原点O标号为((N+1)/2,(N+1)/2)•投影数据的格式为180×185•X射线方程为xcos+ysin=s•S平面是探测器平面，它与X轴成角度•将

坐标原点O在探测器平面上的垂足设为探测器的坐标原点卷积反投影重建算法--实现图像尺寸N，待求灰度值的点坐标为(X,Y)；已知投影数据角度θ，在该角度下共有185个投影数据1.计算坐标步长)1/())1(1(−−−=N2.把像素标号转变为直角坐标系下的坐标

+−=/10Xx+−=/10Yymt表示传播介质的衰减系数，mwater表示水的衰减系数图像存在重叠，不能获得断层图像实际应用中探头探测角度不超24º来源：反应堆、回旋加速器和放射性核素发生器S平面

是探测器平面，它与X轴成q角度纵轴表示脏器深度，横轴表示时间，构成活动曲线图成像板的特性,如何使用以及保存,如何擦除卷积反投影重建算法--实现正电子发生湮灭放射出一对能量为511keV、方向相反且沿直线飞出的γ光子乘上了适当的修正系数后的吸收剂量辉度调

制式断面图像的形成实际应用中探头探测角度不超24º物理原理:利用了人体各组织对X射线的衰减程度不同已知投影数据角度θ，在该角度下共有185个投影数据纵向弛豫：纵向磁化向量M逐渐达到M0的过程已知投影数据角度θ，在该角度下共有185个

投影数据设为(N,N)，则坐标原点信噪比越高，图像质量越好界面或障碍物线度与超声波波长相近时，超声绕过障碍物传播的现象不适用于静态脏器诊查电离辐射防护的基本原则过程可分为以下四个阶段X射线方程为xcosq+ysinq=sUh:低电压，加热灯丝

，产生电子由探头定点发射获得回波所在位置可测得人体脏器的厚度、病灶在人体组织中的深度以及大小计算机X射线摄影技术(ComputedRadiography,CR)将电子从基态激发到脱离原子纵轴表示脏器深度，横轴表示时间，构成活动曲线图实际应用中探头探测角度不超24º密度函数f(x,y)在某一

方向上的投影函数gq(s)的一维傅立叶变换函数Gq(r)是原密度函数f(x,y)的二维傅立叶变换函数F(r,q)在(r,q)平面上沿同一角度q且经过原点的直线上的值。电离辐射防护的基本原则将电子从基态激发到脱离原子卷积反投影重建算法--实现可进

行多种心功能参数的测量可以对人体某个部位成像，也可对全身成像X射线方程为xcosq+ysinq=s电子加速撞向阳极采用辉度调制式显示,光点强弱代表回波信号幅度大小,快速移动探头发射声束逐次获得不同位置界面反射回波Ua:几万伏至几十万伏高电压，使证明：投

影线L的方程可以写成经过的所有点(x,y)的密度沿着某一条投影线L计算L卷积反投影重建算法--实现3.经过点(x0,y0)的投影线为xsyx=+sincos004.转换Sx的定义域2/)1185(/++=xxsniixiiiiixin

nnnngnnnnngyxf−−+−−=++++111100)()(),(5.插值计算窗宽窗位调节➢CT值➢国际标准的定义：CT影像中每个像素所对应的物质对X射线线性平均衰减量大小的表示➢相对于水的衰减系数计算出来的相对值➢单

位是HU➢w是能量为73keV的X射线在水中的衰减系数1000valueCTwaterwater−=tP57第四章➢简要介绍➢核物理基础➢放射性核素断层成像原理简要介绍◼放射性(Radioactivity)天然放射性人工放射

性天然存在的放射性核素所具有的放射性用核反应的办法所获得的放射性四个原子模型汤姆逊模型卢瑟福模型玻尔模型薛定谔模型核素◼同位素(Isotope)➢具有相同质子数而质量数不同的核素➢各种元素都有各自的同位素➢化学性质基本相同，物理性质可能有很大不同◼同量异位素(Isobar)➢

质量数相同而质子数不同的核素◼同质异能素(Isomer)➢质量数和质子数相同而处于不同能量状态的核素XAZ核衰变➢主要分为a衰变、b衰变和g衰变核衰变◼b+衰变➢反应式为➢e是正电子，即b+粒子➢实际上是一个质子转化为一个中子和一个正电子的过程QeYXeAZAZ+++→+−0

11eenp++→+01核衰变◼b+衰变➢正电子极易与周围的电子进行合并，发生湮灭放射出一对511keV光子，方向相反且沿直线飞出一般原理◼放射性同位素➢示踪计作用➢追踪各种元素的新陈代谢途径➢来源：反应堆、回旋加速器和放射性核素发生器g相机成像◼优点➢不仅能提供静态图像，还能提供动态图像➢具有

丰富的功能信息➢可以对人体某个部位成像，也可对全身成像◼缺点➢图像存在重叠，不能获得断层图像第四章➢SPECT,PET中文名,英文全称PET成像原理◼成像原理➢放射性核素在进入人体之后，参与人体内的新陈代谢活动，发生b+衰变产生

正电子➢正电子发生湮灭放射出一对能量为511keV、方向相反且沿直线飞出的γ光子第五章➢简单介绍➢核磁共振现象➢磁共振成像原理和成像设备➢磁共振图像后处理技术MRI的中文和英文全称纵向弛豫：纵向磁化向量M逐渐达到M0的过

程超声波长与物体尺寸可以比拟甚至更大时，会发生衍射和散射现象由探头定点发射获得回波所在位置可测得人体脏器的厚度、病灶在人体组织中的深度以及大小同位素(Isotope)一切能引起物质电离的辐射总称南京邮电大学医学成像技术复习提纲Uh:低电压，加热灯丝，产生电

子O标号为((N+1)/2,(N+1)/2)CT值的单位是Hounsfield，简称为Hu乘上了适当的修正系数后的吸收剂量计算机X射线摄影技术(ComputedRadiography,CR)质量数相同而质子数不同的核素超声(Ultrasound,US)广义上说，影像上任何妨碍观察者

解释的像点均可作为噪声电离辐射防护的基本原则即在机械力作用下产生了电场，这种机械能转换可分为纵向弛豫和横向弛豫过程可分为以下四个阶段成像板的特性,如何使用以及保存,如何擦除为电能的现象称为压电效应mw是能量为73

keV的X射线在水中的衰减系数国际制单位：希伏(Sv)原子核的磁性◼原子核的磁性➢原子核可看成是具有一定质量与体积的均匀带电球体➢原子核的自旋产生角动量，形成了绕核心旋转的环形电流➢根据法拉第的电磁理论，环形电流在其周围产生磁场，因此原子核具有一定磁性物质的磁性物质原子磁性磁性顺磁性逆磁性

铁磁性核磁共振现象B0B0M核磁共振现象B0M0B0M核磁共振现象B0M0射频信号B0M0Mxy核磁共振现象M0Mxy射频信号B0射频信号B0M0Mxy弛豫过程◼弛豫过程◼可分为纵向弛豫和横向弛豫➢纵向弛豫：纵向磁化向量M逐渐达到M0的过程➢横向弛豫：横向磁化向量Mxy逐渐衰减为0的

过程磁共振图像重建◼过程可分为以下四个阶段➢激励阶段➢空间定位编码阶段➢数据读出阶段➢重建图像阶段第六章➢简单介绍➢超声波的基本性质➢超声波传播特性➢多普勒效应➢超声成像技术原理➢超声图像的后处理和质量评价超声波的基本性质◼超声(Ultrasou

nd,US)➢一种高频机械波，振动频率超过20000Hz，最高可达1015Hz➢人耳的听觉范围在20~20000Hz之间，因此听不到超声波➢诊断用超声频率在1MHz~100MHz之间超声波的基本性质—产生由电场作用引起材料

内部正负电荷重心发生相对位移，使材料内部产生应力导致宏观几何形变，这种电能转变为机械能的效应称为电致伸缩效应电致伸缩效应超声波的基本性质—产生压电效应某些各向异性的材料，在外部拉力或压力的作用下引起材料内部原来重合的正负电荷重心发

生相对位移，在相应表面上产生符号相反的表面电荷，即在机械力作用下产生了电场，这种机械能转换为电能的现象称为压电效应反射与透射➢全反射水作探头与皮肤间夹层，临界角7630'石蜡油作夹层，临界角67º10'实际应

用中探头探测角度不超24º全反射现象对超声诊断无意义，应尽量避免。减少信号强度损失避免产生透射伪像及全反射现象衍射与散射◼超声波长与物体尺寸可以比拟甚至更大时，会发生衍射和散射现象◼衍射➢界面或障碍物线度与超声波波长相近时，超声绕过障碍物传播的现象声波的多普勒

效应多普勒效应(Dopplereffect)声源或接收体或两者同时相对介质运动，接收频率发生变化的现象多普勒频移的数学表示◼多普勒频移公式➢由多普勒效应引起的接收频率的变化称为多普勒频移第一次多普勒频移被血液颗粒散射

超声波返回接收体血液颗粒作为波源相对接收体运动超声波射入血液颗粒血液颗粒作为接收体相对波源运动第二次多普勒频移A型超声成像◼对回波显示采用幅度调制➢由探头定点发射获得回波所在位置可测得人体脏器的厚度、病灶在人体组织中的深度以及大小◼一维的回波图像，只能反映局部组织的回

波信息，不能获得二维图像◼检查运动脏器时不稳定◼临床已较少使用M型超声成像M型超声纵轴表示脏器深度，横轴表示时间，构成活动曲线图用辉度调制(brightnessmodulation)方式显示超声回波光

点强弱代表幅度大小以光点形式在显示器垂直扫描线上显示M型超声成像M型超声成像对人体中的运动脏器功能的检查具有优势可进行多种心功能参数的测量M型超声成像仍不能获得真正的二维解剖图像不适用于静态脏器诊查辉度调制式断面图像的形成采用辉度调制式显示,光点强弱代表回波信号幅度大小,快速移动探头发射声束逐次

获得不同位置界面反射回波B型超声成像(二维超声成像)B型超声成像原理图辉度调制式断面图像的形成B型和M型主要差别M型帧扫描是与时间成线性关系慢变化显示动态状况B型帧扫描与声线实际位置严格对应显示断面图像辉度调制探头固定辉度调制声束运动第七章➢电离辐射的生物效应➢医学照射的基本概念及防护要求➢影像

检查的防护➢非电离性的电磁波和超声的防护放射性(Radioactivity)采用辉度调制式显示,光点强弱代表回波信号幅度大小,快速移动探头发射声束逐次获得不同位置界面反射回波X射线摄影图像质量评价Uh:低电压，加热灯丝，产生电子S平面是探测器平面，它与X轴成q角度经过的所有

点(x,y)的密度主要分为a衰变、b衰变和g衰变卷积反投影重建算法--实现B型帧扫描与声线实际位置严格对应SI单位专名是戈，符号Gy设为(N,N)，则坐标原点比较不同类型辐射照射所造成的生物效应的严重程度或产生机率国际制单位：希伏(Sv)将坐标原点O在探测器平面上的垂足设为

探测器的坐标原点放射性核素在进入人体之后，参与人体内的新陈代谢活动，发生b+衰变产生正电子Uh:低电压，加热灯丝，产生电子纵向弛豫：纵向磁化向量M逐渐达到M0的过程沿着某一条投影线L计算L成像板的特性,如何使用以及保存,如何擦除将坐标原点

O在探测器平面上的垂足设为探测器的坐标原点血液颗粒作为波源相对接收体运动电离辐射的概念和种类◼电离辐射➢一切能引起物质电离的辐射总称◼电离➢将电子从基态激发到脱离原子电离辐射的概念和种类辐射剂量单位◼放射性活度（radioactivity)➢放射性元素或同位素每秒衰变的原子数，简称活度➢

SI单位是“S-1”，SI单位专名是贝可勒(Becquerel)，符号为Bq◼照射剂量(exposuredose)➢单位质量空气中产生的正离子或负离子的总电量➢单位是伦琴辐射剂量单位◼吸收剂量(absorbedd

ose)➢单位质量物质受辐射后吸收辐射的能量➢SI单位专名是戈，符号Gy➢曾用名称拉德，符号为rad◼当量剂量(equivalentdose)➢乘上了适当的修正系数后的吸收剂量➢比较不同类型辐射照射所造成的生物效应的严重程度或产生机率➢国际制单位：希伏(Sv)电离

辐射防护的基本原则➢国际辐射防护委员会提出辐射防护的三项基本原则•正当化原则•防护最优化原则•剂量限值的应用原则电离辐射防护的基本方法电离辐射防护外照射防护内照射防护电离辐射防护的基本方法➢外照射防护三大原则时间防护距

离防护屏蔽防护影像检查的防护➢六条一般性原则非电离性的电磁波和超声的防护