最全的医学成像原理医学影像成像的基本条件全套完整.pptx

第二章 医学影像成像的基本条件主要内容第一节第一节 信息影响传递与形成信息影响传递与形成第二节第二节 信息源信息源第三节第三节 影像信息载体影像信息载体第四节第四节 影像信息接收器影像信息接收器第五节第五节 影像视读影像视读广义的摄影：是应用光或其它能量来表现被照体的信息状态，并以可见的光学影像加以记录的一种技术。X线摄影、X线透视、CT、MR等成像均需要具备有一个成像系统，成像系统即是将信息载体表现出来的信号加以处理，形成表现信息影像的系统。成像程序为：能量信息信号检测图像形成。成像三大要素：成像的信息源（被检体）、信息载体与信息接收器。第一节 信息影响传递与形成一、模拟一、模拟X线信息影像的传递与形成线信息影像的传递与形成X线信息影像的形成与传递5个阶段：1X线信息影像的产生 X线信息影像的形成基础是被照体对X线束的衰减。X线在物质中的衰减符合如下规律：2X线信息影像的转换 将不均匀的X线强度分布，通过接受介质（屏-片系统、X线电视等）转换为密度影像，或二维的光强度分布（荧光屏、影像增强器系统等）影像，以用于观察诊断。3密度分布转换成可见光的空间分布 借助观片灯可将密度分布转换成可见光的空间分布，然后投影到视网膜。4视觉影像的形成 通过视网膜上明暗相间的图案，形成视觉影像。5意识影像的形成 通过对视觉影像的识别、判断，作出评价或诊断。（二）数字信息影像的传递与形成（二）数字信息影像的传递与形成数字X线信息影像的传递与形成基本上与模拟信息影像的传递与形成相同，不同之处主要是影像信息的传递过程中增加了模/数转换，将模拟信息转换成数字信息，而后进行各种处理和图像重建，最后还要将数字影像通过数/模转换成可以视读的模拟影像。第二节 信息源（一）（一）X线成像线成像X线与物质的作用，X线成像是X线束进入人体后，一部分被人体组织结构吸收和散射，另一部分透过人体沿原方向向前传播。X线通过人体组织时是按照指数规律衰减。当X线的衰减以光电吸收为主时，被检体的线衰减系数 与人体组织的Z、存在着如下关系：人体组织结构大至可分为骨骼、肌肉、脂肪及空气四大类，对X线的衰减按骨骼、肌肉、脂肪、空气的顺序逐渐减弱，这种衰减差异的大小就形成了X线影像的对比度。然后通过各种影像接收器（探测器）进而形成可见的X线影像。X线在透过人体时，主要发生光电效应和康普顿效应两种作用形式的衰减。是以肌肉和骨骼为例，显示不同能量的X线在两种组织中发生效应的比率。（二）磁共振成像（二）磁共振成像根据磁共振成像（MRI）定义知道磁共振信号的强弱与人体组织的氢质子密度密切相关。在人体各种组织结构中，1H占原子数量的2/3，而且1H为磁化最高的原子核，所以目前生物组织的MRI主要是1H成像。第三节 影像信息载体（一）（一）X线线本质是一种电磁波。波长很短，大约与晶体内呈周期（规则）排列的原子间距为同一数量级，在1*10-10m左右。X线的波长短，光子能量大，故穿透物质的能力强。X线的穿透性不但与其波长（）有关，还与物质的性质、结构有关。一般物质的原子序数（Z）高、密度（）大，吸收X线多，X线穿透性差。X线对人体不同组织穿透性能的差别，是X线摄影和透视的基础。（二）射频电磁波（二）射频电磁波产生MR信号必须具备三个基本条件：即能产生共振跃迁的自旋不为零的原子核（1H）、静磁场（B0）、产生一定频率（1H发生共振的拉莫尔频率）电磁波的射频磁场。从三个条件中可以看出射频（RF）电磁波是产生和传递MR信号的信息载体。第四节 影像信息接收器医学影像成像中常用的接收器有：医学影像成像中常用的接收器有：1.模拟X线成像中的屏-片系统2.计算机X线摄影（CR）中的成像板（IP）3.数字X线摄影（DR）中的平板探测器（FPD）4.X线计算机体层成像中的检测器5.磁共振成像中的接收线圈等（一）屏（一）屏-片系统片系统屏-片系统即增感屏与X线胶片组合系统，它作为透过被检体后带有人体信息的接受介质，或称作带有人体信息的X线接收器。其工作原理是：透过人体的X线到达增感屏的荧光体层时激发荧光体发出荧光，并将荧光强度分布传递给X线胶片，与X线胶片感光乳剂层中的卤化银（AgX）发生光化学反应，即形成银颗粒分布的潜影（Ag原子）；在潜影的催化下，已经过X线曝光的胶片经显影加工处理，将胶片上大量的AgX还原成Ag原子；大量的Ag原子形成二维的光学密度（D）分布，形成了模拟X线影像的X线照片。（二）影像增强器（二）影像增强器-X线电视线电视由于X线有荧光作用，在X线透视成像中，透过人体的X线照射到荧光物质时，荧光物质的原子被激发或电离放射出可见的荧光。早期的X线透视成像就是将透过人体的X线照射到荧光屏上使其成为透视X线影像的，这种荧光影像强度很弱，只能在暗室中观察阅读。现在的X线透视成像是将透过人体的X线照射到影像增强器，影像增强器将荧光影像亮度增强，然后输入X线电视，使之成为可见的视频影像。（三）成像板（三）成像板在计算机X线摄影（CR）中，使用成像板（IP）作为影像信息的接收器。CR系统中，透过人体的X线入射到IP时，X线量子被IP的光激励发光物质层内的荧光颗粒吸收，释放出电子，其中一部分电子散布在成像层内呈半稳定状态，形成潜影；将形成潜影的IP进行激光扫描时，半稳定状态的电子转换为光量子，发生光激励发光（PSL）现象，光量子被光电倍增管检测到，将光信号传化为电信号并放大，再经模/数（A/D）转换器转换为数字信号，进行处理后形成数字影像。（四）平板探测器（四）平板探测器数字数字X线摄影（线摄影（DR）中使用两种平板探测器（）中使用两种平板探测器（FPD）作为影像信息的）作为影像信息的接收器，即直接转换接收器，即直接转换FPD与间接转换与间接转换FPD。直接转换直接转换FPD分为非晶硒（分为非晶硒（a-Se）为光电材料的）为光电材料的FPD和多丝正比电离室和多丝正比电离室型（现在已很少使用）。间接转换型（现在已很少使用）。间接转换FPD又分为又分为CsIa-Si和和CCD摄像机两摄像机两种。种。（五）（五）CT成像检测器成像检测器CT成像是成像是X线经过准直器形成很细的直线射束（或扇形射线束），穿线经过准直器形成很细的直线射束（或扇形射线束），穿透人体被检测的体层面，经人体薄层内组织器官衰减后射出的透人体被检测的体层面，经人体薄层内组织器官衰减后射出的X线线（投影（投影P）到达高灵敏度的检测器，检测器接收透过被检体层后的）到达高灵敏度的检测器，检测器接收透过被检体层后的X线线束强度（束强度（I），然后将这含有人体信息的），然后将这含有人体信息的X线强度转换成相应的电信号，线强度转换成相应的电信号，通过测量电路将电信号放大，由通过测量电路将电信号放大，由A/D转换器转换为数字信号，再经计转换器转换为数字信号，再经计算机处理系统处理，重建出人体层面上组织结构对算机处理系统处理，重建出人体层面上组织结构对X线的衰减系数线的衰减系数（）的灰度图像。）的灰度图像。（六）磁共振成像的接收线圈（六）磁共振成像的接收线圈磁共振成像（磁共振成像（MRI）系统中应用各种成像感应线圈来检测）系统中应用各种成像感应线圈来检测MR信号。方法信号。方法是采用两个互相垂直的线圈，分别进行射频发射和是采用两个互相垂直的线圈，分别进行射频发射和MR信号的接收，因信号的接收，因此也叫双线圈感应法或交叉线圈法。在常用的此也叫双线圈感应法或交叉线圈法。在常用的XYZ直角坐标系中，常将直角坐标系中，常将发射线圈置于发射线圈置于X轴上，接收线圈加在轴上，接收线圈加在Y轴上，与静磁场轴上，与静磁场B0垂直。垂直。第五节 影像视读各种医学图像的视读方式：硬阅读和软阅读。各种医学图像的视读方式：硬阅读和软阅读。硬阅读：即是将各种成像技术得到的医学图像通过暗室处理、激光打硬阅读：即是将各种成像技术得到的医学图像通过暗室处理、激光打印机等打印成印机等打印成X线照片影像、线照片影像、CT影像、影像、MR影像等，然后通过这些照片影像等，然后通过这些照片影像进行视读。影像进行视读。软阅读：即是将各种成像技术得到的医学图像通过工作站，或由网络软阅读：即是将各种成像技术得到的医学图像通过工作站，或由网络传输到工作站，然后在工作站的影像显示器上进行视读。传输到工作站，然后在工作站的影像显示器上进行视读。两者各有其优点，但后者可以进行各种图像处理，使影像信息更清晰，两者各有其优点，但后者可以进行各种图像处理，使影像信息更清晰，有利于诊断；同时可以进行图像储存与传输，远程会诊等。但是影像有利于诊断；同时可以进行图像储存与传输，远程会诊等。但是影像显示器的空间分辨力不如照片影像。显示器的空间分辨力不如照片影像。旅游审美文化 7陆游；沈园陆游；沈园 城上斜阳画角哀，城上斜阳画角哀，沈园非复旧池台。沈园非复旧池台。伤心桥下春波绿，伤心桥下春波绿，曾是惊鸿照影来。曾是惊鸿照影来。柴埠溪；情人岩柴埠溪；情人岩,如笛卡儿所说如笛卡儿所说:“同一件事情可以使这批人高兴的要跳舞同一件事情可以使这批人高兴的要跳舞,却却使另一批人伤心的要流泪。使另一批人伤心的要流泪。”如菊花如菊花 中国与西方山水审美观的差异是十分明显的。在人与自中国与西方山水审美观的差异是十分明显的。在人与自然的关系方面，中国哲学主张然的关系方面，中国哲学主张“天人合一天人合一”，“物我一体物我一体”，而西方哲学则主张天人对立，物我对立。这种哲学观，而西方哲学则主张天人对立，物我对立。这种哲学观念的差异，必然导致山水审美观的分岐。念的差异，必然导致山水审美观的分岐。一）、中国人特别关注山水景观所附载的人文美一）、中国人特别关注山水景观所附载的人文美;而西方则而西方则关注山水景观本身的自然美关注山水景观本身的自然美 滕王阁序滕王阁序“落霞与孤鹜齐飞落霞与孤鹜齐飞,秋水共长天一色。秋水共长天一色。”“关关睢鸠，在河之洲，窈窕淑女，君子好逑关关睢鸠，在河之洲，窈窕淑女，君子好逑”，车尔尼雪夫斯基这样来描写水车尔尼雪夫斯基这样来描写水:“水由于它的形状而显现出美水由于它的形状而显现出美,辽阔的、辽阔的、一平如镜的宁静的水在我们的心理产生宏伟的形象。奔腾的瀑布一平如镜的宁静的水在我们的心理产生宏伟的形象。奔腾的瀑布,它它的气势是令人震惊的的气势是令人震惊的,它的奇怪特殊的形象也是令人神往的。水它的奇怪特殊的形象也是令人神往的。水,由于由于它的灿烂透明它的灿烂透明,它的淡青色光辉而令人迷恋它的淡青色光辉而令人迷恋,水把四周的一切如画地反水把四周的一切如画地反映出来映出来,把这一切屈曲地摇曳着把这一切屈曲地摇曳着,我们看到的水是第一流的写生画家。我们看到的水是第一流的写生画家。”二）、中国人的旅游审美集中于抒情的印象重现;西方人的旅游审美则集中于风景的对象描写艺术家林风眠先生提出:东西风景画表现方法的不同,实则是东西风景审美不同。1，中国的风景画“尺幅之间见深远”,不讲究比例尺寸,更接近于概括与含蓄的真实。“图外有画,咫尺千里,余味无穷”、“只见片断,不逞全形”,以表现情绪为主,各家皆饱览山色而在情绪浓厚时一发其胸中之所积,所画皆系一种印象,从来很少对着画的。而西方的风景画是对象的描写,以模仿自然为能事。2，中国国画采取非科学的“散点透视”方法,不重阴影明暗,不讲层次。立体感不强,虚实也不明晰,但却气韵生动,其内在精神与韵致得到充分表达,是谓神似。西画借助焦点透视法,重远近层次、阴影明暗,把模仿的逼真性(形似)作为衡量艺术成败得失的主要尺度。3，中国“天人合一”,高扬人的主体精神。认为艺术不在模仿自然,而在表达受自然感动之“心”;不在再现外物,而在抒情言志。而西方在于求真，在于再现外物。三）、中国人的风景审美其目的在于舒适精神、怡乐性情三）、中国人的风景审美其目的在于舒适精神、怡乐性情;西方人的目的在于追求形式美的享受以及光感、色彩、空西方人的目的在于追求形式美的享受以及光感、色彩、空间感的真实性。间感的真实性。中国南朝诗人陶弘景曾作诗中国南朝诗人陶弘景曾作诗:“山中何所有山中何所有,岭岭上多白云。只可自怡悦上多白云。只可自怡悦,不堪持赠君。不堪持赠君。”据说当时的皇帝几次邀请陶据说当时的皇帝几次邀请陶弘景下山做官弘景下山做官,都遭到他的拒绝。为什么呢都遭到他的拒绝。为什么呢?陶弘景以此诗说明了其中陶弘景以此诗说明了其中的原委。还有陶渊明的的原委。还有陶渊明的:“久在樊笼里久在樊笼里,复得返自然。复得返自然。”“采菊东篱下采菊东篱下,悠然见南山。山气日夕佳悠然见南山。山气日夕佳,飞鸟相与还飞鸟相与还,此中有真意此中有真意,欲辨已忘言。欲辨已忘言。”等都让人感觉到中国古人的审美情趣所在。由此可见等都让人感觉到中国古人的审美情趣所在。由此可见,中国人在旅游中国人在旅游审美中以审美中以“自适、畅神自适、畅神”为宗旨为宗旨,体现出重视人性自由的审美情调。体现出重视人性自由的审美情调。自适、畅快是一种精神上的自我观照自适、畅快是一种精神上的自我观照,是面对风景所产生的超功利的是面对风景所产生的超功利的人性自由人性自由,是一种沉入竟境的心灵状态。是一种沉入竟境的心灵状态。而西方而西方,因为深受自古希腊以来的形式主义美学思想的影响因为深受自古希腊以来的形式主义美学思想的影响,十分看重十分看重物体的形式美。西方人认为物体的形式美。西方人认为“美美”是一定数量关系的差异与统一所达是一定数量关系的差异与统一所达到的和谐。比如雕刻艺术到的和谐。比如雕刻艺术,西方曾概括出人体雕刻美的三个原则西方曾概括出人体雕刻美的三个原则:头头与全身比例为与全身比例为 1 7;重心在一只脚上重心在一只脚上;动作与肌肉要有柔化。总之动作与肌肉要有柔化。总之,身体各部分身体各部分,都应按一定比例来造型。所绘物象都应按一定比例来造型。所绘物象,立体、逼真立体、逼真,虚实分虚实分明如可触摸。明如可触摸。