醫學成像系統原理知識點總結複習

2021-12-24 10:23:32 字數 5015 閱讀 5771

cr成像過程:用成像板取代了傳統的屏-膠片系統,成像板在x射線的照射下,螢光物質吸收了入射的x射線並將其能量儲存起來,形成「潛影」,然後用雷射束掃瞄螢光屏,屏上的資訊由此轉化成光訊號放射出來,光訊號經過光電倍增管放大後由ad轉換器轉換成數碼訊號並存入計算機。(x線-影像板-ip潛影-雷射掃瞄系統讀取-輝盡性螢光-光電轉換(倍增)器-電訊號-a/d轉換器-數位化影像資訊-計算機處理-數位化影象)

儲存屏與傳統屏-膠片系統的比較:1.靈敏度高。

在相同情況下,cr系統需要的x射線照射劑量小的多。2.動態範圍寬。

其動態範圍超過10000:1,cr獲得的影象具有良好的一致性與穩定性。3.

影像更清晰。cr系統的解析度更高了,而且工作效率與更高了。

dr數字放射成像過程:是指一種基於大面積的平板檢測器的直接數位化x射線成像系統,平板檢測器是在玻璃基底上生成的薄膜矽電晶體陣列組成,每乙個檢測器畫素由乙個光電二極體和相連的tft組成在陣列的上面由摻鉈的csi閃爍物、反射層和石墨保護層構成。當入射的x射線照射到csi時,csi閃爍體產生可見光通過內部光纖傳到tft陣列,並轉換成電訊號,這個電訊號經過放大後由ad轉換器轉換成數碼訊號。

(x線-平板探測器-光閃爍器-光訊號-光電轉換(倍增)器-電訊號-a/d轉換器-數位化影像資訊-計算機處理-數位化影象)

投影x線影象質量評價:常用指標有訊雜比、對比度、對比度/雜訊比、不銳度、空間解析度、調製傳遞函式、量子檢測效率。訊雜比:

檢測器上測得的入射光子數越大,訊雜比越高。空間解析度是系統所能分辨的兩個相鄰物體間的最小距離,螢光閃爍屏的厚度、膠片**速度等都會影響空間解析度。

數字x射線成像系統的優點:1、改善了影象顯示的質量。使用者在獲得數位化影象後,很容易對他做各種灰度處理,讓其適應顯示器的動態範圍。

2、減少對病人的照射劑量。只要影象中的訊雜比足夠高,在低劑量照射中損失的一部分對比度可以在顯示過程中將灰度調整過來。3、影象後處理功能。

數字影象處理技術可以對所獲得的數字影象進行各種有效的處理。4、影象的儲存與檢索。計算機儲存裝置可以很方便的檢錯各種資料。

5、影象的通訊。目前數位化影象可以在醫院的各個科室間互相傳送,便於診斷使用。

ct影象重建方法:迭代法、直接反投影法、濾波反投影法

螺旋 ct 如何提高成像質量(螺距、滑環、高壓控制、檢測器、線性插補成像平面重建演算法)

螺旋ct工作原理:在病人台架連續移動的過程中不間斷地採集資料,採集資料時,x射線管和檢測器圍繞病人旋轉來採集整個平面的資料。

螺旋ct裝置分為旋轉部分和固定部分。旋轉部分包括x射線管、準直器、次級高壓發生器、x射線檢測器和相關的電子線路;固定部分包含前端資料儲存器、初級高壓發生器和計算機。

螺距:機架旋轉一周檢查床前進的距離d。p = d/w:

如果p<1,相鄰兩個螺旋掃瞄層就會發生重疊,增加對病人的照射劑量;若p=1,則掃面層大致是一層靠一層,沒有重疊和間隙。若p>1,相鄰層面中會出現空隙,會使影象模糊。

滑環的功能:由於機架在整個資料採集的過程中連續地旋轉,安裝在機架上的x射線管的輸入電源及檢測器的輸出訊號都必須通過一種特殊設計的滑環來傳遞,避免了導線纏繞問題

滑環傳輸高電壓問題:解決方法有兩個,一是將高壓的產生分成兩個階段:由滑環外固定的初級高壓發生器先將電壓公升至乙個中間水平,通過滑環傳入後再由次級高壓發生器將電壓公升至正常工作電壓。

二是僅將乙個低電壓通過滑環傳到高壓發生器,它將產生高壓給x射線管供電。

r照相機組成:整個系統由準直器、閃爍晶體、光電倍增光陣列、位置計算電路、脈衝高度分析器與相應的顯示裝置構成。

r照相機成像訊號流程:準直器讓人體內向外輻射的r射線準確投射到閃爍晶體上,構成閃爍影象,閃爍晶體把入射r射線光子轉換成光學影象,然後光電倍增管將光學影象轉換成電脈衝影象,電脈衝訊號經過電阻矩陣電路後形成相對應的電訊號,同時得到發生閃爍的位置訊號,這個訊號經過計算機進一步處理後得到準確的閃爍點座標,最後,能量訊號與座標訊號組合起來就形成了完整的核醫學影象。

準直器的作用:實現空間定位,使得來自不同空間部位的射線照射到閃爍體的特定位置上。

準直器分為:平行孔型,張角型,聚焦型、針孔型。

理想閃爍體的要求:1、對入射的r射線光子有較高的俘獲效率。2、與入射光子相互作用後的發光效率高,但發光的持續時間又較短。

3、材料的發光效率高,而且具有良好的光學效能,對螢光的傳播呈透明且折射小。

正電子發射型斷層成像(pet):在衰變過程中,當乙個質子轉變為中子時發射出正電子,正電子很快就與周圍環境中的電相結合發生質量湮滅,並由此轉化成兩個能量為511kev且傳播方向幾乎完全相反的r射線光子。再利用兩個r射線光子向相反方向傳播的這一特徵,可通過一種稱為「符合檢測」的技術實現投影資料的採集,並由此實現斷層成像。

為什麼要做pet衰減校正:為了準確地確定放射性核素在人體內的密度分布,pet系統也需要進行衰減校正。

pet衰減效正方法:可以用乙個體外輻射源繞人體旋轉一周用透射的方法測出相應路徑上的衰減,然後在影象重建之前對資料進行衰減校正。pet的衰減校正比spect的更精確。

pet空間解析度受兩個因素約束:1.兩個湮滅光子的傳播方向不是嚴格成180度。2.正電子在發生湮滅之前實際已經傳播了一段距離。

pet系統評價:pet的優點是系統的靈敏度高,定位更精確並能夠進行較嚴格的衰減校正。缺點是裝置的**過高,而且該醫院必須配備迴旋加速器。

為什麼要做spect衰減效正:影像spect系統效能的乙個重要因素就是r射線在傳播過程中的衰減,如果在重建演算法中忽略人體對r射線產生衰減的因素,就會使所得的影象失去定量的意義,所以要做衰減效正。

質量湮滅現象:正電子與電子結合,發生質量湮滅,並轉化成兩個能量為511kev且傳播方向完全相反的r射線光子。

響應線:在pet系統中,檢測器陣列被安置在乙個環形結構上,各個檢測器的輸出分別連到一系列符合檢測電路中。如果符合檢測電路在乙個很小的時間間隔內,同時獲得兩個檢測器輸出的訊號,則認為在這兩個檢測器的空間連線上有釋放正電子的核素存在。

這條連線稱為響應線。響應線上的計數資訊將送到計算機中作進一步的處理,以獲得核素在體內分布濃度的斷面像。

符合檢測電路原理:從兩個檢測器來的訊號先經過前置放大和低通濾波來除去高頻雜訊,然後訊號再被送到幅度閾值檢測電路中,只有當輸入訊號超過一定幅度時,電路才有脈衝輸出,兩路輸出被送到乙個與門的輸入端,只有當符合檢測器在乙個很短的時間間隔內同時檢測到r射線光子時,才有訊號輸出到計算機。

電子相控陣探頭原理:如果控制達到各陣元的激勵脈衝依次相差乙個固定時間,則疊加後波束的方向與探頭表面的法線方向之間就存在乙個偏轉角。

電子相控陣探頭功能:調整各陣元激勵的延遲時間,可改變聲束的指向,可以實現聲束的聚焦。

取樣體積:取樣體積的長度決定系統的軸向解析度;取樣體積的寬度決定系統的側向解析度。

b超關鍵技術:1.換能器:

聲透鏡、一維電子聚焦、動態孔徑、環陣技術、高維探頭、動態頻率掃瞄。2.波束形成技術:

空間解析度的改善、時間解析度的提高、對比度解析度的提高。

提高超聲解析度的方法:1.聲透鏡:

使用聲透鏡,聲束變細,系統側向解析度提高。2.一維電子聚焦:

人為改變延遲時間,改變焦距的長度,獲得指定深度內的資訊。3.動態孔徑:

探查較淺部位用小孔徑,而深部位採用大孔徑。4.環陣技術:

可以解決與換能器陣元排列方向垂直方向上的聚焦問題,利用動態聚焦和動態孔徑實現全程聚焦,提高回波的訊雜比。5.高維探頭:

在掃瞄平面的厚度方向實現電子聚焦,在該方向上對陣元切割。6.動態頻率掃瞄:

對淺部位採用高發射頻率以獲得高的軸向解析度。對於深部位適當降低發射頻率以保證探查深度,最後將不同深度影象綜合在一起就是完整的影象。

數字式波束形成技術:1、提高空間解析度,實現從近場到遠場精細地控制波束聚焦,盡量縮短焦點移動步距2、提高時間解析度,提高整體系統的幀頻即提高時間解析度3、提高對比度解析度,對回波訊號作不同的加權處理,從而使系統的對比度解析度提高。

數字掃瞄變換器(dsc):變換一是掃瞄格式的變換,二是掃瞄速度的變換。dsc主要解決了座標變換和資料插補兩個問題。

座標變換有兩種方案:大影象儲存器方案和小影象儲存器方案。資料插補方法有:

一維水平插補、二維平面插補、圓插補。資料插補可以使得影象均勻、連續。

超聲成像系統評價:評定標準:1、細微解析度,指清晰地區分細微組織的能力2、對比清晰度,指有明亮反射物存在的情況下鑑別組織型別及細微結構的能力3、全場均勻性,在整個顯示範圍內提供較好的細節解析度與對比清晰度的能力。

確定超聲成像引數的方法:1、人體組織**模組2、波束曲線測繪法3、波束剖面法

二維傅利葉變換法優點:直接計算出每個體素的自旋質子的密度,無需任何重建過程,這樣既節省了計算工作量,對磁場不均勻性的敏感程度也減弱了。另外,二維傅利葉變換成像方法還可以很容易地擴充套件成三維成像。

傅利葉變換的過程:選層激勵、相位編碼、資料讀出。選層激勵階段,先施加乙個沿z方向的梯度場gz,沿z軸的每乙個橫向平面都有自身的磁場強度值。

再在gz存續期間施加適當的90度射頻脈衝,就可選擇乙個特定的成像平面。選擇橫截面的梯度場結束後,在緊跟著的相位編碼階段中要給選出的平面施加乙個短時的梯度場,可沿y方向或x方向。施加梯度場gx後,處於不同x座標下的質子將按不同的頻率開始進動,由此可依據訊號頻率的差異來判斷來自不同空間位置上的磁共振訊號,這就實現了空間編碼。

mri成像過程:通過對靜磁場(bo)中的人體施加某種特定頻率的射頻脈衝(rf)電磁波,使人體組織中的氫質子受到激勵而發生磁共振現象,當rf脈衝中止後,氫質子在弛豫過程中發射出射頻訊號,被接收線圈接收,再利用梯度磁場進行空間定位,最後進行影象重建而成像。

磁共振成像mr 影象質量的評價指標:影象訊雜比、影象對比度、空間解析度、均勻度等。

1.訊雜比:指檢測到的組織訊號強度與背景雜訊強度之比。

訊雜比越大,則組織訊號成份越多,混在訊號裡的雜訊越少,影象質量越高。2.對比度:

是指被檢組織之間訊號強度的相對差異。影響對比度因素主要包括被檢組織的固有特性(質子密度、t1、t2 等)、選擇的各種引數(如脈衝序列、時間引數和磁場強度)及所有影響影象對比的因素(如對比劑)等。3.

空間解析度:指mr影象可辨認的鄰接物體的空間最小距離,即影象所顯示興趣區域內細微結構的分辨能力。取決於成像組織體素容積的大小。

體素容積小,能分辨出的細微結構幾何尺寸小,空間解析度高。4.均勻度:

指影象上均勻物質訊號強度偏差。偏差越大,均勻度越低。均勻度與訊號強度均勻度、snr 均勻度、cnr 均勻度有關係,也與靜磁場均勻度、梯度磁場均勻度、表面線圈擺放的位置等有關係,其測量可用水模來完成。

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