生物医学工程基础 生医图象2-林江莉.ppt

四川大学材料学院生物医学工程系 生物医学图象(Biomedical Image) 生物医学工程基础（四） X射线断层成象 林江莉 （2007.11） 第一部分：医学成像 1.1 医学成像过程的组成部分及成像系统模型 1.2 基本概念 1.3 主要的成像系统及其应用 1.4 评价图像系统与图像质量 1.5 X射线断层成象 1.6 核磁共振成象 1.7 超声医学成象 1.5 X射线断层成象 The History Johan Radon (1917) showed how a reconstruction from projections was possible. Cormack (1963,1964) introduced Fourier transforms into the reconstruction algorithms. Hounsfield (1972) invented the X-ray Computer scanner for medical work (for which Cormack and Hounsfield shared a Nobel prize). EMI Ltd (1971) announced development of the EMI scanner which combined X-ray measurements and sophisticated algorithms solved by digital computers. X-CT的发展历程 1917 奥地利数学家Radon：从投影重建图像的原理 1920-60 美国物理学家A.M.Cormack：可行性证明、试验研究、仿真 1972 G.N.Housfield：装置和断层成像结果 X-CT成像的演变 第一幅脑CT图象 一.投影X线成像技术 1. X线的产生 X线管 加热的灯丝发射出电子 30~200千伏高压作用 灯丝射出电子 吸引到阳极靶子上 电子与靶内的原子相互作用产生X射线(少于1%的入射电子能量转换成了X射线，旋转阳极) X射线穿过管壁发射出来 2.X线的性质 (a)穿透作用: 波长短，能量大，能穿透一般光线不能穿透的物质，0.5～0.001A，25Kev～1Mev。 (b)荧光作用: 当X线照射某些物质时可产生荧光，利用这一性质，可以在荧光屏上直接观察X线图像。 (c)电离作用:具有足够能量的X线光子不仅能击脱物质原子轨道上的电子，使该物质产生一次电离，而且脱离原子的电子又与其它原子相碰，还会产生二次电离。可根据气体分子电离电荷的多少来测定X线的剂量。 (d)生物效应:X线是一种电离辐射。生物细胞经一定量的X线照射后会受到损害甚至坏死。放射治疗破坏肿瘤组织；也会导致一定正常组织的损伤 3. X线与人体组织的作用 当X射线穿过物体时，能量…… 物质的吸收，转换成其它形式的能量 散射，改变了原来的传播方向 透射，穿过被探查物体沿原方向继续向前传播，称为透射分量。 二、投影X线成像系统 最早的X线成像方法是靠投影成像 投影成像分为： 透视： 荧光透视成像系统 摄影： 胶片摄影系统 第一代的荧光透视接收器 平板荧光屏 优点：观察组织形态、位置外，还可以观察脏器的运动 缺点：屏的亮度比较低，观察起来比较吃力。放射科医生一般要在黑暗环境中待15分钟左右才能使自己的眼睛适应，可观察到的信息也较少） 解决方案 采用影像增强管 影像增强管的引入是透视X射线成像系统的一项重大改进。 现代的投影X射线成像设备 采用影像增强管-电视系统 包含影像增强管、光学图像分配系统和一个包括摄像机、监视器的闭路视频系统及辅助电子设备 视频系统的引入是荧光透视成像系统的又一项重大改进 胶片摄影系统 用摄影胶片代替透视的荧光屏 X射线在胶片上形成潜影，经过显影、定影，将影像固定在胶片上 临床中使用屏-胶片系统：它是由涂上感光乳胶的胶片和与胶片紧密接触的一个或两个荧光增强屏组成的。 X射线的能量由增强屏吸收，并将大约5～20%转变为光线，使胶片曝光。这样胶片曝光所需的实际X射线辐射剂量大幅度地降低。但……产生一定的模糊 数字X射线摄影 数字电视X射线摄影系统 投影X线成像的问题？ 重叠：三维物体结构投影在一个二维平面上 办法：设法获取某一指定断面的图像，或者是人为突出人体中某种结构（如血管、骨骼）的形象。 三、 数字减影技术DSA 最早应用于血管系统的研究 在病人的血管中注入造影剂（造影剂对X线的衰减系数大于人体的骨骼和软组织） 摄下同一部位注入造影剂前后的两帧图像。原则上讲，只要将这两帧图像相减，就能消除血管外其余的组织形象，而只保留造影血管的图像 四、运动断层摄影 为了获取某一深度的图像 只