医学影像设备

医学影像设备X线产生条件(Radiation Conditions)1.要有一个电子源，能根据需要，随时提供足够数量的电子，这个电子源称为阴极（cathode）；2.要有一个能经受高速电子撞击而产生Ｘ线的靶，即阳极（anode）；3.要有高速电子流。

两个方面，其一是高压电场，使电子获得动能；其二是有高真空环境，使电子在运动中不受气体分子的阻挡和电离放电而降低能量，同时也能保护灯丝不致因氧化而被烧毁。

X线的作用(Functions of X-ray)1.物理作用穿透作用（X线的能量很大，波长很短，穿透力很强，故能穿透物质的原子间隙，但其穿透程度与物质的性质、结构有关）荧光作用（某些物质受到Ｘ线照射时会产生荧光，如磷、铂氰化钡、硫化锌镉等）电离作用（具有足够能量的X线光子照射物质时，使核外电子脱离原子轨道）X线的质和量(Quality&Quantity)1.物理方面在一定时间内，通过与射线方向垂直的单位面积的辐射能量，叫做X射线的量；X射线穿透物质的本领或者说这些光子的能量就表示X射线的质（或硬度）。

2.诊断方面以X线管的管电流与X射线照射时间的乘积来表示X射线的量－毫安秒（mAs）；以X线管的峰值管电压（KVp）来表示X射线的质。

半价层(Half-thickness)半价层是使一束X线的强度减弱到其初始值一半时所需要的标准物质的厚度。

通常也用半价层来表示X线的质，表示X线穿透能力。

诊断用X线通常用铝作为表示半价层的物质，半价层愈大表示X线的质愈硬。

X线球管1.固定阳极X线球管（Stationary Anode X-ray Tube ）••电子动能99％转换为热能，灯丝及靶面采用钨：熔点高（3370℃）、机械强度高、寿命长、延展性好。

•二次电子：高速电子轰击靶面，少量电子反射回来形成二次电子，能量为原来的90％左右。

危害：1.降低真空度2.影响成像质量3.造成灯丝损害•集射罩：1.使电子集中2.防止二次电子有效焦点的大小与X线球管的管电流强度(管电流)和电压(管电压)有关。

在管电流一定的条件下，管电压越高，电子间排斥力相对电场力的作用变小，所以有效焦点尺寸略有减小；在管电压一定的条件下，尤其在低压时，管电流增大，电子间的排斥力增大，有效焦点尺寸将明显增加，这种现象称为焦点增涨。

要提高阳极功率及散热，就要增大实际焦点面积：1.增加阴极灯丝的长度L；2.增大阳极倾角θ。

增大实际焦点面积又影响了清晰度。

因此提高阳极功率与保证图像清晰成为矛盾。

2.旋转阳极X线球管（Rotating Anode X-ray Tube）高压整流器(High V oltage Rectifier)定义：将高压变压器次级输出的交流电压整流为脉动直流电压的电子器件。

早期使用高压真空二极管，目前采用半导体整流器。

高压真空二极管结构阴极：通过加热发射电子阳极：接受电子，传导管电流玻璃管：维持高真空环境半导体（硅silicon）高压整流器寿命长，机械强度高，无须灯丝加热，体积小。

内部由许多单晶硅二极管串联而成，外壳用环氧树脂(epoxy resin)封装。

高压整流电路(High V oltage Rectification Circuits)一、半波自整流(self-rectification)球管直接与高压发生器次级输出端相接，正半周产生X线，负半周截止，球管本身就起整流作用。

•优缺点：当阳极过热，负半周存在反向电流；球管易损坏；效率低下；电路简单，组合机头中常用。

半波自整流电路及波形图单相全波桥式整流(single-Phase fullwave rectification)•采用半导体高压整流器。

•优点：球管效率高，容许负载大；单相全波桥式整流波形图三相全波桥式整流(three-Phase fullwave rectification) •优点：功率更大、效率更高；管电压脉动量小；缩短曝光最短时限；•缺点：电路复杂，造价高；三相十二波桥式整流波形图三相电路比较单相电路的优越性1.三相电路产生软辐射线少，皮肤剂量相应减少；2.对于同样的KV和mA,三相电路能产生更多X线；3.同样曝光量，三相电路可缩短曝光时间；4.三相电路热负荷更均匀，可延长球管寿命。

倍压整流优点：体积小；管电压脉动量小；辐射效率高。

缺点：球管负担重。

倍压整流，可以把较低的交流电压，用耐压较低的整流二极管和电容器，“整”出一个较高的直流电压。

倍压整流电路一般按输出电压是输入电压的多少倍，分为二倍压、三倍压与多倍压整流电路。

二倍压整流电路由变压器B、两个整流二极管D1、D2及两个电容器C1、C2组成。

经过D1 对C1充电负半周：二极管D2导通，D1截止，电流经过D2对C2充电X线电视系统（X－TV System）定义：利用影像增强器将不可见的X线转换为亮度很高的可见光影像，再通过摄像机转换为电信号，经放大处理后用电缆输送到显示器，显示出人体各部位的组织结构的系统。

优点：•透视剂量低改善医生工作环境为科学和教研打好基础•影像增强器结构影像增强器工作原理X线在输入屏上成荧光影像，输入屏内侧的光电阴极按荧光的强弱产生光电子（光电效应），形成电子影像。

光电子束高速飞向阳极，在聚焦电极作用下于输出屏前方形成了缩小的电子倒像，其电子束射到输出荧光屏上，形成了荧光影像，亮度增加1000～10000倍。

影像增强器参数(Parameters)视野（field of view）在指定的电极电压下，用于影像增强器轴线平行的X线照射时在输出屏上显示的最大输入影像尺寸。

由于球管发出的是点射线，故有效视野比标称视野小。

输出图像直径（output image diameter）在指定的电极电压下，有效输出视野在输出屏上映出的影像直径。

15、20、30mm图像分辨率（image resolution factor）在管电压45kV、管电流0.1mA的照射条件下，将影像增强器输入屏置于离球管中心1m处，在输入屏前安放由不透过X线的重金属线按不同间隙构成的分辨率测试卡，观测输出影像在1cm宽度内能看清的线对数。

25～50LP/cm影像对比度（image contrast）在影像增强器入射面中心部位放置相当于入射面有效面积10％的2mm厚的圆形X线屏蔽铅板上，从输出屏上观察没有铅板屏蔽部分的最大亮度与铅板屏蔽部分亮度之比。

10：1～20：1信噪比（Signal Noise Ratio）（1）未被荧光层吸收的X线打到输入屏上；（2）残留气体电离引起的自由电子；（3）光学系统的来回反射；（4）防护不佳造成散射X线影响；（5）本底噪声。

DSA系统定义：数字减影血管成像（Digital Subtracted Angiography）是在通常血管造影的过程中运用数字计算机技术，取人体同一部位2帧不同的数字影像进行相减处理，消去影像的相同部分，得到造影剂充盈的血管影像。

CR成像的基本原理使用IP板( Imaging Plate) 记录下X射线穿透人体衰减后的潜影(latent Image),此为第一次激发。

•激发的IP板，再经过激光扫描仪（激光束扫描）依据光致发光原理（PSL Photo Stimulated Lumines）读取影像数据,此过程为第二次激发。

•将读取的影像数据转换成图像信号，并传输到图像工作站（Image Workstation）进行各种图像处理和显示、照相等。

CR定义CR定义数字影像与传统影像的比较PACS(Picture Archiving and Communication System)，中文全称是医学影像存档和通讯系统。

定义CT: Computed Tomography 计算机断层成像为表示物质对X 射线的衰减能力μ （吸收能力），Hounsfield 引入CT 值。

CT 值定义：某物质的CT 值等于该物质的衰减系数与水的衰减系数之差，再与水的衰减系数之比后乘以1000。

μ值：水：1 致密骨： 1.9－2.0CT 值：水：0 空气：-1000 骨： ＋1000常见组织CT 值：骨： 200-1000 血液： 12 脑灰质： 34－46 脑白质：22－32 脂肪： -100CT 的影像重建 典型重建方法有三种：代数重建（很少采用，较精确）反投影重建褶积－反投影重建（三代以后CT 通常采用）衡量影像质量的指标主要指标2种：1. 对比度分辨率 (page 56) 空间分辨率 （page 56)其它：1. 厚度、线性、均匀性、伪影、噪声等1、对比度分辨率定义： 当感兴趣细节与背景间对比度低的情况下，将一定大小的细节鉴别出来的能力。

影响因素：层厚度；探测器接收到的能量大小2、空间分辨率定义： 高对比度条件下（>10％）鉴别出细微差别的能力。

影响因素： 探测器孔的宽度 矩阵大小和显示象素的大小采样点间的距离 重建运算机械精度 X 线管焦点的大小窗位 —— Window Level （Window Center ）兴趣区灰阶的中心CT 值。

窗宽—— Window Width兴趣区灰阶的上下阈值间的范围窗口技术意义：观察者可以随意调整影像的对比度，使观察的部位影像更清晰。

窗口技术螺旋CT概念 （Page 66） 螺旋CT 是X 线球管绕被检物体匀速旋转，被检查物体匀速前进，X 线连续发生的扫描过程。

X 线在被检查物体上留下的轨迹是螺旋曲线，故称螺旋CT 。

螺旋CT 的结构1000⨯-=水水μμμCT滑环技术(slip ring)区分是否螺旋CT 的代表技术。

传统常规CT 机架部分电源的传输靠电缆，在机架旋转过程中，存在缠扰问题。

不能单一方向无限制旋转。

滑环技术解决了这一问题。

通过嵌在机架旋转上的滑环和固定在机架上的电刷来进行电流和数据的传输。

滑环的分类：1、高压滑环把产生球管高压的高压发生器放在机架外部，通过电刷和滑环传输的是高压电。

优点： 对高压发生器要求低，缺点：⑴吸附灰尘，影响电刷和滑环的保养。

⑵高压易打火灼伤滑环影响使用寿命。

⑶安全问题。

2、低压滑环将高压发生器放到机架上，滑环上通过低压大电流。

在机架上完成高压的产生。

优点：⑴相对高压滑环，易于保养。

⑵滑环上通过的是低压，不打火，延长滑环的寿命。

⑶安全性提高。

缺点：⑴对高压发生器的要求提高，要体积小，重量轻。

扫描架扫描床控制台 硬件三件套固定架旋转架定位功能计算机系统控制通讯软件三维或四维重建、虚拟内窥镜血管成像、图像层面重建 检查功能高压滑环：高压在机架外发生，易打火低压滑环：高压在机架上发生，电流大⏹ 滑环该技术的实现，包括两个关键的解决：第一，它应用了中频技术将高压发生器制作得很小，并与凹球管连在一起形成组合，固定在机架内，随机架旋转而同步运动。

第二，它运用高速旋转的封闭滑环来代替机架运动器件的供电和传送数据的电缆。