第七章醫學影像成像設備超聲波成像儀器X射線成像設備磁共振成像設備核醫學成像設備主要內容包括：第七章醫學影像成像設備超聲波成像儀器第七章醫學影像成像設備

成像技術及設備信息載體（如X線、г線、射頻、超聲波等）攜帶需要成像的物體的特征量信息，通過成像系統形成物體的圖像或影像.

關鍵技術：1、信息載體的特性；

2、信息載體在生物組織中的特性。

3、圖像重建原理、重建算法。

第七章醫學影像成像設備成像技術及設備第七章醫學影像成像設備投影X射線成像系統物理介質的計算機斷層成像系統（X-CT）放射性核素成像系統（E-CT）超聲成像系統(B超)磁共振成像系統（MRI）成像系統X射線的

衰減г射線的

含量不同組織界面對超聲波的反射磁場共振信號強度第七章醫學影像成像設備投影X射線成像系統物理介質的計算機第七章醫學影像成像設備超聲成像（B超）：

利用超聲波遇到不同組織界面時的強反射特性第七章醫學影像成像設備超聲成像（B超）：

利用超聲波遇第七章醫學影像成像設備超聲成像（B超）：

第七章醫學影像成像設備超聲成像（B超）：

第七章醫學影像成像設備投影X射線成像（X-Ray）：

X射線X射線像物體衰減度適中（能量不太高也不太低）所成像是三維結構在二維平面上的投影，非斷層成像第七章醫學影像成像設備投影X射線成像（X-Ray）：

第七章醫學影像成像設備投影X-Ray第七章醫學影像成像設備投影X-Ray第七章醫學影像成像設備X射線計算機斷層成像（X-CT）：

反投影重建

（中心切片定理）第七章醫學影像成像設備X射線計算機斷層成像（X-CT）：第七章醫學影像成像設備第七章醫學影像成像設備第七章醫學影像成像設備第七章醫學影像成像設備第七章醫學影像成像設備放射性核素成像（E-CT）：

注射藥物

（上面標有放射性同位數，藥物被人體吸收后參與新陳代謝，并放射г射線）г射線與X射線一樣具有衰減性，需要進行衰減補償，為什么？第七章醫學影像成像設備放射性核素成像（E-CT）：

注射第七章醫學影像成像設備磁共振成像（MRI）：

第七章醫學影像成像設備磁共振成像（MRI）：

第七章醫學影像成像設備第七章醫學影像成像設備第七章醫學影像成像設備未加梯度場加相位梯度場加頻率梯度場層面信號的編碼技術第七章醫學影像成像設備未加梯度場加相位梯度場加頻率梯度場第七章醫學影像成像設備計算機在醫學成像中的基本步驟1、根據測量原理采集圖像數據；2、提取圖像特征建立圖像；3、在顯示屏上顯示圖像；4、利用圖像處理技術提高圖像質量（圖像后處理）；5、存儲和檢索圖像。第七章醫學影像成像設備計算機在醫學成像中的基本步驟1、根7.1超聲波成像儀器7.1.1超聲診斷儀的發展歷史1915年德國科學家發現強超聲可導致水中小動物死亡。1922年德國獲得超聲治療專利。1933年出現第一篇有關超聲治療疾病的臨床效果的報道。20世紀40年代末A型超聲診斷儀開始應用于臨床。70年代后期B型、D型超聲儀開始出現。80年代彩色血流成像出現。90年代數字超聲、三維超聲、介入超聲在臨床上廣泛應用。7.1超聲波成像儀器7.1.1超聲診斷儀的發展歷7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎超聲波被發射到病人的身體內，遇到不同組織后反射回，被接收裝置收到并由計算機處理后重建成圖像。由于不同密度的組織吸收不同聲阻抗和衰減特性，這些不同導致了不同組織由不同灰度所表現的圖像。7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎距離＝時間×速度/2。發射波的頻率必須很小。聲波在軟組織與骨骼或空氣的臨界面，可觀察到強烈的反射。聲強會隨著傳播距離的增加而減少，這種又稱為超聲的衰減現象。衰減系數在軟組織中與聲頻成比例。對于大腦的超聲波檢查，只能用低頻聲波，這意味著低分辨率。7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎1、超聲傳播的物理特性

（1）衰減；

（2）傳播速度；

（3）反射、折射、衍射和散射;

（4）聲反射效應：聲波傳播到兩種阻抗不同的介

質界面上，如界面尺寸遠大于波

長時，便會引起部分或全部聲能

的返回。反射回來的超聲為回聲。

7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎2、超聲成像的基本原理

超聲經過不同正常器官或病變的內部，其內部回聲可以是無回聲、低回聲或不同程度的強回聲。

7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎2、超聲成像的基本原理無回聲：超聲經過的區域沒有反射。

液性暗區、衰減暗區、實質暗區低回聲：內部回聲為分布均勻的點狀回聲。強回聲：強回聲、較強回聲、極強回聲。7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎含液體臟器如膽囊、膀胱、血管、心臟等，壁與周圍臟器及內部液體間為界面、液體為均勻的無回聲區。實質性軟組織臟器如肝、脾、腎等臟器均有包膜，周圍有間隙，內部各有一定結構，如肝可以顯示臟器輪廓、均勻的肝實質與肝內管道結構。7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎當臟器有病變時，由于病變組織與正常組織的聲學特性不同，超聲通過時產生不同正常的回聲規律，各種病變組織亦各有其聲學特性、其反射規律亦不相同。如肝內液性病變為無回聲區，肝癌為強弱不均的實質性回聲區、邊緣不整齊，膽囊內結石則在無回聲區中有強回聲光團，后方有聲影。

7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎含氣臟器如肺、由于肺泡內空氣與軟組織間聲阻差異極大，在其交界面上產生全反射（幾乎100％），并形成多次反射。

7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像1、B型超聲診斷儀的基本工作原理B超中回波信號的強度通過光斑的形式出現。信號強，光點就亮，反之就暗。7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像17.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像1、B型超聲診斷儀的基本工作原理7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像17.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像2、B型超聲的特點（1）B型超聲與A型超聲的三個不同點顯示的亮度隨回波電信號的大小而變化。發射的聲速必須掃描。根據圖像信息進行疾病診斷。7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像27.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像2、B型超聲的特點（2）B型超聲的特點可以直觀的顯示臟器的大小、形態結構，并可將實質性、液性或含氣性組織區分開來。成像速度快，可進行實時動態成像。對軟組織的分辨率是X射線的100倍。三種掃描方式：線性（腹部）、扇形（心臟）和凸陣（介于二者之間）。7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像27.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（1）電子線陣掃描由許多小換能器陣元排成直線，在電子線路的控制下換能器陣元一個一個接力式的發射和接受超聲波，完成掃查過程。優點：所得圖像的掃描線均勻分布。缺點：探頭的幾何尺寸限制了它可以探查的范圍。如：體外掃查心臟時，超聲束只能通過肋骨間的縫隙進入體內。這種情況下采用線陣探頭不合適。采用扇束掃描較合適。7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（2）電子扇形掃描用電子線路控制的方法實現扇形掃描。

探頭有多個陣元組成.調整各陣元的激勵延遲除了可改變波束的指向外，還可實現聲束聚焦。7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3生物醫學儀器(第七章)課件7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（3）電子凸陣掃描由許多換能器陣元排列在一個圓弧上。優點：與線陣探頭相比，掃查范圍顯然變大。

設計不同的圓弧半徑的凸陣探頭可滿足不同的應用場合：大半徑探頭用于探查腹部；小半徑探頭可以用來探查心臟。7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像指測定血管或心臟中某個位置上的血流速度，包括大小與方向。再通過一定的計算可以得出血流的平均流速脈動指數、阻力指數等指標供臨床診斷參考。7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像超聲脈沖發射接收回波信號正交解調壁濾波器平均速度方差估計彩色血流圖顯示信號處理流程圖7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理A(t)：t時刻代表某一深度的散射強度。Φ(t)：包含速度信息的相位。要辦法去掉f0成分。（4）彩色多普勒血流超聲成像7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像可能出現彩色逆轉，容易誤認為血流紊亂。不能用于血流速度的定量分析。只能觀察單一方向的血流。湍流顯示不確定性。1）普通彩色多普勒血流成像（CDFI）的局限性7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像彩色多普勒能量圖（CDE）：不能表示血流的速度和方向。

具有高空間分辨率，可顯示低速小血管。彩色多普勒方向性能量圖（DCA）：能同時提取能量和平均速度信息。彩色多普勒組織成像圖（TDI）：對有運動的組織成像。2）幾種擴展方向7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.4全數字化超聲診斷儀和新的成像技術全數字化超聲診斷設備：從超聲聲束的發射到圖像的

前后處理完全實現數字化。采用數字化前端：在探頭內加入微型集成電路。采用數字化波束形成技術改善空間分辨率和波束聚焦特性，

提高時間分辨率。每一陣元都要一個A/D轉換器，而且要求采樣頻率非常高，

因此對A/D轉換器的數目和性能的要求增加很多，使造價

提高，一般僅用于高檔成像系統中。特點：7.1超聲波成像儀器7.1.4全數字化超聲診斷儀7.1超聲波成像儀器7.1.4全數字化超聲診斷儀和新的成像技術動態多頻率掃描：在探測深部組織時用低頻信號，探測淺部

組織時用高頻信號，從而提高縱向分辨率。動態聚焦：采取固定發射聚焦，而在接收時快速改變聚焦?？勺兛讖剑喊l射時以一定數量的陣元組合進行，接收時對于

近場區用少數陣元。合成孔徑聚焦成像：實現逐點聚焦。三維超聲重建。數字編碼技術。多聲束形成技術：形成多條接收聲束技術，提高成像速度。諧波成像：通過測量諧波成分，抑制不含造影劑的組織。動態頻率掃描系統：多頻率超聲波同時發射和分段接收?；赑C平臺的超聲圖像主要技術：7.1超聲波成像儀器7.1.4全數字化超聲診斷儀7.2X射線成像儀器1895年——德國物理學家倫琴發現X射線

（開創了人體影像診斷的先河）7.2X射線成像儀器1895年——德國物理學家倫琴發現X7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理X射線成像相關特性：穿透作用

熒光作用攝影作用電離效應與波長、被照體的密度和厚度相關本身肉眼看不見，但照射某些物質時可產生熒光可使膠片感光成像任何物質均有，通過測量空氣電離的程度可計算X射線的量7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理X射7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理X射線發生裝置陰極陽極真空玻璃管7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理X射7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理2.計算X線成像CR特點：用IP板代替X線膠片，IP板可重復使用達上千次。

IP上的潛影可用激光掃描系統讀取，并轉換成數字信號。影像可后處理，可改變圖像特性。7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理2.7.2X射線成像儀器7.2.2血管數字減影的原理7.2X射線成像儀器7.2.2血管數字減影的原理7.2X射線成像儀器7.2.2血管數字減影的原理蒙片：MaskImage，對檢查部位直接進行X光拍攝得到的圖像。盈片：ContrastImage，給病人血管注射含碘造影劑后對同一部位拍攝得到的圖像。7.2X射線成像儀器7.2.2血管數字減影的原理7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建1.發展簡述1895年，倫琴發現X射線，開創醫學影像先河。1914年，提出用普通X射線源獲得某個斷層像。

缺點：成像時間長，容易引入運動偽跡。x射線源和探測器運動速度的穩定性直接影響圖象效果。在成像過程中很難保證X射線本身的穩定。增加患者的照射劑量。7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建2.計算機斷層成像CT的理論基礎投影坐標R，其原點為xoy坐標原點在其上的垂足。R與x軸的夾角為θ。反映了投影的方向。投影：沿某一投影方向，對每一條投影線計算f（x，y）的線積分→得到一系列的投影值，形成投影函數。改變θ角可得到一系列。7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建2.計算機斷層成像CT的理論基礎投影重建：從一系列密度函數f（x，y）在某一方向的投影函數一維傅立葉變換的是原密度函數f（x，y）的二維傅立葉變換F（ρ，θ）在（ρ，θ）平面上沿同一方向且過原點的直線上的值。函數恢復出f（x，y）。7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建3.Radon的結論與現代X線CT的關系就是已知（稱投影），求μ（x，y）7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建4.X線CT的發展第一代X-CT7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建4.X線CT的發展第二代X-CT7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建4.X線CT的發展第三代X-CT7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建4.X線CT的發展第四代X-CT7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建(FromPicker)(FromSiemens)4.X線CT的發展7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建4.X線CT的發展螺旋X-CT7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建5.其他類型的CT近年來又有更先進的CT出現：

ECT

磁共振CT

超聲CT

微波CT7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建6.CT圖像重建原理直接求解運算量大，實際中不現實7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器同理從y方向投影可得從x方向投影→用灰度代表各象素處的μ值→得到斷面X-CT圖象。

7.2X射線成像儀器同理從y方向投影可得從x方向投影→7.2X射線成像儀器1）首先假設一組初始象素值，一般取均勻圖像。2）計算假設圖像在某一方向上的投影值。3）將計算的投影值和實際測量的投影值比較，計算誤差。4）用計算得到的誤差修正假設圖像。5）重復上述2）到4）步，直到誤差小于設定值。逐步近似法7.2X射線成像儀器1）首先假設一組初始象素值，一般取均7.2X射線成像儀器投影重建算法的物理概念：斷層平面中某一點的密度值

可看作這一平面內所有經過該點的射線投影之和。反投影重建周圍會出現數值由大漸小的暈狀偽跡。7.2X射線成像儀器投影重建算法的物理概念：斷層平面中某7.2X射線成像儀器濾波反投影將投影函數微分處理后再進行反投影，這個過程可以在空間域中實現，也可以在頻率中實現。在頻域中實現濾波反投影的依據是：“中心切片定理”。7.2X射線成像儀器濾波反投影將投影函數微分處理7.2X射線成像儀器濾波反投影7.2X射線成像儀器濾波反投影7.2X射線成像儀器濾波反投影7.2X射線成像儀器濾波反投影7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建7.重建圖像的顯示CT值不同的CT系統對同一成像目標得到的CT值往往不同；同一臺CT隨著累計曝光時間的增加，也會發生變化。7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建7.重建圖像的顯示窗寬和窗位7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建7.重建圖像的顯示CT的數量等級共有2000個，而人眼能區分的灰度級為33個。如果2000個等級一起在屏幕上顯示，圖像細節人眼無法分辨。7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.3磁共振成像系統突出優點:①對人體無創傷,無電離輻射,安全；②可以較容易獲得人體不同斷面的圖像；③圖像分辨力比較高，高對比度成像；④可進行功能成像fMRI；⑤在不注射造影劑的情況下,可顯示血管影像(MRA)；⑥多參數成像：診斷信息豐富。7.3磁共振成像系統突出優點:①對人體無創傷,無電離7.3磁共振成像系統T1ContrastTE=14msTR=400msT2ContrastTE=100msTR=1500msProtonDensityTE=14msTR=1500ms多參數成像7.3磁共振成像系統T1ContrastT2Cont7.3磁共振成像系統缺點:①成像速度慢：幾十秒；②圖象易受多種偽像影響；③禁忌癥多：佩帶心臟起博器、人工髖關節與假肢等；④定量診斷難。7.3磁共振成像系統缺點:①成像速度慢：幾十秒；7.3磁共振成像系統7.3.1NMI成像的基本原理高速旋轉的質子高速旋轉的中子自旋它們有質量它們具有角動量原子核自然狀態下，核磁矩的方向各自東西，雜亂無章，其結果是互相抵消。那么整體上說，組織總的凈磁向量M是零，因為M是各方向磁矩正、負值相加之和。7.3磁共振成像系統7.3.1NMI成像的基本原7.3磁共振成像系統7.3.1NMI成像的基本原理人體進入靜磁場后，一個最直接的結果就是經過質子有序化排列，組織宏觀上產生了一個縱向磁化矢量，這時組織就有了磁性。7.3磁共振成像系統7.3.1NMI成像的基本原7.3磁共振成像系統7.3.1NMI成像的基本原理(a)沒有外加磁場,μ方向隨機(自旋隨機)外加磁場(b)ZB0下錐體,反向平行(自旋向下),能量高上錐體,平行(自旋向上),能量低繞Z軸質子進動,傾角一致.質子只可能有兩種狀態7.3磁共振成像系統7.3.1NMI成像的基本原7.3磁共振成像系統＊放入外加磁場.t=0時,上、下錐體質子數相同＊t↑,上錐體由于能量低(如水往低處流),上錐體質子數>下錐體→部分磁化＊t↑↑→更多質子翻到上錐體并達到動態平衡如下圖:B0(a)t=0M(b)t=0.5s(c)t=1.0s圖6.4磁化現象M07.3磁共振成像系統＊放入外加磁場.t=0時,上、下錐體7.3磁共振成像系統磁化向量M：平衡態時，Mxy=0，M=Mz7.3磁共振成像系統磁化向量M：平衡態時，Mxy=0，7.3磁共振成像系統相位相干后,M0將偏離Z軸,并繞Z軸進動,進動頻率=共振頻率.M0分解成MZ,Mxy,若在xy平面內安放接收線圈,就有感應信號（正弦波）,其頻率=進動頻率

M0射頻脈沖(a)MxyM0Mz(b)7.3磁共振成像系統相位相干后,M0將偏離Z軸,并繞Z軸7.3磁共振成像系統射頻脈沖消失磁化向量慢慢

回到主磁場方向Mz↑,Mxy↓接收線圈中感應信

號的強度逐漸減弱相位相干現象

也逐漸消失這種現象稱為自由感應衰減.7.3磁共振成像系統射頻脈沖磁化向量慢慢

回到主磁場方向7.3磁共振成像系統7.3磁共振成像系統7.3磁共振成像系統t0檢測信號圖6.14自由感應衰減t0MxyM0Mxy=M0e-t/T2(a)t0MzM0Mz=M0(1-e-t/T1)(b)Mxy↓、Mz↑均按指數律.Mxy衰減時間常數—橫向馳豫時間T2,

Mz的時間常數—縱向馳豫時間T1。7.3磁共振成像系統t0檢測信號圖6.14自由感應衰7.3磁共振成像系統T1馳豫時間（自旋—晶格馳豫時間）核磁弛豫中，Mz由零恢復至最大的過程，

稱為縱向弛豫過程。

Mz恢復到原縱向磁化強度63%的時間，

稱為一個縱向弛豫時間T1。7.3磁共振成像系統T1馳豫時間（自旋—晶格馳豫時間）7.3磁共振成像系統晶格場是一波動磁場（由晶體中的質子波動引起），取決于分子的旋轉和平移的平均速度.該速度又與分子大小有關.∴馳豫時間T1既與外磁場強度有關,又與晶格場中分子有關(即與組織有關).∴當提出T1值時,必須指明測試時的外加

磁場強度.

如:當B0=0.1T～0.5T時,

軟組織中的T1=300ms～700ms7.3磁共振成像系統晶格場是一波動磁場（由晶體中的質子波7.3磁共振成像系統T2馳豫時間（自旋—自旋馳豫時間）核磁弛豫中Mxy由最大衰減至零的過程，

稱為橫向弛豫過程。

磁化強度下降63%所需的時間，為橫向弛豫時間T2。7.3磁共振成像系統T2馳豫時間（自旋—自旋馳豫時間）7.3磁共振成像系統物理意義代表了橫向磁化向量消失的速率.原因是質子進動的相位相干現象消失.abcda、射頻結束瞬間，橫向磁化達到最大,進動相位一致b、c、外部磁場的不均勻性使得進動相位分散，橫向磁化矢量逐漸減小d、最終相位完全分散，橫向磁化矢量為零7.3磁共振成像系統物理意義代表了橫向磁化向量消失的速7.3磁共振成像系統組織T2時間的分析。

不同成分和結構的組織T2不同，例如水的T2值要比固體的T2值長。

T2與磁場強度無關。

T2的長短取決于組織內部的局部小磁場的均勻性對小磁化散相的有效性。

一般組織分子的大小均勻性越好（如水），散相效果越差，T2越長。

組織分子的大小越不均勻（如肌肉），散相越快，T2越短。7.3磁共振成像系統組織T2時間的分析。

7.3磁共振成像系統7.3.2NMI設備7.3磁共振成像系統7.3.2NMI設備7.3磁共振成像系統7.3.2NMI設備7.3磁共振成像系統7.3.2NMI設備7.3磁共振成像系統7.3.2NMI設備磁體子系統梯度子系統射頻子系統圖象子系統

7.3磁共振成像系統7.3.2NMI設備磁體子系7.3磁共振成像系統磁體子系統組成(1)主磁體(2)檢查床永磁型常導型超導型主磁場強度高場,場強≥1.5T中場,0.5T≤場強≤1.0T低場,0.1T≤場強＜0.5T超低場,場強＜0.1T7.3磁共振成像系統磁體子系統組成(1)主磁體(2)檢查7.3磁共振成像系統用于產生一個高度均勻、穩定的靜磁場三種類型永磁式:場強較低.安裝、維護費用低.缺點是熱穩定性差,磁場不能關閉(一旦疏忽有金屬物體被磁體吸住,就很難取下,從而影響磁場的均勻性常導式:優點,易制造且造價相對較低;缺點,耗電大超導式:優點,較高的場強;缺點:制造困難,相應的制冷系統的運行與維護費用比較可觀7.3磁共振成像系統用于產生一個高度均勻、穩定的靜磁場三7.3磁共振成像系統

梯度子系統為了區分共振質子的空間位置而設置.

共有x,y,z三個梯度線圈,在掃描過程中需

要快速改變這些梯度場的強度與方向.

其場強強度大約只有主磁場的百分之一.

臨床上使用的梯度場大約為:

0.2GS/cm～1.1GS/cm(1GS=10-4T)7.3磁共振成像系統梯度子系統為了區分共振質子的空間位7.3磁共振成像系統

射頻發射器(產生一定的射頻脈沖)由射頻放大、混頻、濾波和檢波等部分.

射頻接收器

圖像子系統將采集到的數據進行圖象重建，并將圖象數據送到顯示器顯示.7.3磁共振成像系統射頻發射器(產生一定的射頻脈沖)7.4核醫學成像設備放射性核素成像（ECT）的過程：把某種放射性同位素標記在藥物上→形成放射性藥物→引入人體→藥物被人體的臟器和組織吸收→在體內形成輻射源→在體外用核子探測裝置檢測體內同位素在衰變過程中放出γ射線→構成放射性同位素在體內分布的密度圖像。7.4核醫學成像設備放射性核素成像（ECT）的過程：7.4核醫學成像設備7.4.1ECT概述相對于XCT而言，ECT的射線源在人體內部，即放射線藥物引入人體后，藥物釋放出伽瑪射線。ECT的本質是由在體外測量發自體內的γ射線技術來確定在體內的放射性核素的活度。不僅反映體內的形態，而且能反映組織器官的功能。可顯示動態圖像。

ECT特點：7.4核醫學成像設備7.4.1ECT概述相對于X7.4核醫學成像設備7.4.1ECT概述ECT應用的三種原理：示蹤劑原理：可反映體內生物功能信息。容積采集原理：環繞被檢測物旋轉，獲得圓柱體內的全部信息。濾波反投射圖像重建原理：依原采集角度向一個假設中心反投射，逐層重現采集信息的空間結構。

7.4核醫學成像設備7.4.1ECT概述ECT應7.4核醫學成像設備7.4.2ECT分類1、SPECT單光子發射計算機斷層掃描ECT單光子ECT(SPECT—SinglePhotonETC)正電子ETC(PET—PositronEmissionTomograph)核子探測器目標旋轉γ照相機在各個不同的角度上獲取投影數據，

再沿用CT中使用的圖像重建方法，得到人體

某一截面的放射性藥物濃度的分布。利用發射單光子的核素藥物進行檢查。7.4核醫學成像設備7.4.2ECT分類1、SP7.4核醫學成像設備7.4.2ECT分類1、SPECT單光子發射計算機斷層掃描可獲得人體斷面圖像,還可作多層面三維成像.這對腫瘤及其它一些疾病的診斷是很有用的。設備簡單,價格便宜。在普通γ照相機上不需要增加許多設備。SPECT優點7.4核醫學成像設備7.4.2ECT分類1、SP7.4核醫學成像設備7.4.2ECT分類2、正電子發射型計算機斷層掃描（PET）有一類同位素(如11C,13N,15O,18F等)在衰變過程中釋放正電子.(半衰期短,11C:20.3min,13N:10min,15O:123sec,18F:110min→通常由回旋加速器產生)。

在衰變過程中釋放的正電子很快(10-12S～10-11S)與周圍環境中的電子結合發生質量湮滅,并由此轉化為兩個能量為511kev且傳播方向幾乎完全相反的γ射線光子。7.4核醫學成像設備7.4.2ECT分類2、正電7.4核醫學成像設備7.4.2ECT分類2、正電子發射型計算機斷層掃描（PET）正電子電子180o511kev光子

511kev光子

7.4核醫學成像設備7.4.2ECT分類2、正電7.4核醫學成像設備7.4.2ECT分類1、SPECT單光子發射計算機斷層掃描7.4核醫學成像設備7.4.2ECT分類1、SP7.4核醫學成像設備7.4.2ECT分類2、正電子發射型計算機斷層掃描（PET）符合檢測檢測器符合檢測的原理在探察對象周圍安放一圈檢測器，各個檢測器的輸出被接到一個符合檢測電路中，如果符合檢測電路在一個很短的時間間隔內，同時獲得兩個檢測器的輸出信號，則認為在這兩個檢測器空間的連線上有釋放正電子的核素存在。

符合檢測電路——起到電子準直的作用,即定位的作用，因此不必使用鉛準直器，提高了靈敏度。

7.4核醫學成像設備7.4.2ECT分類2、正電7.4核醫學成像設備7.4.2ECT分類2、正電子發射型計算機斷層掃描（PET）7.4核醫學成像設備7.4.2ECT分類2、正電7.4核醫學成像設備7.4.3ECT與X-CT、NMI的區別XCT以衰減系數作為重建變量，反映了人體組織密度差異的解剖圖像；ECT以放射性濃度為重建變量，反映人體功能的圖像。

NMI以磁共振信號的強度作為重建變量。既可以形態成像，也可以功能成像。不同圖像各有優缺點，可以采用圖像融合技術來取長補短，但需解決的關鍵問題是：圖像配準。

7.4核醫學成像設備7.4.3ECT與X-CT、作業：1、7.1，7.6，7.8，7.24.2、B超的主要構成。3、通用的B超有哪三種掃描方式。4、CR的特點。5、簡單描述四代XCT的主要不同點。6、ECT與XCT、NMI的區別。作業：1、7.1，7.6，7.8，7.24.第七章醫學影像成像設備超聲波成像儀器X射線成像設備磁共振成像設備核醫學成像設備主要內容包括：第七章醫學影像成像設備超聲波成像儀器第七章醫學影像成像設備

成像技術及設備信息載體（如X線、г線、射頻、超聲波等）攜帶需要成像的物體的特征量信息，通過成像系統形成物體的圖像或影像.

關鍵技術：1、信息載體的特性；

2、信息載體在生物組織中的特性。

3、圖像重建原理、重建算法。

第七章醫學影像成像設備成像技術及設備第七章醫學影像成像設備投影X射線成像系統物理介質的計算機斷層成像系統（X-CT）放射性核素成像系統（E-CT）超聲成像系統(B超)磁共振成像系統（MRI）成像系統X射線的

衰減г射線的

含量不同組織界面對超聲波的反射磁場共振信號強度第七章醫學影像成像設備投影X射線成像系統物理介質的計算機第七章醫學影像成像設備超聲成像（B超）：

利用超聲波遇到不同組織界面時的強反射特性第七章醫學影像成像設備超聲成像（B超）：

利用超聲波遇第七章醫學影像成像設備超聲成像（B超）：

第七章醫學影像成像設備超聲成像（B超）：

第七章醫學影像成像設備投影X射線成像（X-Ray）：

X射線X射線像物體衰減度適中（能量不太高也不太低）所成像是三維結構在二維平面上的投影，非斷層成像第七章醫學影像成像設備投影X射線成像（X-Ray）：

第七章醫學影像成像設備投影X-Ray第七章醫學影像成像設備投影X-Ray第七章醫學影像成像設備X射線計算機斷層成像（X-CT）：

反投影重建

（中心切片定理）第七章醫學影像成像設備X射線計算機斷層成像（X-CT）：第七章醫學影像成像設備第七章醫學影像成像設備第七章醫學影像成像設備第七章醫學影像成像設備第七章醫學影像成像設備放射性核素成像（E-CT）：

注射藥物

（上面標有放射性同位數，藥物被人體吸收后參與新陳代謝，并放射г射線）г射線與X射線一樣具有衰減性，需要進行衰減補償，為什么？第七章醫學影像成像設備放射性核素成像（E-CT）：

注射第七章醫學影像成像設備磁共振成像（MRI）：

第七章醫學影像成像設備磁共振成像（MRI）：

第七章醫學影像成像設備第七章醫學影像成像設備第七章醫學影像成像設備未加梯度場加相位梯度場加頻率梯度場層面信號的編碼技術第七章醫學影像成像設備未加梯度場加相位梯度場加頻率梯度場第七章醫學影像成像設備計算機在醫學成像中的基本步驟1、根據測量原理采集圖像數據；2、提取圖像特征建立圖像；3、在顯示屏上顯示圖像；4、利用圖像處理技術提高圖像質量（圖像后處理）；5、存儲和檢索圖像。第七章醫學影像成像設備計算機在醫學成像中的基本步驟1、根7.1超聲波成像儀器7.1.1超聲診斷儀的發展歷史1915年德國科學家發現強超聲可導致水中小動物死亡。1922年德國獲得超聲治療專利。1933年出現第一篇有關超聲治療疾病的臨床效果的報道。20世紀40年代末A型超聲診斷儀開始應用于臨床。70年代后期B型、D型超聲儀開始出現。80年代彩色血流成像出現。90年代數字超聲、三維超聲、介入超聲在臨床上廣泛應用。7.1超聲波成像儀器7.1.1超聲診斷儀的發展歷7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎超聲波被發射到病人的身體內，遇到不同組織后反射回，被接收裝置收到并由計算機處理后重建成圖像。由于不同密度的組織吸收不同聲阻抗和衰減特性，這些不同導致了不同組織由不同灰度所表現的圖像。7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎距離＝時間×速度/2。發射波的頻率必須很小。聲波在軟組織與骨骼或空氣的臨界面，可觀察到強烈的反射。聲強會隨著傳播距離的增加而減少，這種又稱為超聲的衰減現象。衰減系數在軟組織中與聲頻成比例。對于大腦的超聲波檢查，只能用低頻聲波，這意味著低分辨率。7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎1、超聲傳播的物理特性

（1）衰減；

（2）傳播速度；

（3）反射、折射、衍射和散射;

（4）聲反射效應：聲波傳播到兩種阻抗不同的介

質界面上，如界面尺寸遠大于波

長時，便會引起部分或全部聲能

的返回。反射回來的超聲為回聲。

7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎2、超聲成像的基本原理

超聲經過不同正常器官或病變的內部，其內部回聲可以是無回聲、低回聲或不同程度的強回聲。

7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎2、超聲成像的基本原理無回聲：超聲經過的區域沒有反射。

液性暗區、衰減暗區、實質暗區低回聲：內部回聲為分布均勻的點狀回聲。強回聲：強回聲、較強回聲、極強回聲。7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎含液體臟器如膽囊、膀胱、血管、心臟等，壁與周圍臟器及內部液體間為界面、液體為均勻的無回聲區。實質性軟組織臟器如肝、脾、腎等臟器均有包膜，周圍有間隙，內部各有一定結構，如肝可以顯示臟器輪廓、均勻的肝實質與肝內管道結構。7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎當臟器有病變時，由于病變組織與正常組織的聲學特性不同，超聲通過時產生不同正常的回聲規律，各種病變組織亦各有其聲學特性、其反射規律亦不相同。如肝內液性病變為無回聲區，肝癌為強弱不均的實質性回聲區、邊緣不整齊，膽囊內結石則在無回聲區中有強回聲光團，后方有聲影。

7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基礎含氣臟器如肺、由于肺泡內空氣與軟組織間聲阻差異極大，在其交界面上產生全反射（幾乎100％），并形成多次反射。

7.1超聲波成像儀器7.1.2超聲成像的物理學基7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像1、B型超聲診斷儀的基本工作原理B超中回波信號的強度通過光斑的形式出現。信號強，光點就亮，反之就暗。7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像17.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像1、B型超聲診斷儀的基本工作原理7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像17.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像2、B型超聲的特點（1）B型超聲與A型超聲的三個不同點顯示的亮度隨回波電信號的大小而變化。發射的聲速必須掃描。根據圖像信息進行疾病診斷。7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像27.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像2、B型超聲的特點（2）B型超聲的特點可以直觀的顯示臟器的大小、形態結構，并可將實質性、液性或含氣性組織區分開來。成像速度快，可進行實時動態成像。對軟組織的分辨率是X射線的100倍。三種掃描方式：線性（腹部）、扇形（心臟）和凸陣（介于二者之間）。7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像27.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（1）電子線陣掃描由許多小換能器陣元排成直線，在電子線路的控制下換能器陣元一個一個接力式的發射和接受超聲波，完成掃查過程。優點：所得圖像的掃描線均勻分布。缺點：探頭的幾何尺寸限制了它可以探查的范圍。如：體外掃查心臟時，超聲束只能通過肋骨間的縫隙進入體內。這種情況下采用線陣探頭不合適。采用扇束掃描較合適。7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（2）電子扇形掃描用電子線路控制的方法實現扇形掃描。

探頭有多個陣元組成.調整各陣元的激勵延遲除了可改變波束的指向外，還可實現聲束聚焦。7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3生物醫學儀器(第七章)課件7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（3）電子凸陣掃描由許多換能器陣元排列在一個圓弧上。優點：與線陣探頭相比，掃查范圍顯然變大。

設計不同的圓弧半徑的凸陣探頭可滿足不同的應用場合：大半徑探頭用于探查腹部；小半徑探頭可以用來探查心臟。7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像指測定血管或心臟中某個位置上的血流速度，包括大小與方向。再通過一定的計算可以得出血流的平均流速脈動指數、阻力指數等指標供臨床診斷參考。7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像超聲脈沖發射接收回波信號正交解調壁濾波器平均速度方差估計彩色血流圖顯示信號處理流程圖7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理A(t)：t時刻代表某一深度的散射強度。Φ(t)：包含速度信息的相位。要辦法去掉f0成分。（4）彩色多普勒血流超聲成像7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像可能出現彩色逆轉，容易誤認為血流紊亂。不能用于血流速度的定量分析。只能觀察單一方向的血流。湍流顯示不確定性。1）普通彩色多普勒血流成像（CDFI）的局限性7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像3、目前常用的幾種B型超聲診斷儀原理（4）彩色多普勒血流超聲成像彩色多普勒能量圖（CDE）：不能表示血流的速度和方向。

具有高空間分辨率，可顯示低速小血管。彩色多普勒方向性能量圖（DCA）：能同時提取能量和平均速度信息。彩色多普勒組織成像圖（TDI）：對有運動的組織成像。2）幾種擴展方向7.1超聲波成像儀器7.1.3B型超聲診斷成像37.1超聲波成像儀器7.1.4全數字化超聲診斷儀和新的成像技術全數字化超聲診斷設備：從超聲聲束的發射到圖像的

前后處理完全實現數字化。采用數字化前端：在探頭內加入微型集成電路。采用數字化波束形成技術改善空間分辨率和波束聚焦特性，

提高時間分辨率。每一陣元都要一個A/D轉換器，而且要求采樣頻率非常高，

因此對A/D轉換器的數目和性能的要求增加很多，使造價

提高，一般僅用于高檔成像系統中。特點：7.1超聲波成像儀器7.1.4全數字化超聲診斷儀7.1超聲波成像儀器7.1.4全數字化超聲診斷儀和新的成像技術動態多頻率掃描：在探測深部組織時用低頻信號，探測淺部

組織時用高頻信號，從而提高縱向分辨率。動態聚焦：采取固定發射聚焦，而在接收時快速改變聚焦。可變孔徑：發射時以一定數量的陣元組合進行，接收時對于

近場區用少數陣元。合成孔徑聚焦成像：實現逐點聚焦。三維超聲重建。數字編碼技術。多聲束形成技術：形成多條接收聲束技術，提高成像速度。諧波成像：通過測量諧波成分，抑制不含造影劑的組織。動態頻率掃描系統：多頻率超聲波同時發射和分段接收?；赑C平臺的超聲圖像主要技術：7.1超聲波成像儀器7.1.4全數字化超聲診斷儀7.2X射線成像儀器1895年——德國物理學家倫琴發現X射線

（開創了人體影像診斷的先河）7.2X射線成像儀器1895年——德國物理學家倫琴發現X7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理X射線成像相關特性：穿透作用

熒光作用攝影作用電離效應與波長、被照體的密度和厚度相關本身肉眼看不見，但照射某些物質時可產生熒光可使膠片感光成像任何物質均有，通過測量空氣電離的程度可計算X射線的量7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理X射7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理X射線發生裝置陰極陽極真空玻璃管7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理X射7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理2.計算X線成像CR特點：用IP板代替X線膠片，IP板可重復使用達上千次。

IP上的潛影可用激光掃描系統讀取，并轉換成數字信號。影像可后處理，可改變圖像特性。7.2X射線成像儀器7.2.1X射線成像原理2.7.2X射線成像儀器7.2.2血管數字減影的原理7.2X射線成像儀器7.2.2血管數字減影的原理7.2X射線成像儀器7.2.2血管數字減影的原理蒙片：MaskImage，對檢查部位直接進行X光拍攝得到的圖像。盈片：ContrastImage，給病人血管注射含碘造影劑后對同一部位拍攝得到的圖像。7.2X射線成像儀器7.2.2血管數字減影的原理7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建1.發展簡述1895年，倫琴發現X射線，開創醫學影像先河。1914年，提出用普通X射線源獲得某個斷層像。

缺點：成像時間長，容易引入運動偽跡。x射線源和探測器運動速度的穩定性直接影響圖象效果。在成像過程中很難保證X射線本身的穩定。增加患者的照射劑量。7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建2.計算機斷層成像CT的理論基礎投影坐標R，其原點為xoy坐標原點在其上的垂足。R與x軸的夾角為θ。反映了投影的方向。投影：沿某一投影方向，對每一條投影線計算f（x，y）的線積分→得到一系列的投影值，形成投影函數。改變θ角可得到一系列。7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建2.計算機斷層成像CT的理論基礎投影重建：從一系列密度函數f（x，y）在某一方向的投影函數一維傅立葉變換的是原密度函數f（x，y）的二維傅立葉變換F（ρ，θ）在（ρ，θ）平面上沿同一方向且過原點的直線上的值。函數恢復出f（x，y）。7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建3.Radon的結論與現代X線CT的關系就是已知（稱投影），求μ（x，y）7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建4.X線CT的發展第一代X-CT7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建4.X線CT的發展第二代X-CT7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建4.X線CT的發展第三代X-CT7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建4.X線CT的發展第四代X-CT7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建(FromPicker)(FromSiemens)4.X線CT的發展7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建4.X線CT的發展螺旋X-CT7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建5.其他類型的CT近年來又有更先進的CT出現：

ECT

磁共振CT

超聲CT

微波CT7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建6.CT圖像重建原理直接求解運算量大，實際中不現實7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器同理從y方向投影可得從x方向投影→用灰度代表各象素處的μ值→得到斷面X-CT圖象。

7.2X射線成像儀器同理從y方向投影可得從x方向投影→7.2X射線成像儀器1）首先假設一組初始象素值，一般取均勻圖像。2）計算假設圖像在某一方向上的投影值。3）將計算的投影值和實際測量的投影值比較，計算誤差。4）用計算得到的誤差修正假設圖像。5）重復上述2）到4）步，直到誤差小于設定值。逐步近似法7.2X射線成像儀器1）首先假設一組初始象素值，一般取均7.2X射線成像儀器投影重建算法的物理概念：斷層平面中某一點的密度值

可看作這一平面內所有經過該點的射線投影之和。反投影重建周圍會出現數值由大漸小的暈狀偽跡。7.2X射線成像儀器投影重建算法的物理概念：斷層平面中某7.2X射線成像儀器濾波反投影將投影函數微分處理后再進行反投影，這個過程可以在空間域中實現，也可以在頻率中實現。在頻域中實現濾波反投影的依據是：“中心切片定理”。7.2X射線成像儀器濾波反投影將投影函數微分處理7.2X射線成像儀器濾波反投影7.2X射線成像儀器濾波反投影7.2X射線成像儀器濾波反投影7.2X射線成像儀器濾波反投影7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建7.重建圖像的顯示CT值不同的CT系統對同一成像目標得到的CT值往往不同；同一臺CT隨著累計曝光時間的增加，也會發生變化。7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建7.重建圖像的顯示窗寬和窗位7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描與圖像重建7.重建圖像的顯示CT的數量等級共有2000個，而人眼能區分的灰度級為33個。如果2000個等級一起在屏幕上顯示，圖像細節人眼無法分辨。7.2X射線成像儀器7.2.3計算機X線斷層掃描7.3磁共振成像系統突出優點:①對人體無創傷,無電離輻射,安全；②可以較容易獲得人體不同斷面的圖像；③圖像分辨力比較高，高對比度成像；④可進行功能成像fMRI；⑤在不注射造影劑的情況下,可顯示血管影像(MRA)；⑥多參數成像：診斷信息豐富。7.3磁共振成像系統突出優點:①對人體無創傷,無電離7.3磁共振成像系統T1ContrastTE=14msTR=400msT2ContrastTE=100msTR=1500msProtonDensityTE=14msTR=1500ms多參數成像7.3磁共振成像系統T1ContrastT2Cont7.3磁共振成像系統缺點:①成像速度慢：幾十秒；②圖象易受多種偽像影響；③禁忌癥多：佩帶心臟起博器、人工髖關節與假肢等；④定量診斷難。7.3磁共振成像系統缺點:①成像速度慢：幾十秒；7.3磁共振成像系統7.3.1NMI成像的基本原理高速旋轉的質子高速旋轉的中子自旋它們有質量它們具有角動量原子核自然狀態下，核磁矩的方向各自東西，雜亂無章，其結果是互相抵消。那么整體上說，組織總的凈磁向量M是零，因為M是各方向磁矩正、負值相加之和。7.3磁共振成像系統7.3.1NMI成像的基本原7.3磁共振成像系統7.3.1NMI成像的基本原理人體進入靜磁場后，一個最直接的結果就是經過質子有序化排列，組織宏觀上產生了一個縱向磁化矢量，這時組織就有了磁性。7.3磁共振成像系統7.3.1NMI成像的基本原7.3磁共振成像系統7.3.1NMI成像的基本原理(a)沒有外加磁場,μ方向隨機(自旋隨機)外加磁場(b)ZB0下錐體,反向平行(自旋向下),能量高上錐體,平行(自旋向上),能量低繞Z軸質子進動,傾角一致.質子只可能有兩種狀態7.3磁共振成像系統7.3.1NMI成像的基本原7.3磁共振成像系統＊放入外加磁場.t=0時,上、下錐體質子數相同＊t↑,上錐體由于能量低(如水往低處流),上錐體質子數>下錐體→部分磁化＊t↑↑→更多質子翻到上錐體并達到動態平衡如下圖:B0(a)t=0M(b)t=0.5s(c)t=1.0s圖6.4磁化現象M07.3磁共振成像系統＊放入外加磁場.t=0時,上、下錐體7.3磁共振成像系統磁化向量M：平衡態時，Mxy=0，M=Mz7.3磁共振成像系統磁化向量M：平衡態時，Mxy=0，7.3磁共振成像系統相位相干后,M0將偏離Z軸,并繞Z軸進動,進動頻率=共振頻率.M0分解成MZ,Mxy,若在xy平面內安放接收線圈,就有感應信號（正弦波）,其頻率=進動頻率

M0射頻脈沖(a)MxyM0Mz(b)7.3磁共振成像系統相位相干后,M0將偏離Z軸,并繞Z軸7.3磁共振成像系統射頻脈沖消失磁化向量慢慢

回到主磁場方向Mz↑,Mxy↓接收線圈中感應信

號的強度逐漸減弱相位相干現象

也逐漸消失這種現象稱為自由感應衰減.7.3磁共振成像系統射頻脈沖磁化向量慢慢

回到主磁場方向7.3磁共振成像系統7.3磁共振成像系統7.3磁共振成像系統t0檢測信號圖6.14自由感應衰減t0MxyM0Mxy=M0e-t/T2(a)t0MzM0Mz=M0(1-e-t/T1)(b)Mxy↓、Mz↑均按指數律.Mxy衰減時間常數—橫向馳豫時間T2,

Mz的時間常數—縱向馳豫時間T1。7.3磁共振成像系統t0檢測信號圖6.14自由感應衰7.3磁共振成像系統T1馳豫時間（自旋—晶格馳豫時間）核磁弛豫中，Mz由零恢復至最大的過程，

稱為縱向弛豫過程。

Mz恢復到原縱向磁化強度63%的時間，

稱為一個縱向弛豫時間T1。7.3磁共振成像系統T1馳豫時間（自旋—晶格馳豫時間）7.3磁共振成像系統晶格場是一波動磁場（由晶體中的質子波動引起），取決于分子的旋轉和平移的平均速度.該速度又與分子大小有關.∴馳豫時間T1既與外磁場強度有關,又與晶格場中分子有關(即與組織有關).∴當提出T1值時,必須指明測試時的外加

磁場強度.

如:當B0=0.1T～0.5T時,

軟組織中的T1=300ms～700ms7.3磁共振成像系統晶格場是一波動磁場（由晶體中的質子波7.3磁共振成像系統T2馳豫時間（自旋—自旋馳豫時間）核磁弛豫中Mxy由最大衰減至零的過程，

稱為橫向弛豫過程。

磁化強度下降63%所需的時間，為橫向弛豫時間T2。7.3磁共振成像系統T2馳豫時間（自旋—自旋馳豫時間）7.3磁共振成像系統物理意義代表了橫向磁化向量消失的速率.原因是質子進動的相位相干現象消失.abcda、射頻結束瞬間，橫向磁化達到最大,進動相位一致b、c、外部磁場的不均勻性使得進動相位分散，橫向磁化矢量逐漸減小d、最終相位完全分散，橫向磁化矢量為零7.3磁共振成像系統物理意義代表了橫向磁化向量消失的速7.3磁共振成像系統組織T2時間的分析。

不同成分和結構的組織T2不同，例如水的T2值要比固體的T2值長。

T2與磁場強度無關。

T2的長短取決于組織內部的局部小磁場的均勻性對小磁化散相的有效性。

一般組織分子的大小均勻性越好（如水），散相效果越差，T2越長。

組織分子的大小越不均勻（如肌肉），散相越快，T2越短。7.3磁共振成像系統組織T2