1、X線的發(fā)展和現(xiàn)狀、影像診斷歷史、X線影像超聲影像(ultra sonography 3360 us)computed tomography(CT)magnetic resonance imaging(MRI)ect 1895年11月08日，維赫萊納德萊金在1895年12月22日15分鐘后拍攝了第一張x光照片(1890年02月22日A.W. Goodspeed奇怪的視頻)。1896年01月01日，他向Exner教授新年賀卡，1896年01月05日維也納報(bào)紙Die Presse x射線開發(fā)1895年11月8日，德國科學(xué)家Rontgen在進(jìn)行真空管高壓放電實(shí)驗(yàn)研究時，發(fā)現(xiàn)了一種肉眼看不見，但透得很強(qiáng)

2、的、發(fā)光的物質(zhì)，使膠片暴露在光中的新射線。 當(dāng)時這種射線的性質(zhì)并不明顯，因此倫琴稱之為x射線或x射線，之后倫琴幾乎研究了x射線的基本特征，在1896年1月23日的自然科學(xué)協(xié)會會議上，他第一次寫了x射線報(bào)告，當(dāng)場拍了一張手腕的照片。根據(jù)大會的建議，雷把他發(fā)現(xiàn)的雷稱為倫森，因此x光片也稱為倫森或倫琴善。x射線的發(fā)現(xiàn)震驚了全世界，打開了世界科學(xué)技術(shù)歷史上的重要頁面。為此，在1901年12月10日，龍辰獲得了第一位諾貝爾物理學(xué)家。第二，X射線生成、特性和成像原理(a) x射線生成：1，條件：(1)X射線管：真空二極管，杯狀陰極由燈絲，陽極由傾斜鎢靶和輔助冷卻裝置組成。固定陽極旋轉(zhuǎn)陽極，圖1 X射線管，

3、(2)變壓器：降壓變壓器為X射線燈絲提供電源(12V)，增壓變壓器為X射線管二極提供高壓電氣(40-150KV)。(3)控制臺：包括為調(diào)整電壓、電流和曝光時間而設(shè)置的電壓表、電流表、計(jì)時器和其他調(diào)整手柄等。圖2:一般攝影x射線機(jī)，2，生成過程：降壓變壓器為x射線燈絲供電，點(diǎn)燃燈絲，在陰極附近生成自由電子，為x射線兩極提供高壓電時，2極之間的電電位差急劇增加，自由電子從陰極向兩極移動，撞擊鎢靶發(fā)生能量轉(zhuǎn)換。前者從管子窗口發(fā)射，后者從冷卻設(shè)施發(fā)射。(b)特性：x射線是波長很短的電磁波，波長范圍為0.0006-50nm (x射線成像的波長為0.031-0.008nm)，比可見光的波長，肉眼看不見。x

4、射線為1，滲透性：x射線波長，強(qiáng)穿透，可見光無法通過的物質(zhì)滲透，滲透過程中的某種程度的吸收衰減。x射線的滲透力與管電壓相關(guān)，電壓越高，波長越短，滲透力越強(qiáng)，反之則弱。滲透程度與物質(zhì)的密度和厚度有關(guān)，密度高、厚度大的物質(zhì)吸收得更多，通過得少，反之亦然。滲透性是x射線成像的基礎(chǔ)。2、磷光效果：x射線刺激硫酸鋅鎘、鎢酸鈣等發(fā)光物質(zhì)，將波長短的x射線轉(zhuǎn)換成波長長的閃光，這種轉(zhuǎn)換稱為磷光效果。這是透視檢查的基礎(chǔ)。3，感光效果：x射線照射膠片時，感光產(chǎn)生潛在效果，顯影、定影處理后感光在膠片上的溴化銀的銀離子(Ag)該金屬被還原為膠片上沉積的金屬銀(Ag)。金屬為微?；?，薄膜為黑色，未感光的溴化銀在凈化和沖

5、洗過程中沖洗出來，顯示薄膜框架的透明色。金屬銀的沉淀形成了不同程度的黑白圖像。所以感光效果是x射線照相的基礎(chǔ)。4，電離效果：x射線通過某種物質(zhì)可以產(chǎn)生電離效果，x射線射入人體內(nèi)也能產(chǎn)生電離效果，產(chǎn)生生物變化生物效果。是放療的基礎(chǔ)和x線保護(hù)的原因。，(c)成像的基本原則：x射線能使人體組織在人體鏡片或膠片上形成圖像的原因有兩個：x射線穿透性、發(fā)光效果、感光效果，第二個是人體組織之間密度和厚度的差異。由于x射線通過人體不同組織結(jié)構(gòu)時吸收的程度不同，因此到達(dá)銀幕或膠片的x射線量也有差異。因此，在屏幕或膠片上形成明暗或黑白不同的圖像。以x線檢查為例，人體的組織結(jié)構(gòu)密度可以概括為高密度組織：骨髂骨、鈣化

6、三類。中等密度組織：軟骨、肌肉、神經(jīng)、實(shí)質(zhì)組織和體液等低密度組織：脂肪和氣體。組織器官病變可以在結(jié)核等密度低的組織中產(chǎn)生中等密度滲出、增殖和纖維化變化和高密度鈣化。所以肺部的黑影背景中出現(xiàn)了表示病變的灰色陰影(中等密度)和白色陰影(高密度)。因此，組織密度不同的病變可以生成相應(yīng)的病理圖像。第三，x射線成像設(shè)備的發(fā)展過程：(a)診斷用x射線機(jī)的歷史1，氣體x射線管，誘導(dǎo)權(quán)期(1895-1916)，第一個x射線球管是德國西門子1896年開發(fā)的。2，熱電子x射線管，變壓器高壓發(fā)生期(1916-1925年)為現(xiàn)代x射線機(jī)奠定了基礎(chǔ)。改進(jìn)了底片，制作了熒光屏，改進(jìn)了。3、防震、防散射x射線裝置的實(shí)用化期

7、間(1925-1945年)，表明診斷用x射線機(jī)進(jìn)入成熟階段。上述各期間，x射線管為固定陽極。4、高條件、大容量、控制技術(shù)現(xiàn)代化期間(1945年以后)，大功率旋轉(zhuǎn)陽極x射線管的出現(xiàn)是x射線機(jī)實(shí)現(xiàn)大容量的前提。大大提高x射線成像質(zhì)量，使活動器官的診斷和顯微結(jié)構(gòu)的放大照片成為可能。20世紀(jì)50年代圖像增強(qiáng)器的成功開發(fā)，x射線機(jī)的性能和應(yīng)用范圍取得了新的突破。最值得關(guān)注的是x射線電視、視頻及動態(tài)拍攝，在一定程度上解決了動態(tài)檢查、視頻再現(xiàn)等問題。從1975年開始，變頻器技術(shù)廣泛應(yīng)用于x光機(jī)，通過大大減少高壓變壓器的體積和重量，迅速普及。(b)x射線CT機(jī)的誕生于1972年，英國技術(shù)人員漢斯菲爾(hern

8、s field)首次開發(fā)了世界上第一臺CT掃描機(jī)。這是電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、x射線技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，自1895年發(fā)現(xiàn)x射線以來，醫(yī)學(xué)影像設(shè)備進(jìn)行了一次重大革新，為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)奠定了基礎(chǔ)。CT機(jī)器的特點(diǎn)是橫向體層成像，前后圖像不重疊，不受上下組織的干擾，密度分辨率顯著提高(比現(xiàn)有x線高10-20倍)，可以用數(shù)字形式(CT值)進(jìn)行定量分析。(c)數(shù)字x線成像設(shè)備的開發(fā)(參見4)4，數(shù)字x線成像設(shè)備數(shù)字x線成像設(shè)備是將x線透射圖像數(shù)字化處理后轉(zhuǎn)換為模擬圖像顯示的x線設(shè)備，與傳統(tǒng)的感應(yīng)網(wǎng)屏膠片成像相比，數(shù)字x線攝影具有以下優(yōu)點(diǎn)：高對比度分辨率；輻射容量小，比傳統(tǒng)方法減少30%-70%。圖像質(zhì)量高

9、，圖像后處理用計(jì)算機(jī)，可以更加細(xì)致地觀察到感興趣的細(xì)節(jié)；數(shù)字圖像可以存儲在大容量光盤上，從而消除了用膠片記錄x線圖像的不便，進(jìn)入PACS構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，存儲、傳輸和診斷圖像更有效，節(jié)省了時間，節(jié)省了空間。數(shù)字x射線成像空間分辨率比膠片約為2-4Lp/mm(膠片空間分辨率一般為6Lp/mm或更高，高端微焦點(diǎn)x射線機(jī)可能位于數(shù)十Lp/mm，但散射線會發(fā)散膠片的感光范圍，從而減少清晰度(與空間分辨率相關(guān))，而數(shù)字成像則極大地克服了清晰度下降，對比度分辨率高，從而滿足了診斷需要。摘要數(shù)字x射線成像設(shè)備的開發(fā)對21世紀(jì)將成為大中型醫(yī)院放射科主導(dǎo)設(shè)備的遠(yuǎn)程放射學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展有著決定性的影響，因此具有廣闊的發(fā)展前景

10、。(a)數(shù)字成像技術(shù)的基本1，電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：自1946年計(jì)算機(jī)誕生以來，大約每5年其計(jì)算速度為10倍，可靠性為10倍，體積為10倍，自20世紀(jì)50年代以來計(jì)算機(jī)生產(chǎn)數(shù)量每年增長25%。計(jì)算機(jī)飛速發(fā)展的原因在于五個方面，包括科學(xué)計(jì)算在內(nèi)的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域；自動控制測量和測試信息處理以及教育和衛(wèi)生，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)給人類的健康和長壽帶來了福音。一方面，他出生在使用計(jì)算機(jī)的各種醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用程序中，如CT、MR、CR、DR等。毫無疑問，這些先進(jìn)的儀器和設(shè)備為疾病的早期診斷提供了可靠的依據(jù)，對疾病的治療起著非常重要的作用。另一方面，積累專家經(jīng)驗(yàn)的大成利用計(jì)算機(jī)建立了各種專家系統(tǒng)和各醫(yī)院之間的遠(yuǎn)程咨詢系統(tǒng)，對疾

11、病的診斷和患者康復(fù)起到了很大的作用。2，數(shù)據(jù)收集：(1)模擬圖像(analogue image)為數(shù)字圖像(digital image)，數(shù)據(jù)收集處理器(RDCP)為re constons圖3，(2)數(shù)據(jù)收集原理：圖4A B C的圖a是具有水平線的手的x射線照片?，F(xiàn)在，我們沿這條線分析一維圖像。圖b顯示了水平線上一維圖像的密度隨距離變化的連續(xù)函數(shù)，圖c是用數(shù)字表示的一維數(shù)字圖像。數(shù)字化時，每2mm選擇一個點(diǎn)。換句話說，每個像素的寬度為2毫米。密度值顯示為0-255的總計(jì)256個整數(shù)。256=28，密度表示為8位二進(jìn)制。在上例中，水平線寬度為1mm，將整個圖分為水平線，每像素1mm2mm。掃描中

12、的此寬度稱為“層厚度”(slice thickness)。每條水平線都可以獲得一維圖像。如上所述，通過使其成為一維數(shù)字圖像，可以將這些一維數(shù)字圖像組合成二維數(shù)字圖像。(3)、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器必須使用A/D轉(zhuǎn)換器完成數(shù)據(jù)收集，數(shù)字圖像不能顯示在屏幕上或與D/A轉(zhuǎn)換器分離。在醫(yī)療成像設(shè)備中，攝像管和各種傳感器、探測器、接收器都是時間區(qū)域的模擬信號。在數(shù)字成像設(shè)備中，時域的模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號。(4)數(shù)字圖像的表示元素?cái)?shù)字圖像是由不同亮度和顏色的點(diǎn)組成的二維光柵，其中一個圖像由其中的一些點(diǎn)組成，在進(jìn)行信號獲取之前必須進(jìn)行選擇。點(diǎn)數(shù)(即矩陣的

13、大小)直接確定圖像的“空間分辨率”(spatial resolution)。數(shù)字在這里不僅表示數(shù)字，還表示某一點(diǎn)的亮度或色彩。如果光柵有足夠的點(diǎn)，并且點(diǎn)和點(diǎn)之間足夠近，則看起來是完整的圖像。數(shù)字圖像顯示為2d光柵，可以表示數(shù)字圖像的兩個元素光柵的大小和每個點(diǎn)的灰度值。您可以儲存數(shù)位影像，只要記錄點(diǎn)陣大小和每個點(diǎn)的灰階值即可。數(shù)字圖像的灰度值是表示給定亮度或顏色序列中一個點(diǎn)的亮度或顏色順序的數(shù)值。3，圖像顯示(1)數(shù)字圖像觀察的要點(diǎn)：圖像顯示的目的是醫(yī)生閱讀并結(jié)合相關(guān)知識進(jìn)行診斷，指導(dǎo)疾病的治療。閱讀數(shù)字圖像的方法有自己的要領(lǐng)，每個數(shù)字圖像的閱讀要點(diǎn)都不同，因此要掌握正確的閱讀方法。在閱讀電影(

14、如CR、DR、DDR)之前，首先要了解哪些成像技術(shù)是什么樣的圖像，然后根據(jù)普通x射線方式的讀取進(jìn)行觀察，并注意窗口寬度和窗口位置。CT圖像屬于單面成像，最大的優(yōu)點(diǎn)是高密度分辨率、組織器官的密度反映、灰度，可以用更重要的可用CT值來測量，請注意掃描序列、平面掃描、增強(qiáng)或窗口寬度是否適合窗口位置等。放射性核素現(xiàn)象是根據(jù)器官和病變的放射性濃度差異的器官或病變的成像方法。要反映器官或病變的功能、生化及代謝的變化，觀察其影像，注意影像時間、濃縮程度、動態(tài)和靜態(tài)的差異，以及兩側(cè)的對照觀察。為了對圖像進(jìn)行最佳觀察，請注意圖像觀察的距離。通常，查看電視顯示器時的最佳距離為40-50厘米，查看電影燈的圖像時的最

15、佳距離為60-70厘米。此外，還取決于其他觀察因素，如圖像質(zhì)量、環(huán)境條件、觀察者的習(xí)慣、視力、經(jīng)驗(yàn)等。(2)圖像顯示方法：數(shù)字圖像的特性決定顯示方法的多樣性。多顯示器和單顯示器；動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示；放大和縮小顯示；二維和三維顯示。4，圖像存儲圖像存儲是存儲程序和數(shù)據(jù)的內(nèi)存設(shè)備。存儲的主要性能指標(biāo)是存儲容量、讀取時間和存儲周期。存儲容量：存儲容量是指一個陣列中可以容納的單元總數(shù)，存儲容量越大，存儲的信息就越多。存儲容量以常用位(bit)或字節(jié)(b)表示，例如64KB、10MB、10GB和10TB。其中1KB=210B，1MB=220B，1GB=230B，1TB=240B。讀取時間是從一次存儲操作

16、開始到操作完成之間的存儲訪問時間。存儲周期是連續(xù)啟動兩個單獨(dú)存儲操作所需的最短時間。通常，存儲周期比存儲時間稍大。日常工作中常用的存儲方法包括：(1)硬盤存儲；(2)軟盤存儲；(3)磁帶存儲；(4)磁盤存儲；(5)磁盤陣列存儲。5，圖像后處理(1)在窗口寬度和窗口位置監(jiān)視器中觀察數(shù)字圖像的最簡單、最直接的后處理方法是調(diào)整圖像的窗口寬度(window width，WW)和窗口位置(window level，WL)。窗口寬度是圖像灰度的對應(yīng)范圍。窗口位置是相應(yīng)灰度的中心位置。對于CT，如果選擇窗口位置100，窗口寬度100，則顯示CT值為50-100的組織。此時，CT值大于150的組織設(shè)置為全白，低于50的組織設(shè)置為全黑。(2)邊緣增強(qiáng)邊緣增強(qiáng)是計(jì)算機(jī)軟件自動執(zhí)行的圖像后處理技術(shù)。其原理是重新計(jì)算圖像邊緣的像素值，創(chuàng)建新的像素值，以表示灰度值和原始像素值之間的明顯差異。如果原始像素值的灰度顯示為白色(或較亮)，則新像素的灰度顯示為白色(或較亮)。相反，如果原始像素的灰度為黑色(或較暗)，則新像素的灰度顯示為較黑(或較暗)。邊緣強(qiáng)化有提高不引人注目的輪廓，明確顯示相鄰解剖學(xué)關(guān)系的作用。(3)增強(qiáng)的對比度是DSA不可缺少的一部分，