生物医学工程基础生医图象2-林江莉

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1、生物医学图象(BiomedicalImage)生物医学工程基础（四）X射线断层成象林江莉（2007.11）Imagingtechnologiesarechangingthewayscienceisdone(R.P.Crease,Science,Vol.261,July1993)8/14/20211四川大学材料学院生物医学工程系第一部分：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1.5X射线断层成象1.6核磁共振成象1.7超声医学成象

2、8/14/20212四川大学材料学院生物医学工程系1.5X射线断层成象8/14/20213四川大学材料学院生物医学工程系TheHistoryJohanRadon(1917)showedhowareconstructionfromprojectionswaspossible.Cormack(1963,1964)introducedFouriertransformsintothereconstructionalgorithms.Hounsfield(1972)inventedtheX-rayComputersca

3、nnerformedicalwork(forwhichCormackandHounsfieldsharedaNobelprize).EMILtd(1971)announceddevelopmentoftheEMIscannerwhichcombinedX-raymeasurementsandsophisticatedalgorithmssolvedbydigitalcomputers.8/14/20214四川大学材料学院生物医学工程系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192

4、0-60美国物理学家A.M.Cormack：可行性证明、试验研究、仿真1972G.N.Housfield：装置和断层成像结果8/14/20215四川大学材料学院生物医学工程系X-CT成像的演变1901年(投影）1975年（断层）2000年（断层）8/14/20216四川大学材料学院生物医学工程系第一幅脑CT图象8/14/20217四川大学材料学院生物医学工程系一.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

5、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8/14/20218四川大学材料学院生物医学工程系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

6、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8/14/20219四川大学材料学院生物医学工程系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。8/14/202110四川大学材料学院生物医学工程系最早的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：胶片摄影系统二、投影X线成像系统8

7、/14/202111四川大学材料学院生物医学工程系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）8/14/202112四川大学材料学院生物医学工程系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。解决方案使亮度的总增益达到5000倍左右8/14/202113四川大学材料学院生物医学工程系现代的投影X射线成像设备采用影像增强管-电视系统

8、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8/14/202114四川大学材料学院生物医学工程系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5～2