放射诊断与治疗设备详细介绍课件.ppt

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1、1,第一节：放射诊断与治疗设备发展简况一、x射线的发现 1895年德国物理学家伦琴 射线的本质：波动性、粒子性波粒二象性二、射线成像：使射线透射于人体，通过测量记录穿过人体后的射线强度分布实现人体成像。荧光成像、胶片成像、电视影像。三、射线的特点.穿透性强：波长短，具有很强的穿透性，其穿透性与形成射线的电压有关，电压越高，产生的射线波长越短，穿透性越强；还与被照射物的密度和厚度有关。.荧光效应：射线作用在某些荧光物质（硫化锌镉及钨酸钙）上，能使这些物质放出荧光。透视、增感屏.感光效应：使胶片感光射线摄影,2,3,.电离效应：射线进入人体，会产生电离效应，引起人体产生生物学方面的变化，放射测量、

2、放射防护、放射治疗学。四、射线成像分类.射线直接成像：.射线计算机横断层体层摄影（线）五、发展阶段 1.x射线机的初始阶段：结构简陋、气体x线管、容量小、效率低、影像质量差 2.真空热电子固定阳极x线管：进入实用化时期 3.旋转阳极x射线管：功率大、焦点小、影像更清晰4.影像增强器、闭路电视和x线机的组合，电视影像取代了荧光影像 5.x线计算机体层摄影（线CT）：用x射线作断层扫描，经计算机处理后重新显示图像 6.核磁共振成像装置（NMRCT）,4,六、不同放射医学成像方法的比较 1.x射线：X射线穿过人体不同组织产生不同的衰减，测量穿过人体的X线；2.核医学成像：将放射源置于患者体内，有选择

3、地测量放射源放出的射线，利用检测获得的数据进行成像。相机、发射型计算机断层成像（ECT）3.磁共振成像：用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在射频脉冲停止后，氢原子核按特定频率发出射电信号，被体外的接受器收录，经计算机处理获得图像。,5,第二节医用x射线机一、x射线机的分类 1.按管电流分：大型：（1000mA以上）、中型（1001000mA）小型：（100mA以下）2.按用途分：透视用x线机、摄影用x线机、消化道摄影装置、胸部摄影用X线机、体层摄影用X线机、心血管造影用X线机、及其它诊断用X线机设备如牙科用X线设备、腺摄影X线设备、床边X线设备、手术用X线设备专

4、用x线机 3.按结构形式：固定式、活动式.按线机工作频率：工频、中频,6,二、x射线的产生 1.x射线产生的原理（图）抽成真空的x射线管、阴极、阳极（两者之间加高压）阴极发射的电子被高压电场加速后撞击阳极，电子撞击阳极后辐射出x射线，电子的动能大部分转化为热能、小部分转化为x射线的电磁能2.产生条件：高速运动的电子流、能承受高速电子撞击的阻挡物 高电压和高真空空间.射线光子能量：=hf.x射线的量和质 x射线的强度：在垂直于x射线的传播方向的单位面积上，单位时间内通过的光子能量的总和。管电压、管电流越大，x线强度越大x射线的量：照射在与射线方向垂直的单位面积的光子数量，由x线管的管电流与照射时

5、间的乘积来表示。X射线的质（硬度）x线穿透力的大小，与x射线光子能量有关，x射线频率越高，穿透力越大，与管电压有关,7,高压,阳极,阴极,真空,低压,X射线的形成,玻璃外壳,8,.频率、波长的关系=为电磁波传播速度，为电磁波频率 为电磁波波长，与 成反比.射线机的性能指标：管电压：影响射线的频率（线光子能量），影响穿透能力管电流：影响射线的光子数量曝光时间,9,10,双球管线机,600mAx线机,11,三、x射线机的组成（p96）1.x射线管（球管）：产生x射线的装置（p94）由阳极、阴极、管壳、管套等组成 阴极：与高压电源负极相连，灯丝，发射电子，其灯丝利用电流加热，电子能量增加逸出，热电子

6、发射 阳极：与高压电源正极相连，较大金属块，功能：接受高速电子的撞击放出x射线，散热；选材原则：高速运动的电子的能量尽可能转换成射线光子的能量，少转化为热能。钨、钨铼合金、钼 固定阳极：功率小、焦点大应用少 旋转阳极：圆盘形，安装在电机轴上旋转，容易散热，功率大、焦点小图像清晰应用多焦点：矩形，0.1mm 2mm管壳：大多是玻璃的，内部抽成真空 固定阳极和阴极部件,12,管套：固定管壳和其他部件，吸收x射线束以外的辐射、散热 电绝缘等功能X线管的分类 按用途分：诊断用X线管和治疗用X线管两种。按焦点结构分：单焦点X线管和双焦点X线管两种。按阳极性质分：固定阳极X线管和旋转阳极X线管两种X射线管

7、中的能量变化：电能电子动能射线能量 热能,13,2.控制台：操控x射线机的工作 3.高压发生器：高压变压器、X线管灯丝变压器、高压整流器和 高压交换闸等高压元件，按要求组装后置于方形或圆形的钢 板制成的箱体内。产生高压，加在球管两端 4.摄影和图像显示装置（p99）传统的透视照相设备，操作者和患者在一起，受较大剂量的x射线照射，现代x线设备，应用x线影像增强器、x线电视技术，操作者在没有x线辐射的房间内检查，x线影像增强器的作用、电视系统的作用 5.其他装置：诊室床、遮光器（p97）、滤线器、增感屏、荧光屏、立柱及伸缩吊架装置、限束器、快速换片装置等四、中频线机：从1895年伦琴发现X线到20

8、世纪70年代，这期 间出现的X线机均属于传统X线机，其工作频率均采用50Hz。80年代以后出现了中频X线机。即其高压电源和灯丝加热电源 的工作频率处在无线电频域的中频段。中频X线机的频率一般 为400HZ20KHZ。,14,15,五、x线成像系统 1.x线影像增强器：把x射线转变为光信号并进行放大 输入荧光屏将x线转变为可见光，可见光光子撞击光电阴极，光电阴极会发出光电子，光电子借助静电透镜加速，聚焦在输出荧光屏上，在荧光屏上得到清晰的图像。2.电视系统：将影像增强器输出的光学图像经光学透镜系统后传至电视摄影两用系统，检查时，将90%的光送至电视系统，拍片时将90%的光送至摄影系统。六、数字减

9、影技术（p101）医学影像新技术，为研究血管系统的状态，在高压注射器的配合下，分别获取注入造影剂前后的x线电视图像，然后将这两幅图像相减，得到血管系统的减影图像。,16,基像：不含造影剂的图像原像：注入造影剂后得到的图像减影图像：造影原像减基像七、数字化x线机：.线胶片扫描：将原始的线胶片图像通过扫描仪转化成数字化图像。.电视图像数字化：将通过人体的射线通过影像增强器增强后，经电视摄像系统和/D转换为数字信号。.计算机摄影：将通过患者的射线记录在成像板上，再用激光对成像板进行扫描，将所得图像信息经/转化成数字信息而得到线图像。间接数字化线成像.数字化摄影：通过平板检测器将线影像直接转化成数字化

10、图像。直接数字化线成像,17,数字减影图像,18,19,第三节 x线计算机体层成像（Computed Tomography）一、简介：用一束经过准直的X线，围绕人体的某断面进行扫描，扫描过程中，处于人体对侧的X线检测器对穿出人体的X线进行检测，将所得到的信号波形形成一系列的投影图，用计算机对这些投影数据按特定的数学模型作图像重建，最后取得这一部位的片状横向断层图像。二、CT机的组成：1.扫描床 可水平运动和垂直运动 2.扫描机架：旋转扫描架 扫描孔（直径500720mm）x线管：大功率旋转阳极x线管探测器：将接收到的x线转换为电信号热交换器：（油循环、风冷）冷却准直器：确定扫描层厚并阻挡散射线

11、滤过器：吸收低能量的射线；让穿过人体的射线分布均匀数据采集系统：核心部分是数/模转换器，将模拟信号转换成电信号输入计算机进行图像重建。,20,3.x线发生器：产生x射线，球管、高压发生器，4.计算机系统、控制台、显示装置：控制整个系统的运行，5.图像记录装置，三、CT机的发展过程（p109）1.第一代CT扫描机：一个x线管、一个晶体探测器组成，扫描方式为笔束平移/旋转式，多为头部专用机 图像质量差、射线利用率低、扫描时间长（36min），适用与无相对运动的器官 2.第二代CT机：扫描方式为扇形线束平移-旋转 有30个晶体探测器 图像质量高、扫描时间缩短（18s）3.第三代CT扫描机：旋转/旋转

12、式扫描，探测器与x线管做同步旋转运动，有360800个探测器，扫描时间更短（29s），可作全身扫描,21,22,4.第四代CT扫描机：球管旋转，探测器（达8001500个）分布在圆周上静止不动，扫描时间25s 5.第五代CT机（电子束CT）：由特殊的x线管和静止排列的检测器环组成，x线管发射的电子束经加速聚焦后撞击4个靶面，放出x射线，适用于心脏、大血管的检查 6.螺旋CT（容积扫描）：患者匀速通过单向旋转的x线球管，球管相对与人体运动轨迹为螺旋线，故称螺旋CT 硬件要求：滑环技术、x线管散热快、探测器要求高 螺旋CT特点：扫描时间短、连续扫描、容积扫描 单层螺旋CT：x线管绕人体旋转一周获得

13、一幅断面图像 多层螺旋CT：（MSCT）：x线管和探测器绕人体旋转一周可获得216幅人体断面图像 特点：扫描时间更短、扫描层更薄、图像质量高、可用作病灶筛选、特殊检查开发（心脏和冠状动脉成像、冠状动脉钙化的评定等）,23,四、CT机性能的主要参数及影响因素.扫描时间：扫描时间指的是X线管围绕病人旋转一周，收集扫描数据所需占用的时间，单位是秒，扫描方式：球管和探测器运动的方式断层厚度：指扫描切片的厚度.空间分辨率：指在高对比度的背景下，区分相互靠近的细小物体的能力，也就是指可以识别相邻物体的最小极限。密度分辨率：.伪影：指显示的图像中所有的不同于原来物体的图像影子。,24,.图像重建速度：指自扫

14、描结束到荧光屏上显示出图像所需要的时间。.X线管热容量：这参数越大表示可以进行连续扫描的层次也越多，管子的寿命越长。.主计算机的功能：此计算机存储容量大，运算速度快可以提高整个扫描过程的速度和操作系统的灵活性，加快病人的流量。,25,第四节核磁共振成像一、核磁共振成像简介：核磁共振：是指某些有磁矩的原子核，在静磁场中由于磁矩和磁场相互作用形成一组不连续的能级，在合适频率的射频作用下，能级间发生跃迁而出现的共振现象。核磁共振成像：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被

15、体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像。磁共振成像（MRI）系统：根据核磁共振原理结合计算机断层成像重建原理开发的一种影像诊断设备。,26,二、核磁共振系统分类1.按磁体类型：永磁型：只能产生垂直磁场，场强为0.150.35T，造价低，维护费用低，对周围环境影响小 常导型：生产制造简单，造价低，可产生水平和垂直磁场，重量轻，检修方便，场强为0.10.4T，运行成本高，耗电大，需专门供电和冷却 超导型：场强为0.39T，磁场均匀稳定，图像质量好，运行费用很高，制冷费用高，运输、安装、维护费用高 2.按场强大小：高场（大于1.0T），中场（0.51.0T），低场（小于0.5T）3.按成像范围：

16、全身用MRI系统，局部专用MRI系统、实验室用MRI系统,27,三、核磁共振成像系统的组成 1.磁体子系统：重要部分，产生均匀稳定的磁场的系统，参数：磁场强度、磁场均匀性、磁场稳定性等2.梯度场子系统3.射频子系统：射频发射单元、信号接收单元4.谱仪子系统.计算机和数据处理系统：操作控制、图像重建和后处理.射频屏蔽与磁屏蔽.软件四、核磁共振成像的特点很多性能优于X线CT。虽然X-CT解决了人体器官重叠问题，但由于提供的图像仍是组织对X射线吸收的空间分布图像，不能够提供人体器官的生理状态信息。当病变组织与周围正常组织的吸收系数相同时，就无法提供有价值的信息。磁共振成像装置除了具备X线CT的解剖类

17、型特点即获得无重叠的体层图像之外，还可借助核磁共振原理精确地测出原子核弛豫时间T1和T2，能将人体组织中有关化学结构的信息反映出来。,28,这些信息通过计算机重建的图像是成分图像（化学结构像），它有能力将同样密度的不同组织和同一组织的不同化学结构通过影像显示表征出来。便于区分脑中的灰质与白质，对组织坏死、恶性疾患和退化性疾病的早期诊断效果有极大的优越性，其软组织的对比度也更为精确。1.分辨率高，尤其对软组织，可以清楚地分辨肌肉、肌腱、脂肪等装置。2.可以获得任意截面的图像，患者不必改变体位，无观察死角。3.对人体无损伤 4.参数多包含信息量大，可获得三种不同性质的图像 5.具有较高的空间分辨率

18、，五、核磁共振检查的局限 1.设备制造和维护成本高，一定程度限制了它的普及 2.早期的MRI扫描时间长 3.MRI机房不能使用监护和抢救设备，同时MRI对患者体动敏感，不适合急诊和危重病人的检查 4.个别病人对扫描空腔产生恐惧症，导致检查失败,29,六、核磁共振系统的指标与范围（p123）.磁体系统.梯度系统.射频系统.谱仪图像取样系统.计算机系统.图像显示、处理和分析,30,31,七、核磁共振系统的保养与安全使用 1.安全使用注意事项 进入检查室必须换检查鞋，保持扫描室、操作室及控制室空气清洁 受检者身上不能有金属物品及有磁性的物品 受检者不能活动 受检者检查时要平静呼吸，不能咳嗽 检查者要

19、密切观察受检者，遇到意外及时停机 严格按照设备使用说明书要求开关机 电压不稳定的医院要配备UPS电源 系统计算机不能使用来历不明的光盘、U盘，不能在计算机上上网 永磁型设备要经常检查扫描室内的温度变化，超导型设备要经常检查制冷系统压力表的变化,32,2.禁忌症 带胰岛泵、心电起搏器、金属磁性血管支架者 安装假肢、人工髋关节者 病情危急不宜做检查者 钙化病灶一般不做核磁共振检查 对肺部病变（纵隔除外）一般不做核磁共振检查,33,核磁共振设备,34,第五节核医学仪器一、放射性核素 1.核素：具有确定的原子序数及质量数并处在一定能级的原子核统称为核素 放射性核素：原子核处在不稳定状态，会自发转变为另

20、一种核素并放出放射线的叫放射性核素，原子序数大于83的元素都是放射性核素 核衰变：放射性核素发生结构及能量状态变化，放出射线并转变为另一种核素的过程叫核衰变，包括衰变、衰变、衰变2.核医学仪器包括核医学诊断仪器核核医学治疗装置（p131）核医学诊断仪器：将含有放射性核素的药物注入体内，通过测量并显示核素在体内分布及转化情况，用来分析与诊断疾病的医学仪器相机、发射型计算机断层成像系统 核医学治疗仪器：利用天然放射性核素所放出的射线或人为加工的高能束射线直接照射机体病灶区，利用射线的生物效应抑制细胞的生长或使细胞变质、坏死，以达到治疗疾病的目的。钴60治疗机、医用直线加速器、刀、刀等。,35,二、

21、照相机 1.简介：照相机有一园盘状的探测器，置于被测部位体外。当受检者服用放射性同位素标记药物，吸收放射性药物的器官辐射出粒子，被置于体外的探测器中的闪烁晶体检测器接收，产生出可见光光子，光子经光导耦合射到由光电倍增管构成的阵列中，各个光电倍增管输出的电脉冲信号经电子线路的处理和位置计算，形成X-Y坐标系中的光点信号，在荧光屏的相应位置上产生闪烁光点。经过一定时间积累，便可获得一幅二维的图像 2.组成：闪烁探头、探头支架、病床和操作控制台（p132）.探头组成：由准直器、闪烁晶体、光电倍增管阵列、位置计算电路。.性能指标：.数字式相机模拟数字混合型相机全数字式相机,36,相机,37,三、发射型

22、计算机断层成像（）1.发射型计算机断层成像（）是通过计算机图像重建来显示已进入人体的放射性核素在断层上的分布，它既可以显示断层图像、又可显示活体组织的生理、生化功能和代谢状况。ECT的原理与透射的X-ct相似，其不同点是在于是首先让生物体接受示踪核素，本身成为一个发射体，再由探测器将示踪核素在体内的吸收代谢、在器官和组织内的分布测出，经计算机处理并重建图像。因此，所得的图像不仅是解剖形态，而且是生理、生化病理过程的图像。ECT包括单光子发射型计算机断层成像（SPECT)正电子发射型计算机断层成像（PET）,38,2.单光子发射型计算机断层成像（SPECT）扫描机型SPECT：在人体内放射性药物

23、释放出射线，被在相应断层面的切向位置几十个探测器接收，然后通过平移/旋转的方法，获得各方向上的投影截面信息，供计算机进行图像重建。类似于第二代的扫描方法照相机型：固定式由4个固定式照相机组成 旋转式整个照相机探头可以旋转，有单探 头、双探头和三探头 结构：（p138）探头、机架、病床、控制台、计算机及外围设备与线的比较：线反映的是病变组织的密度，而SPECT反映的是人体正常组织与病变组织代谢和摄取功能差异，对肝血管瘤、脑缺血、癫痫等疾病诊断比线有明显的优越之处。,39,3.正电子发射型计算机断层装置(PECT),简称PET 将含有正电子放射性的药物注入人体，由于该药物的代谢情况与葡萄糖相似，可

24、聚焦在消耗葡萄糖的细胞内，尤其是生长迅速的肿瘤组织内，放射性药物放出的正电子与组织中的负电子发生湮灭反应，产生两个光子，利用环绕人体的探测器测量光子，可获得正电子的位置信息，再利用图像重建技术就可获得正电子在人体内分布情况的断层图像。组成：扫描机架、主机柜、操作控制台、检查床应用及特点性能及参数,40,41,四、脏器功能动态检查仪（p147）1.作用：利用放射性示踪核素作脏器的动态检查 2.甲状腺功能仪：利用甲状腺对碘有选择吸收的生物化学特点，借助于对碘的核素放出的射线的测量，达到甲状腺功能检查的目的 3.肾功能仪：4.核听诊器：5.脑血流量测定仪 6.多功能仪：可作两种以上脏器功能测定的放射

25、性核素功能仪,42,第六节：放射治疗设备一、60C0远距离治疗机 1.简介：利用60C0同位素衰变放出的射线从体外治疗疾病的设备，射线能量高，辐射输出功率大，穿透力强 2.组成（p151）：钴源：直径1mm高1mm的圆柱状小颗粒，放在直径2c高c的不锈钢容器中，源容器：将不锈钢容器放在长的钢柱内，源底面暴露 防护机头：用钨或钨合金制成的大而安全的防护壳，外表用钢作套壳,43,遮线器：当遮线器关闭时，射线束被截断，遮线器打开时射线束按一定方向辐射出来准直器系统：限制射线束的范围，即限定一定照射野以满足治疗需要控制台：电源开关，源位指示器等治疗床：.应用：各种恶性肿瘤的术前、术中、术后放疗、根治性

26、放疗，良性肿瘤的治疗等二、模拟定位机简介三、医用电子直线加速器.简介：将物质的电子沿直线方向加速使电子具有百万电子伏特的动能后撞击钨片靶区而产生高能量的射线，将这些射线照射清除人体肿瘤细胞的方法。.特点：剂量计算准确、束流稳定、治疗时间短，有取代60C0治疗机的趋势,44,直线加速器,直线加速器,45,钴治疗机,直线加速器,46,.直线加速器的组成：加速管、微波功率源、微波传输系统、电子枪、束流系统、真空系统、恒温水冷却系统、电源及控制系统、照射头、治疗床等.临床应用四、刀系统.简介：利用 射线几何聚焦原理，在精确的定位定向技术辅助下，将经过规划的大剂量 射线于短时间内照射于颅内的预选靶点，从而杀死选定目标的癌细胞.分类：静态 刀、旋转式 刀.组成：放射治疗系统、立体定位系统、电气控制系统和治疗计划系统.临床应用：五、刀系统.简介：利用直线加速器获得高能电子束，照射经立体定位系统定位的发生癌变的组织，从而杀死癌变组织细胞.组成：放射源系统、立体定位定向系统、治疗计划系统.临床应用,47,立体定位刀,模拟定位机,48,刀,刀,49,谢谢大家！,