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1、醫(yī)學(xué)圖像處理醫(yī)學(xué)影像成像原理3.1X線成像原理X線的本質(zhì)：電磁輻射常用X線診斷設(shè)備：X線機(jī)、數(shù)字X線攝影設(shè)備（DSA、CR、DR）和X線計(jì)算機(jī)體層（X線CT）等。3.1.1X線的特征3.1.2X射線成像原理3.1.3計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）3.1.4直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（DR）3.1.1X線的特征X射線在電磁輻射中的特點(diǎn)屬于高頻率、波長短的射線X射線的頻率約在3×1016～3×1020Hz之間，波長約在10～10-3nm之間X線診斷常用的X線波長范圍為0.008～0.031nm3.1.1X線的特征2.X射線與物質(zhì)間的相互作用（2）X射線的熒光作用。X射線是肉眼看
2、不見的，但當(dāng)它照射某些物質(zhì)時(shí)，如磷、鉑氰化鋇、硫化鋅、鎢酸鈣等，能夠使這些物質(zhì)的原子處于激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們回到基態(tài)時(shí)就能夠發(fā)出熒光，這類物質(zhì)稱熒光物質(zhì)。醫(yī)學(xué)中透視用的熒光屏、X射線攝影用的增感屏、影像增強(qiáng)器中的輸入屏和輸出屏都是利用熒光特性做成的。（3）X射線的電離作用。X射線雖然不帶電，但具有足夠能量的X光子能夠撞擊原子中軌道電子，使之脫離原子產(chǎn)生一次電離。電離作用也是X射線損傷和治療的基礎(chǔ)。3.1.1X線的特征2.X射線與物質(zhì)間的相互作用（4）X射線的熱作用。X射線被物質(zhì)吸收，絕大部分最終都將變?yōu)闊崮?，使物體溫升。（5）X射線的化學(xué)效應(yīng)。X射線能使多種物質(zhì)發(fā)生光
3、化學(xué)反應(yīng)。例如，X射線能使照相底片感光。（6）X射線的生物效應(yīng)。生物組織經(jīng)一定量的X射線照射，會(huì)產(chǎn)生電離和激發(fā)，使細(xì)胞受到損傷、抑制、死亡或通過遺傳變異影響下一代，這種現(xiàn)象稱為X射線的生物效應(yīng)。這個(gè)特性可充分應(yīng)用在腫瘤放射治療中。3.1.2X射線成像原理當(dāng)高速帶電粒子撞擊物質(zhì)受阻而突然減速時(shí)，能夠產(chǎn)生X射線。醫(yī)學(xué)影像診斷所用的X線產(chǎn)生設(shè)備是X線管（X-raytube，球管）。1．X射線的產(chǎn)生X射線的產(chǎn)生需要的基本條件是：（1）有高速運(yùn)動(dòng)的電子流；（2）有阻礙帶電粒子流運(yùn)動(dòng)的障礙物（靶），用來阻止電子的運(yùn)動(dòng)，可以將電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線光子的能量。3.1.2X射線
4、成像原理X射線的產(chǎn)生裝置主要包括三部分：X射線管、高壓電源及低壓電源，如圖3.2所示。3.1.2X射線成像原理2.X射線人體成像使用X射線對(duì)人體進(jìn)行照射，并對(duì)透過人體的X射線信息進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換，并使之成為可見的影像，即為X射線人體成像。（1）X射線影像的形成當(dāng)一束強(qiáng)度大致均勻的X射線投照到人體上時(shí)，X射線一部分被吸收和散射，另一部分透過人體沿原方向傳播。由于人體各種組織、器官在密度、厚度等方面存在差異，對(duì)投照在其上的X射線的吸收量各不相同，從而使透過人體的X射線強(qiáng)度分布發(fā)生變化并攜帶人體信息，最終形成X射線信息影像。X射線信息影像不能為人眼識(shí)別，須通過一定的采集
5、、轉(zhuǎn)換、顯示系統(tǒng)將X射線強(qiáng)度分布轉(zhuǎn)換成可見光的強(qiáng)度分布，形成人眼可見的X射線影像。3.1.2X射線成像原理①人體不同密度組織與X線成像的關(guān)系3.1.2X射線成像原理②人體不同厚度組織與X線成像的關(guān)系密度和厚度的差別是產(chǎn)生影像對(duì)比的基礎(chǔ)，是X線成像的基本條件3.1.2X射線成像原理2.X射線人體成像（2）X射線的采集與顯示①醫(yī)用X射線膠片與增感屏醫(yī)用X射線膠片的主要特性是感光，即接受光照并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成潛影（latentimage）。經(jīng)過對(duì)有潛影的膠片處理（暗室處理：顯影、定影等）。使膠片上的潛影轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷牟煌叶龋╣ray）分布像。膠片感光層中的鹵化銀還原
6、成金屬銀殘留在膠片上，形成由金屬銀顆粒組成的黑色影像。人體組織的物質(zhì)密度高，則吸收X射線多，在X射線照片上呈白影；反之，如果組織的物質(zhì)密度低，則吸收X射線少，在X射線照片上呈黑影。3.1.2X射線成像原理2.X射線人體成像（2）X射線的采集與顯示①醫(yī)用X射線膠片與增感屏醫(yī)用X射線增感屏為熒光增感屏，其增感原理為增感屏上的熒光物質(zhì)受到X射線激發(fā)后，發(fā)出易被膠片所接收的熒光，從而增強(qiáng)對(duì)X射線膠片的感光作用。主要目的是：在實(shí)際X射線攝影中，僅有不到10%的X射線光子能直接被膠片吸收形成潛影，絕大部分X射線光子穿透膠片，得不到有效的利用。因此需要利用一種增感方法來增加X
7、射線對(duì)膠片的曝光，以縮短攝影時(shí)間，降低X射線的輻射劑量。常采用的增感措施是在暗盒中將膠片夾在兩片增感屏（intensifyingscreen）之間，然后進(jìn)行曝光。3.1.2X射線成像原理2.X射線人體成像（2）X射線的采集與顯示②X射線電視系統(tǒng)X射線電視系統(tǒng)主要包括X射線影像增強(qiáng)器、光學(xué)圖像分配系統(tǒng)、含有攝像機(jī)與監(jiān)視器的閉路視頻系統(tǒng)與輔助電子設(shè)備。X射線影像增強(qiáng)管是影像增強(qiáng)器的核心部件。3.1.3計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）計(jì)算機(jī)X線攝影（ComputedRadiography，CR）是將X線透過人體后的信息記錄在成像板（ImagePlate，IP）上，經(jīng)讀取裝置讀取
8、后，由計(jì)算機(jī)以數(shù)字化圖像
