断层成像复习资料断层考试：填空：2’*10=20分;单选：2’*20 =40分;简答题：2*15’+10*1=40分时间：2010年7月5日星期一下午15:00-16:40地点：B2-2一、核医学成像：1、核医学成像的基本原理2、γ相机、SPECT、PET的结构，工作原理、成像特点二、CT成像：1、CT成像的基本原理2、各个部分的结构、作用、原理3、CT成像的特点4、一到五代CT的特点三、MR成像：1、MR 成像的基本原理2、MR的结构（包括结构原理）3、永磁MR跟超导MR的特点四、核医学成像、CT成像、MR成像的区别（这应该是最后一道简答题）五、课本和课件反复提到的一、核医学成像1、核医学成像的基本原理把某种放射性同位素标志在药物上，形成放射性药物并引入人体内，当它被人体各组织器官吸收后，就在体内形成辐射源，再利用监测装置检测该信号。

2、γ照相机、SPECT、PET的结构，工作原理、成像特点γ相机的结构：准直器、γ射线检测器的检测介质（闪烁晶体）、光电倍增管阵列、前置放大器、位置计算电路、脉冲高度分析器、图像处理电路及相应的显示装置构成。

γ相机的工作原理：人体吸收放射性药物后放射出γ光子，经准直器入射到闪烁晶体上。

闪烁晶体紧贴在准直器的后面，将入射的γ光子转换为光电子。

由于光电子的能量很低，不能用于照相，因此在检测介质后面用光电倍增管阵列，他可以有效地将输入的光电子信号放大。

光电倍增管输出的电脉冲信号的幅度与入射的γ光子能量相对应，同时带有与入射的γ射线位置的相关信息。

光电倍增管输出的电脉冲信号经前置放大器放大后分成两路,一路经“高精度坐标计算装置”进一步处理，可得到γ光子入射到闪烁晶体介质上的标准坐标；另一路信号送入能量信号通道，脉冲总和电路输出的Z信号经过脉冲高度分析器的处理，除去大部分的散射γ射线和天然本底，按预先设定的能量范围对信号进行能量的加工处理、最后将能量信号与位置坐标信号结合起来，X，Y的信号决定了闪烁点的位置，Z信号决定了显像点的光的亮度。

形成γ相机的图像信号、图像既可以显示在监视器的屏幕上，又可以用光学照相机把显示图像记录在胶片上。

准直器：空间定位，它使局限于某一空间单元的射线通过准直孔，进入检测器，而其他部分的射线被准直器屏蔽。

闪烁晶体：它把高能γ光子转换成低能的可见光（使用的晶体一般为NaI（T1）晶体）。

光电倍增管阵列：将可见光信号转换成电信号使之成2n 倍数增加（n是倍增管中倍增极的数目），最后由输出一放大的电脉冲信号。

位置计算电路：常用的方法有店主矩阵法和延迟线时间变换法。

前置放大器：不但把电信号的幅度放大，而且使输出的脉冲信号得到足够的功率，与后级输入端具有良好的匹配功能，然后再经过屏蔽电缆送到主放大器。

脉冲高度分析器：设置上下两个幅度甄别阈值，对于输入的脉冲信号进行选定幅度范围内整形，幅值不符合设定范围的输入脉冲则不能输出。

图像处理电路及相应的显示装置构成：现代的数字式γ相继后继信号采用计算机处理。

将γ探头输出的电脉冲信号进行数据采集、A/D转换，将模拟信号转换为数字信号。

γ照相机成像特点：1 γ照相机灵敏度高，空间分辨率可达到5~10mm，有效视野大，成像速度快，能量测量范围在50~600kev，最大计数率容量100~200kcps（20%视窗）。

2 γ照相机可用短半衰期或超短半衰期核素，可用来拍摄反应脏器内放射性核素动态分布的连续照片，经数据处理后可用来诊断甲状腺、脑、肺、肝、肾、心血管等病变及其动态功能。

3 γ照相机既是显示仪器，又是功能仪器。

但由于γ照相机的成像是二维投影图像，不同层次的放射性重叠的干扰，造成成像器官组织的重叠，这是γ照相机的缺点。

SPECT的结构：通常由检测器，机架，体层床，控制台，计算机以及外围设备构成。

图像重建的关键在检测器以及软件处理方面。

SPECT的成像原理：由人体发射的γ光子，通过横向断层扫描检测，再用滤波反投影法采集数据，经过预处理电路，吸收校正、衰减校正，然后用迭代法重建图像，通过显示设备显示图像；检测器：实际上与γ照相机的检测器相同，它包括准直器，闪烁晶体，光电倍增管，以及后继的综合电路。

旋转机构：SPECT的机架主要用来支撑检测器，并让检测器在其上平稳运动的机电结构。

控制台与计算机：SPECT的工作条件及所有的数据都由计算机统一控制和管理。

外围设备：主要任务是将检查结果显示、记录和进行存储，它包括彩色显示器、激光打印机、多幅照相机等装置。

此外还有生理信号检测设备、检查床，以及用于仪器校正和质量检测的专用器材和模型等。

SPECT的成像特点：1 SPECT成像设备是利用γ照相机围绕着诊断感兴趣的人体区域，采集各种不同角度上放射出的γ光子并计数，然后利用X-CT中所使用的图像重现方法，得到人体某一体层上的放射性药物浓度的分布，即可得到多层面的各方位的体层图像或三维立体像。

2 目前SPECT的能量测量范围为50~600kev，固有空间（横向）分辨率在6~11mm。

3 SPECT的诊断率比普通的γ照相机明显提高。

4 SPECT构成图像的变量即发射的γ射线不但同脏器的深度有关，而且与组织内γ射线的衰减因素也有很大的关联，成像只用了很少的一部分剂量，大部分被人体带走，因此，spect的图像比较粗糙，空间分辨率比pet要差。

SPECT的性能指标及特点：SPECT成像系统的主要技术指标：系统灵敏度，空间分辨率，血斧对比度，能量分辨率，系统的线性，均匀性，旋转中心，噪声等；SPECT的伪影：spect同样存在伪影，而且伪影程度更为严重，因为spect的信息量比x线ct、超声和mri都低，所以噪声高，可能出现各种伪影。

课本只讨论spect的仪器性能造成的伪影。

包括：同心环伪影和雾状或蜂窝状伪影；PET的基本结构：由扫描装置，机架，检查床，计算机接口及计算机系统组成；扫描装置是PET的核心装置，包括检测器阵列，同步电路，甄别电路。

PET的基本检测原理：PET扫描装置是一个圆形的检测器阵列，用于检测正电子湮灭过程中辐射出的γ光子对，当检测器阵列中的检测器在规定时间间隔内，同时记录到γ光子，该检测器的连线与加正电子标记的分子应相交。

如果γ射线的位置能够精确测出，则发生湮灭的那条线就确定，这条线对应于组织中正电子加标记的分子的浓度。

利用符合检测电路对所记录的γ射线判定是否真实符合，两路检测信号之和反映光子的能量。

把各个角度的射线组合起来得到的投影数据，由甄别电路排除511kev以外的本底干扰，然后送入计算机进行处理，图像重建等工作。

扫描装置：由检测器阵列以各种不同的形式排列组成，从排列方式上可分为单环，双环，多环；扫描器装置的基本单元器件是检测器，检测器是由闪烁晶体，光电倍增管，前端电路及射线屏蔽装置组成，是PET中湮灭光子符合检测的基本单元；PET的成像特点：1 pet成像设备具有速度快，实时性强的优点，它采用的短半衰期核素可在短时间内重复使用，而且图像的对比度和空间分辨率都比spect有提高。

2现代的pet空间分辨率可达到4~5mm，最佳可达到3mm。

而且pet的灵敏度和分辨率与深度无关。

3Pet的检测效率高，而且均匀性好。

这些都适合于数学重建要求，因此pet的体层像比spect更清晰、更真实。

使用的放射性核素11 C、13 N、15O、18F等是已于标记各种生命必需的化合物及代谢产物，因此不会改变他们的生命活性。

4Pet不仅在脏器现象方面优于γ照相机和spect，而且在研究复杂的脏器生理功能方面显示出独特的优点，在现代医学研究与临床应用中发挥了重要的作用。

二、X线计算机体层成像1、X-CT成像的原理X线CT是以测定X射线在人体的衰减系数为物理基础，衰减系数反映人体组织厚度及密度的差异；采用数学方法，经电子计算机处理，求解出衰减系数值在人体某解剖面上的二维分布矩阵；再应用一定得电子技术把此二维分布矩阵转变为图像画面上的灰度分布，从而重建体层图像的现代医学成像技术。

（191页）2、各个部分的结构、作用、原理CT成像系统的基本结构：一般地说，x线ct扫描机有三个主要组成部分：数据采集系统，计算机和图像重建系统、图像显示、记录和存储系统。

A 数据采集系统：包括高压发生器、x线管、准直器、滤过器、扫描机架、检查床和数据测量装置。

1 高压发生装置：是一个电源分配系统，作用是产生高压并分配到X线管等需要高雅的装置。

2 X线管：CT用的X线管的基本结构与常规X线机的相同，但有更高的热容量和功率。

为减少采集数据的误差，提供给X线管的管电压和管电流必须有足够的稳定度（一般用闭环反馈方式）。

3 准直器：它可限制X线束只能进入感兴趣区域和减少散射线，从而降低受检者的受射剂量，提高成像质量。

两种准直器：X线管准直器（前准直器）作用：控制X线束在人体长轴平行方向上的宽度，从而控制了横截面成像的扫描厚度；检测器准直器（后准直器）作用：使检测器只接受垂直入射的X 线束，尽量减少来自其他方向的散射线的干扰，提高检测器的精度4 滤过器作用：1吸收长波（低能）X线。

2使穿过滤过器和受检体的透射线束的能量分布达到均匀硬化5 检测器作用：是一种将射线能量转换成电信号（模拟信号）的器件；测量穿过受检体后的|X线透射值，形成采集信。

要求：有很高的转换率，较短的响应时间和残余时间，较好的稳定性，较宽的动态范围特性：效率、响应时间、稳定性，动态范围，类型：闪烁检测器（也叫固体检测器）：先将X线能量转变为光，再将光转变为电能。

由闪烁晶体和与其耦合的光电倍增管组成。

气体检测器：直接将X线能量转换为电能(原理为电离作用)。

由一系列的单独的气体电离室组成，电离室由精心安置的钨板分隔开，钨板起收集电子的作用6 数据测量装置：由前置放大器，对数放大器，积分器，多路发生器，模/数转换器7 机架：ct扫描机的机架式一个结构框架，他们的外形尺寸各个生产厂家都不相同。

机架内有一个旋转扫描架，上面装有高压发生器和x线管，同时带有滤过器、准直器、检测器及附属电子装置。

8 检查床：提供了一个供ct检查时受检者能躺下的平台。

B 计算机系统：计算机有主控计算机和专用计算机1 主控计算机的功能：a控制和监视整个扫描过程，并将采集的数据送入存储器；bCT值的校正和输入数据的扩展；c与操作者对话并控制扫描信息的传送；d图像重建的程序控制；e故障诊断及分析。

2 专用计算机：是用来执行图像重建和处理的任务，一般包括卷积处理器、图像重建处理（也称反投影处理器），它们由若干个高速微处理器组成。

计算机系统要有的特点：a处理数据量大，应有足够的内存空间包括处理大量的原始数据与操作和管理程序的存储空间；b进行高速大容量运算能力；c运算精度高；d图像实时性处理强；e高控制效率；f有通用性；g性能与价格比高。