影像医学分类
一、影像设备概述
1.1 设备分类
| 分类 | 产 品 | 原理 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 影像医学 | X光机 | X射线穿透成像 | 形态全貌、像素精细； |
| CT | 数据测量重建 | 密度分辨率高，适应范围广； | |
| B超 | 超声波 | 动态影像，适用于动态影像 | |
| MRI（核磁） | 高磁场 | 最适用于软组织，可表达功能和生化信息； | |
| 核医学 | PET | γ光子 | 可检查器官的血流、生理功能和代谢功能； |
| SPECT | γ光子 | 可检查器官的血流、生理功能和代谢功能； | |
| 伽马相机 | γ射线 | ||
| Dental | CBCT | ||
| 头颅侧位 | |||
| 牙科全景 | |||
| 口内CR | 数字化； | ||
| 口内DR | 真正数字化； |
1.2 X光机
1.2.1 工作原理
该X线设备通过X射线穿透人体实现成像效果的显示；由于不同的人体组织对于入射的X射线吸收强度存在差异，在荧光屏或感光底片上会呈现出不同的明暗度（或密度值）。其投影至荧光屏或感光底片后呈现不同的明暗度（或密度值），从而形成对比度各异的影像信息。
1.2.2 优缺点
尽管存在信息利用率不高、影像重叠现象明显以及在软组织的鉴别能力方面存在不足，并且对人体组织有一定的辐射危害等缺点，然而其应用领域非常广泛，并拥有较大的信息容量。此外，在影像细节方面的表现较为出色，并且尤其在实时成像方面具有显著优势；其在骨科和胸科领域表现尤为突出；而对其它如断肢再植和介入放射治疗等临床场景也展现出显著优势。
1.3 CT
1.3.1 工作原理
利用X射线束从多角度对目标断面实施扫描，并通过现代计算机系统对其接收到的各向投影数据进行分析与处理后，从而构建断层图像
1.3.2 优缺点
该设备在成像效果方面表现优异。其显著功能特征在于能够执行断层成像技术。通过主动选择特定人体切片区域进行成像分析，在此基础之上整合相邻切片区域的影像数据，从而获取较为完整的三维图像序列。
1.4 B超（US）
1.4.1 工作原理
该方法利用超声波在人体内传播，并通过其与不同组织和器官交互时产生的声音强度差异形成基础影像。由于组织器官的位置不同也会导致回响出现时间先后的变化，这也是影像重建的重要参数之一。因此可以通过这些参数清晰地显示出人体内部的结构形态。
1.4.2 优缺点
US在医学成像领域的主要优势在于对人体组织无损伤特征明显突出,这也正是其与传统X线诊断的重要区别所在.因此,这种技术特别适用于产科以及婴幼儿等特殊人群的各项检查.此外,它还具有连续动态观察的能力.
1.5 MRI（核磁）
1.5.1 工作原理
该方法利用静磁场与射频场实现人体组织成像。在原子层面分析可知，在电子、质子及中子等粒子均具有自旋性质的情况下，在施加外加场强B的影响下会引发特定运动反应。当人体内氢性同位素的质子群被磁化后并置于与其垂直方向交变的射频场作用下，则这些氢核将吸收能量并跃迁至高能状态，在此过程中其进动相位趋于同步状态。一旦交变场消失，则这些氢核群将在自身所处的弛豫时间内释放出储存的能量，并通过磁共振效应产生相应的信号响应。最终所得信号强度主要取决于氢核密度及其对应的弛豫时间参数值大小关系
1.5.2 优缺点
基于质子成像原理的MRI技术具有较高的软组织图像清晰度。在人体形态学研究和临床诊断领域具有重要价值的技术是磁共振成像系统（MRI），该系统以其卓越的空间分辨率著称，在解剖学细节观察与影像保持方面均优于传统X射线断层扫描（X-CT）。此外，在不产生电离辐射的同时也避免了放射性损伤特点上表现出明显优势。 MRI在评估新生儿及宫内胎儿时特别适用，并且对于需要定期复查的疾病（如乳腺癌）也显示出显著的应用价值。另外值得注意的是，在区分密度相近组织方面MRI表现突出，并非仅限于鉴别病变组织与正常组织界线还能够进行分子结构的微观分析研究反映人体生理生化功能特征可以从分子水平上揭示器官异常与早期病变特征从而有助于早期或超早期肿瘤诊断
二、X光机
2.1 X 光机组成
控制台、高压电源、球管
2.1.1 球管
A型球管可以说是A型机的核心部件，在产生A射的过程中起着关键作用。它是一个高真空器件，在这种极端环境下完成能量转换的过程。根据条件分析显示，在这一过程中约99%以上的能量被转化为热能而被浪费掉。为了应对由此带来的散热难题研究人员投入了大量精力致力于如何改进散热系统。
2.1.2 组成框图
2.1.3 X成像设备研究方向
（1）改进影像质量，提高影像分辨率；
（2）向自动化方向发展；
（3）提高Ｘ线机的结构性能和防护性能；
（4）围绕着提高灵敏度和降低受照剂量，推进Ｘ线机的发展。
三、CT
3.1 CT演变
3.1.1 第一代CT
平移 + 旋转；
3.1.2 第二代CT
平移 + 旋转 + 更多探测器（提高探测速度）
3.1.3 第三代CT
扇形、全身面积的探测器 + 旋转
3.1.4 第四代CT
第4代CT扫描机基于第3代的技术发展而来，在其设计中采用了环绕式探测器排列方式。当进行扫描时，探测器保持静止状态以确保精确成像。X线球管绕着探测器阵列运行完成整个 scan 过程，在此过程中不会受到设备移动带来的干扰影响。这种创新设计有效地排除了因 探测 器故障而产生的 环状伪影 问题。
3.2 CT的成像原理
3.2.1 线衰减系数
考虑能量为E的一条单一能量谱射线；经过厚度为d的标准物质层后；X射线强度从初始值Io减弱到I；可用以下公式表示：
u值均匀的材料；
u值由3块不同的衰减系数组成；
不同均匀材料用积分表示；
从上述表达式可知，在材料厚度增大或μ值增大的情况下，则相应的I值会减小，并且衰减程度也会更加显著。可以说能量与吸收系数μ之间的这种关系：一种情况是当能量较低时，对应的吸收系数较大；另一种情况则是当能量增加时
用这种CT值作为吸收系数后，在水体中将它的CT值定义为零，在空气中则设定为其-1.在硬骨部分则相应地设定其+1.由此可知，在进行断层扫描重建后所获得的结果图像实际上构成了一个由多个CT数值构成的矩阵，在其中每一个像素都对应着一个数值。
3.2.2 影像重建
（1）代数重建方法；
（2）反投影方法；
（3）褶积-反投影法（暂未搞清楚）。
3.3 CT设备的结构、作用、原理
3.3.1 CT结构
扫描床、扫描架、高压发生器、计算机系统、操作台、照相机、其他；
3.3.2 电路系统
3.4、螺旋CT
3.4.1 定义
螺旋CT是基于X射线球管按固定速度绕被检查对象旋转，并配合该对象按固定速度直线运动而实现的一种全面扫描技术。当X射线穿过被检查对象时，在其表面所形成的投影轨迹呈现出明显的螺线形状，并因此得名
3.4.2 滑环
第4代CT与第3代CT的主要区别在于滑环装置的安装位置不同。只有当采用线性连接方式时，在运行过程中受限于技术限制。
3.4.3 3代与4代对比
在常规第三代CT设备中通常采用的是气体类型的探测器；相比之下，在螺旋CT设备中普遍采用了固体式的探测装置。其核心组件包括晶体、光电二极管以及前置放大电路；当X射线照射至晶体时；晶体将入射的X射线能量转化为光信号；这些光信号随后会被光电二极管转化为电流信号；该电流强度通常在0至500纳安（nA）范围内；该电流信号被送至前置放大电路进行处理；从而在放大电路的输出端得到了从0伏到-10伏之间的电压调节；此电压幅度与入射X射线的能量水平呈正相关关系。