四、医学成像设备

现 代 医 学 成 像 系 统 类 型• X 线 成 像 : 测 量 穿 过 人 体 的 X 线 强度 ;• 磁 共 振 成 像 : 测 量 构 成 人 体 组 织 的元 素 的 原 子 核 的 磁 共 振 信 号 ;• 核 医 学 成 像 : 有 选 择 地 测 量 摄 入 体内 的 放 射 性 药 物 放 射 出 的 γ 射 线 ;

X 线 机 的 分 类• 通 过 X 线 管 电 流 的 大 小 来 划 分 :– 管 电 流 在 1000 毫 安 以 上 为 大 型 X线 机 ;–100—1000 毫 安 为 中 型 X 线 机 ;–100 毫 安 以 下 为 小 型 X 线 机 。• 以 安 装 形 式 划 分 : 活 动 式 和 固 定 式两 大 类 。

移 动 式床 边 x光 机

心 血 管 造 影 X 线 机

X 线• 一 种 看 不 见 的 , 高 穿 透 性 的 电 磁 波 ,波 长 比 可 见 光 短 。• X 光 的 波 长 范 围 约 为10 -8 m 至 10 -11 m;相 应 的 频 率 范 围 约 为3 × 10 16 Hz 至 3 × 10 19 Hz .

X 线 与 物 质 的 相 互 作 用• 穿 透 作 用 :X 线 的 光 子 能 量 大 , 波长 短 , 穿 透 能 力 强 , 能 穿 透 一 般 光线 所 不 能 透 过 的 物 质 。• 荧 光 作 用 :X 线 照 射 在 氯 化 锌 、 硫化 镉 、 钨 酸 钙 等 晶 体 上 , 即 激 发 产生 可 见 的 荧 光 。

X 线 与 物 质 的 相 互 作 用• 感 光 作 用 :X 线 照 射 在 胶 片 上 能 使 溴 化银 药 膜 起 感 光 化 作 用 , 使 胶 片 感 光 ,以 便 摄 影 。• 电 离 作 用 :X 线 可 使 气 体 分 子 游 离 而 产生 电 离 电 流 。• 生 物 作 用 :X 线 能 对 组 织 产 生 破 坏 作用 。 可 以 利 用 X 线 对 肿 瘤 病 人 进 行 治疗 。 同 样 也 会 使 正 常 组 织 产 生 红 斑 甚至 坏 死 。

X 线 的 质 和 量• X 线 的 强 度 : 指 单 位 时 间 内 通 过 与 射 线方 向 垂 直 的 单 位 面 积 的 辐 射 能 量 即 光子 的 数 量 。• X 线 的 硬 度 : 指 X 线 穿 透 物 质 本 领 的 大小 , 表 示 X 线 的 质 。X 线 硬 度 决 定 于 每个 光 子 具 有 能 量 的 大 小 , 与 光 子 的 数目 无 关 。• 不 同 的 强 度 和 硬 度 对 成 像 有 影 响 。

X 线 的 产 生• X 线 在 称 为 X 光 管 的 高 真 空 玻 璃 球管 中 产 生 。 球 管 中 有 两 个 电 极 : 一个 由 铂 、 钨 或 其 它 高 熔 点 的 重 金 属制 成 的 阳 极 和 一 个 阴 极 。 当 在 两 个电 极 之 间 加 上 高 压 , 从 阴 极 到 阳 极的 电 子 流 ( 阴 极 射 线 ) 被 加 速 , 在撞 击 阳 极 时 产 生 X 光 (X 线 )。

• 有 两 种 不 同 的 产 生 X 线 辐 射 的 过 程 :• 其 中 一 种 过 程 是 由 高 速 电 子 本 身 在阳 极 材 料 中 带 正 电 的 原 子 核 附 近 经过 时 减 速 或 停 止 而 产 生 辐 射 。 常 称为 轫 致 辐 射 。• 第 二 种 过 程 是 当 从 阴 极 来 的 电 子 将阳 极 原 子 核 附 近 的 电 子 撞 出 轨 道 ,其 位 置 被 外 层 轨 道 的 电 子 取 代 而 由阳 极 原 子 的 电 子 所 产 生 的 辐 射 。

X 线 的 频 谱• 由 某 种 阳 极 材 料 辐 射 的 频 谱 是 由 第一 种 过 程 产 生 的 一 段 连 续 的 频 率 范围 , 其 上 叠 合 数 个 对 应 于 第 二 种 过程 产 生 的 离 散 频 率 尖 峰 所 组 成 。 这些 尖 峰 构 成 阳 极 材 料 所 特 定 的 X 光谱 线 , 不 同 材 料 谱 线 不 同 。

• 阴 极 端 钨 制 灯 丝 通低 电 压 , 灯 丝 加 热发 射 自 由 电 子 。• X 线 管 两 端 加 上 高压 , 自 由 电 子 群 在电 场 作 用 下 高 速 向阳 极 端 钨 靶 面 运 动, 并 撞 击 靶 面 。• 撞 击 将 绝 大 部 分 能量 转 变 为 热 能 , 仅小 部 分 变 成 X 射 线 。X 线 管工 作 原 理

固 定 阳 极 和 旋 转 阳 极• 固 定 阳 极 X 线 管 由 固 定 阳 极 、 阴极 、 铜 柱 、 玻 璃 罩 组 成 。• 固 定 阳 极 X 线 管 因 阳 极 面 受 温 度 的影 响 , 限 制 其 功 率 , 要 提 高 功 率 ,焦 点 面 就 必 须 增 大 , 但 是 焦 点 面 增大 , 又 会 影 响 清 晰 度 , 二 者 不 能 兼顾 。

旋 转 阳 极 X 线 管由 旋 转 阳 极 和 阴 极等 组 成 :

• 旋 转 阳 极 : 旋 转 阳 极 由 靶 面 、 转 子 、轴 承 , 阳 极 转 轴 组 成 。 旋 转 阳 极 X 线管 的 转 速 为 2800 转 / 分 , 其 优 点 是 功率 大 , 焦 点 小 , 散 热 快 。 高 速 旋 转 阳极 X 线 管 的 转 速 为 9000 转 / 分 。• 阴 极 : 阴 极 由 聚 焦 螺 旋 管 状 灯 丝 、 阴极 盘 、 阴 极 罩 等 组 成 。 其 作 用 与 固 定阳 极 X 线 管 相 同 , 就 是 以 发 射 电 子 并使 其 聚 焦 去 轰 击 阳 极 靶 面 , 一 般 灯 丝具 有 大 小 二 个 。

X 线 的 衰 减• 当 X 线 穿 过 受 体 时 , 由 于 它 与 物质 间 的 相 互 作 用 , 产 生 吸 收 和 散射 , 使 输 出 的 光 子 数 少 于 输 入 的光 子 数 。• 产 生 相 互 作 用 的 光 子 数 取 决 于 入射 的 光 子 数 、 作 用 距 离 和 受 检 物质 。

X 线 衰 减 的 基 本 关 系 式• 若 入 射 的 光 子 数 为 N o , 行 进 X 距离 后 余 下 的 光 子 数 为 N, 对 于 均匀 物 质N = N e − µ x0• 常 数 μ 称 为 线 衰 减 系 数 ( 或 线吸 收 系 数 )。

X 线 衰 减 的 基 本 关 系 式• 同 理 ,X 线 的 输 出 强 度 I(x,y) 与入 射 强 度 I o (x,y) 之 间 的 关 系 ,也 可 用 上 式 的 类 似 形 式 来 表 示 。• 这 里 所 谓 强 度 , 是 指 每 单 位 面 积的 能 量 , 也 可 表 示 为 单 位 面 积 的光 子 数 乘 以 每 个 光 子 的 能 量 。

电源控 制装 置高 压发 生 装 置X 线 管装 置X 线机 械 装 置 与辅 助 装 置X 线 成 像 原 理 及 设备 构 成 框 图

诊 断 用 X 线 机 的 组 成 与 主 要 部 件• 基 本 X 线 机 分 为 :• X 线 机 控 制 系 统 ( 电 器 部 分 )• X 线 机 的 执 行 系 统 ( 机 械 部分 )。

诊 断 用 X 线 机 的 组 成 与 主 要 部 件X 线 机 的 控 制 系 统1X 线 管2 高 压 发 生 器3 控 制 台4 其 它 电 器 附 件设 备X 线 机 的 执 行 系 统1 诊 视 床2 伸 缩 吊 架 装 置3 滤 线 器 摄 影 装 置4 快 速 换 片 装 置5 断 层 摄 影 装 置6 其 它 机 械 附 属 装 置

电源控 制装 置高 压发 生 装 置X 线 管装 置X 线机 械 装 置 与辅 助 装 置X 线 成 像 原 理 及 设备 构 成 框 图

X 线 衰 减 成 像 原 理I( x,y)= I ( x,y) ⋅0e− µ lx.I(x,y)y

X 线 的 发 生 和 控 制 系 统1X 线 管2 高 压 发 生 器3 控 制 台 中 的 测 控 电 路

X 线 管• X 线 管 通 常 是 高 真 空 玻 璃 球 管 , 球管 中 有 两 个 电 极 : 阴 极 和 阳 极 。 阴极 灯 丝 发 射 电 子 轰 击 阳 极 而 产 生 X光 。 阳 极 由 钨 等 重 金 属 做 成 , 有 固定 阳 极 和 旋 转 阳 极 。

高 压 发 生 装 置• 高 压 变 压 器• X 线 管 灯 丝 变 压 器• 高 压 整 流 器• 高 压 交 换 闸• 以 上 高 压 元 件 , 按 要 求 组 装 后 置 于方 形 或 圆 形 的 钢 板 制 箱 体 内 构 成 。箱 内 充 以 变 压 器 油 ( 绝 缘 油 )。

A) 高 压 变 压 器 特 点 :1. 变 压 比 大 , 次 级 输 出 电 压 很 高 。2. 瞬 时 功 率 负 荷 大 ( 达 2000mA), 但工 作 时 间 短 。3. 使 用 绝 缘 油 提 高 各 部 件 间 的 绝 缘 性能 , 并 缩 小 体 积 和 重 量 。

B) 灯 丝 变 压 器降 压 变 压 器 。 一 般 功 率 在 100W左 右 。由 于 灯 丝 变 压 器 的 次 级 在 电 路 中与 高 压 变 压 器 次 级 的 一 端 相 连 ,电 位 很 高 , 故 初 、 次 级 绕 组 间 应具 有 很 高 的 绝 缘 强 度 , 这 是 灯 丝变 压 器 的 一 个 主 要 特 点 。

C) 高 压 整 流 器将 高 压 变 压 器 次 级 输 出 的 交 流 电 压 变为 脉 动 直 流 电 压 , 供 给 X 线 管 两 极 , 使其 保 持 阳 极 为 正 、 阴 极 为 负 。D) 高 压 交 换 闸在 较 大 功 率 的 X 线 机 中 , 多 备 有 两 个或 以 上 的 X 线 管 , 以 适 应 一 机 多 用 的 需要 。 高 压 变 压 器 产 生 的 高 压 必 需 经 过转 换 装 置 分 别 送 到 不 同 用 途 的 X 线 管 上, 该 转 换 装 置 称 为 高 压 交 换 闸 。

X 线 机 一 般 电 路 组 成• 电 源 电 路• 高 压 初 级 和 kV 补 偿 电 路• 高 压 整 流 电 路• 管 电 流 测 量 电 路• X 线 管 灯 丝 加 热 和 电 流 控 制 电 路

X 线 机 一 般 电 路 组 成• 曝 光 限 时 电 路• X 线 管 瞬 时 负 载 限 制 和 保 护 电 路• 旋 转 阳 极 启 动 和 保 护 电 路• 全 机 控 制 电 路• 附 属 设 备 电 路

X 线 摄 影 的 参 量• X 线 摄 影 中 决 定 照 片 质 量 的 是 管 电压 kV 值 、 管 电 流 mA 值 和 曝 光 时 间 s值 。• kV 值 决 定 了 影 像 的 对 比 度 ,mA·s 值决 定 了 影 像 的 密 度 和 清 晰 度 。

X 线 摄 影 的 参 量 的 调 节• 三 钮 制 调 节 系 统 : 每 次 摄 影 都 要 对 X 线管 的 千 伏 、 毫 安 和 时 间 三 个 基 本 参 量 进行 调 节 。 操 作 繁 琐 , 质 量 难 以 保 证 。• 单 钮 制 调 节 系 统 : 摄 影 时 只 要 根 据 体 厚选 择 kV 一 个 参 量 , mA·s 值 由 自 动 曝 光限 时 器 系 统 来 决 定 。 较 易 得 到 清 晰 度 稳定 的 高 质 量 X 线 照 片 。• 零 钮 技 术 : 只 需 选 择 摄 影 器 官 或 部 位 。

中 频 X 射 线 机• 传 统 X 线 机 工 作 频 率 均 采 用 工 频(50Hz 或 60Hz)。80 年 代 以 后 出 现的 中 频 X 线 机 , 工 作 频 率 一 般 为400Hz~20kHz 或 更 高 。• 中 频 X 线 机 工 作 频 率 高 , 因 而 高 压直 流 脉 动 小 ,X 射 线 频 谱 单 色 化 ,输 出 能 量 平 稳 ; 可 实 现 高 压 变 压 器小 型 化 ; 可 直 流 供 电 ; 微 机 控 制 。

传 统 X 线 机 的 高 压 变 压 器 初 级 是 通 过 自耦 变 压 器 直 接 使 用 工 频 电 源 , 而 中 频 X 线机 是 先 把 工 频 电 源 整 流 、 滤 波 变 为 平 滑直 流 , 再 由 逆 变 器 把 直 流 变 成 频 率 为 几千 Hz 至 几 万 Hz 的 交 流 电 , 然 后 供 给 升 压变 压 器 初 级 , 从 而 获 得 X 光 管 工 作 所 需 要的 高 压 。在 逆 变 过 程 中 , 经 过 的 由 工 频 到 直 流、 又 由 直 流 到 中 频 交 流 这 两 个 阶 段 , 所以 中 频 逆 变 器 是 由 直 流 电 源 、 直 流 逆 变和 逆 变 控 制 三 部 分 组 成 的 。

数 字 化 X 线 摄 影 技 术• 计 算 机 X 线 造 影 术(Computed radiography, CR)• 数 字 X 线 造 影 术( Digital Radiography, DR)

CR 法 : 是 用 影 像 板 (IP), 如 硒 数 字 板 ,替 代 传 统 的 胶 片 / 增 感 屏 来 照 像 , 再 把 储存 于 IP 上 的 X 线 信 号 用 激 光 扫 描 转 换 成 电信 号 并 进 行 数 字 图 像 处 理 的 一 种 方 法 。

• DR 法 : 常 规 的 X 线 系 统 依 赖 荧 光 管 / 胶 片或 图 象 增 感 屏 产 生 模 拟 图 像 。 数 字 X 线造 影 术 直 接 用 探 测 器 产 生 数 字 图 象 。 具有 较 高 的 量 子 检 测 效 率 (DQE)。

• 由 于 数 字 化 放 射 摄 影 系 统 几 乎 完 全是 即 时 图 像 显 示 的 , 技 术 人 员 也 可立 即 进 行 质 量 控 制 操 作 , 取 消 了 胶片 处 理 和 CR 片 夹 安 放 的 操 作 , 减 少了 重 拍 次 数 , 因 此 可 将 检 查 时 间 缩短 , 提 高 效 率 。

X-CT

普 通 X 线 成 像 方 法 使 三 维 结 构 的 人体 , 经 过 投 影 , 成 像 在 二 维 平 面上 , 从 而 使 大 量 的 沿 X 线 束 方 向 上的 信 息 相 互 重 叠 , 分 辨 比 较 困 难 。尽 管 有 焦 点 平 面 断 层 术 , 在 焦 点 平面 上 的 物 体 成 像 较 清 晰 , 而 在 焦 点平 面 以 外 的 成 像 模 糊 。 本 质 上 仍 然是 透 视 学 原 理 。

任 何 物 体 可 以 从 它 的 投 影 的 无 限集 合 来 重 建 其 图 像 (J·Radon,1917)CT 机 是 从 多 角 度 的 方 向 上 检 测 X 线经 过 人 体 后 的 X 线 衰 减 量 , 并 靠 计算 机 的 帮 助 , 用 数 学 的 方 法 重 建出 身 体 某 一 希 望 层 面 的 轴 向 X 成 图像 。

线 性 衰 减 系 数 方 程N−d∑= N ⋅e−µ x0 或 I = I ⋅ ei=1S0nµi

假 设 有 许 多 各 种 不 同 的 均 质 小 体( 体 积 元 ) 组 成 的 某 一 物 体 , 当 一束 X 线 从 物 体 的 一 侧 进 入 , 再 从 另 一侧 穿 出 , 则 有 公 式 :Sn−d∑= I ⋅ei=I10µi或 :n1 Iµ = − ln(Sid I i = 1 0∑)

上 述 公 式 可 写 为 :μ 00 +μ 01 ……μ 0n = -ln(I 01 /I o )/d = C 00如 果 这 束 X 成 围 绕 此 物 体 进 行 扫 描 ,则 进 一 步 会 得 出 如 下 方 程 , 即 :μ 10 +μ 11 ……μ 1n = C 10μ 20 +μ 21 ……μ 2n = C 20…………μ m1 +μ m2 ……μ mn = C mn…………

• 求 出 各 个 均质 小 体 的 μ值 , 各 小 体的 密 度 就 知道 了 。• CT 图 象 就是 体 元 密 度的 图 象 。

CT 值• 水 的 μ 值 等 于 0.19cm -1 , 用 水 的 μ值 作 为 基 准 , 推 导 出 与 水 相 对 应 的μ 值 , 称 为 相 对 衰 减 系 数 :• Δμ=(μ 组 织 -μ 水 )/μ 水• 将 Δμ 扩 大 1000 倍 , 称 为 CT 值 ,又 称 为 豪 斯 菲 尔 值 或 H 值 。

CT 值 的 计 算CT 值 =[(μ 组 织 -μ 水 )/μ 水 ]×1000或 写 成 :• CT 值 = [(μ 组 织 -0.19)/0.19)]×1000= 5263μ 组 织 -1000• 水 的 CT 值 正 好 为 0, 空 气 为 -1000, 由 于骨 质 的 平 均 μ 值 约 为 水 的 2 倍 , 因 此 骨 为+1000。

CT 机 的 工 作 过 程CT 机 的 工 作 过 程 可 以 分 为 四 个 步 骤:1 产 生 X 线 ;2 获 取 穿 出 物 体 后 的 X 线 衰 减 信 号 ;3 将 得 到 的 数 据 信 号 进 行 处 理 , 并 加工 成 图 像 信 号 ;4 将 图 像 信 号 显 示 和 记 录 下 来 。

CT 机 的 扫 描 方 式 和 分 代序 号一 代二 代三 代四 代五 代扫 描单 束窄 角广 角反 扇电 子方 式扫 描扇 束扇 束束 扫束 扫扫 描扫 描描描成 像5min20~605~105~1s

单 束 扫 描返 回

窄 角 扇 束 扫 描返 回

广 角 扇 束 扫 描螺 旋 扫 描返 回

反 扇 束 扫 描返 回

电 子 束 扫 描

CT 图 像 的 重 建 方 法实 际 使 用 最 多 的 有 以 下 几 种 :• 迭 代 法• 直 接 反 投 影 法• 滤 波 反 投 影 法

迭 代 法• 以 逐 渐 逼 近 的 方 式 来 获 得 图 像 。• 在 图 像 重 建 开 始 以 前 , 假 定 图 像 是均 匀 密 度 的 , 重 建 图 像 的 每 一 步 都是 将 上 一 步 重 建 图 像 的 计 算 投 影 与实 际 测 量 所 得 的 投 影 进 行 比 较 , 用实 际 投 影 与 计 算 投 影 之 差 来 修 正 图像 。 经 若 干 次 修 正 后 可 以 获 得 满 意的 图 像 。 其 缺 点 在 运 算 工 作 量 极大 。

直 接 反 投 影 法 也 称 累 加 法 。• 如 在 一 个 低 密 度 的 区 域 中 , 有 一 个 高密 度 的 物 体 , 如 钉 子 , 此 物 体 被 X 线 经各 个 方 向 扫 描 后 产 生 投 影 波 形 , 再 反投 影 形 成 图 像 。

直 接 反 投 影 法• 将 这 些 投 影 波 形 反投 影 到 各 个 X 线 方向 上 的 矩 阵 中 , 产生 出 反 投 影 图 , 将这 些 反 投 影 图 相 互叠 加 , 便 出 现 一 个带 有 云 晕 状 伪 影 的重 建 图 像 。• 云 晕 状 伪 影 的 出 现 是 因 为 把 有 拖 影 的 衰减 波 形 直 接 反 投 影 的 结 果 , 由 于 有 这 种失 真 存 在 被 扫 描 的 物 体 边 缘 不 清 晰 。

。滤 波 反 投 影 法• 在 每 一 个 投 影 波 形 上 加 上 一 个 修 正用 的 函 数 波 形 以 去 除 图 像 边 缘 的 云晕 状 伪 影 。• 有 二 种 方 法 :– 褶 积 处 理 , 在 时 域 中 滤 波 ( 卷 积反 投 影 )– 富 里 叶 转 换 , 在 频 域 中 滤 波 ( 滤波 反 投 影 )

。滤 波 反 投 影 法• 经 滤 波 处 理 后 , 每 个 投 影 波 形 不 仅包 含 了 代 表 X 线 强 度 的 正 向 脉 冲 ,同 时 其 相 邻 二 边 又 加 上 了 反 向 的 修正 脉 冲 。 将 这 些 滤 波 函 数 与 投 影 波形 相 加 , 云 晕 状 阴 影 就 被 抵 消 掉了 。 抵 消 得 越 彻 底 , 反 投 影 后 的 重建 图 像 就 越 接 近 原 来 物 体 。

CT 机 的 基 本 结 构• 由 四 个 主 要 方 面 构 成 :– X 线 产 生 系 统 ;– 数 据 采 集 系 统 ;– 数 据 处 理 系 统 ;– 图 像 显 示 系 统 。CT 系 统 布 置 :A 控 制 室 ,B 检 查 室 ,C 机 房

CT 机 X 线 产 生 系 统• 主 要 包 括 X 线 管 、 高 压 发 生 器 、X 线 控制 器 等 。 其 作 用 就 是 提 供 一 个 稳 定的 , 可 以 控 制 的 X 线 光 束 。• X 线 管 产 生 的 光 束 是 圆 锥 形 的 ,CT 机要 求 的 是 线 形 的 或 者 是 扇 形 的 , 需 要用 束 光 器 来 完 成 。CT 机 的 束 光 器 是 一种 机 械 结 构 复 杂 的 部 件 , 按 所 在 部 位不 同 又 可 以 分 成 X 线 束 光 器 和 检 测 器 束光 器 , 二 者 必 须 配 合 精 密 , 才 不 会 影响 扫 描 数 据 的 采 集 。

X 线 管 采 用 旋 转 阳 极 X 线 管 , 在 旋 转阳 极 的 金 属 表 面 , 涂 上 一 薄 层 的 石 墨层 , 再 加 快 阳 极 的 旋 转 速 度 , 使 X 线管 的 热 容 量 达 到 3000K 热 量 单 位 , 瞬时 的 输 出 功 率 在 24KW,X 线 管 的 焦 点是 0.9×0.7mm。X 线 高 压 发 生 器 要 求 必 须 保 持 输 出 功率 的 恒 定 。X 线 控 制 器 与 计 算 机 联 机, 并 受 控 于 计 算 机 。

•X 线 管 产 生 的 X 线 是 一 组 宽 谱 的 X线 , 当 这 种 X 线 穿 过 人 体 后 会 产 生硬 化 效 应 现 象 。 克 服 这 一 效 应 的 方法 有 :X 线 管 窗 口 处 用 铝 或 钢 制 的滤 片 来 限 制 X 线 光 谱 的 范 围 , 使 X线 变 硬 ; 在 重 建 图 像 以 前 , 还 必 须进 行 数 学 修 正 。 另 外 , 滤 片 也 能 吸收 伤 害 人 体 的 软 射 线 , 减 少 病 人 的受 照 剂 量 。

数 据 采 集 系 统• 此 系 统 包 括 : 检 测 器 、 扫 描 机 架 、扫 描 床 。

CT 机 的 X 光 检 测 器• 位 于 X 线 管 相 对 面 , 由 几 百 个 排列 成 向 心 弧 状 的 单 排 检 测 器 单 元组 成 的 阵 列 。• CT 机 主 要 使 用 的 有 二 种 形 式 的 检测 器 :– 晶 体 闪 烁 检 测 器– 气 体 电 离 检 测 器 。

X 光 检 测 器检 测 器 优 点 缺 点碘 化 钠 晶 体 NaI和 光 电 倍 增 管高 检 测 效 率余 辉氟 化 钙 无 余 辉 检 测 效 率 低 于BGO氙 气无 余 辉 、 高检 测 效 率比 NaI 更 简 单 、紧 凑 , 无 余 辉NaI光 输 出 量 低X 光 吸 收 效 率 低 、稳 定 性 响 应 时 间 差

• 检 测 器 按 所 起 的 作 用 又 分 为 参 考 检测 器 和 工 作 检 测 器 。– 工 作 检 测 器 位 于 病 人 的 下 方 , 检测 受 到 衰 减 的 X 线 量 ,– 参 考 检 测 器 直 接 置 于 X 线 中 , 用 于监 视 未 受 衰 减 的 X 线 量 。• 例 如 :746 只 检 测 器 中 12 只 是 参 考 检测 器 , 平 均 分 布 在 检 测 单 元 阵 列 的两 边 ,46° 扇 形 光 束 中 , 每 一 度 包含 了 6 个 工 作 检 测 器 , 各 检 测 器 间 的中 心 — 中 心 距 为 1.2mm。

扫 描 机 架• 机 架 内 主 要 装 有 扫 描 传 动 机 构 、 旋转 框 架 、X 线 管 、 束 光 器 、 检 测 器以 及 控 制 和 指 示 电 路 等 。• 它 们 全 部 在 计 算 机 的 协 调 下 进 行 工作 , 受 控 于 计 算 机 指 令 的 扫 描 床 在扫 描 过 程 中 自 动 定 位 , 在 计 算 机 软件 的 控 制 下 分 别 可 做 360°、420°和 226° 的 旋 转 扫 描 , 并 重 建 出 不同 要 求 的 图 像 。

数 据 处 理 系 统• 主 计 算 机• 外 围 设 备 : 包 括 操 作 台 、 硬 盘 机 、磁 带 机 、 软 盘 机 、 多 幅 相 机 和 图 像处 理 机 。

主 计 算 机 通 常 是 小 型 机 或 微 型 机 。 主要 任 务 是 对 整 个 CT 机 各 部 分 功 能 件 的动 作 作 总 调 度 和 对 数 据 流 作 缓 冲 。 可用 操 作 台 上 的 键 盘 进 行 人 机 对 话 , 可输 入 操 作 指 令 启 动 各 种 程 序 软 件 , 完成 CT 扫 描 的 各 项 动 作 显 示 图 像 以 及 整机 管 理 , 等 等 。 主 计 算 机 对 CT 各 子 系统 的 控 制 , 管 理 和 通 讯 通 常 是 通 过 各 级微 处 理 机 和 专 用 机 完 成 的 。 是 一 个 分级 的 多 处 理 机 系 统 。

图 像 处 理 专 用 机 , 其 任 务 是 将所 获 得 的 扫 描 数 据 经 数 学 修 正后 重 建 成 CT 图 像 。 做 成 专 用 机的 原 因 是 为 了 加 快 重 建 速 度 。多 幅 相 机 , 是 将 CT 图 像 记 录在 胶 片 上 永 久 保 存 的 机 器 。

计 算 机 软 件 完 成 CT 图 像 的 处 理、 显 示 、 辅 助 医 疗 诊 断 、 辅 助 故障 诊 断 、 机 器 各 系 统 之 间 的 管 理等 功 能 。

图 像 显 示 系 统1、 图 像 的 基 本 概 念 :像 素 、 像 素 矩 阵 、 体 积 元

2、 窗 口 技 术 :• 人 眼 在 荧 屏 上 的 灰 度 分 辨 率 一 般 只 有10~30 个 灰 度 级 , 而 CT 图 像 其 中 包 含 有2000 个 左 右 的 灰 度 值 。CT 机 使 用 了 窗口 技 术 , 使 感 兴 趣 部 分 的 CT 值 得 到 增强 , 不 感 兴 趣 的 CT 值 得 到 压 缩 。– 窗 宽 : 兴 趣 区 CT 值 调 节 的 范 围 , 窗宽 可 以 分 级 或 连 续 地 调 节 到 满 刻度 ,– 窗 位 : 兴 趣 区 范 围 的 平 均 中 心– 窗 位 值 =±1/2 窗 宽 值 。

• 3、CT 图 像 的 加 工 : CT 机 有 图 像 显 示加 工 的 专 用 软 件 , 通 过 用 这 些 软 件 能帮 助 医 生 对 病 情 的 诊 断 。 如– 图 像 的 放 大 , 使 某 一 兴 趣 区 放 大 若干 倍 供 观 察 ,– 图 像 的 镜 相 反 转 , 使 观 察 起 来 更 为方 便 ,– 窗 位 检 测 , 选 出 一 段 特 定 的 很 小 的CT 值 范 围 , 在 图 像 中 勾 划 出 来 以 区别 周 围 的 不 同 组 织 。

– 图 像 比 较 , 同 时 在 荧 光 屏 上 显 示多 幅 图 像 ,– 距 离 测 量 , 计 算 图 像 中 某 一 部 分的 大 小 ,–CT 值 测 量 , 计 算 某 一 兴 趣 区 的CT 值 ,– 图 像 的 文 字 注 释 等 等 。

CT 机 性 能 的 主 要 参 数 及 影 响 因 素• 扫 描 时 间• 空 间 分 辨 率• 低 对 比 分 辨 率 和 噪 声• 伪 影• 图 像 重 建 速 度 :• X 线 管 热 容 量 :• 主 计 算 机 的 功 能

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 。• 影 响 因 素 : 扫 描 机 架 的 旋 转 速 度 ,X 线管 和 高 压 发 生 器 的 输 出 功 率 , 机 架 旋转 运 动 中 所 占 用 的 中 间 延 时 时 间 , 检测 器 和 数 据 处 理 系 统 获 取 的 采 样 量 。

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 , 单 位 是 毫 米 或 者为 线 对 数 / 厘 米 ,• 影 响 因 素 主 要 有 :– 显 示 图 像 的 矩 阵 大 小 , 显 示 图 像 的 范围 大 小 和 象 素 大 小 , 它 与 矩 阵 的 大 小成 正 比 , 与 显 示 范 围 和 象 素 大 小 成 反比 。– 扫 描 层 厚 、 焦 点 尺 寸 等 。

低 对 比 分 辨 率 和 噪 声• 低 对 比 度 指 的 是 在 极 低 的 反 差 背 景下 , 可 见 到 的 最 小 的 物 体 尺 寸 ;• 噪 声 指 的 是 在 对 标 准 的 模 型 ( 常 为水 模 ) 作 扫 描 时 ,CT 值 的 标 准 偏差 。 以 百 分 比 为 单 位 。

磁 共 振 成 像 装 置

磁 共 振 成 像 是 采 用 磁 场 使 人 体 组织 成 像 。 它 能 够 从 分 子 水 平 上 反 映出 人 体 器 官 失 常 和 早 期 病 变 。磁 共 振 成 像 装 置 除 了 具 备 X 线 CT的 解 剖 类 型 特 点 即 获 得 无 重 叠 的 质子 密 度 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 T 和 T , 能 将 人 体 组 织 中 有 关1 2化 学 结 构 的 信 息 反 映 出 来 。

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 。 这 就 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 。

基 本 物 理 概 念• 原 子 核 带 电 荷 , 自 旋 产 生 磁 矩( 双 极 磁 体 )。• 氢 核 ( 质 子 ) 在 人 体 中 丰 度 大 ,而 且 它 的 磁 矩 便 于 检 测 , 因 此 最适 于 从 它 得 到 核 磁 共 振 图 像 。

静 磁 场 中 的 质 子• 当 质 子 置 于 静 磁 场中 , 双 极 磁 体 受 磁场 力 的 作 用 , 形 成与 磁 场 作 同 一 取 向的 低 能 状 态 和 反 向的 高 能 状 态 。• 进 动 : 自 旋 与 磁 场间 有 一 个 倾 斜 角 度θ。 这 样 , 双 极 磁体 开 始 环 绕 磁 场 进动 。以 随 机 相 位 作 进动 的 自 旋 集 合

宏 观 磁 矩• 作 进 动 的 磁 矩 集 合 中 , 相位 是 随 机 的 。 它 们 的 合 成取 向 形 成 宏 观 磁 化 , 以 磁矩 M 表 示 。• 在 大 量 氢 核 中 , 约 有 一 半略 多 一 点 处 于 低 等 状 态 。可 以 证 明 , 处 于 两 种 基 本能 量 状 态 核 子 之 间 存 在 动态 平 衡 。

拉 莫 尔 关 系 和 磁 共 振• 拉 莫 尔 关 系 :ω 0 =γB 0 , 即 进 动 角 频 率ω 0 是 磁 场 强 度 B 0 与 磁 旋 比 γ 的 积 (γ是 每 种 核 素 的 一 个 基 本 物 理 常 数 )。• 如 果 向 磁 矩 施 加 符 合 拉 莫 尔 频 率 ω 0 的射 频 能 量 , 而 这 个 能 量 等 于 较 高 和 较低 两 种 基 本 能 量 状 态 间 磁 场 能 量 的 差值 , 就 能 使 磁 矩 从 能 量 较 低 的 “ 平 行 ”状 态 跳 到 能 量 较 高 “ 反 向 平 行 ” 状 态 ,就 发 生 共 振 。

横 向 磁 化 向 量• 使 用 一 个 振 幅 为B 1 , 而 且 与 作 进 动的 自 旋 同 步 ( 共 振 )的 射 频 场 ( 拉 莫 尔 频率 )。 当 射 频 磁 场B 1 的 作 用 方 向 与 主磁 场 B 0 垂 直 , 可 使磁 化 向 量 M 偏 离 静 止位 置 作 螺 旋 运 动 , 或称 章 动 。

• 如 果 持 续 的 时间 能 使 宏 观 磁化 向 量 旋 转90º 角 , 就 落在 与 静 磁 场 垂直 的 平 面 内 。可 产 生 横 向 磁化 向 量 Mxy。横 向 磁 化 向 量

自 由 感 应 衰 减 信 号 FID• 当 射 频 磁 场 B1 撤 除 后 , 宏 观 磁 化向 量 经 受 静 磁 场 作 用 , 就 环 绕 它进 动 , 称 为 “ 自 由 进 动 ”。• 因 进 动 的 频 率 是 拉 莫 尔 频 率 , 所感 生 的 电 压 也 具 有 相 同 频 率 。 它以 特 征 时 间 常 数 衰 减 至 零 为 此 ,它 感 生 的 电 压 幅 度 也 随 时 间 衰减 , 表 现 为 阻 尼 振 荡 , 这 种 信 号就 称 为 自 由 感 应 衰 减 信 号 (FreeInduction Decay)。

自 由 感 应 衰减 信 号 FID• 自 由 感 应 衰 减 信 号 的 初 始 幅 度 与横 向 磁 化 成 正 比 , 而 横 向 磁 化 与特 定 体 元 的 组 织 中 受 激 励 的 核 子数 目 成 正 比 , 于 是 , 在 磁 共 振 图像 中 可 辨 别 氢 原 子 密 度 的 差 异 。

磁 共 振 信 号 成 像 原 理 基 础• 拉 莫 尔 频 率 与 磁 场 强度 成 比 例 。• 如 果 磁 场 沿 X 轴 成 梯度 改 变 , 得 到 的 共 振频 率 也 就 与 体 元 在 X轴 的 位 置 有 关 。• 如 先 加 上 X 轴 方 向 的梯 度 磁 场 G X , 再 用 磁场 G Y 代 替 G X , 就 可 以得 到 X-Y 平 面 上 的 位 置信 息 。

• 在 实 际 情 况 下 , 信 号 是 从 大 量 空间 位 置 点 收 集 的 , 信 号 由 许 多 频率 复 合 组 成 。 利 用 数 学 分 析 方法 , 如 富 里 叶 变 换 , 就 不 但 能 求出 各 个 共 振 频 率 , 即 相 应 的 空 间位 置 , 还 能 求 出 相 应 的 信 号 振幅 , 而 信 号 振 幅 与 特 定 空 间 位 置的 自 旋 密 度 成 比 例 。 所 有 核 磁 共振 成 像 方 法 都 以 这 原 理 为 基 础 。

弛 豫 过 程在 自 由 进 动 阶 段 , 磁 化 向 量经 过 一 个 称 为 “ 弛 豫 ” 的 过 程 , 回到 它 的 原 始 静 止 位 置 。弛 豫 过 程 的 特 性 由 时 间 常 数T 和 T 描 述 1 2。

自 旋 晶 格 弛 豫 时间 T 是 纵 向 磁 化 向1量 M 复 位 的 过 程 ,Z因 此 T 也 叫 纵 向 弛1豫 时 间 。 复 位 过 程遵 守 指 数 规 律 ,90º 度 脉 冲 之 后 ,经 过 T 秒 , 复 位 到1它 静 止 值 的 63%。

磁 共 振 CT 的 结 构磁 共 振 CT 主 要 由 三 大 基 本 构 件 组成 :磁 体 部 分 、磁 共 振 波 谱 仪 部 分 、数 据 处 理 和 图 像 重 建 部 分 。

磁 体 部 分磁 体 主 要 有 主 磁 体 ( 产 生 强 大 的 静磁 场 B 0 )、 补 偿 线 圈 ( 校 正 线 圈 )、 射 频 线 圈 B 1 和 梯 度 线 圈 组 成 。衡 量 主 磁 体 的 性 能 有 四 条 标 准 : 磁场 强 度 、 时 间 稳 定 性 、 均 匀 性 、 孔 道尺 寸 。

磁 体 部 分增 加 静 磁 场 强 度 可 使 检 测 灵 敏 度 提高 , 即 扫 描 时 间 缩 短 和 空 间 分 辨 率 提高 。 但 也 会 使 射 频 场 的 穿 透 深 度 减 少。 磁 场 强 度 为 0.35T 时 , 可 以 得 到 很好 的 空 间 分 辨 率 , 目 前 临 床 上 所 用 的较 高 的 磁 场 强 度 为 1.5T。主 磁 体 分 三 类 : 普 通 电 磁 体 、 永 磁体 和 超 导 磁 体 。

磁 共 振 波 谱 议 : 主 要 包 括 射 频 发 射部 分 和 一 套 磁 共 振 信 号 的 接 收 系 统 。发 射 部 分 相 当 于 一 部 无 线 电 发 射 机 。接 收 系 统 用 来 接 收 人 体 反 映 出 来 的 自由 感 应 衰 减 信 号 。 一 般 波 谱 仪 都 采 用超 外 差 式 接 收 系 统 。 由 于 中 频 放 大 器工 作 在 与 发 射 系 统 不 同 的 频 段 上 , 可避 免 发 射 直 接 干 扰 。机 房 需 要 有 良 好 的 电 磁 屏 蔽 。

数 据 处 理 、 图 像 重 建 部 分 :磁 共 振 信 号 首 先 通 过 变 换 器 变 为 数 字量 , 并 存 入 暂 存 器 。 根 据 需 要 进 行 一 系列 的 后 置 处 理 。后 置 处 理 内 容 分 为 两 大 类 :1、 通 用 的图 像 处 理 ,2、 磁 共 振 专 用 的 图 像 处 理, 如 计 算 T 值 、T 值 、 质 子 密 度 的 。1 2经 重 建 后 的 图 像 依 次 送 入 高 分 辨 率 的显 示 装 置 , 也 可 存 入 磁 盘 和 通 过 多 幅 照相 机 制 成 硬 拷 贝 。

控 制 台 : 可 有 主 诊 断 控 制 台 和 辅 助诊 断 控 制 台 , 以 提 高 病 人 流 通 量 。早 期 显 示 器 也 有 两 个 , 一 个 是 字 符显 示 器 , 菜 单 式 操 作 软 件 也 在 此 显示 。 另 一 个 是 高 分 辨 率 大 屏 幕 图 像显 示 器 。整 个 系 统 由 主 计 算 机 控 制 。 系 统 工作 时 , 主 计 算 机 同 时 控 制 个 单 片 机系 统 工 作 。

功 能 磁 共 振 成 像 fMRI

核 医 学 成 像 装 置

以 放 射 性 核 素 ( 同 位 素 ) 示 踪 法 为 基 础 的 核 医 学 成 象 技 术 , 其基 本 特 点 是 利 用 放 射 性 核 素 制 作 标 记 化 合 物 注 入 人 体 , 在 体 内感 兴 趣 部 位 中 形 成 按 某 种 规 律 分 布 的 放 射 源 。 根 据 放 射 源 放 出的 射 线 特 性 , 使 用 探 测 器 在 体 外 跟 踪 检 查 。 通 过 光 点 记 录 、 闪烁 照 相 和 体 层 扫 描 等 方 法 , 即 可 获 得 反 映 放 射 线 核 素 在 脏 器 和组 织 中 浓 度 分 布 及 其 随 时 间 变 化 的 图 像 。核 医 学 成 像 法 不 仅 用 于 人 体 组 织 和 脏 器 的 显 影 与 定 位 , 还 可根 据 放 射 性 示 踪 剂 在 体 内 和 细 胞 内 转 移 速 度 与 数 量 的 变 化 , 提供 可 以 判 断 脏 器 功 能 和 血 流 量 的 动 态 测 定 指 标 。 此 外 , 研 究 代谢 物 质 在 体 内 和 细 胞 内 的 吸 收 、 分 布 、 排 泄 、 转 移 和 转 变 并 为临 床 诊 断 提 供 可 靠 依 据 , 也 是 这 种 成 像 方 法 在 医 学 上 应 用 的 一个 重 要 方 面 。

常 见 的 核 医 学 成 像 设 备• 闪 烁 照 相 机 (γ 照 相 机 ),• 发 射 型 CT( 简 称 为 ECT, 即 EmissionComputed Tomography)– 单 光 子 发 射 型 体 层 扫 描 技 术 ( 简 称 SPECT,即 Single Photon Emission ComputedTomography)– 正 电 子 发 射 型 体 层 扫 描 技 术 ( 简 称 PECT或 PET, 即 Positron Emission ComputedTomography)。• 这 两 种 扫 描 装 置 所 用 的 扫 描 时 间 均 以 分

γ 照 相 机• γ 照 相 机 主 要 由 探 测 器 、 电 子 线 路 、 监 视装 置 和 机 架 等 部 分 组 成 。• 探 测 器 组 成 :– 准 直 器 、– 闪 烁 晶 体 、– 光 导 、– 光 电 倍 增 管 、– 前 置 放 大 器– 定 位 网 络 电 路 ( 或 称 模 拟 计 算 电 路 ) 等

图 4-35 γ 照 相 机 的 基 本 组 成 和 光 电 倍 增 管 的 排 列

闪 烁 晶 体 多 采 用 厚 1.27cm、 直 径 为 29.2cm 或 40.6cm 的 NaI(TI) 晶体 , 密 封 在 具 有 玻 璃 窗 口 和 氧 化 镁 反 射 层 的 金 属 壳 内 以 防 潮 解 。由 于 温 度 剧 变 可 致 晶 体 破 裂 , 因 此 要 求 使 用 环 境 温 度 保 持 在10~35℃ 之 间 , 温 度 变 化 不 应 超 过 3℃/h。 在 晶 体 上 方 装 有 按 六 角形 排 列 的 光 电 倍 增 管 19 个 或 37 个 。 光 电 倍 增 管 的 数 目 可 多 达 91个 。 闪 烁 晶 体 与 光 电 倍 增 管 之 间 用 有 机 玻 璃 板 作 为 光 导 , 光 导 与闪 烁 晶 体 及 光 电 倍 增 管 之 间 涂 有 硅 油 作 为 光 耦 合 , 以 减 少 光 透 过两 种 光 介 质 面 时 的 损 失 。 每 个 光 电 倍 增 管 的 输 出 各 经 一 个 前 置 放大 器 加 到 和 光 电 倍 增 管 的 排 列 位 置 相 对 应 的 定 位 网 络 电 路 上 。 定位 网 络 电 路 现 多 采 用 电 阻 矩 阵 电 路 。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 六 角 晶 体 状 排 列 的 阵 列 , 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 位 置 上 的 光 点 信 号 , 在 荧 光 屏 的 相 应 位 置 上 产 生 闪 烁 光 点 。 径过 一 定 时 间 积 累 , 便 可 获 得 一 幅 二 维 的 闪 烁 图 像 。

单 光 子 发 射 型 体 层 扫 描 仪

正 电 子 发 射 型 CT正 电 子 发 射 型 CT(PET) 主 要 由 探 测 器 、 机 架 、 控 制 台 、 计 算 机 及 其 外 围 设备 组 成 。基 本 原 理 :引 入 体 内 的 示 踪 元 素 放 射 出正 电 子 , 这 一 正 电 子 迅 速 在 衰变 地 点 和 电 子 复 合 产 生 两 个 方向 相 反 的 511keV 的 γ 射 线 对, 这 一 对 γ 粒 子 和 被 一 对 探 测器 捕 获 , 并 由 符 合 电 路 判 定 其直 线 位 置 。 因 为 探 测 器 的 空 间位 置 固 定 , 经 计 算 便 可 直 接 按其 空 间 位 置 将 这 一 对 γ 粒 子 的信 息 以 直 线 形 式 反 投 影 入 假 想空 间 。 逐 条 反 投 影 线 累 积 叠 加, 便 可 产 生 出 体 层 图 像 。应 该 注 意 , 正 电 子 同 位 素 的寿 命 很 短 , 故 在 数 据 采 集 过 程中 应 加 以 衰 变 修 正 。

CT of the Chest showed a 2.8 X 3 cm spiculated left upper lobe pulmonary mass with confluent lefthilar and aorto-pulmonary window adenopathy (shown by arrow). A 1.5cm splenic lesion (shown byarrow) that is indeterminate for a metastasis by CT criteria. An ultrasound is recommended to assessthe cystic or solid nature of the splenic lesion.

超 声 成 像 设 备

超 声 波超 声 波 是 一 种 振 动 频 率 高 于 声 波 的 机 械 波 。超 声 波 的 频 率 介 于 20kHz 到 1000MHz, 而 用 于 人 体测 量 的 则 是 1~15MHz。声 波 有 两 种 基 本 形 式 :纵 波 和 横 波 , 横 波 只 能 在 固 体 中 传 播 。 此 外 还 有 表面 波 。声 传 播 形 式 可 分 为 三 种 形 式 :平 面 波 、 球 面 波 和 柱 面 波 。

超 声 波 的 基 本 物 理 特 性• 传 播 方 式 : 超 声 波 在 人 体 中 一 般 是 以 纵 波 方 式 传播• 声 速 : 软 组 织 中 的 声 速 C=1540m/s。 在 超 声 诊 断 的频 段 中 , 人 体 组 织 的 超 声 速 度 与 频 率 无 关 。• 波 长 : 声 波 在 介 质 中 传 播 时 , 两 个 相 邻 的 同 相 位点 之 间 的 距 离 , 如 相 邻 两 点 稠 密 部 之 间 的 距 离 ,称 为 声 波 的 波 长 , 以 λ 表 示 。• 周 期 : 波 向 前 移 动 一 个 波 长 的 距 离 所 需 的 时 间 ,称 为 声 波 的 周 期 , 以 T 表 示 。• 频 率 : 介 质 中 任 何 一 给 定 点 在 单 位 时 间 内 通 过 的波 敝 , 称 为 声 波 的 频 率 , 以 f 表 示 。λ=C/f=CT医 学 诊 断 中 采 用 的 超 声 波 频 率 在 1~20MHz 范 围 内 。

声 特 性 阻 抗 、 声 压• 声 特 性 阻 抗 :Z=ρC ( 瑞 利 , 或 牛 顿 · 秒 / 米 3)介 质 中 任 意 点 的 声 阻 抗 Z 为 此 介 质 在 该 点 处 的 密 度ρ 与 该 点 处 声 波 的 传 播 速 度 C 之 积 。 声 阻 抗 是 采 用反 射 回 波 法 进 行 超 声 诊 断 的 物 理 基 础 。• 声 压 : 声 波 在 弹 性 介 质 中 传 播 导 致 了 传 播 路 径 上介 质 质 点 压 强 值 的 周 期 性 变 化 , 这 种 压 强 的 变 化量 称 为 声 压 : p = p'- P 0 。 其 中 P 0 是 无 声 场 时 介质 的 压 强 ,p' 是 介 质 的 实 际 压 强 值 。 通 常 以 最 大声 压 P 来 表 示 介 质 中 某 点 的 声 压 。• 声 压 正 比 于 超 声 波 在 介 质 中 传 播 时 质 点 振 动 的 幅度 :P=ρCωA 。 通 常 也 正 比 于 加 在 超 声 换 能 器 上的 电 压 。 单 位 是 微 巴 (μbar)。

声 强• 声 强 :I=W/S=1/2(ρCω 2 A 2 )= P 02 /(2Z)• 它 是 声 的 客 观 强 弱 的 物 理 量 , 表 示 通 过 垂 直 于 传播 方 向 上 单 位 面 积 (S) 的 能 流 率 ( 声 功 率 W)。• 声 强 的 单 位 是 mW/cm 2 或 W/m 2 。• 由 于 超 声 强 度 太 大 会 破 坏 人 体 正 常 细 胞 组 织 , 生物 效 应 不 可 逆 。 因 此 , 国 际 上 对 诊 断 用 超 声 强 度安 全 剂 量 作 出 规 定 , 一 般 接 受 的 安 全 剂 量 为 20 毫瓦 / 厘 米 2。• 声 压 级 :L P =20lg(P/P 0 ), 即 声 压 级 L P 是 以 分 贝 表示 的 某 个 声 压 P 与 参 考 声 压 P 0 的 比 值• 声 强 级 :L I =10lg(I/I 0 ), 即 声 强 级 L I 是 以 分 贝 表示 的 某 个 声 强 I 与 参 考 声 强 I 0 的 比 值

超 声 波 的 指 向 性• 对 于 平 面 园 片 换 能器 , 在 无 吸 收 的 介 质中 其 波 束 形 状 有 两 个不 同 的 区 域 :园 柱 形 区 和 发 散 区• 近 场 区 的 长 度 为 D2/4λ,D 为 晶 片 直 径 ,λ 为 该 介质 或 中 称 传 : 播 的 近 超 场 声 区 波 和 长 远 。 场 声 强 度 沿 中 心 轴 距 离 的 分布 区 ,。近 场 区 声 强 度 有 剧 烈 的 起 伏 变 化 , 存 在 着 许多 声 强 度 为 极 小 值 的 节 点 。 这 些 节 点 可 引 起 不 希望 有 的 盲 点 。• 在 远 场 区 , 发 散 角 由 sinθ=1.22λ/D 给 出 。 声 强变 化 趋 于 平 稳 , 随 着 距 离 的 增 加 , 声 强 逐 渐 减弱 。

超 声 波 的 反 射 与 折 射• 当 一 束 平 面 超 声 波 入 射 到 两 种 介 质 交 界 面 上 时 ,或 者 声 阻 抗 的 不 连 续 处 时 , 会 产 生 反 射 和 折 射 :

超 声 波 的 衰 减• 超 声 在 介 质 中 传 播 , 其 能 量 将 随 着距 离 的 增 加 而 减 小 。• 超 声 衰 减 的 因 素 :–1、 声 束 本 身 扩 散 或 反 射 , 散 射 的结 果 。 声 波 的 总 能 量 并 没 有 减少 。–2、 介 质 的 吸 收 , 将 声 能 转 换 成 为热 能 , 声 能 减 小 。 主 要 有 粘 滞 吸收 、 弛 豫 吸 收 、 相 对 运 动 吸 收 及

衰 减 规 律• 对 于 给 定 的 频 率 的 超 声 波 , 其 强 度 和 压 强 幅 度 都 随 着距 离 的 增 大 而 按 指 数 规 律 下 降 :I ( x ) = I e0−2αxP ( x ) = P e − α0x(α 为 衰 减 系 数 )• 衰 减 系 数 α:α(mm )= β· f (MHz)其 中 β 在 这 里 为 常 数 , 不 同 脏 器 组 织 有 不 同 的 β。• 在 医 学 超 声 频 率 范 围 内 , 人 体 组 织 对 超 声 波 的 吸 收 系数 几 乎 与 超 声 波 频 率 成 正 比 。

超 声 波 成 像 原 理• 脉 冲 回 波 测 距 法 : 向 声 传 播 介 质 中 发 射 一 个 超 声脉 冲 , 经 目 标 反 射 , 接 收 其 回 波 , 确 定 目 标 的 方位 与 距 离 的 方 法 。• 根 据 脉 冲 发 出 至 回 波 到 达 换 能 器 所 用 的 时 间 t, 可以 计 算 出 传 播 的 距 离 x 为x=Ct/2• 超 声 诊 断 仪 现 在 都 是 利 用 回 波 测 距 的 方 法 工 作的 :人 体 组 织 和 脏 器 具 有 不 同 的 声 阻 抗 , 在 声 阻 抗 突变 的 界 面 会 产 生 回 波 。

由 于 界 面 两 边 的 声 学 差 异 , 即声 阻 抗 的 变 化 , 通 常 不 是 很 大 ,故 大 部 分 超 声 能 量 声 穿 过 界 面 继续 向 前 传 播 , 达 到 第 二 界 面 时 又产 生 回 波 , 并 仍 有 大 部 分 超 声 能量 透 过 该 界 面 继 续 行 进 。 根 据 不同 界 面 上 的 回 波 的 返 回 时 间 , 可以 求 出 不 同 界 面 与 超 声 探 头 ( 换能 器 ) 之 间 的 距 离 。由 于 超 声 波 在 人 体 内 的 传 播 速度 比 X 射 线 要 慢 很 多 , 在 发 射 完持 续 时 间 仅 只 几 微 秒 的 超 声 波 脉冲 后 , 随 着 超 声 脉 冲 波 在 人 体 内的 传 播 , 大 约 有 七 百 微 秒 的 时 间可 以 用 来 接 收 、 放 大 和 处 理 和 微波 信 号 。

声 回 波 信 号 的 基 本 显 示 模 式• A 型 (Amplitude Modulation): 幅 度 调 制 。 横 轴 表示 深 度 , 纵 轴 表 示 回 波 强 度 , 以 不 同 幅 度 的 脉 冲波 形 的 形 式 表 示 。 这 是 最 基 本 的 显 示 方 法 。• B 型 (Brightness Modulation): 亮 度 调 制 。 纵 轴表 示 深 度 , 得 到 的 超 声 回 波 信 号 加 到 显 示 器 的 Z 轴上 进 行 灰 度 调 制 , 以 亮 度 表 示 回 波 的 强 弱 。 如 再配 以 声 束 的 扫 描 , 使 横 轴 表 示 声 速 扫 描 方 向 就 可以 得 到 超 声 波 体 层 图 像 。• M 型 (Motion Modulation): 运 动 调 制 。 将 回 波 幅度 加 到 显 示 器 的 Z 抽 上 作 亮 度 调 制 , 纵 轴 表 示 深度 , 如 同 B 型 。 将 这 样 的 回 波 信 号 在 时 间 上 拉 开 ,即 横 坐 标 是 时 间 , 时 基 线 以 慢 速 沿 轴 方 向 移 动 。

返 回

A、B、M 型 相 关 示 意 图

在 此 基 础 上 , 还 有 C 型 (Constant Depth) 显 示 ,D 型 (Doplor) 显 示 以及 P 型 显 示 等 技 术 。 此 外 , 还 有 三 维 立 体 成 像 , 谐 波 成 像 , 伪 彩 色 成 像 等 多种 技 术 。

超 声 换 能 器超 声 换 能 器 , 又 称 超 声 探 头 ,在 医 学 超 声 仪 器 中 完 成 电 声 的转 换 作 用 。

压 电 材 料 如 石 英 晶 体 , 压 电 陶 瓷压 电 效 应正 向 压 压 效 应 :在 压 电 材 料 两端 加 一 压 力时 , 材 料 的 两个 电 极 表 面 上出 现 电 荷 的 积累 。

逆 向 压 电 效 应 : 当 材料 的 两 端 加 上 一 个 电场 时 , 则 材 料 将 出 现形 变 。

压 电 振 子压 电 振 子 指 被 覆 有 激 励 电 极 的 压 电 体 , 它 是 构 成 各 种 超 声探 头 中 的 换 能 器 的 基 本 单 元 。 一 个 压 电 换 能 器 中 可 以 仅 有 一个 压 电 振 子 , 也 可 以 有 多 个 , 每 一 个 压 点 振 子 都 是 一 个 可 逆的 机 电 换 能 系 统 。

超 声 探 头 使 用 特 性• 主 要 有 工 作 频 率 、 频 带 宽 度 、 灵 敏 度 、 分辨 率 等 。• 工 作 频 率 : 一 般 软 组 织 适 合 用 2~5MHz 频 率的 超 声 , 对 甲 状 腺 的 等 小 器 官 的 探 测 则 要求 分 辨 率 好 , 宜 使 用 5MHz 以 上 的 频 率 , 对于 眼 球 的 探 测 可 用 10MHz 或 以 上 的 探 头 。• 有 些 超 声 探 头 可 以 在 单 个 探 头 上 发 射 和 接收 多 种 频 率 超 声 波 , 以 期 适 应 多 种 用 途 。也 有 的 探 头 采 用 近 场 使 用 较 高 频 率 的 超 声以 提 高 分 辨 率 , 远 场 使 用 较 低 的 频 率 以 期提 高 探 查 深 度 。

超 声 探 头 分 类• 按 诊 断 部 位 分 类 : 眼 科 探 头 、 心 脏 探 头 、腹 部 探 头 、 颅 脑 探 头 、 子 宫 探 头 、 肛 门 探头 、 儿 童 探 头 等 。• 按 几 何 形 状 分 类 : 矩 形 探 头 、 柱 形 探 头 、凸 形 探 头 、 园 形 探 头 、 环 形 探 头 、 喇 叭 形探 头 等 。• 按 波 束 控 制 和 扫 描 方 式 分 类 : 线 扫 探 头 、机 械 扇 扫 探 头 、 电 子 扇 扫 探 头 ( 相 控阵 )、 凸 阵 探 头 等 。

线 阵扇 型凸 阵台 型径 向 扫 描探 头外 型扫 描波 束形 状成 像形 状

超 声 换 能 器 结 构• 实 际 上 常 用 的 探 头 有 柱 形 单 振 元 探头 、 机 械 扇 扫 探 头 和 电 子 扫 描 探 头( 包 括 线 阵 、 凸 阵 、 相 控 阵 探头 )。

用于A 超和M 超柱形单振元探头主要

机 械 扇 扫 的 方 法 有 摆 动 法 和 旋 转法 , 摆 动 角 度 不 小 于 30℃, 每 秒 不少 于 二 十 四 次 。

电 子 扫 描 探 头 的 换 能 器 采 用 多 个 声学 上 相 互 独 立 的 压 电 振 子 排 成 一线 , 如 同 铁 轨 的 枕 木 , 振 元 个 数 大多 在 三 十 二 个 以 上 。

超 声 聚 焦• 使 探 头 发 射 的 超 声 束 在 一 定 深 度 范 围 内 汇 聚 收敛 。 声 束 的 汇 聚 可 以 改 善 探 测 灵 敏 度 , 提 高 分辨 率 。• 声 学 聚 焦 与 光 学 聚 焦 的 基 本 原 理 相 似 , 最 常用 。 声 透 镜 中 心 部 位 的 厚 度 应 为 λ/2 的 整 数 倍(λ 为 入 射 到 途 径 材 料 中 的 超 声 波 波 长 ), 此时 有 最 大 透 射 。• 电 子 聚 焦 是 应 用 相 控 阵 技 术 。– 发 射 聚 焦– 接 收 聚 焦 。

超 声 多 普 勒当 声 发 射 源 与 声 接 收 器 有 相 对 运 动 时 , 接 收 器 所 接 收到 的 声 波 频 率 与 发 射 频 率 有 所 不 同 , 这 一 现 象 称 为 多 普勒 效 应 。超 声 多 普 勒 法 成 像 主 要 用 于 血 流 、 心 脏 和 产 科 等 方 面的 检 查 。 超 声 血 流 测 量 仪 、 超 声 胎 心 检 测 仪 、 超 声 血 管显 像 仪 以 及 超 声 血 压 计 、 超 声 血 流 速 度 剖 面 测 试 仪 等 多种 仪 器 在 临 床 上 广 为 应 用 。

多 普 勒 血 流 量 计 原 理对 血 管 内 流 动 的 红 血 球 发 射 超 声 波 并 接 收 散 射 回 波 , 根 据 多 普勒 效 应 , 反 射 频 率 与 发 射 频 率 之 间 将 产 生 偏 移 ( 多 普 勒 频 移 f d): 2vf0fd= cosθCv: 红 血 球 的 运 动 速 度 ;C: 超 声 波 的 速 度 ;f 0 : 发 射 波 频 率 ;θ: 超 声 波 束 和 血 流 的 夹 角连 续 多 普 勒 : 没 有 距 离 分 辨 能 力 , 在 射 线 方 向 上 的 所 有 多 普 勒信 号 总 是 重 叠 在 一 起 ;脉 冲 多 普 勒 : 具 有 距 离 分 辨 能 力 , 能 够 捡 出 某 特 定 深 度 的 多 普勒 信 号 。

彩 色 多 普 勒 成 像 装 置• 彩 色 多 普 勒 体 层 成 像 是 用 脉 冲 多 普 勒法 对 区 域 内 的 血 流 信 息 进 行 实 时 二 维 显示 。• 可 将 流 向 探 头 的 血 流 设 为 红 色 , 远 离探 头 的 血 流 设 为 蓝 色 。 其 基 本 原 理 和 脉冲 多 普 勒 法 一 样 , 所 不 同 的 是 比 脉 冲 多普 勒 成 像 装 置 多 了 MTI( 移 动 目 标 指 示装 置 ) 计 算 电 路 。

超 声 成 像 新 技 术组 织 谐 波 成 像三 维 成 像 技 术

超 声 信 号 处 理从 换 能 器 接 收 到 回 波 信 号 开 始 , 到 显 示 器 再 现 出 生 物 组 织断 层 图 像 , 中 间 有 三 个 阶 段 对 信 号 进 行 处 理 : 预 处 理 , 扫 描变 换 和 后 处 理 。探头超 声回 波信 号提 取回 波信 号处 理扫 描变 换象 素信 号处 理显示超 声 成 像 系 统 信 号 流 程

B 超 的 性 能 指 标B 超 声 诊 断 仪 的 性 能 可 以 通 过 技 术 参 数 和 使 用 参 数 两 个 方 面 予以 表 征 。技 术 参 数 : 超 声 工 作 频 率 、 脉 冲 持 续 时 间 、 脉 冲 重 复 频 率 、分 辨 率 、 探 测 深 度 、 灰 阶 级 、 聚 焦 方 式 、 动 态 范 围 、 图 像 帧频 、 时 间 增 益 控 制 、 功 率 消 耗 等 。使 用 参 数 : 扫 描 方 式 、 探 头 规 格 、 显 示 方 式 与 显 示 范 围 、 电子 放 大 与 倍 率 、 注 释 功 能 、 测 量 功 能 、 记 录 方 式 、 使 用 环 境条 件 、 外 形 尺 寸 与 重 量 等 等 。

其 它 成 像 设 备

显 微 镜作 为 医 学 影 像 设 备 的 先 端 , 首 先 应 该 提 及 的 是 生物 光 学 显 微 镜 , 他 的 发 展 已 经 历 了 三 百 多 年 的 漫长 时 间 , 各 种 显 微 镜 现 在 仍 是 必 不 可 少 的 设 备 ,包 括 进 行 显 微 手 术 用 的 各 种 手 术 显 微 镜 。 现 在 还有 把 显 微 镜 和 电 脑 结 合 起 来 的 图 像 处 理 系 统 。

接 有 电 脑 图 象 处理 系 统 的 显 微 镜同 光 轴 的 眼 科手 术 显 微 镜脑 神 经 外 科 手 术 导 航 系 统中 使 用 的 手 术 显 微 镜

直 管 内 窥 镜内 窥 镜在 显 微 镜 发 展 的 同 时 , 为 了 直 观 人 体 内 脏 器 官 形 态 , 早 在 1881 年 制 成 了硬 直 管 式 胃 镜 。1903 年 , 德 国 人 制 成 装 有 电 光 源 的 直 肠 镜 。 这 种 由 透 镜 组成 的 内 窥 镜 是 硬 性 的 。 可 以 认 为 是 第 一 代 。导 光 纤 维 的 出 现 使 内 窥 镜 可 以 做 成 软 性 的 。 在 七 十 年 代 初 期 研 制 出 了 性能 比 较 完 善 、 使 用 方 便 的 各 种 显 微 内 窥 镜 , 包 括 胃 、 食 管 、 十 二 指 肠 、 支气 管 、 鼻 咽 喉 、 直 肠 、 结 肠 、 小 肠 、 胆 道 、 关 节 、 膀 胱 等 镜 型 。随 着 电 子 技 术 的 发 展 , 在 固 体 摄 像 元 件 及 大 规 模 集 成 电 路 的 出 现 和 广 泛应 用 , 出 现 了 第 三 代 内 窥 镜 , 即 电 子 内 窥 镜 。

导 光 纤 维 内 窥 镜• 导 光 纤 维 是 由 玻 璃 纤维 或 塑 料 等 合 成 纤 维做 成 的 , 利 用 光 的 多次 全 反 射 原 理 传 导 光的 一 种 纤 维 材 料 。 导光 纤 维 的 出 现 使 内 窥镜 可 以 做 成 软 性 的优 点 和 用 途 :• 通 过 显 微 内 窥 镜 的 光 学 纤 维 可 以传 导 图 像 和 传 导 照 明 用 光 源 。 通常 光 源 是 采 用 冷 光 源 , 不 会 烫 伤和 损 伤 内 脏 器 官 。• 柔 软 可 绕 : 大 大 减 轻 了 病 人 的 痛苦 。• 直 观 性 : 能 早 期 发 现 微 小 病 变 ,如 癌 、 瘤 、 炎 症 、 溃 疡 、 息 肉 、异 物 等 。• 直 接 刷 取 脱 落 细 胞 , 钳 取 活 体 组织 , 作 涂 片 或 病 理 检 查 。• 治 疗 : 吸 痰 , 高 频 手 术 、 止 血 、钳 取 胃 虫 、 引 流 结 石 、 取 异 物 、以 及 腔 内 激 光 治 疗 、 冷 疗 等 。

电 子 内 窥 镜• 在 内 窥 镜 的 头 部 装 入CCD 固 体 摄 像 头 , 使 光学 图 像 变 成 电 视 图 像 ,由 电 线 导 出 电 视 信 号 在电 视 屏 上 显 示 出 来 。• 不 用 导 光 纤 维 , 内 窥 镜总 体 直 径 和 硬 度 大 为 减小 。• 采 用 CCD 摄 像 技 术 , 高像 素 的 CCD 加 上 信 号 处理 系 统 , 分 辨 率 大 大 提高 , 可 观 察 胃 小 弯 及 十二 指 肠 绒 毛 。

BII-ResectedStomachColon Cancer in the Caecal Region

Engineering Study of anEndoscope Design• The research program (funded by The Whitaker Foundation) will investigate theengineering requirements involved in a novel technique for attaining high resolutionand wide field of view endoscopic images from a single optical fiber (see figure).Instead of the current method of recording the endoscopic image by using a spatialarray of pixels, each pixel of the image will be recorded sequentially in time. Bydetecting the scattered light from a single raster-scanned beam of white light, thephysical bulkiness of having a detector array is eliminated. Thus, this novel designwill produce a significantly smaller and flexible endoscope that will advance theburgeoning field of minimally invasive medical techniques. The result of this researchwill allow doctors to see within body cavities never before accessible (such as sinuscavities), and be able to leave this less-invasive scope within the body for long-termdynamic monitoring of chronic diseases (such as chronic sinusitis).• The fundamental opto-mechanical variables will be modeled, analyzed, and tested foroptimal design. The engineering challenges are understanding and predicting thescanning mechanics, micro-optical design, stereoscopic imaging & display, mechanical &ergonomic design, and advanced materials research. The engineering research will becoordinated in a systems approach that includes two medical professionals at earlystages of the design and during in vitro testing. One graduate student interested inbiomedical engineering will supported for the duration of this three-year project. Theshort-term results of this research will be engineering knowledge and proof-of-conceptprototypes.• The clinical potential is expansive for the proposed research that improves upon theflexible endoscope, one of the most important tools used in minimally invasivemedicine. Unlike commercial flexible endoscopes, the proposed endoscope design is notrestricted to using large arrays for image detection. The future clinical result isthe development ultrathin endoscopes (approximately 1 mm diameter) having highresolution, wide field-of-view, and very low flexural rigidity. Therefore, having amore effective endoscopic tool that is even less invasive should expand thecapabilities of minimally invasive medical techniques, while decreasing error rates,reducing tissue trauma, and lowering health care costs.

History• The first endoscope, of a kind, was developed in1806 by Philip Bozzini but such a device was notintroduced into a human until 1853. Of limitedvalue even in diagnosis the procedure was namedlaparothorakoskopie in 1911. Its use in thediagnosis of liver and gallbladder disease wasextended by the German Heinz Kalk in the 1930s.Its diagnostic use in gynaecology is dated fromthe 1940s and Raoul Palmer, who placed hispatients in the Trendelenburg position so aircould inflate the pelvic area. Surgery as well asexamination did not begin until the late 1970s andthen only with young and 'healthy' patients. By1980 laparoscopy training was required byobstetrics and gynecology. The first laparoscopiccholecystectomy was performed in 1984 and thefirst video-laparoscopic cholecystectomy in 1987.During the 1990s laparoscopic surgery was extended

热 成 像 装 置• 用 于 临 床 的 热 成 像 装 置 是 利 用 红 外 辐 射 原理 做 成 的 。 由 于 红 外 辐 射 能 量 与 温 度 有关 , 因 此 , 人 体 皮 肤 表 面 红 外 辐 射 能 量 密度 图 像 反 映 的 就 是 温 度 信 息 图 像 , 这 种 成像 方 法 称 为 热 成 像 。

热 成 像 装 置 的 作 用• 根 据 扫 描 方 式 的 不 同 , 热 成 像 装 置 可分 为 光 机 扫 描 、 电 子 束 扫 描 和 固 体 阵列 扫 描 三 种 类 型 。• 热 图 像 在 临 床 医 学 上 有 重 要 价 值 , 可用 于 肿 瘤 诊 断 , 血 管 疾 病 的 诊 断 , 皮肤 烧 伤 后 的 伤 痛 评 价 , 男 性 物 理 抗 生育 研 究 , 气 功 研 究 等 。• 无 损 伤 测 量 人 体 深 部 组 织 的 温 度 并 期望 获 得 温 度 体 层 图 像 , 是 当 代 生 物 医学 工 程 面 临 的 一 个 重 大 课 题 , 它 对 癌

眼 科 检 查 仪 器• 很 多 眼 科 检 查 仪 器 都 是 光 学 成 像 仪器 , 此 外 , 也 有 很 多 依 据 其 它 原 理 的成 像 仪 器 , 这 些 仪 器 包 括 : 裂 隙 灯 、眼 底 镜 ( 直 接 、 间 接 ), 眼 底 照 相 机 ,电 脑 视 野 计 , 非 接 触 眼 压 计 (NCT), 角膜 地 形 图 , 眼 科 A/B 超 , 自 动 验 光 仪 ,角 膜 内 皮 细 胞 计 数 器 , 共 焦 激 光 眼 底等 等 。

角 膜 地 形 图 仪Corneal topography is usednot only for screening allpatients before refractivesurgery like Lasik but also forfitting contacts, adjusting postsurgical corneal transplants,and diagnosing refractivedisorders and diseases.

Example of the topography of a cornea afterPhoto Refractive Keratectomy for Myopia.This example of a patient consideringLasik showed contact lens warpage atthe bottom of the cornea even thoughcontacts had not been worn for twoweeks.One of uses many uses of topographyis in diagnosing a corneal diseasecalled Keratokonus where the cornea"cones" and becomes weak.

裂 隙 灯A slit lamp is an examinationdevice that consists of a moveablelight source and binocularmicroscope with which theophthalmologist can examine theeye. It is used by itself to evaluatethe anterior segment of the eye, andwhen combined with special lenses,easily adapts for examination of theposterior segment of the eye.

视 野 仪visual field analyzer

Visual field test• The area in space that may be visualized by theeye is known as the visual field. Plotting of thevisual field is important for many disorders,particularly disorders of the optic nerve andbrain. This would include glaucoma (an optic nervedisorder), strokes, and brain tumors. Patientsoften incorrectly assume that because they can seetheir hand waving off in the periphery, theirperipheral vision is fine. However, testingperipheral vision with such a gross test as awaving hand is likely only to be useful for themost severe losses of peripheral vision, assometimes occurs in stroke. The much more commonand subtle peripheral vision deficits may only bedetected by the sophisticated methodology of acomputerized visual field analyzer. This devicesystematically plots the field of vision usingthreshold testing, which allows the determination

眼 底 照 相 机Fundus PhotographyHeidelberg RetinalTomograph (HRT).

自 动 验 光 机自 动 眼 压 计