第一章绪论

《医学影像设备学》 的研究对象是医学影像设备，研究内容就是各种医学影像设备的基本构造、工作原理、维护保养、安装维修、使用方法、操作规程等。 自1895年伦琴发现X射线以来，X线广泛应用于临床诊断形成了放射诊断学，此后130多年的发展，影学影像设备从单一的X线常规诊断发展到包括CT,MRI,US,核医学的SPECT,PET,PET/CT,PET/MRI融合成像等多种成像技术组成的影像诊断学，并开拓了在影像动态监视下诊断和治疗的介入放射学，形成了现代医学影像设备体系。

●1.1概述

《医学影像设备学》 的研究对象是医学影像设备，研究内容就是各种医学影像设备的基本构造、工作原理、维护保养、安装维修、使用方法、操作规程等。 自1895年伦琴发现X射线以来，X线广泛应用于临床诊断形成了放射诊断学，此后130多年的发展，影学影像设备从单一的X线常规诊断发展到包括CT,MRI,US,核医学的SPECT,PET,PET/CT,PET/MRI融合成像等多种成像技术组成的影像诊断学，并开拓了在影像动态监视下诊断和治疗的介入放射学，形成了现代医学影像设备体系。

第二章X线发生装置

X线发生装置也称为主机，是X线机、CT的主要组成部分，它由X线管、高压发生装置、控制装置三部分组成，其主要作用是产生X线并控制X线的穿透能力、辐射强度和曝光时间等。

●2.1X线管

X线管，也称X线球管,由阴极，阳极和玻璃罩组成，阴极电子撞击阳极靶时发生韧致辐射而产生X射线。阴极的灯丝加上电压加热之后，逸出电子，阴极和阳极之间的高压加速阴极电子，形成高速电子流，撞击阳极靶，产生X线。 固定阳极X线管功率低，旋转阳极X线管功率提高。阴极通常装两组灯丝，可形成大焦点和小焦点。球管高电压决定了X线的穿透率，球管电流决定了X线的辐射强度，灯丝电流决定了球管电流（阳极电流）。

●2.2X线机的系统结构和分析

X线机主要由X线球管，高压发生器（高压发生装置）和控制台组成。X线球管阴极和阳极之间的高压由高压发生器产生。控制台控制三要素：管电压，管电流，曝光时间。通过控制阴极灯丝电压可以可控制管电流。各种外围的机械辅助装置根据实际临床需要来设计。 高压的产生，老式的50赫兹工频机体积庞大，重量大；中频机和高频机体积小，重量轻，功率高，用开关电源实现直流逆变。利用滑环技术，适应了CT的旋转要求。

第三章诊断X线机

诊断用X线机是利用透过人体后的X线辐射强度的差异而形成各种图像（如荧光图像、照片图像、电视图像等）的设备。诊断用X线机一般具有透视、点片摄影、一般摄影、滤线器摄影、立位摄影和体层摄影等功能。本章重点介绍传统（常规）诊断用X线机。

●3.1概述

诊断用X线机基本结构都由主机和外围设备两大部分组成。主机即为X线发生装置，主要任务是：产生X线并控制X线的“质”、“量”和“曝光时间”；外围设备是根据临床检查需要而装配的各种机械装置和辅助装置。 100年来，诊断用X线机不断发展和完善。在临床上应用的诊断用X线机除胃肠X线机、普通摄影X线机等综合X线机意外，还有各种专用X线机，如牙科X射线机、乳腺摄影X射线机、床边X射线机、手术用X射线机和模拟定位机等。

●3.2医用 X线电视系统

医用影像增强X线电视系统简称为X线电视系统或X线电视(X-TV)。它是将电视技术应用于医学领域的结果。X-TV是20世纪50年代出现X线摄影增强器后的产物，X-TV将X线透视图像通过影像增强器、电视摄像和放大处理后，在X-TV监视器上显示黑白图像。X-TV的出现，是X线透视发生了由暗室透视到明室透视的根本转变。

第四章数字X线设备

数字X线设备是指把X线图像数字化并进行图像处理，再转换成图像显示的一种X线设备。根据成像原理的不同，数字X线设备科分为计算机X线摄影（computed radiography,CR）设备，数字X线摄影（digital radiography,DR）设备，数字减影血管造影（digital subtraction angiogtaphy）设备。

●4.1计算机X线摄影装置（CR）

CR是用影像板(IP)记录X线图像，通过激光扫描使存储信号转换成光信号，此光信号经光电倍增管转换成电信号，再经前置放大、A/D转换后，输入计算机处理，形成高质量的数字图像。

●4.2数字X摄影装置（DR）

DR使采用X线探测器将X线图像变成电信号，再转化为数字图像。DR由X线发生器，X线探测器，图像处理器和图像显示器等组成。

●4.3数字减影血管造影设备

数字减影血管造影（DSA）是20世界80年代兴起的一种医学影像学新技术，是计算机与常规X线血管造影相结合的一种新的检查方法。减影技术的基本内容是把人体同一部位的两帧图像相减，从而得出它们的差值部分。本节内容介绍了DSA系统的基本结构等相关内容。

第五章X线计算机体层成像设备

X线计算机体层成像（computed tomography）设备通过投影重建,可获得断面成像，为医学影像得发展带来了一场革命性的变革。本章内容主要讲述了CT发展简史和发展趋势，CT扫描成像系统组成，以及螺旋CT及CT设备的质量保证相关因素等内容。

●5.1发展简史和趋势

英国的豪斯菲尔德研究制作了世界上第一台CT，此后，CT设备与技术的发展非常迅猛，已先后发展了从头颅CT到超高速CT等五代CT，以及现在应用最多的多层螺旋CT。CT的发展趋势有：更低的射线剂量；更快的采集和重建速度；更好的图像质量；更短的病人等候时间及更人性化的设计方面；CT品种的多样化等等。

●5.2扫描成像系统

CT成像的三个阶段，第一阶段是X射线产生及扫描阶段，主要任务是采集数据；第二阶段是图像重建阶段，这个阶段主要由计算机计算完成，将原始数据转换成可以显示的图像数据；第三阶段是图像显示阶段，要任务是把数字图像转换成视频显示，以便直接观测或记录在胶片上。相应的CT成像系统主要有包括扫描系统；计算机系统；图像显示与存储系统。

●5.3螺旋CT及CT设备的质量保证

螺旋扫描是20世纪80年代后期CT技术地重大革新，与常规地轴向扫描CT不同，螺旋扫描是以载有受检者地扫描床匀速通过持续匀速、单方向旋转地X线管产生地X线扫描野来实现地，运动物体地X线扫描路径是扫描床运动速度的函数，X线管焦点的路径形成一条圆柱螺旋线。螺旋扫描采集到的数据称作螺旋数据。本节主要介绍螺旋CT的结构原理以及 CT设备的质量保证相关内容。

第六章磁共振成像设备

磁共振成像设备

●6.1MR概述

磁共振成像设备是基于MR现象的的大型医学影像设备。由于诊断方式灵活，具有无辐射性，多方位扫描，能够测量质子密度、弛豫时间、化学位移等多参数的特征及优越的软组织对比等优点，已成为当代临床影像诊断的重要设备之一。MR设备在临床上的应用日益广泛，在各系统疾病的诊断中扮演着越来越重要的角色，对于疾病的诊断具有不可替代的作用。 磁共振的特点有无电离辐射、多参数成像、高对比度成像、任意方向体层成像、无需使用对比剂可以显示心脏和血管结构、无骨伪影干扰后颅凹病变清晰可变、可进行功能、组织化学和生物化学方面的研究。它主要有主磁体、梯度系统、射频系统，计算机系统和其他辅助系统组成。

●6.2主磁体系统

主磁体是磁共振成像设备硬件组成中最重要、成本最高的部件，它的作用是产生一个均匀的静磁场，使处于该磁场中的人体内氢原子核磁化而形成磁化强度矢量。它的主要性能指标包括磁场强度、磁场均匀性、磁场稳定性、磁体的有效孔径、边缘场空间范围。 主磁体分为两种：永磁性磁体和超导性磁体。

●6.3梯度磁场系统

梯度磁场系统是指与梯度磁场有关的一切单元电路及相关系统。其功能是为系统提供线性度满足要求的、可快速开关的梯度磁场，以提供磁共振信号的空间位置信息，实现成像体素的空间定位。此外，梯度回波和其他一些快速成像序列中，梯度磁场的翻转还起着这RF激发后自旋系统的相位重聚作用。 梯度磁场是由梯度线圈、梯度控制器、模转换器、梯度放大器和梯度冷却系统组成。梯度磁场是电流通过一定形状的线圈时产生的。梯度磁场是脉冲式的，需要较大的电流和功率。梯度磁场系统包括控制、预驱动、功率驱动、反馈、高压控制、高压开关等电路组成。

●6.4射频系统

磁共振设备的RF系统括发射射频磁场和接收射频信号两部分。RF系统不仅要根据不同的扫描序列编排组合并发射各种翻转角度的射频脉冲，还要接收成像局域内的奇数核子的磁共振信号，磁共振信号微弱，只有微伏的数量级，因而射频系统对灵敏度、放大倍数及抗干扰能力要求非常高。 发射射频磁场部分由发射线圈和发射通道组成。发射通道有发射控制器、混频器、衰减器、功率放大器、发射/接收转换开关等组成。接收RF信号部分由接收线圈和接收通道组成。接收通道有低噪声放大器、衰减器、滤波器、相位检测器、低通滤波器、A/D转换器等组成。

●6.5计算机系统

在磁共振设备中，计算机的应用非常广泛，各种规模的计算机、单片机、微处理器构成了磁共振设备的控制网络。计算机系统作为磁共振的指令和控制中心，不仅具有数据采集处理、存储、恢复及多幅显示等功能，而且选择观察野、建立射频脉冲波形和时序图、打开和关闭梯度磁场、控制接收和收集数据及提供磁共振设备各单元的状态诊断数据。 主计算机还需配备用于高速计算的阵列处理机和用于数据存储的磁盘，主计算机系统由主机、磁盘存储器、光盘存储器、控制台、主图像显示器、副图像显示器、网络适配器、测量系统的接口部件等组成。主图像显示器通常又是控制台的一部分，用于监视扫描和机器的运行状况。

第七章超声影像设备

超声成像设备主要是利用超声波进行医学成像，尝试过很多方法，如反射成像、散射成像、散射成像等。现在最成熟，最常用的方法是反射成像，即回波成像。回波成像可以回波幅度成像和回波频移成像（多普勒成像）。回波幅度信号成像有A型、B型、M型等方式。B型成像方式（B超）是超声成像设备中运用最广泛、最典型的成像方式，而且多数B超已经兼容A型与M型成像方式。

●7.1B超基本结构与工作原理

本节分为“超声的发展简史”“超声的分类”“医用超声成像技术”三个方面，其中，“医用超声的分类”“医用超声成像技术”“超声成像新技术”三个知识点是本章节的重要组成部分。

●7.2超声成像设备探头的基本结构和工作原理

B超在几十年的发展过程中，围绕着换能器结构的不断发展及扫描方式的变革，设备的基本结构及工作原理有一些区别。目前最常用的为多振元线阵扫描B超系统。 基本结构主要是介绍医用超声探头的分类：模拟B超、全数字B超。 工作原理主要是介绍医用超声探头的工作原理：换能原理、基本结构、超声场、组合扫描 、声束的聚焦

●7.3模拟B超和数字B超

B超发展的初期，主要采用的是模拟超声成像技术。主要是以线阵扫描B超。全数字化超声诊断系统是从波束形成到信号转化的全过程采用数字处理。本节主要是介绍模拟B超和数字B超的经典结构和各个结构的基本作用。

●7.4超声多普勒成像

超声多普勒技术是研究和应用超声波由运动物体反射或散射所产生的多普勒效应的一种技术。根据多普勒效应，结合声学、电子技术制成的超声成像系统，称为多普勒超声诊断仪。它能够对运动器官、组织无损伤性地检出其运动情况的信息，广泛应运与血管、心脏、血流和胎儿心率等。

●7.5超声成像新技术

随着科学技术的进步，特别是计算机技术的发展，超声成像设备取得了突破性的进展。出现了很多成像技术，主要包括：三维成像技术、谐波成像技术、介入性成像技术、组织弹性成像技。