医学影像物理学重点(3)

2018-11-21 22:18

(一)快速自旋回波序列FSE,在一个周期TR内,在90度脉冲后,特定时间间隔连续施加多个相位编码和180度脉冲,由此产生多个自旋回波,每个回波对应不同的相位编码梯度,使TR增加,Ny减小,由于Ny减小更明显,故成像时间t=TR.Ny.NEX/ETL减小

(二)梯度回波序列GE,选层梯度脉冲同时施加小于RF小角度α脉冲激发,同时施加相位编码梯度场Gy’,并在x方向加负向反转梯度场-Gx,使散相加速进行,1/2TE时散象达最大值,施加正向翻转梯度+Gx,同时又作为频率编码梯度变散相运动为具象运动,TE时重聚于y’轴而产生回波再散开。采用较短的TR时间,在脉冲结束时,Wz仍保持较大幅度,短时间内激励,缩短激励周期,使用反转剃度取代180度相位重聚脉冲,从而大大缩短成像时间

(三)回波平面成像序列EPI,是一种数据读出方式,实质上是改进了的FID,IR,SE,GRE等脉冲序列的读取方式,单次激励后加弱相位编码梯度,在施加较强的快速反转振荡的读梯度脉冲,得到一串具有独立相位编码的梯度回波,总成像时间小于2T2*

(四) 多回波SE序列,在一个TR周期中,于90脉冲后施加相位编码,然后以特定的时间间隔连续施加多个180脉冲,由此产生多个自旋回波,通过频率编码以后采集信号,有同一个相位编码具有相同的y坐标,不能填进同一个k空间

在FSE序列中有效回波时间是如何确定的?它和加权图像有何关系?

答:在MRI的数据采集中,相位编码幅度为零时所产生的回波信号被填入k空间的中央行,该回波信号所对应的回波时间称为有效回波时间(TEeff)。FSE的图像对比度主要由TEeff控制,图像加权性质取决于重排后k空间中央部分的回波时间。T1、T2或密度加权可以通过数据重排来实现。比如要想得到T1或质子密度加权对比度,可安排早回波在低k空间行(TEeff短),可以减弱T2加权。

在梯度回波中为采集到回波信号为何不能象SE序列那样施加180°重聚RF脉冲?

答:如果象SE序列那样施加180°重聚RF脉冲,不仅使横向磁化强度矢量重聚,还会使反转180°变为-zM。从而增加纵向磁化强度矢量的恢复时间,增长了TR,不能很好的减少成像时间。

核医学影像的技术特点是什么?

答:其他医学影像如X射线摄影、CT、MRI超声成像,一般提供组织的形态结构信息,而核医学影像是一种具有较高特异性的功能性显像,除显示形态结构外,它主要是提供有关脏器和病变的功能信息。由于病变组织功能变化早于组织结构方面变化,所以SPECT有利于发现早期的病变,在这方面SPECT明显优于X-CT和B超,甚至MRI 为什么临床上愿意用短寿命的核素?

答:①当两种核素的N相同而λ不同时,有A正比于λ=1/ι,即如果引入体内两种数量相等的不同核素,短寿命的核素活度大②当A一定时,N正比于1/λ=ι即在满足体外测量的一定活度下,引入体内的放射性核素寿命越短,所需数量越少

放射性核素显像的特点,优点和不足

灵敏度高,测量方法简便,可用于生命活动过程的各个阶段;

放射性核素显像为功能显像,它能反映脏器、组织或病变的血流、功能、引流、代谢和受体方面的信息,有利于疾病的早期诊断。

可以对影像进行定量分析,提供有关血流、功能和代谢的各种参数。 某些脏器、组织或病变能特异地摄取特定显像剂而显影,具有较高的特异性,

放射性核素显像所得脏器和病变的影像清晰度较差,显示形态结构不清晰影响对细微结构的显示和病变的精确定位,电离辐射,过量照射会对机体或组织细胞造成一定损失,必须注意安全防护 受检者辐射吸收剂量也多低于X线检查,因此本法是一种安全的检查方法。 r照相机探头给出的位置信号和Z信号在照相机中的作用是什么?

答:①每一个光电倍增管给出的电流都要经前置放大后分别通过四个电阻形成X+,X-,Y+,Y-的位置信号,其作用是确定射线打到闪烁晶体上产生的闪烁光点的位置。②X+,X-,Y+,Y-四个位置信号还要在一个加法器中总合起来,再通过脉冲幅度分析器,选取需要的脉冲信号送到示波器的Z输入端,控制像点的亮度,此信号又称为Z信号。

SPECT的技术优势表现在哪些方面?

答:①SPECT可以提供建立三维图像的信息,也可以建立任意方位的断层图像,这为临床诊断提供了方便。②SPECT在空间分辨力、定位的精确度、计算病变部位的大小和体积等方面远优于照相;而且与照相比较,断层图像受脏器大小、厚度的影响大为降低,对一些深度组织的探测能力也显著提高。③SPECT可进行量化诊断,对肿瘤等疾病的诊断率比照相有了大幅度提高。④病变组织功能变化早于组织结构方面变化,所以SPECT有利于发现早期的病变,在这方面SPECT明显优于X-CT和B超,甚至MRI。

PET为何不需要准直器?

答:根据动量守恒定律,正负电子湮灭辐射发射两个飞行方向相反的光子,

湮灭辐射有自准直作用,无需准直器,这样PET的灵敏度大大提高,引入体内的放射性制剂的量大为减少。

PET的技术优势表现在哪些方面?

答:①PET所用的放射性制剂中的核素是构成人体生物分子的主要元素,在理论上它可以显示机体进行的生理、生化过程,因此PET有“生化断层”、“生命断层”、“活体分子断层”的称谓。②由于采用了贫中子核素,其半衰期极短,如11C、12N、15O和18F的半衰期都是以分钟计,有“超短半衰期核素”之称,故对人体的放射性剂量很小,在临床检查上可以进行多次给药、重复成像检查。③PET采用了具有自准直的符合电路计数方法,省去了准直器,使探测效率即灵敏度大为提高。这带来的直接好处是放射性制剂用量大为减少,成像信号的信噪比大为提高,相对照相和SPECT图像质量更高,患者的安全性更高。④由于正电子发生电子对湮灭的距离为1.5mm左右,所以PET图像空间分辨距离较SPECT提高近十倍,可有效检出5~10mm的病灶。⑤因为衰减校正更为精确,PET便于做定量分析。⑥PET多环检测技术可以获得大量容积成像数据,从而可以进行三维图像重建。⑦PET图像是构建融合所必备的条件。PET以功能及代谢显示为主,CT、MR的形态学信息精确,故PET/CT,PET/MR融合大大提高了图像诊断的综合技术水平。

深度响应,空间分辨距离R或FWHM是辐射源到准直器距离的函数,称准直器

深度响应

超声仪

A超是一种幅度调制型,一束声线,反射回波显示信息,探头位置不变,一

维静态信息,回波是脉冲波

M超是采用辉度调制,以亮度反映回声强弱,反射回波显示信息,回波是光

点,一束声线,探头位置不变,反映一维动态的空间结构 B型显示是利用A型和M型显示技术发展起来的,辉度调制显示,光点显示,亮度随着回声信号大小而变化,反映人体组织二维动态信息,声线在动,反射回波显示信息

B型显示的实时切面图像,真实性强,直观性好,容易掌握。 超声成像的三个物理假定①声束在介质中直线传播,以此可估计也成像的方位②

在各种介质中声束均匀一致,来估计成像的界面③各种介质中超声的吸收衰减系数均匀一致,来确定增益补偿的技术参数

时间增益补偿,依据在各种介质中超声的吸收衰减系数均一致的物理假定而建立

的,原则是按衰减的幅度补偿,使接收器增益随时间而增加 超声空间分辨力,能够清晰区分细微组织的能力,是评价图像质量好坏的主要指

标,可分为横向分辨力和纵向分辨力

采样容积,频谱多普勒发出回波信号的体积,表示为πcs=采样容积,s为声束

截面积,π为采样时间间隔。采样容积是一个三维的体积,宽度取决于探查区域处超声束的宽度,长度取决于脉冲群的长度,其数值等于脉冲波的波长与脉冲波数目的乘积

谐波成像,声波在介质中传播,以及在反射散射中都具有非线性效应,导致波形

的变形,及产生谐波,利用人体回波信号的二次谐波成分构成人体器官的图像,分为组织谐波成像,对比谐波成像

频谱多普勒伪象:混叠现象(单纯性频率失真,复合性频率失真);角度依赖伪

象(当声束与血流方向成90度时有血流的部位无血流的信号显示测不出频谱);频谱增宽(取样容积过大或靠近血管壁仪器增益过大,均可人为使频谱增宽);对称性频谱伪象,血管移动伪象

自相关技术,检测两个信号间相位差的一种方法,把一个反射回声脉冲和它前

面的那个脉冲组合在一起,一块完成分析过程的信号处理技术

距离选通,由于血液在血管中各点流速不同,所以空间分布的测量首先要获得

某一深度上的血流速度,即只接收在某一距离上的回波信号 脉冲重复频率PRF,也被称为采样频率,通常仅有几千赫

尼奎斯特频率,脉冲多普勒测量血流速度受PRF的限制,脉冲重复序列的1/2

称,超过会产生血流方向倒错即混叠现象

超声成像技术中各种伪像原因及举例

(一)成像系统原理不足①三个物理假定在实际组织中很难满足,②成像系统原理与技术限制方法不全等客观条件③诊断上的主观偏差等客观条件,人为因素造成的图像畸变或假象④生物体自身的复杂性

(二)失真造成的伪象①形状位置失真造成的伪象,主要因为声速的改变,因折射和反射出现的伪象有时会是观察者分不清图像真实轮廓,相当于改变了形状②亮度失真造成的伪象,由于声束传播路径上存在媒介不均匀性,先界面反射和折射产生的伪象,其回波与原区域回波相叠加,引起亮度增大造成伪象

(三)如旁瓣伪像,旁瓣和主瓣同时检测物体,使两者回声重复,因旁瓣传播途径较主瓣长,能量又小,对同一界面可产生在主办回声两侧,具有浅的拱形长线;如混响伪像,由于多次反射和散射,而使回波延续出现的现象,腹壁回声常出现混响,使膀胱肾脏等表浅出现假回声;折射声影,出现在球形结构和器官的两侧边缘,呈细狭纵向条状无回声区,应与小结石声影区别;声影;后方回声增强

彩色多普勒技术显象是如何解决快速测量大量血流信息的?

①利用多道选通技术可在同一时间内获得多个采样容积上的回波信号,结合相控阵扫描,对此断面上的采样容积的回波信号进行频谱分析和自相关的处理,获得速度大小方向及方差信息,同时滤去迟缓部位的低频信号,再将提取的信号转变为红蓝绿的色彩显示,实时叠加在b超的黑白图像上 ②利用自相关技术处理大量信息,是检测两个信号间相位差的一种方法 彩色多普勒是如何显示血流信息的?

①速度方式,用于显示血流速度大小和方向,二维超声的血流速度在扫描声线平行方向上的分量:朝探头流动用红色显示,背向探头的流动用蓝色显示,在与扫描线垂直的血流速度分量无色彩显示;血流速度的大小用颜色的亮度来表示,流速越快色彩越亮,不流动则不显象

②方差方式,方差大小表示血流紊乱和湍流程度,即混乱度,用绿色表示,湍流速度方差值越大,绿色亮度就越大

(一)彩色多普勒能量图:相比传统的彩色多普勒,超声探头接收从血管内红细胞反射回来的多普勒信号,频移信号和反射信号。①利用功率方式显示血流状态,客服尼奎斯特频率的限制②当出现低速血流时,功率方式可清楚的显示血流的空间分布③利用功率方式测量彩色血流束直径和横断面积,比速度方式测量更为准确

(二)多普勒组织成像,在传统彩色多普勒基础上,通过改变多普勒滤波系统去除心腔血流产生的频移信号,只提取来自心肌运动的多普勒频移信号进行成像,采用调节增益和低通滤波器,确定适当的频率通过阈值,滤除血液反射回来的低频振幅多普勒频移信号 (三)谐波成像:①组织谐波成像②对比谐波成像,可在基波范围内消除引起噪声的低频成分,是器官组织的边缘成像更加清晰


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