医学电子仪器wiederholen课件

11Chapter 1Basic Concepts of Medical Instrumentation 1Chapter121.Unstable2.Probability3.NonlinearityCharacteristics of physiological signalHuman Body SystemCharacteristicsofphysiologic3 Bioelectrical SignalsCharacteristics of Biomedical MeasurementBioelectricalSignalsCharacte4lMulti-variability生命体的生命活动是由多个生理及生化参量共同决定的，而在测量过程中，往往只针对某种效应和某些参量进行测量。生命系统的这种多变量特性，决定了测量方法和技术以及测量结果的涵义和结论都会带有明显的局限性。Characteristics of Biomedical MeasurementMulti-variabilityCharacteristi5lDisturbance 生物医学测量过程中，由于被测参数往往十分微弱，易受外界环境干扰(例如工频交流电干扰)和来自人体自身的其他无用信息的干扰(例如在测量体表希氏束电位时，很易受来自肌电信号的干扰)，人体活动时的体位变化、电极不良及传感器错位时也会产生伪差，必须采用抗干扰技术、排除伪差等方法提取有用信号。Characteristics of Biomedical MeasurementDisturbanceCharacteristicsof6lPsychophysiology Factors 在测量过程中，由于被测对象出现紧张，生理和心理都会发生变化。心理的变化会导致生理参数(心率、血压、体温等)变化。在测量过程中，被测者的不理解和不配合，尤其在进行麻醉和经受物理和药物刺激时，受试者不能很好配合，直接影响测量过程中的伪差，从而影响测量的准确度Characteristics of Biomedical MeasurementPsychophysiologyFactorsCharac7lClose Loop 生命体具有精确的自动调节功能，这是由于在生命体中存在多环路、多层次、多重控制的闭环系统特性所决定的。多种原因可导致同一生理参数的变化，同一原因又可导致多种生理参数的同时变化。因此，测量单一生理参数难于有效评估生理和病理状态，需要多参数综合测试，并用适当方法使人体的闭环系统暂时开环，以测量某一环节的开环响应特性，正确地加以定位并确保测量结果的唯一性与正确性。Characteristics of Biomedical MeasurementCloseLoopCharacteristicsof8lSafetyl生物医学测量的对象是生命体，尤其是人体，因此安全性极其重要。1）测量中应防止各种电击的危害l尤其是在体内对心脏进行直接测量时，极微小的电流尤其是在体内对心脏进行直接测量时，极微小的电流(uA级级)也有可也有可能导致室颤（能导致室颤（Vantricular Fibrillation）。）。l其次，电流通过人体时，会产生许多物理变化其次，电流通过人体时，会产生许多物理变化(例如热效应例如热效应)和化学和化学变化，并会引起多种复杂的生理效应。变化，并会引起多种复杂的生理效应。2）测量装置不能产生有毒物质，应与组织与血液有较好的生物相容性(Bio-compatibility)。Characteristics of Biomedical MeasurementSafetyCharacteristicsofBiom9lEvaluation Evaluation 生物医学测量的新方法，尤其是一些间接测量方法往往会涉及测试模型的建立问题。由于研究者对生命现象复杂程度了解不够，加上生物个体差异很大，因此测试模型往往带有片面性，在评估时也缺乏正确、有效的措施。Characteristics of Biomedical MeasurementEvaluationCharacteristicsof10lEnvironment 测量环境，例如温度、湿度、电磁场干扰、振动、冲击等，都会使测量产生困难。尤其是在进行细胞级的测量时，利用微电极测量细胞内的电位变化时，对环境要求很严，否则将影响测量结果的可靠性。Characteristics of Biomedical MeasurementEnvironmentCharacteristicsof11la priori knowledge由于研究者、设计者乃至操作者缺乏对生物医学的先验知识，可能对生物医学测量的结果以及表达产生影响。在临床诊断过程中，医生必须利用其对医学的先验知识结合仪器测量的结果进行综合判断。Characteristics of Biomedical MeasurementaprioriknowledgeCharacterist12lSuitability 任何测量方法与技术都有一定的局限性，尤其是在生物医学领域。生命体中的各个系统、组织和器官，同一测量对象可能有多种测量方法，每一种测量都在一定条件限制下进行的。因此，不同测量对象需要有其相关的测量手段与方法，在进行测量以前首先要研究方法与技术的适用性问题Characteristics of Biomedical MeasurementSuitabilityCharacteristicsof13lBiopotentiallPressurelFlowlDimensions(imaging)lDisplacement(velocity,acceleration,force)lImpedancelTemperaturelChemical ConcentrationMeasurand:Thephysicalquantity,property,orcondition Generalized instrumentation system BiopotentialMeasurand:Thephy14Medical and Physiological Parameters Generalized instrumentation system MedicalandPhysiologicalPara15Sensor and TransducerlSensorConvertsaphysicalmeasurandtoanelectricaloutputInterfacewithlivingsystemMinimizetheenergyextractedMinimallyinvasivediaphragmStraingagepressuredisplacementelectricvoltage Generalized instrumentation system SensorandTransducerSensordia16Signal ConditioningAmplificationFilteringImpedancematchingAnalog/DigitalforsignalprocessingSignalform(timeandfrequencydomains)Generalized instrumentation system SignalConditioningAmplificati17Output DisplayNumericalorgraphicalDiscreteorcontinuousPermanentortemporaryVisualsenseAuditorysense(Dopplerultrasonicsignals)Generalized instrumentation system OutputDisplayNumericalorgra18Parametersusedtoevaluatemedicalinstrument:lAccuracy:ThedifferencebetweenthetruevalueandthemeasuredvaluedividedbythetruevaluelPrecision:ThenumberofdistinguishablealternativesfromwhichagivenresultsisselectedlResolution:ThesmallestincrementquantitythatcanbemeasuredwithcertaintylReproducibility:Theabilitytogivethesameoutputforequalinputsappliedoversomeperiodoftime.Generalized Static CharacteristicsParametersusedtoevaluateme19HighprecisionLowaccuracyHighaccuracyLowprecisionGeneralized Static CharacteristicsHighprecisionLowaccuracyHig20Generalized Static CharacteristicsGeneralizedStaticCharacteris21医学电子仪器Chapter 2-Basic Sensors and Principles医学电子仪器22The term transducer is defined as a device that converts one form of energy to another.A sensor converts a physical measurand to an electric output.传感器的定义：传感器的定义：能感受或响应规定的被测量并按照一能感受或响应规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的定义和组成传感器的定义和组成医用传感器医用传感器（medical sensor）：能够感知多数能够感知多数为非电量的生物信息并将其转换成电学量的器件为非电量的生物信息并将其转换成电学量的器件或装置。或装置。Thetermtransducerisdefined23传感器起着传感器起着关键作用关键作用，其原因：，其原因：生物信号很多生物信号很多是非电量信号是非电量信号，必须经过传感器感知才能转换成电信，必须经过传感器感知才能转换成电信号号生物信号十分生物信号十分微弱微弱生物生物信号信号信噪比很低信噪比很低生物信号多数生物信号多数变化频率很低变化频率很低，容易受到，容易受到50Hz电源电源和其他生理活动的和其他生理活动的干扰干扰无创伤无创伤的检测，患者才乐于接受的检测，患者才乐于接受传感器的作用传感器的作用传感器决定着检测的传感器决定着检测的可能性可能性和检测仪器的和检测仪器的精确性精确性、可靠性可靠性及其及其应用范围应用范围。传感器起着关键作用，其原因：传感器的作用传感器决定着检测的可24(1)足够高的足够高的灵敏度灵敏度，能够检测出微弱的生物信号。，能够检测出微弱的生物信号。(2)尽可能高的尽可能高的信噪比信噪比，以便在干扰和噪声背景中提取有用的，以便在干扰和噪声背景中提取有用的信息。信息。(3)良好的良好的精确性精确性，以保证检测出的信息准确、可靠。，以保证检测出的信息准确、可靠。(4)足够快的足够快的响应速度响应速度，能够跟随生物体信息量的变化，能够跟随生物体信息量的变化(5)良好的良好的稳定性稳定性，保持长时间检测漂移很小，输出稳定。，保持长时间检测漂移很小，输出稳定。(6)较好的较好的互换性互换性，调试、维修方便。，调试、维修方便。医用传感器的特性和要求医用传感器的特性和要求医用传感器的特性医用传感器的特性(1)足够高的灵敏度，能够检测出微弱的生物信号。医用传感器的25(1)与人体接触、特别是植入体内的传感器材料必须是与人体接触、特别是植入体内的传感器材料必须是无毒无毒的，并且与的，并且与生物体组织具有生物体组织具有良好的相容性良好的相容性，长期接触不会引起排异、炎症等不，长期接触不会引起排异、炎症等不良反应。良反应。(2)传感器在进行检测时，传感器在进行检测时，不能影响不能影响或者尽可能少影响或者尽可能少影响正常的生理活动正常的生理活动，否则检测的信息将是不准确的。否则检测的信息将是不准确的。(3)传感器应具有传感器应具有良好的电气安全性良好的电气安全性，特别是与体内接触的传感器应按，特别是与体内接触的传感器应按照防止微电击的电气安全标准具有良好的绝缘性能。照防止微电击的电气安全标准具有良好的绝缘性能。(4)传感器在结构上和性能上要传感器在结构上和性能上要便于清洁和消毒便于清洁和消毒，防止有害物质交叉感，防止有害物质交叉感染。染。医用传感器的特殊要求医用传感器的特殊要求医用传感器的特性和要求医用传感器的特性和要求(1)与人体接触、特别是植入体内的传感器材料必须是无毒的，并26Wheatstone Bridgevoiszerowhenthebridgeisbalanced-thatiswhenIfallresistorhasinitialvalueR0thenifR1andR3increasebyR,andR2andR4decreasesbyR,thenWheatstoneBridgevoiszerow262727Piezoelectriceffect1、正（顺）压电效应2、逆压电效应（电致伸缩）压电介质压电介质正压电效应正压电效应Q(E)Q(E)电能电能T(S)T(S)机械能机械能逆压电效应逆压电效应27Piezoelectriceffect1、正（顺）压电2828居里点573，六角晶系结构光轴光轴电轴电轴机械轴机械轴PiezoelectricMaterialsQuartzCrystal轴（光轴）：轴（光轴）：轴（电轴）轴（电轴）：轴（机械轴）轴（机械轴）：光线沿此方向入射时不产生双折射现象，沿此方向加力光线沿此方向入射时不产生双折射现象，沿此方向加力也不产生压电电荷也不产生压电电荷产生压电电荷的方向产生压电电荷的方向 沿此方向受力时变形最小，机械强度最大沿此方向受力时变形最小，机械强度最大28居里点573，六角晶系结构光轴电轴机械轴Piezoel29VoTofindVo,assumesystemactslikeacapacitor(withinfiniteleak resistance):Capacitor:(typicallypC/N,amaterialproperty)kforQuartz=2.3pC/Nkforbariumtitanate=140pC/NPiezoelectric effectVoTofindVo,assumesystemac2930Viewpiezoelectriccrystalasachargegenerator:Rs:sensorleakageresistanceCs:sensorcapacitanceCc:cablecapacitanceCa:amplifierinputcapacitanceRa:amplifierinputresistanceRaTransferFunctionofPiezoelectricSensorsViewpiezoelectriccrystalas3031Convertchargegeneratortocurrentgenerator:CurrentRaTransferFunctionofPiezoelectricSensorsKs=K/C,sensitivity,V/m=RC,timeconstantRaConvertchargegeneratortocu3132医学仪器Chapter4-TheOriginofBiopotentials医学仪器33动动作作电电位位的的概概念念:指指可可兴兴奋奋细细胞胞在在受受到到一一定定强强度度的的刺刺激激后后，膜膜两两侧侧的的电电位位在在原原有有静静息息电电位位的的基基础础上上发发生生的的一一次次快快速速的倒转和复原的倒转和复原The Active State动作电位的概念:指可兴奋细胞在受到一定强度的刺激后，膜两侧的34动作电位有一下几部分组成:上升支上升支下降支下降支超射超射 负后电位负后电位正后电位正后电位The Active State动作电位有一下几部分组成:TheActiveState35The Active State不同种类细胞的动作电位其特征相似，但其变化幅度不同种类细胞的动作电位其特征相似，但其变化幅度与持续时间是有差别的。在骨骼肌和粗神经纤维锋电与持续时间是有差别的。在骨骼肌和粗神经纤维锋电位的幅值可达位的幅值可达120mV,持续时间为持续时间为0.52.0ms，而后电，而后电位则易变性较大，负后电位一般约持续位则易变性较大，负后电位一般约持续530ms，正，正后电位持续后电位持续6080ms。TheActiveState不同种类细胞的动作电位其特征36IfstimulusdepolarizethecellsuchthatVcellVthresholdanactionpotentialisgenerated.Internal mediaExternal media+-+Electric FieldNa+140 mmol/liter of K+2.5 mmol/liter of K+-+Electric FieldK+The Active StateIfstimulusdepolarizethecel37Action PotentialAbsolute refractory period:membranecannotrespondtoanystimulus.Relative refractory period:membranecanrespondtointensesuperthresholdstimulus.ActionPotentialAbsoluterefra38Action PotentialActionPotential391.1.电化学驱动力：电化学驱动力：决定离子跨膜流动的方向和速度，某离子电化学驱动力应等于膜电位与该离子平衡电位之差。如Na+：Em-ENa=-70mV-(+60mV)=-130mVAP产生的基本条件:膜内外存在Na+差:NaNa+iiNaNa+O 110O 110；膜在受到阈刺激而兴奋时，对离子的通透性增加：即电压门控性即电压门控性NaNa+、K K+通道激活而开放通道激活而开放。Mechanism of AP1.电化学驱动力：MechanismofAP40当细胞受到刺激细胞膜上少量Na+通道激活而开放Na+顺浓度差少量内流膜内外电位差局部电位当膜内电位变化到阈电位时Na通道大量开放Na+顺电化学差和膜内负电位的吸引再生式内流膜内负电位减小到零并变为正电位（AP上升支）Na+通道关Na+内流停+同时K+通道激活而开放K顺浓度差和膜内正电位的吸引K迅速外流膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支）Na+i、K+O激活Na+K+泵Na+泵出、K+泵回，离子恢复到兴奋前水平后电位Mechanism of AP当细胞受到刺激细胞膜上少量Na+通道激活而开放Na+顺浓度差41Mechanism of APMechanismofAP42结论：结论：1 1、APAP的的上上升升支支由由NaNa内内流流形形成成，下下降降支支是是K K外流形成的，后电位是外流形成的，后电位是NaNaK K泵活动引起的泵活动引起的2 2、APAP的的产产生生是是不不消消耗耗能能量量的的，APAP的的恢恢复复是是消耗能量的（消耗能量的（NaNaK K泵的活动）。泵的活动）。3 3、APAP =NaNa的平衡电位。的平衡电位。Mechanism of AP结论：MechanismofAP43ActionPotentialTravelActionPotentialTravel44心肌细胞的分类心肌细胞的分类1.1.工工作作心心肌肌细细胞胞(working cardiac cell)：心房肌、心室肌2.2.自律心肌细胞自律心肌细胞 (rhythmic cell):l特殊分化的心肌细胞，包包括括窦窦房房结结、房房室室交交界界区区、房房室室束束和和浦浦肯肯野纤维等野纤维等。l基本不含肌原纤维，无收缩性无收缩性；l具有自律性自律性和特殊传导性特殊传导性；l构成了心脏的起搏传导系统。Cardiac conduction system心肌细胞的分类特殊分化的心肌细胞，包括窦房结、房室交界区、房45Rhythmic cell and Contractile cellRhythmiccellandContractile461.1.传导途径传导途径 窦房结窦房结 结间束结间束 房间束房间束（优势传导通路）（优势传导通路）房室交界房室交界 心房肌心房肌 房室束房室束 左、右束支左、右束支 浦肯野纤维浦肯野纤维 心室肌心室肌Cardiac conduction system1.传导途径Cardiacconductionsyst47医学电子仪器wiederholen课件48The P-wave shows the hearts upper chambers(atria)contracting(depol.)The QRS complex shows the hearts lower chambers(ventricles)contracting The T-wave shows the hearts lower chambers(ventricles)relaxing(repol.)The U-wave believed to be due repolarization of ventricular papillary muscles.ECG(Electrocardiogram)TheP-waveshowstheheartsu49 ECG心电图典型波形心电图典型波形ECG心电图典型波形50StandardLeadI导联左上肢LA(+)vs.右上肢RA(-)II导联右上肢RA(-)vs.左下肢LL(+)III导联左上肢LA(-)vs.左下肢LL(+)StandardLeadI导联左上肢LA(51StandardLeadTheEinthovenlimb leads(standardleads)aredefinedinthefollowingway:LeadI:VI=VL-VRLeadII:VII=VFVRLeadIII:VIII=VF-VLAccordingtoKirchhoffslawtheseleadvoltageshavethefollowingrelationship:VI+VIII=VIIhenceonlytwoofthesethreeleadsareindependent.StandardLeadTheEinthovenlim52(A)ThecircuitoftheWilson central terminal(CT).(B)ThelocationoftheWilsoncentralterminalintheimagespace(CT).ItislocatedinthecenteroftheEinthoventriangle.UnipolarMeasurements单极肢体导联FrankNWilson(1890-1952)(A)ThecircuitoftheWilson53Show that the voltage in lead aVR is 50%greater than that in lead VR at the same instant.Showthatthevoltageinlead54Typicalimpedancevalues:1.放大器输入阻抗：10 M2.人体手指到肩部阻抗：4003.躯干阻抗：204.皮肤电极之间的阻抗：几百几十KInterferencefromelectricdevicesDisplacementcircuitfrompowerlinetoleadlinesTypicalimpedancevalues:Inter55ECG level：50V-5 mVEEG level：10-300 V InterferencefromelectricdevicesDisplacementcircuitfrompowerlinetoleadlinesECGlevel：50V-5mVInterfer56InterferencefromelectricdevicesDisplacementcircuitfrompowerlinetoleadlinesMinimizingtheinterferenceby:1.Shieldingleadline2.GroundingeveryshieldinECG3.Loweringtheskinimpedances4.Z1=Z25.IncreasingZinInterferencefromelectricdev57Driven-right-leg circuitDriven-right-legcircuit58Driven-right-leg circuitDriven-right-legcircuit59lSummingthecurrentsatthenegativeinputoftheopamp,wegetThus,substituting(E6.2)into(E6.3)yieldsDriven-right-leg circuitSummingthecurrentsatthene60对比P.260(6.7)，Vcm=10 mVDriven-right-leg circuit对比P.260(6.7)，Vcm=10mVDriv61两种诱发电位的比较两种诱发电位的比较定义定义意义意义非特异性诱非特异性诱发电位发电位给予不同刺激时产给予不同刺激时产生的反应相同生的反应相同.该电该电位幅度比较高位幅度比较高.没有任何特定意义没有任何特定意义,在临床诊断中不具在临床诊断中不具有诊断价值有诊断价值.特异性诱发特异性诱发电位电位给予刺激后经过一给予刺激后经过一定的潜伏期，在脑定的潜伏期，在脑的特定区域出现的的特定区域出现的电位反应与刺激信电位反应与刺激信号之间有严格的时号之间有严格的时间关系间关系.电位幅值较电位幅值较小小,完全淹没在自发完全淹没在自发脑电信号中脑电信号中.电位的形成与特定电位的形成与特定的刺激之间有严格的刺激之间有严格的对应关系的对应关系,可以反可以反映神经系统的功能映神经系统的功能与病变与病变,在临床上具在临床上具有诊断价值有诊断价值.诱发电位诱发电位两种诱发电位的比较定义意义非特异性诱发电位给予不同刺激时产生62诱发试验诱发试验“事件相关电位事件相关电位”（event-related potential,ERP）是一种特殊的诱发电位，通过有意地赋予刺激以特殊的心理意义，利用多个或多样的刺激所引起的脑的电位。它反映了认知过程中大脑的神经电生理的变化，也被称为认知电位，也就是指当人们对某课题进行认知加工时，从头颅表面记录到的脑电位。诱发试验“事件相关电位”（event-relatedpot63医学仪器Chapter7-BloodPressure医学仪器64Blood pressure measurementDirectmeasurement(invasive,highaccurate)Indirectmeasurement(noninvasive,lowaccurate)BloodpressuremeasurementDire65Indirect measurements of BPAuscultatory MethodAuscultation:theactoflistening,eitherdirectlyorthroughastethoscopeorotherinstrument,tosoundswithinthebody.Thismethodisbasedonthefactthatpulsewaveswhenfirstpropagatethroughthebrachialartery,generateKorotkoffsounds.IndirectmeasurementsofBPAus66Indirect measurements of BPAuscultatory MethodIndirectmeasurementsofBPAus67AutomatedBPmeasurementmethod1MicrophonepickupKorotkoffsoundInflatedsanddeflatesancuffatacertainratemustbeautomaticallyfinishedMicrophonereplacesthestethoscopeMicroprocessorisuesedinthesystemBlood pressure measurementAutomatedBPmeasurementmetho68The oscillometric method(示波法示波法)theobservationofoscillationsofbloodflowduringthepulsation.Itusesasphygmomanometercuff,liketheauscultatorymethod,butwithpressuresensor(transducer)toobservecuffpressureoscillationsThepressuresensor(withintheinflatedcuff)detectsthepulsationofthearterywallasapressurevibration.Theinterpretationofthesesmallvibrationsamplitudeprovidethebloodpressurevalue.Theoscillometricmethod(示波法)t69The oscillometric method(示波法示波法)OmOsOd3Theoscillometricmethod(示波法)O70示波法血压判定方法示波法血压判定方法固定比率计算法幅度最大处为平均压收缩压和舒张压根据经验公式计算突变点方法对脉搏波包络微分，确定舒张压、收缩压和平均压The oscillometric method(示波法示波法)示波法血压判定方法固定比率计算法Theoscillomet71医学仪器Optical Molecular ImagingBioluminescenceimaging(BLI)Fluorescenceimaging(FI)医学仪器72MolecularImagingHighly specific imaging probes Sensitive imaging systemMolecularImagingHighlyspecif73MolecularImaging优势：更深入细胞分子水平更早解剖结构改变前MolecularImaging优势：74MolecularImaging应用领域：肿瘤检测药物研发基因表达MolecularImaging应用领域：75生物发光生物发光现象是生物体内的化学反应将化学能转化为光能而发光的现象Bioluminescence生物发光现象是生物体内的化学反应将化学能转化为光能而发光的现76荧光素酶报告基因实验流程制备含有萤光素酶基因的DNA转染提供刺激测量萤光调节序列Luc报告基因载体报告基因检测Bioluminescence Mark荧光素酶报告基因实验流程制备含有萤光素酶基因的DNA调节序列77Bioluminescence Imaging优点：在体无创伤高特异性高灵敏度，最低检测100多细胞无电离辐射系统简单，操作方便成本低廉BioluminescenceImaging优点：781.GFP1.GFP的光谱特性的光谱特性 最大激发波长 460-490 nm发射波长 500-550 nmGFPGFP的特性的特性2.GFP2.GFP的分子量小（的分子量小（27kDa27kDa）当与其它蛋白组成融合蛋白 时，不影响结合蛋白的功能GFPGFP的优点的优点1.可溶性蛋白，性质稳定2.荧光强，易加工到其它蛋白质序列上3.无进入细胞问题，标记可靠4.表达GFP融合物的细胞，可在生活状态下进行实验和检测5.对细胞无毒Fluorescence Probe1.GFP的光谱特性最大激发波长460-490nm79医学仪器MedicalImagingX-ray Imaging X-ray Imaging 医学仪器801.X射线的波粒二象性射线的波粒二象性X射线同时具有波动性和微粒性，统称为波粒二象性射线同时具有波动性和微粒性，统称为波粒二象性。X射线在传播时，它的波动性占主导地位，具有频率和射线在传播时，它的波动性占主导地位，具有频率和波长，且有干涉、衍射等现象发生。波长，且有干涉、衍射等现象发生。X射线在与物质相互作用时，它的粒子特性占主导地位，射线在与物质相互作用时，它的粒子特性占主导地位，具有质量、能量和动量。具有质量、能量和动量。X射线的特性1.X射线的波粒二象性X射线的特性81X射线的特性X射射线的的频率大率大约是可是可见光的光的1000倍，所以它的光子能量倍，所以它的光子能量比可比可见光的光子能量大得多，表光的光子能量大得多，表现明明显的粒子性的粒子性X射射线和其它和其它电磁波一磁波一样，能，能产生反射、折射、散射、干涉、生反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振和吸收等衍射、偏振和吸收等现象，在通常象，在通常实验条件下，很条件下，很难观察到察到X射射线的反射的反射对于所有的介于所有的介质，X射射线的折射率的折射率n都很接近于都很接近于1（但小于（但小于1），），所以几乎不能被偏折到任一有所以几乎不能被偏折到任一有实际用途的程度，不可能像可用途的程度，不可能像可见光那光那样用透用透镜成像成像X射线的特性X射线的频率大约是可见光的1000倍，所以它的光82人的肉眼看不见人的肉眼看不见X射线，但射线，但X射线能使气体电离，射线能使气体电离，使照相底片感光，能穿过不透明的物体，使照相底片感光，能穿过不透明的物体，还能使荧光物质发出荧光。还能使荧光物质发出荧光。X射线呈直线传播，在电场和磁场中不发生射线呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转；当穿过物体时仅部分被散射。偏转；当穿过物体时仅部分被散射。X射线对动物有机体（其中包括对人体）能产生射线对动物有机体（其中包括对人体）能产生巨大的生理上影响，能杀伤生物细胞。巨大的生理上影响，能杀伤生物细胞。X射线的特性人的肉眼看不见X射线，但X射线能使气体电离，使照相底片感光，83X射线的吸收衰减规律射线的吸收衰减规律 X射线与物质的相互作用X射线的吸收衰减规律X射线与物质的相互作用84X射线的穿透作用射线的穿透作用的强弱与物质的性质有关的强弱与物质的性质有关X射线与物质的相互作用X射线的穿透作用的强弱与物质的性质有关X射线与物质的相互作用85组织组织比重比重吸收比吸收比（60kV)荧光屏荧光屏胶片胶片骨骼：骨骼：Ga 60%,密度大密度大软组织及体液：皮肤、肌肉、软组织及体液：皮肤、肌肉、内脏及血液、淋巴液等内脏及血液、淋巴液等水：水：脂肪：密度低脂肪：密度低气体：肺及胃肠道内，密度气体：肺及胃肠道内，密度最低最低1.91.011.0610.920.00135.01.0110.500.001黑黑灰黑灰黑灰灰灰白灰白白白白白灰白灰白灰灰灰黑灰黑黑黑人体的物质组成X射线与物质的相互作用组织比重吸收比（60kV)荧光屏胶片骨骼：Ga60%,密度86 人体不同密度组织与X线成像的关系 X射线成像原理射线成像原理人体不同密度组织与X线成像的关系X射线成像原理87 人体不同厚度组织与X线成像的关系 密度和厚度的差别是产生影像对比的基础，是X线成像的基本条件X射线成像原理射线成像原理人体不同厚度组织与X线成像的关系密度和厚度的差别是产生88X射线成像类型射线成像类型X射线成像类型89检查时间CR&DR 检查时间CR&DR90CR&DR CR&DR91CR&DR CR&DR92CR&DR CR&DR93数字减影血管造影数字减影血管造影(Digital Subtraction Angiography,DSA)A/D存储器1存储器2D/A12数字减影血管造影A/D存储器1存储器2D/A12941、DSA成像方法成像方法 时间减影：时间减影：将不同时间得到的两将不同时间得到的两副数字图像相减得到副数字图像相减得到的影像的影像缺点：易受病人位缺点：易受病人位置移动和动脉博动置移动和动脉博动的影响的影响掩模掩模数字减影血管造影数字减影血管造影1、DSA成像方法时间减影：缺点：易受病人位置移动和动脉95将同一时间在不同能量X光透视下获得的数字图象相减。能量减影：K-缘减影：分别用高、低于33keV两种能量曝光影像，碘与其他物质的衰减特性有较大差别。碘对于33KeV的X射线有显著吸收将同一时间在不同能量X光透视下获得的数字图象相减。能量