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医疗设备分类
影像医疗设备分类
一、医用诊断设备
1、X线设备
原理:
通过测量透过人体的X线来实现人体成像,即利用人体各组织的密度和厚度不同对X线的衰减不同,来显示脏器形态;通过对比剂的使用,可提高被检组织与周围组织的的密度差别,进而扩大X线设备的诊断范围。
X光机(略)
DSA:
心血管造影是将导管经穿刺针或皮肤开处插入到检查部位血管内血流方向源端,快速注入对比剂并进行快速摄影,摄影心腔或血管的对比剂充盈像,由此诊断疾病的检查方法。
DSA对医疗x光机的要求:
对比剂注入血管后随血液流动很快被冲淡稀释,所以造影剂必须在短时间内集中注入,并在稀释之前迅速多次采集取像。
每幅图像的采集时间很短,为使图像达到足够的质量,医疗x光机的x线发生系统必须在有限时间内输出足够剂量。
医疗x光机的X线发生系统应该满足下列要求:
1、 主机大功率
医疗X光机在心血管造影时,采集频率高,则分给每幅图像时间均很短;为了减少活动脏器在曝光期间的该活动,多采用脉冲曝光,曝光时间多在数毫秒。
这就要求所用的医疗x光机能在如此短时间内输出足够大的功率,从而获得满意的x线图像。
一般要求医疗x光机的功率在80kW或以上。
2、 千伏波形平稳
高压发生器输出的高压要平稳。
为保证每幅图像感光量均匀一致,除各照射参数一致外,还要求kV值输出稳定。
现在大多采用逆变高频高压发生器,容易获得波纹较平稳高压。
3、 脉冲控制
采用脉冲控制曝光,对快速活动的脏器如心脏等,可减少其活动带来的图像模糊。
获得较高的图像锐利度。
脉冲控制有栅控x线管方式和高压初级控制方式,栅控管方式高压波形陡峭,从而消除软射线,但设备较复杂,增加成本和故障率。
低压控制方式对于软射线的抑制不如栅控管方式,但电路简单,工作稳定,特别使用了逆变技术,控制比较容易,仍是大多用户的选择。
4、 多x线管的要求
要求x线管一要大容量,而要阳极热容量高。
DSA连续透视和曝光采集,既要求x线管能有较大的输出功率,又要求其阳极热容量要大。
对于中、大型DSA设备,一般x线光热容量应在1~2MHU间。
多采用金属陶瓷管壳、液态金属轴承高速旋转阳极x线管,转速可达9000r/min。
5、 X线管的散热
金属陶瓷管壳x线管可以提高散热率,还可以吸收由于靶面汽化形成的例子,提高图像质量和x线管的寿命。
X线管组件内的绝缘油采用外部循环散热方式或冷水进入组件内循环散热,保证x线管的连续使用。
6、 三焦点
采用三焦点,以适应不同的照射方式和照射部位。
DR
原理:
由探测器、影像处理器、图像显示器等组成。
透射过人体后的X线信号被探测获取,直接形成数字影像,数字影像数据传到计算机,在显示器上显示,也可以进行后期处理。
CR
原理:
将X线摄照的影像信息记录在影像板(imageplate,IP)上,经读取装置读取,由计算机计算出一个数字化图像,复经数字/模拟转换器转换,于荧屏上显示出灰阶图像
CR图像与传统X线图像都是所摄部位总体的重叠影像,因此,传统X线能摄照的部位也都可以用CR成像,而且对CR图像的观察与分析也与传统X线相同。
所不同的是CR图像是由一定数目的象素所组成。
一.DR与CR的参数比较
DR
CR
比较
成像过程
X线→人体→图像采集板→数字化图像→图像处理→显示、打印
X线→人体→IP板→阅读器→图像采集、诊断、质量控制工作站→显示、打印
CR操作繁琐,成像速度慢
转换过程
直接数字化
间接数字化
IP板须通过读卡器处理,属于后处理系统
空间分辨率
4.6lp/mm
2.0lp/mm
DR比CR在图像清晰度上有明显的优势
成像尺寸
3K×3K/4K×4K,900/1700万像素
2K×2K,400万像素
工作效率
大大提高,成像时间约5s左右,超过30人次/小时
成像时间在5分钟左右,而且增加了繁琐的人工处理过程
DR比CR在成像周期上有明显的优势
图像深度层次
16bit,是CR的16倍
可表现更多的层次(皮肤、毛发、骨骼)
12bit
DR比CR在图像对比度(灰阶度)上有明显的优势
量子检测率
1LP/mm时DQE55%,提供优异的成像质量
1LP/mm时DQE13%,不及400速胶片质量
DR远远低于CR的拍片剂量
发展趋势
数字化技术的最终方向
过渡性产品
DR是发展的趋势,CR是淘汰的产品
运行消耗
FPD平板探测器
一次性固定投入
除固定投入外,IP板(约1万元/块)使用8000次需更换,一个CR约
CR使用过程中成本高
优点
1、方便快捷,成像速度快,减少了病人的等待时间,提供满意度
2、提高工作效率,降低工作人员劳动强度
3、大大降低X线剂量,减少医生及病人的X线辐射量
4、更高的影像的空间分辨率及密度分辨率,提升了医院诊断的准确性
目前DR的市场成交价格已与CR的价格相近
缺点
1、IP板因荧光散射线等导致分辨率清晰度降低,曝光剂量大
2、工作过程类似暗盒摄影方式,工作效率低
3、IP板属消耗品,无形中增加了摄影成本
4、摄影系统(X线发生+CR系统)维护和维修不便,不是真正意义的数字化系统
二.DR与CR的实例比较
1.工作流程比较
2、核磁共振设备MRI
原理:
通过测量构成人体组织元素的原子核发出的MR信号实现人体成像
优点:
空间分辨力一般为0.5~1.7mm.①可在任意方向选择断面进行扫描;②对软组织分辨力远优于CT,X线机,能非常清楚的显示脑灰质与白质;③可获得被检体的功能图像,而X线机等职能获得被检体的形态图像;④何在活体组织中探测体内化学物质和元素含量提供人体内部信息;⑤无电离辐射
缺点:
成像时间长,体内含金属物质的病人不能检测,价格昂贵
3、超声设备
原理:
利用超声回波和透射
特点:
对人体无危害,但难以有选择的对所指定的平面成像
A型幅度显示
B型幅度显示
D型幅度显示
M型幅度显示
4、核医学设备
原理:
通过有选择的测量摄入人体倍的放射性核素所发出的γ射线来实现成像
特点:
分辨力很难达到1.0cm,图像较模糊,可对疾病的功能改变进行诊断
γ相机
γ相机既是显像仪器,又是功能仪器。
临床上可用它对脏器进行静态或动态照相检查。
动态照相主要用于心血管疾病的检查
SPECT
SPECT具有γ相机的全部功能,又具有体层功能,所以明显提高了诊断病变的定位能力;加上各种新开发出来的放射性药物,从而在临床上得到日益广泛的应用。
SPECT能做动态功能检查或早期疾病诊断。
缺点是图像清晰度不如X-CT,检查时要使用放射性药物。
PET
PET可以用人体组织的某些组成元素(如15O、11C、13N等)来制造放射性药物,特别适合作人体生理和功能方面的研究,尤其是对脑神经功能的研究。
在其附近需要有生产半衰期较短的放射性核素的加速器和放射化学实验室。
PET-CT
5、热成像设备
原理:
通过测量体表的红外线信号和体内的微波信号成像,即利用温度信息成像
功能:
评价血流分布是否正常;评价交感神经活动;研究皮下组织所增加的代谢热或动脉血流通过热传导使体温升高的情况。
优点:
温度分辨力可达0.1~0.01K,且具有灵敏度高、空间分辨力高。
缺点:
引起人体组织温度异常的原因很多因而不能诊断,只能作为参考。
6、医用光学设备(医用内镜)
原理;利用光学内镜直接看到人体内脏空腔器官的粘膜组织形态和病变
光导纤维
头端部由目镜,远端弯角,抽吸和送水的各种控制件及工作钳孔等组成,可以手持。
纤镜可弯曲的套管中密封有传像束和导光束,它们将头端和末端连接在一起。
导光束将来自光源的光传输到内镜的末端以照明视物。
传像束将图像作为反射光传回到目镜。
导光束和传像束由30000~50000根光学纤维构成,它们即使在弯曲时也能进行双向光传输。
传像束要连贯地排列,使每根纤维在内镜头、尾两端的相对位置保持一致,以便在目镜中重建一幅十分逼真的图像。
内镜
电子内镜
构造:
主要由内镜、光源、视频处理中心、视频显示系统、图像与病人数据记录系统及附属装置组成。
特点:
采用电荷耦合器(chargescoupleddevice,CCD)将观察到的物像由光信号转换成电信号,并传输到视频中心进行处理,达到最终显示的目的。
传输到监视器的图像还可记录下来,用视频打印机打印,也可传输到另一场所进行同时观察
USG内镜
将US探头和内镜连在一起,在内镜的引导下,将US探头送入体内进行扫描,所得到的信息要比在体表上获得的扫描信息准确详细。
目前这类设备主要用线性和扇形两种扫描方式,而采用凸式扫描做彩色多普勒和B型图像显示则较为少见。
激光内镜
将诊断与治疗功能结合在一起的新一代内镜
三维内镜
可提供立体图像,能使许多高难度的手术得以顺利实施,且大大提高了手术的安全系数,是内镜发展史上又一新进展。
几种医学诊断设备的比较
二、医用治疗设备
1、介入放射学设备
原理:
在影像设备的导向下利用经皮穿刺和导管技术进行非手术治疗或取得组织学,细菌学,生理和生化材料已明确病变性质
2、立体定向放射外科设备
原理:
利用CT,MRI,DSA等加上立体定向头架等装置用放射性射线像切除一样杀死病变细胞
γ刀
X刀
3、放射治疗设备
X射线治疗机
为获得X射线必须有二个条件:
(1)要有足够数量高速运动的电子
(2)要有一个能够接受高速电子撞击而产生X射线的靶。
钴60治疗机
γ射线,能量1.17Mev,1.33Mev,
穿透力强,深部治疗比200千伏的X射线大15%。
皮下反应轻,骨骼和软组织吸收剂量相等,旁向散射小,经济可靠,结构简单。
后装治疗仪
后装治疗仪是一种远距离控制小射线源(钴60,铯137等)的治疗装置。
快中子治疗仪
中子源14MeV
D-T中子发生器
负π介子治疗仪
医用加速器
原理:
利用微波电磁场加速电子并且具有直线运动轨道的加速装置.
电子直线加速器的加速方式有两种:
行波加速方式和驻波加速方式。
三、医用治疗辅助设备
模拟定位机
X光模拟定位机
是模拟放射治疗机(如医用加速器、钴一60治疗机)治疗的几何条件而定出照射部位的放射治疗辅助设备,实际上是一台特殊的X线机。
模拟定位机在整个放射治疗计划设计过程中有着重要作用:
1靶区及重要器官的定位
2确定靶区(或危及器官)的运动范围
3治疗方案的确认
4勾画射野和定位、摆位参考标记
5拍射野定位片和证实片
6检查射野挡块的形状及位置
CT模拟定位机(略)
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