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1、医学成像技术,64学时陆宏伟27059203hongweilu_,参考教材 医学影像设备学 主编 张里仁医学影像成像原理 主编 李月卿,学习目的,了解各种医学成像方法的基本原理了解各种影像设备比较不同成像方法的优缺点及适用范围有助于在日益壮大的医学影像设备行业就业,讲授内容,第一章 医学影像设备概论第二、三章 X线机第四章 数字X线设备第五章 X-CT第六章 磁共振成像设备第七章 超声成像设备第八章 核医学成像设备第九章 红外成像设备第十章 医用内窥镜、显微镜,第一章 医学影像设备学概论,第一节 发展历程第二节 医学影像设备分类第三节 图像存储、传输系统和远程放射学系统,第一节 医学影像设备发
2、展历程,常规X线设备的问世，为放射学的建立奠定了基础1895年德国物理学家伦琴发现了X射线。X射线迅速在临床诊断上发挥了重要作用，形成了放射诊断学。,放射诊断学或称放射学Radiology,X-ray Today,当伦琴遇见这些。,一个例子,手部骨折,Kathleen Nealon，16岁，高中生，学校垒球队的一名出色投球手。左手被球击中。急诊医生安排Kathleen拍手部X射线图像，根据可能的结果有不同的治疗方法：没有骨折 将手举高、放上冰块、服止痛药；细微骨折 上石膏以保证愈合；粉碎性骨折 人工进行连接复位。摄片过程：放射技术人员将Kathleen的左手放于暗盒上；调整X射线球管使其正好位
3、于手的上方，保护好病人的其他部位；技术人员退于防护墙以外，控制设备同时通过玻璃窗观察病人的情况；换一张胶片，重新拍摄。一个月后，去除石膏，Kathleen又重新回到球场。,Kathleen在拍片,图像质量的比较,光片的特点,适用于与周围软组织密度差异大的区域，如骨骼、肺部；若使用造影剂，也适用于动静脉血管以及一些内脏的成像；一般不适用于显示肿瘤（除非使用造影剂改变其周围组织的亮度）；X射线胶片的空间分辨率高，能显示出细微结构（如骨骼中的细小裂缝和含有造影剂的血管异常）；胶片显示清晰无噪声，除非过曝光或曝光不足；传统的X射线拍片是医院最常用也是最便宜的诊断手段。,荧光屏X线成像,特点,能清晰显示
4、与软组织密度相差较大的物体；能实时显示人体内部的情况（钡餐、碘造影剂等）；数字血管造影减影（Digital Subtraction Angiography，DSA）。,DSA,线检查可应用于呼吸、循环、泌尿生殖、骨骼、中枢神经及颌面五官等疾病的检查。线设备至今仍是基本的、有效的临床检查设备之一。对肺、骨骼、胃肠道和心血管（尤其是冠状动脉）的诊断，仍有重要的、主导的地位。,第一节 医学影像设备发展历程,X线CT的诞生，是医学影像设备的新里程碑1972年，英国工程师G.N.Hounsfield首次研制成功世界上第一台颅脑X线CT扫描机。,心脏成像,CT密度分辨力高，能分辨出0.10.5线衰减系数的
5、差异，比传统的线检查高1020倍；空间分辨力到0.1mm量级；CT在医学影像诊断中占重要地位，特别是对颅脑、腹部的肝、胆、胰和后腹膜腔、肾和肾上腺等病变影像诊断中占重要地位。,20世纪80年代，磁共振成像设备开始应用于临床,第一节 医学影像设备发展历程,MRI图像,MRI图像软组织分辨力高，调整梯度磁场的方向和方式，可直接获得不同体位的体层图像；MRI尤其适用于中枢神经系统、心血管系统和盆腔实质脏器、四肢关节和软组织等的检查功能MRI主要用于研究脑组织的生理解剖，提供各部分脑组织的功能区分布。,数字减影血管造影(DSA)和计算机摄影(CR)等数字化设备的开发，使常规X线设备迈向了数字化的影像。
6、使图像的处理极为方便，远距离传输成为可能。,第一节 医学影像设备发展历程,能量减影左侧为标准胸片，右侧为高能肋骨片，中间为去骨影后的肺组织片,超声设备放射性核素设备介入放射学,现代医学影像设备体系的建立,第一节 医学影像设备发展历程,医学影像诊断设备应用各种成像技术和方法，使人体内部结构和器官构成图像，达到诊断目的。介入放射学设备在影像设备的监视下采集标本或通过医学影像设备的引导和定位对某些疾病进行治疗，如伽玛刀、刀、医用直线加速器。医学影像治疗设备医学影像设备发展简况见表P3页表1-1,我国医学影像设备发展简况1911年，引进一架小型X线机，由英籍医生康德捐赠给河北省中华医院（今开滦医院）。
7、1951年，上海精密医疗器械厂首先试制成功200mA X线机。1954年，复旦大学的华中一教授试制成功固定阳极X线管。60年代，上海医疗器械九厂研制成功旋转阳极X线管。1973年，瑞金医院等单位研制出乳腺摄影X线机。1983年，第一台颅脑CT试制成功，88年第二代颅脑CT问世，1990年第三代全身CT装置研制成功。90年代以后，我国已经有生产MRI、X刀、刀等设备的能力。,第一节 医学影像设备发展历程,第二节 医学影像设备分类,医学影像诊断设备 医学影像治疗设备,一、医学影像诊断设备,按影像信息载体的不同：X线设备（X线机和X-CT）MRI设备US设备核医学设备热成像设备医用光学设备（医用内镜
8、）,第二节 医学影像设备分类,（一）X线设备 主要有：X线机、数字化X线机设备(DSA、CR、DR等)和X线计算机体层(即X线CT)。产生的图像是人体组织脏器密度差的反映。,X线成像正常胸部正侧位像,采用何种波长的射线？,从分辨率考虑线波长应小于cm从衰减系数考虑波长为的射线，透过人体时对大部分组织呈现出明显的衰减差别,（二）磁共振成像设备（MRI）利用人体组织脏器中氢核的密度、化学组成结构的不同，在产生磁共振后释放出来的信号就会不同而形成图像。可清楚显示骨骼、软骨、肌腱、脂肪、韧带、神经、血管等各种组织结构。,左图为T1加权像右图为T2加权像,第二节 医学影像设备分类,MRI的优点可任意层面
9、成像软组织分辨力高能够功能成像提供人体器官或细胞新陈代谢方面信息无电离辐射的危害,MRI的缺点成像时间较长不能携带金属进行检查（如心脏起搏器）设备价格昂贵,（三）超声成像设备（US）利用人体组织结构交界面的反射回波信号成像。目前有A超、B超、C超、M超、P超，使用最广泛的是B超。,右图为B超图像,第二节 医学影像设备分类,X-Ray与US比较,（四）核医学成像设备主要有：伽玛照相机、SPECT、PET。通过放射性药物在人体内的吸收后，探测人体内放射性分布情况而成的图像。,第二节 医学影像设备分类,SPECT在动态功能检查或早期诊断方面有其独到之处。PET可用人体物质组成元素（如11C、15O、
10、13N等）来制造放射性药物，特别适合做人体生理和功能方面的研究，尤其是对代谢功能的研究；其缺点是在其附近要有生产半衰期较短的放射性核素的加速器和建立放射化学实验室，费用高昂。,（五）热成像设备测量人体体表的温度分布情况而构成的图像。,第二节 医学影像设备分类,热成像设备的用途,评价血流分布是否正常评价交感神经系统的活动研究皮下组织增加的代谢热或动脉血流通过热传导使体温升高的情况由于引起人体组织温度异常分布的因素很多，因此热成像设备得不到准确的诊断结果，它所提供的信息仅供参考。,（六）医用内窥镜将光源和图像接收器插入人体，观察人体胃、肠、喉管等部位的组织情况。有电子内镜、光导纤维内镜、胶囊内镜。
11、,第二节 医学影像设备分类,(七)几种医学影像设备的比较参见教材page9表1-2,第二节 医学影像设备分类,医学影像治疗设备(一)介入放射学系统是指借助高精度计算机化的影像仪器的观察，通过导管伸入体内进行诊断与治疗的一种新型设备与技术。介入性导管，导管附件（内支架、弹簧圈、导丝）,第二节 医学影像设备分类,(二)立体定向放射外科学系统利用现代CT、MRI或DSA设备，加上立体定向头架装置对颅内病变区做高精度定位，经过专用治疗计划系统作出最优化治疗计划，然后借助X刀或伽玛刀进行治疗。,第二节 医学影像设备分类,伽玛刀,定位头架,立体定向放射外科设备优点,以立体影像定位；形成立体剂量分布；易选择
12、合适的剂量进行照射；肿瘤受到最大剂量照射但周围正常组织的照射量较小；适合治疗小的、边界清楚的肿瘤。,高剂量、高精度、高疗效、低损伤,第三节 图像存储和通信系统与远程放射学系统,一、PACS（Picture Archiving and Communication System,图像的存储与传输系统）,1、PACS的组成医学图像获取、数据存储、图像显示和处理、数据库管理用于影像传输的网络,2、DICOM3.0标准,PS 3.1介绍与概览PS 3.2遵循声明PS 3.3信息对象定义PS 3.4服务类细则PS 3.5数据结构与编码PS 3.6数据字典PS 3.7 消息交换PS 3.8 对信息交换的网络
13、通讯支持PS 3.9对信息交换的点对点通讯支持已经废弃PS 3.10介质交换的介质存储要求及文件格式规范 PS 3.11 介质存储应用程序规格PS 3.12介质交换的介质格式及物理介质要求PS 3.13打印管理及点对点通讯支持PS 3.14灰度图像显示功能标准,2、DICOM3.0标准,图1-1 PACS的组成,图1-2 医院小型PACS系统,二、远程放射学系统(Teleradiology System),远程放射学系统是PACS在空间的延伸，可以包含在PACS之内，也可自成系统。通常意义下，PACS局限于医院内或科室内的图像存储与传输，属于局域网(LAN)，而远程放射学系统则要求通过各种远程传输网络进行图像的远距离传输，以实现远程诊断。,远程放射学系统框图,远程放射学系统的基本构成：各种医学影像设备、图像显示处理设备、远程通信设备、图像硬拷贝设备等,远程放射学系统需要解决的问题,图像传输标准和速度图像质量控制图像压缩标准不同影像设备上网接口等,
