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1、1 1 1 1 1 1医学成像技术医学成像技术MedicalImagingTechnology 2 2 2 2 2 2课程介绍课程介绍医学成像技术作为医学图像研究领域中的一个研医学成像技术作为医学图像研究领域中的一个研究方向，是物理学、电子技术、计算机技术、工究方向，是物理学、电子技术、计算机技术、工程数学及材料科学与精细加工等多种高新技术相程数学及材料科学与精细加工等多种高新技术相互渗透的产物。医学影像由于含有及其丰富的人互渗透的产物。医学影像由于含有及其丰富的人体信息，能以非常直观的形式向人们展示人体内体信息，能以非常直观的形式向人们展示人体内部组织结构、形态或脏器的功能等，因此，医学部组
2、织结构、形态或脏器的功能等，因此，医学成像已成为医学研究及临床诊断中最活跃的领域成像已成为医学研究及临床诊断中最活跃的领域之一。之一。3 3 3 3 3 3作为生物医学工程专业的一门重要专业核心课程，作为生物医学工程专业的一门重要专业核心课程，医学成像技术将为学生对实现医学自动化所必须医学成像技术将为学生对实现医学自动化所必须的图像化诊断提供依据，使学生从医学成像原理、的图像化诊断提供依据，使学生从医学成像原理、医学成像设备及医学成像系统分析等方面系统掌医学成像设备及医学成像系统分析等方面系统掌握该研究领域的基础知识，了解该领域的最新发握该研究领域的基础知识，了解该领域的最新发展方向。展方向。
3、4 4 4 4 4 4掌握掌握X射线成像、磁共振成像、核医学成像、射线成像、磁共振成像、核医学成像、超声成像的基本原理，了解各种基本的成像装置超声成像的基本原理，了解各种基本的成像装置及系统的性能，培养较强的抽象与逻辑思维能力及系统的性能，培养较强的抽象与逻辑思维能力以及用理论解决实际问题的能力，从而初步具备以及用理论解决实际问题的能力，从而初步具备研究医学成像方法、系统以及设备的能力。研究医学成像方法、系统以及设备的能力。学习目的：学习目的：5 5 5 5 5 56 6 6 6 6 6MainJournalsScienceNatureIEEETransactiononBiomedicalEn
4、gineeringIEEETransactiononMedicalImagingMagneticResonanceImagingMedicalPhysicsPhysicsinMedicineandBiology7 7 7 7 7 7参考网站参考网站1、自由软件CTSim2、IEEETransactionsonMedicalImaging杂志的网站3、中国电子学会主页4、中国医学影像技术临床医学在线5、htpt:/中国放射影像专业网站：开设影像数据库、影像教学库、远程会诊、资源检索等栏目8 8 8 8 8 86、悉尼大学放射学系图像和放射学-教学和研究的资料，包括一些医学图像和放射学的数据库。7
5、、辛辛那提大学医学院影像教程，由辛辛那提大学医学院编制，你点接击那里，可以发现具有冲击力的电影和医学院一、二年级课程的网页。8、功能核磁共振数据中心，是一个基于数据共享原则建立的世界水平的数据中心，它的目的是促进脑科学的大发展。任何研究者都可以免费得到数据及标准的说明文档。9、医学院影像技术网站。9 9 9 9 9 9101010101010课时安排课时安排总学时：总学时：48学时学时课堂讲授：课堂讲授：40学时学时实验：实验：8学时学时第一章第一章医学成像技术概论医学成像技术概论3学时学时第二章第二章普通普通X射线成像射线成像8学时学时第三章第三章数字数字X射线成像射线成像5学时学时第四章第
6、四章X射线计算机体层成像（射线计算机体层成像（X-CT)8学时学时第五章第五章医学磁共振成像医学磁共振成像10学时学时第六章第六章核医学成像核医学成像6学时学时111111111111考核环节：考核环节：平时成绩：平时成绩：20分分半期考试：半期考试：10分分实实验：验：20分分期末考试：期末考试：50分分答疑时间：答疑时间：每周二下午每周二下午答疑地点：答疑地点：主楼西主楼西404联系方式：联系方式：电电话话E-mail121212121212131313131313第一章第一章医学成像技术概论医学成像技术概论问题：什么是医学成像问题：什么是医学成像?医学成像是借助于某种介质（如医学成像是借
7、助于某种介质（如X线、电磁场、超声波、线、电磁场、超声波、放射性核素等）与人体的相互作用，把人体内部组织、器官放射性核素等）与人体的相互作用，把人体内部组织、器官的形态结构、密度、功能等，以图像的方式表达出来，提供的形态结构、密度、功能等，以图像的方式表达出来，提供给诊断医生，使医生能根据自己的知识和经验对医学图像中给诊断医生，使医生能根据自己的知识和经验对医学图像中所提供的信息进行判断，从而对病人的健康状况进行判断的所提供的信息进行判断，从而对病人的健康状况进行判断的一门科学技术。一门科学技术。141414141414151515151515医学成像及相关的图像处理技术在生命科学研究、医学诊
8、断、临床治疗等方面起着重要的作用，X射线、CT、MRI的发现或发明者获得诺贝尔奖，就是其重要价值的印证。161616161616伦琴夫人的手指伦琴因发现X射线获得首届诺贝尔物理学奖。171717171717181818181818BlochBlochBlochBloch和和和和PurcellPurcellPurcellPurcell因发现因发现因发现因发现NMRNMRNMRNMR现象获得现象获得现象获得现象获得1952195219521952年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。191919191919发明发明发明发明MRIMRIMRIMRI中中中中Fouri
9、erFourierFourierFourier重建方法的重建方法的重建方法的重建方法的ErnstErnstErnstErnst获得获得获得获得1991199119911991年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。202020202020LauterburLauterburLauterburLauterbur和和和和MansfieldMansfieldMansfieldMansfield因发明因发明因发明因发明MRIMRIMRIMRI方法获得方法获得方法获得方法获得2003200320032003年诺贝尔医学和生理学奖。年诺贝尔医学和生理学奖。年诺贝尔医学和生理学奖。年
10、诺贝尔医学和生理学奖。212121212121医学影像学的组成医学影像学的组成医学影像学医学影像学X线成像线成像可见光可见光成像成像X线线计算机计算机体层成像体层成像磁共振磁共振成像成像红外、红外、微波成像微波成像放射性放射性核素成像核素成像阻抗阻抗成像成像超声超声成像成像222222222222医学影像学的主要内容医学影像学的主要内容医学影像学医学影像学医学影像医学影像成像原理成像原理医学影像医学影像处理技术处理技术医学影像医学影像临床应用技术临床应用技术图像形成过程图像形成过程的物理原理的物理原理对已获得的图像对已获得的图像作进一步的处理作进一步的处理获得最客观获得最客观的诊断及最优治疗的
11、诊断及最优治疗方案的选择、确定方案的选择、确定和实施和实施232323232323242424242424上世纪上世纪5060年代年代开始应用超声与核素扫描进行人体检开始应用超声与核素扫描进行人体检查，出现了查，出现了超声成像超声成像（USGUSG）和和闪烁成像闪烁成像（scientigraphy)scientigraphy)。7070年代和年代和8080年代年代相继出现了相继出现了X X线计算机体层成像线计算机体层成像（X-CT)X-CT)、磁磁共振成像共振成像（MRI)MRI)和和发射体层成像发射体层成像（ECT),ECT),包括单光子发射体包括单光子发射体层成像（层成像（SPECT)SP
12、ECT)与正电子发射体层成像（与正电子发射体层成像（PET)PET)等新的成像技等新的成像技术。术。2525252525257070年代年代迅速兴起了迅速兴起了介入放射学介入放射学（interventional interventional radiology)radiology)，介入，介入超声和超声组织定位超声和超声组织定位，MRIMRI和和CTCT的立体的立体组织定位组织定位等，以及等，以及PETPET在分子水平上利用影像技术研究人体在分子水平上利用影像技术研究人体心、脑代谢和受体功能，大大扩展了本专业的应用领域。心、脑代谢和受体功能，大大扩展了本专业的应用领域。近年来，我国医学影像学发
13、展非常迅速，医学影像设近年来，我国医学影像学发展非常迅速，医学影像设备不断更新，检查技术不断完善，介入治疗的效果已提高到备不断更新，检查技术不断完善，介入治疗的效果已提高到一个新的水平，并有力地促进了临床医学的发展。一个新的水平，并有力地促进了临床医学的发展。262626262626现在，除了现在，除了X线诊断设备外，线诊断设备外，USG、CT等已在较多医等已在较多医疗单位应用，疗单位应用，PET、X-刀、全身刀、全身刀等也在较高的医疗中刀等也在较高的医疗中心使用。作为学术团体的心使用。作为学术团体的中华医学会放射、超声、磁共振中华医学会放射、超声、磁共振等等有力地推动了国内和国际地学术交流，
14、世界性的有力地推动了国内和国际地学术交流，世界性的北美放北美放射学会射学会也代表了世界医学影像学最高水平。也代表了世界医学影像学最高水平。我国医学影像学高等教育已开展十余年，是目前发展我国医学影像学高等教育已开展十余年，是目前发展较快的一门学科。较快的一门学科。“全国高等医学影像教育研究会全国高等医学影像教育研究会”于于19991999年年8 8月月2323日在天津正式成立，这可以说是我国医学影日在天津正式成立，这可以说是我国医学影像学高等教育发展史中的里程碑。像学高等教育发展史中的里程碑。272727272727282828282828百闻不如一见One picture is worth m
15、ore than ten thousand words.Anonymous292929292929X片(X-rayFilm)303030303030313131313131CT323232323232MRI(MagneticResonanImagceing)333333333333PET(PositronEmissionComputerizedTomo.)343434343434UltrasoundImaging353535353535快乐地学习有兴趣才有乐趣！有了乐趣，学习就不再成为一种负担！培养兴趣比多掌握几个公式更重要！学习成为乐趣，教师就可以下课了！363636363636第一节第一节
16、医学成像技术的分类医学成像技术的分类按其成像原理和技术的不同，分为按其成像原理和技术的不同，分为两大领域两大领域：一、以研究生物体微观结构为主要对象的一、以研究生物体微观结构为主要对象的生物医学显微生物医学显微图像学图像学(biomedicalmicroimaging,BMMI)二、以人体宏观解剖结构及功能为研究对象的二、以人体宏观解剖结构及功能为研究对象的现代医学现代医学影像学影像学(modernmedicalimaging,MMI)373737373737现代医学成像按其信息载体可分为以下几种基本类型：现代医学成像按其信息载体可分为以下几种基本类型：（1）X线成像：线成像：测量穿过人体组织
17、、器官后的测量穿过人体组织、器官后的X线强度；线强度；（2）磁共振成像：）磁共振成像：测量人体组织中同类元素原子核的磁共振信号；测量人体组织中同类元素原子核的磁共振信号；（3）核素成像：）核素成像：测量放射性药物在体内放射出的测量放射性药物在体内放射出的射线；射线；（4）超声成像：）超声成像：测量人体组织、器官对超声的反射波或透射波；测量人体组织、器官对超声的反射波或透射波；（5）光学成像：）光学成像：直接利用光学及电视技术，观察人体器官形态；直接利用光学及电视技术，观察人体器官形态；（6）红外、微波成像：）红外、微波成像：测量体表的红外信号和体内的微波辐射信测量体表的红外信号和体内的微波辐射
18、信号。号。383838383838一、一、X线成像线成像X线投照线投照39393939393919011901伦琴伦琴伦琴伦琴(Roentgen)(Roentgen)发现发现发现发现X X射线射线射线射线(1895)(1895)19141914劳厄（劳厄（劳厄（劳厄（LaueLaue）晶体的晶体的晶体的晶体的X X射线衍射射线衍射射线衍射射线衍射19151915布拉格父子布拉格父子布拉格父子布拉格父子(Bragg)(Bragg)分析晶体结构分析晶体结构分析晶体结构分析晶体结构19171917 巴克拉巴克拉巴克拉巴克拉(Barkla)(Barkla)发现元素的标识发现元素的标识发现元素的标识发现
19、元素的标识X X射线射线射线射线19241924塞格巴恩塞格巴恩塞格巴恩塞格巴恩(Siegbahn)(Siegbahn)X X射线光谱学射线光谱学射线光谱学射线光谱学19271927康普顿康普顿康普顿康普顿(Compton(Compton等六人等六人等六人等六人)康普顿效应康普顿效应康普顿效应康普顿效应19361936德拜德拜德拜德拜(Debye)(Debye)化学化学化学化学19461946马勒马勒马勒马勒(Muller)(Muller)医学医学医学医学19621962 沃生沃生沃生沃生(Wason(Wason等三人等三人等三人等三人)医学医学医学医学19641964霍奇金霍奇金霍奇金霍奇金
20、(Hodgkin)(Hodgkin)化学化学化学化学19791979柯马克和豪森菲尔德（柯马克和豪森菲尔德（柯马克和豪森菲尔德（柯马克和豪森菲尔德（Cormack/HounsfieldCormack/Hounsfield）医学医学医学医学19811981 塞格巴恩塞格巴恩塞格巴恩塞格巴恩(Siegbahn)(Siegbahn)物理物理物理物理 同同X射线有关的诺贝尔奖射线有关的诺贝尔奖404040404040诊断用诊断用X线机分类线机分类(1)透视用透视用X线机线机(2)普通摄影用普通摄影用X线机线机(3)消化道造影用消化道造影用X线机线机(4)胸部摄影用胸部摄影用X线机线机(5)心血管造影用
21、心血管造影用X线机线机(6)其他其他414141414141424242424242X射线诊断系统射线诊断系统434343434343数字血管减影系统数字血管减影系统_计算机与常规计算机与常规X线血管造影的结合线血管造影的结合减影技术的基本内容减影技术的基本内容:把人体同一部位的两帧影像相减把人体同一部位的两帧影像相减,从而得出其差值从而得出其差值部分，减影像中骨骼和软组织等背景影像被消除，只部分，减影像中骨骼和软组织等背景影像被消除，只留下含有造影剂的血管影像。留下含有造影剂的血管影像。444444444444454545454545464646464646GE1250MA心血管造影机心血管
22、造影机474747474747移动式移动式C C型臂手术型臂手术X X线机线机484848484848冠状动脉冠状动脉X光介入治疗术光介入治疗术494949494949数字数字X线影像设备线影像设备CR（ComputedRadiography)系统系统505050505050DR（DigitalRadiography）数字放射摄影系统）数字放射摄影系统DirectRayX光直接数字成像采集系统光直接数字成像采集系统515151515151X射线计算机断层成像射线计算机断层成像(X-CT)1.历史的回顾：历史的回顾：CT的发展的发展1895年年伦琴发现伦琴发现X线线,为为CT诞生打下基础。诞生打
23、下基础。1917年年奥地利数学家奥地利数学家J.H.Radon提出图像重建理论的提出图像重建理论的数学方法。数学方法。1963年年A.M.Cormack描述了计算人体吸收分布特性的描述了计算人体吸收分布特性的技术方法。技术方法。1972年年G.N.Housfield和和J.Ambrose进行了第一次进行了第一次临床临床CT检查。检查。1974年年共安装共安装60台临床台临床CT(头颅头颅CT)。5252525252521975年年第一台全身第一台全身CT投入临床使用。投入临床使用。1979年年Hounsfield和和Cormack荣获诺贝尔医学奖。荣获诺贝尔医学奖。1989年年W.A.Kale
24、nder和和P.Vock进行了第一次螺旋进行了第一次螺旋CT的临床检查。的临床检查。1998年年多层探测器系统得到应用。多层探测器系统得到应用。2000年年共安装大约共安装大约30000台临床台临床CT(全身全身CT)。535353535353东芝螺旋东芝螺旋CT545454545454555555555555565656565656575757575757585858585858二、磁共振成像二、磁共振成像概述：概述：磁共振成像（磁共振成像（MRI)在显示颅底及后颅凹的疾病上明显地在显示颅底及后颅凹的疾病上明显地优于优于X-CT，是枕骨大孔部位病变最正确的诊断方法，对，是枕骨大孔部位病变最正
25、确的诊断方法，对脑干、大脑、和脊髓等中枢神经系统的病变有较高的探测脑干、大脑、和脊髓等中枢神经系统的病变有较高的探测灵敏度。由于灵敏度。由于MR成像参数较多（原子核密度、纵向驰豫成像参数较多（原子核密度、纵向驰豫时间时间T1和横向弛豫时间和横向弛豫时间T2)，它不但能从形态上，而且能从，它不但能从形态上，而且能从器质上和新陈代谢的情况上诊断各种疾病，因此在临床上器质上和新陈代谢的情况上诊断各种疾病，因此在临床上的应用范围在不断扩大。的应用范围在不断扩大。595959595959606060606060三、核医学成像三、核医学成像概述：概述：核医学成像是一种以脏器内外或脏器内正常组织核医学成像是
26、一种以脏器内外或脏器内正常组织与病变之间的放射性浓度差别为基础的脏器或病与病变之间的放射性浓度差别为基础的脏器或病变的显像方法。变的显像方法。616161616161经典的核医学成像系统经典的核医学成像系统同位素闪烁扫描机同位素闪烁扫描机 照相机照相机发射型计算机断层成像发射型计算机断层成像（ECT）单光子发射型计算机体层单光子发射型计算机体层（SPECT)正电子发射型计算机体层正电子发射型计算机体层（PET）626262626262单光子发射计算机断层显像仪单光子发射计算机断层显像仪（SPECT）636363636363正电子发射型计算机体层成像正电子发射型计算机体层成像(PET)64646
27、4646464四、超声成像四、超声成像超声成像的发展超声成像的发展1928年年研究超声的生物效应；研究超声的生物效应；1950年年应用应用A A型超声显示仪对人体进行检查；型超声显示仪对人体进行检查；60年代年代应用超声波进行理疗，眼科及牙科手术；应用超声波进行理疗，眼科及牙科手术；70年代年代实时实时B B型超声显像仪应用于临床；型超声显像仪应用于临床；80年代年代图像质量大为提高，各种特殊探头出现图像质量大为提高，各种特殊探头出现彩色多普勒超声诊断仪出现。彩色多普勒超声诊断仪出现。656565656565超声诊断仪的基本结构超声诊断仪的基本结构超声诊断仪的基本结构包括：超声诊断仪的基本结构
28、包括：探头、显示器、基本电路探头、显示器、基本电路超声诊断仪的类型超声诊断仪的类型A型超声诊断仪（幅度显示）型超声诊断仪（幅度显示）M型超声诊断仪（运动显示）型超声诊断仪（运动显示）B型超声诊断仪（切面显示）型超声诊断仪（切面显示）彩色多普勒超声诊断仪彩色多普勒超声诊断仪666666666666普及型普及型B超超676767676767便携式便携式B超超686868686868696969696969707070707070717171717171实例：实例：72727272727273737373737374747474747475757575757576767676767677777777
29、7777第二节第二节医学成像系统的评价医学成像系统的评价应从各个不同角度全面分析成像系统的优缺点，并指应从各个不同角度全面分析成像系统的优缺点，并指明其临床适用范围。明其临床适用范围。一、电磁波一、电磁波透射透射成像的分析成像的分析医学成像医学成像模式模式的分类的分类医学影像的获得有赖于某种形式的能量与人体组织医学影像的获得有赖于某种形式的能量与人体组织相互作用的物理过程（如相互作用的物理过程（如X线成像、超声成像、磁线成像、超声成像、磁共振成像等）共振成像等）医学影像是反映人体生命过程中自身发出的某种信医学影像是反映人体生命过程中自身发出的某种信息（如红外成像等）息（如红外成像等）78787
30、8787878用透射方法成像时，需考虑的主要因素：用透射方法成像时，需考虑的主要因素：分辨力、衰减分辨力、衰减从分辨力的角度考虑：从分辨力的角度考虑：用于成像的辐射波的波长至少应小于用于成像的辐射波的波长至少应小于1.0cm从衰减的角度考虑：从衰减的角度考虑：若衰减若衰减过大过大，则很难检测到透过人体的射线；，则很难检测到透过人体的射线；若衰减若衰减过小过小，则不能得到对比清晰的图像。，则不能得到对比清晰的图像。797979797979电磁波谱及其用于医学成像的波段电磁波谱及其用于医学成像的波段音频音频射频射频红外线红外线 可见光可见光紫外线紫外线X射线射线射线射线20k20300G1000.
31、76 0.40.01100长长波波中中波波短短波波超超短短波波微微波波亚亚毫毫米米波波超超长长波波放射线设备放射线设备使用的频谱使用的频谱频率频率(Hz)波长波长(M)808080808080二、超声成像与二、超声成像与X线成像的比较线成像的比较超声波与超声波与X线在人体组织中的传播过程不同，因此这线在人体组织中的传播过程不同，因此这两种成像方式有明显不同的特点：两种成像方式有明显不同的特点：1、X线波长短（线波长短（1101251011m），在人体内），在人体内沿直线传播，不受组织差异的影响，图像分辨率高；沿直线传播，不受组织差异的影响，图像分辨率高；诊断用超声波波长为诊断用超声波波长为0.
32、5mm左右，在人体中传播时左右，在人体中传播时将发生衍射，造成图像分辨力降低，将发生衍射，造成图像分辨力降低，这是超声成像这是超声成像制约因素。制约因素。8181818181812、空气对超声波呈现明显的衰减特性；而空气对空气对超声波呈现明显的衰减特性；而空气对X线的衰减作用可忽略不计。线的衰减作用可忽略不计。3、超声成像可直接获取三维空间中某一特定点的信、超声成像可直接获取三维空间中某一特定点的信息，即可方便地获取人体断面图像；而息，即可方便地获取人体断面图像；而X线难以有选线难以有选择地对所指定的平面成像。择地对所指定的平面成像。8282828282824、对人体有无危害是它们之间的一个重
33、要区别。对人体有无危害是它们之间的一个重要区别。5、具有各自最适宜的临床应用范围。脉冲回波式、具有各自最适宜的临床应用范围。脉冲回波式超声适用于腹内软组织结构或心脏的显像，不宜对超声适用于腹内软组织结构或心脏的显像，不宜对胸腔肺部进行检查；胸腔肺部进行检查；X线探查胸腔很成功，但对腹线探查胸腔很成功，但对腹部检查只能显示极少的器官（若采用部检查只能显示极少的器官（若采用X线造影法，线造影法，也可有选择地对特定器官显像。）也可有选择地对特定器官显像。）838383838383三、形态学成像与功能成像三、形态学成像与功能成像形态学成像：形态学成像：X线成像显示的是人体结构的线成像显示的是人体结构的
34、解剖学形态解剖学形态，对疾病的诊断主要是根，对疾病的诊断主要是根据形态上的据形态上的密度变化密度变化，较难在病理研究中发挥作用。，较难在病理研究中发挥作用。功能成像：功能成像：放射性同位素能直接显示放射性同位素能直接显示脏器功能脏器功能，特别是，特别是代谢代谢方面的问题。方面的问题。功能成像一般可分为功能成像一般可分为有源有源和和无源无源两类。两类。将某种放射性物质将某种放射性物质引入人体内，通过引入人体内，通过在体外检测其辐射在体外检测其辐射能量来判断某个脏能量来判断某个脏器的功能。器的功能。直接检测人体在生命直接检测人体在生命过程中产生的围绕人过程中产生的围绕人体的物理场及各种辐体的物理场
35、及各种辐射，也可用于脏器功射，也可用于脏器功能的检查。能的检查。848484848484四、对人体的安全性四、对人体的安全性电离辐射对人体造成的损伤电离辐射对人体造成的损伤评价评价X线与放射性同位素成像给人体造成电离辐射损伤时注线与放射性同位素成像给人体造成电离辐射损伤时注意其差别；意其差别；X线摄影时，线摄影时，辐射强度相对较大，但照射时间短；辐射强度相对较大，但照射时间短；放射性同位素材料放射性同位素材料浓度虽低浓度虽低，但对人体的，但对人体的照射持续较长时间，照射持续较长时间，直至其排出体外或衰变结束直至其排出体外或衰变结束。直接损伤直接损伤（如局部发红、脱（如局部发红、脱发、有可能增加
36、某些疾病的发、有可能增加某些疾病的发病率等）发病率等）遗传性损伤遗传性损伤858585858585因此，进行因此，进行X线检查时应尽可能线检查时应尽可能减少减少对人体的对人体的照射照射剂量剂量；选择放射性材料时，应考虑其具有较；选择放射性材料时，应考虑其具有较短的半短的半衰期衰期。超声成像超声成像无损、无创无损、无创，特别是对敏感区域，如胎儿，特别是对敏感区域，如胎儿与眼部的检查，比与眼部的检查，比X线安全得多。但对发育初期的线安全得多。但对发育初期的胚胎，也应慎用。胚胎，也应慎用。868686868686四大成像技术比较四大成像技术比较成像技术成像技术成像方式成像方式测试对象测试对象观察目的
37、观察目的信息量信息量成像效果成像效果普通普通X线线各组织对各组织对X线吸收不同线吸收不同吸收系数吸收系数组织形态组织形态大大三维组织成像在二维平面上三维组织成像在二维平面上CT(适用于脑、适用于脑、各组织对各组织对X线吸收差异；线吸收差异；吸收系数吸收系数组织形态组织形态中中二维断面影像；空间分辨力二维断面影像；空间分辨力肾、胆囊、肾、胆囊、计算机图像重建与处理计算机图像重建与处理较屏片系统差；密度分较屏片系统差；密度分血栓）血栓）辨力高。辨力高。MRI（适用于（适用于利用生物组织中氢原子利用生物组织中氢原子质子参数质子参数组织形态组织形态大大二维分布像；空间分辨力较二维分布像；空间分辨力较脑
38、、心、肾、脑、心、肾、的原子核的磁共振现象的原子核的磁共振现象密度分布密度分布化学组成化学组成高高胆囊、血栓）胆囊、血栓）；重建图像；重建图像T1、T2USI（适用于（适用于MHz超声脉冲辐射人体时超声脉冲辐射人体时声声阻阻体内界面体内界面中中分辨力较高分辨力较高胆囊、胎儿、胆囊、胎儿、，遇声阻抗变化界面发生，遇声阻抗变化界面发生形状形状血管系统）血管系统）反射、散射的声回波像。反射、散射的声回波像。核素成像核素成像自发射；自发射；核素（放射核素（放射 组织形态组织形态 小小 获得体内脏器和组织的形态获得体内脏器和组织的形态 （ECT、重建成像重建成像 活性）分布活性）分布 器官代谢器官代谢
39、图像；观测器官的功能；观图像；观测器官的功能；观照相机等）照相机等）功能功能 测组织的生理、生化现象测组织的生理、生化现象。878787878787第三节第三节医学成像技术展望医学成像技术展望在保证人身安全的前提下，努力改进信息传递方式，在保证人身安全的前提下，努力改进信息传递方式，提高提高信息传递效率信息传递效率并开创新的信息表达方式，提高并开创新的信息表达方式，提高图像显图像显示质量示质量；其最终的医疗意义是更精确地发现人体组织初期；其最终的医疗意义是更精确地发现人体组织初期病理变化，为早期诊断、治疗提供依据。病理变化，为早期诊断、治疗提供依据。现代医学影像学未来发展趋向：现代医学影像学未
40、来发展趋向：888888888888磁共振方面：磁共振方面：磁共振波谱成像（磁共振波谱成像（MRS）超声方面：超声方面：彩色血流成像（彩色血流成像（CFM）、腔内超声成像、）、腔内超声成像、数字处理三维图像显示、超声数字处理三维图像显示、超声CT等。等。CT方面：方面：继续提高空间分辨力和扫描速度；重点研究继续提高空间分辨力和扫描速度；重点研究疾病在新陈代谢方面的变化；降低成本疾病在新陈代谢方面的变化；降低成本。一、开发超高分辨力的显示系统一、开发超高分辨力的显示系统二、提高成像设备的性能，增加新的功能二、提高成像设备的性能，增加新的功能898989898989三、医学图像数字化三、医学图像数
41、字化医学成像的两种方法：医学成像的两种方法：综合数字图像诊断装置（综合数字图像诊断装置（TDIS）将得到发展）将得到发展独立诊断工作站联网系统独立诊断工作站联网系统模拟方法模拟方法（普通屏片系统成像、光学系统成像、（普通屏片系统成像、光学系统成像、电视技术的图像等）电视技术的图像等）数字方法数字方法（CT、MRI、DSA、ECT、超声、微波成像等）、超声、微波成像等）独立诊断独立诊断工作站工作站MR医学教学医学教学图像图像X线线超声超声CT核医学核医学909090909090医学成像系统将向着从医学成像系统将向着从模拟模拟图像到图像到数字数字图像、从图像、从平面平面图图像到像到立体立体图像、从
42、图像、从局部局部图像到图像到整体整体图像、从图像、从宏观宏观图像到图像到微观微观图像、从图像、从静态静态图像到图像到动态动态图像、从图像、从形态形态图像到图像到功能功能图像、从图像、从单一单一图像到图像到综合综合图像等方向发展。即是要获得图像等方向发展。即是要获得多时相多时相（动态）（动态）图像、图像、多维多维图像、图像、多参数多参数图像、图像、多模式多模式图像，以供临床多种图像，以供临床多种诊断指标（包括病灶检测、定性、脏器功能评估、血流估计诊断指标（包括病灶检测、定性、脏器功能评估、血流估计等）、治疗（包括三维定位、体积计算、外科手术规划等）等）、治疗（包括三维定位、体积计算、外科手术规划
43、等）的多种参考以及多地域显示观察。的多种参考以及多地域显示观察。医学成像系统的发展趋势医学成像系统的发展趋势919191919191四、医学图像存储与通讯系统四、医学图像存储与通讯系统（picturearchivingandcommunicationsystems,PACS)PACS是基于现代计算机和通讯技术，替代传统的胶片格式图像，以数是基于现代计算机和通讯技术，替代传统的胶片格式图像，以数字格式处理图像，从而以高效率、高性能价格比来检查、存储、查询、提字格式处理图像，从而以高效率、高性能价格比来检查、存储、查询、提取医学图像。其特点是利用计算机通讯网络在图像获取设备、图像存储设取医学图像。
44、其特点是利用计算机通讯网络在图像获取设备、图像存储设备、医学图像工作站等备、医学图像工作站等PACS设备之间实现数据传送。设备之间实现数据传送。9292929292921.全规模全规模PACS(full-servicePACS)涵盖全放射科和医学影像学科范围，包括所有医学成涵盖全放射科和医学影像学科范围，包括所有医学成像设备，有独立的影像存储及管理亚系统，足够量的软拷像设备，有独立的影像存储及管理亚系统，足够量的软拷贝显示和硬拷贝输出设备，以及临床影像浏览，会诊系统贝显示和硬拷贝输出设备，以及临床影像浏览，会诊系统和远程放射学服务。和远程放射学服务。PACS类型及其特征类型及其特征939393
45、9393932.数字化数字化PACS(digitalPACS)包括常规包括常规X-线影像以外的所有数字影像设备如（线影像以外的所有数字影像设备如（CT、MRI、DSA等），具备独立的影像存储及管理亚系统和必要等），具备独立的影像存储及管理亚系统和必要的软硬拷贝输出设备。的软硬拷贝输出设备。3.小型小型PACS(mini-PACS)局限于单一医学影像部门或影像亚专业范围内，在医学局限于单一医学影像部门或影像亚专业范围内，在医学影像学科内部分地实现影像的数字化传输、存储和软拷贝显影像学科内部分地实现影像的数字化传输、存储和软拷贝显示功能。示功能。949494949494应用应用PACSPACS系统
46、可系统可望取得以下明显效果：望取得以下明显效果：实现过去与现在的图像对比，提高诊断精度；实现过去与现在的图像对比，提高诊断精度；经过图像处理，可以更容易、更精确地发现病灶；经过图像处理，可以更容易、更精确地发现病灶；除查询病历和其他资料外，还可以作化验、心电图记录，比除查询病历和其他资料外，还可以作化验、心电图记录，比人工取片、查寻等更省时省力。人工取片、查寻等更省时省力。从临床使用的角度来看，其操作的实时性和获得图像信息的从临床使用的角度来看，其操作的实时性和获得图像信息的可靠性，尤其可贵。可靠性，尤其可贵。959595959595第四节第四节关于电离辐射的基本知识关于电离辐射的基本知识一、
47、电离与电离辐射一、电离与电离辐射电电离：离：原子的轨道电子逸离原子的过程。原子的轨道电子逸离原子的过程。直接电离：直接电离：由具有足够动能的带电离子与原子中的电子由具有足够动能的带电离子与原子中的电子相互碰撞引起，如快速运动的相互碰撞引起，如快速运动的电子、质子、电子、质子、粒子粒子等都有等都有可能直接使空气电离。可能直接使空气电离。间接电离：间接电离：不带电离子（不带电离子（光子、中子等光子、中子等）在引起核转）在引起核转变的过程中产生出新的高能粒子，由这些粒子再直接或间变的过程中产生出新的高能粒子，由这些粒子再直接或间接引起物质的电离。接引起物质的电离。直接致电离直接致电离粒子粒子间接致电
48、离间接致电离粒子粒子969696969696电离辐射：电离辐射：能够直接或间接使空气电离的辐射。能够直接或间接使空气电离的辐射。产生高能的次级产生高能的次级带电离子（通常带电离子（通常为电子）为电子）带电粒子产生带电粒子产生大部分电离过程大部分电离过程（次级电离）（次级电离）例如：例如：一个一个30keV的次级电子，大约能电离的次级电子，大约能电离1000个原子。个原子。X射线或射线或射线光子的致电离过程：射线光子的致电离过程：辐射源辐射源能量能量吸收介质吸收介质979797979797二、常用的辐射单位二、常用的辐射单位1)照射量照射量(X)及其单位伦琴及其单位伦琴(R)定义：定义：X或或射
49、线在空气中电离出的同一种符号的总射线在空气中电离出的同一种符号的总电量电量Q对空气质量对空气质量m的微商。的微商。单位：单位：伦琴伦琴(R)1R是指是指1cm3干燥空气干燥空气(0.001293g)在在X或或射线射线照射下所产生的正照射下所产生的正(或负或负)离子的总电荷量为离子的总电荷量为1静电单位静电单位电量时的照射量。即电量时的照射量。即1R是在是在1kg空气中产生空气中产生2.5810-4C/kg电荷量时的照射量。电荷量时的照射量。照射量是衡量照射量是衡量X射线或射线或射线对空气电离本领的一个量。射线对空气电离本领的一个量。989898989898定义：定义：被照射物质所吸收的任何电离
50、辐射的平均能被照射物质所吸收的任何电离辐射的平均能量量E对被照射物质质量对被照射物质质量m的微商。的微商。单位：单位：戈瑞戈瑞(Gy)/拉德拉德(rad)。1Gy=1J/kg1Gy=100rad2)吸收剂量吸收剂量(D)吸收剂量可用于任何辐射类型。吸收剂量可用于任何辐射类型。9999999999993)剂量当量剂量当量(H)定义：定义：为了比较不同辐射类型引起的生物效应，用品为了比较不同辐射类型引起的生物效应，用品质因子质因子Q来描述不同类型射线对生物体造成伤害的程来描述不同类型射线对生物体造成伤害的程度，则吸收剂量度，则吸收剂量D与品质因子与品质因子Q的乘积即为剂量当量的乘积即为剂量当量H。