醫(yī)學(xué)成像技術(shù)

1、一、醫(yī)學(xué)成像技術(shù)發(fā)展歷程一、醫(yī)學(xué)成像技術(shù)發(fā)展歷程 1. 普通X線(xiàn)成像 1895年11月8日德國(guó)菲試堡物理研究所所長(zhǎng)兼物理學(xué)教授威廉孔拉德倫琴最先發(fā)現(xiàn)了X射線(xiàn)（真空管高壓放電實(shí)驗(yàn)），并于1901年獲首次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 1896年，德國(guó)西門(mén)子公司研制出世界上第一支X線(xiàn)球管。 檢測(cè)的信號(hào)是透射X線(xiàn)，圖像信號(hào)反映人體不同組織對(duì)X線(xiàn)吸收系數(shù)的差別，即人體組織厚度及密度的差異；所顯示的是組織，器官和病變的形態(tài)，面對(duì)它們的功能和動(dòng)態(tài)的檢測(cè)較差。 2. 計(jì)算機(jī)技術(shù)參與的X線(xiàn)成像 1972年，英國(guó)工程師豪斯菲爾德（G.N.Hounsfield）首次研制成功世界上第一臺(tái)用于顱腦的CT掃描機(jī)，是電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技

2、術(shù)和X線(xiàn)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 20世紀(jì)80年代螺旋CT（Spiral CT）、電子束CT（Electron Beam CT,EBCT）即超高速CT（Ultrafast CT），90年代開(kāi)發(fā)出多層螺旋CT（Multi-slice Spiral CT,MSCT）。一、醫(yī)學(xué)成像技術(shù)發(fā)展歷程一、醫(yī)學(xué)成像技術(shù)發(fā)展歷程 3. 數(shù)字X線(xiàn)成像 1979年，出現(xiàn)飛點(diǎn)掃描的數(shù)字X線(xiàn)攝影（digital radiography,DR）系統(tǒng)。 20世紀(jì)80年代初，開(kāi)發(fā)了數(shù)字減影血管造影（digital subtraction angiography,DSA）和計(jì)算機(jī)X線(xiàn)攝影（computed radiography,C

3、R）; 20世紀(jì)90年代研制出數(shù)字X線(xiàn)檢測(cè)器和直接數(shù)字X線(xiàn)攝影（direct DR,DDR）設(shè)備，90年代中期，推出了一些實(shí)用的平板檢測(cè)器DDR設(shè)備。開(kāi)發(fā)X線(xiàn)實(shí)時(shí)高分辯率數(shù)字成像板是數(shù)字X線(xiàn)成像設(shè)備創(chuàng)新的關(guān)鍵。4.超聲成像 超聲（ultrosound,US）成像是接收從人體組織反射或透射的超聲波，獲得反映組織信息的聲像圖的技術(shù)。 1942年，A超誕生，1954年B超問(wèn)世。 1983年，研制出彩色超聲多普勒成像儀。 1984年，出現(xiàn)超聲CT。 一、醫(yī)學(xué)成像技術(shù)發(fā)展歷程一、醫(yī)學(xué)成像技術(shù)發(fā)展歷程 1991年推出第一代全數(shù)字化超聲系統(tǒng)。 超聲成像實(shí)行無(wú)損傷的檢查，有其獨(dú)特的地位。5. 磁共振成像（ma

4、gnetic resonance imaging,MRI） 通過(guò)測(cè)量人體組織中原子核的磁共振信號(hào)，用數(shù)學(xué)方法計(jì)算出組織中質(zhì)子密度的差異，實(shí)現(xiàn)人體成像。 MRI已廣泛用于全身各系統(tǒng)，其中以中樞神經(jīng)、心血管系統(tǒng)、肢體關(guān)節(jié)和盆腔等效果最好。6. 核醫(yī)學(xué)成像 通過(guò)測(cè)量體內(nèi)臟器官或組織對(duì)放射性核素所形成濃度分布的差異，實(shí)現(xiàn)人體的功能成像。 此類(lèi)設(shè)備可分為單光子檢測(cè)設(shè)備（相機(jī)、SPECT）、正電子檢測(cè)設(shè)備（PET）和組合檢測(cè)設(shè)備（雙探頭符合檢測(cè)SPECT、超高能準(zhǔn)直器SPECT、PET/CT）三類(lèi)。 成像特點(diǎn)在于圖像反映臟器的功能、血流狀況和組織代謝的信息。幾種醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的比較幾種醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的比較比較

5、內(nèi)比較內(nèi)容容X-CTMRIUSPETDSA信息載體X線(xiàn)電磁波超聲波射線(xiàn)X線(xiàn)檢測(cè)信號(hào)透過(guò)的X線(xiàn)磁共振信號(hào)反射回波511keV湮沒(méi)光子透過(guò)的X線(xiàn)獲得信息吸收系數(shù)核密度，T1T2，血流速密度，傳導(dǎo)率RI分布吸收系數(shù)結(jié)構(gòu)變化物體組成和密度不同，電子密度不同物體組成，生理、生化變化人體組織彈性和密度改變標(biāo)志物的不同濃度物體組成和密度不同，電子云密度不同影像顯示器官大小與形狀（二維）人體組織中形態(tài)、生理生化狀態(tài)變化（二、三維）器官大小與形狀（二維）示蹤物的流動(dòng)與代謝（三維）組織中充滿(mǎn)吸收物所占位置（二維）成像平面橫向任何平面任何平面橫向縱向成像范圍斷面（方向）有限全身斷面（方向）自由全身全射（縱軸向）空間

6、分辨率1MM1MM2MM10MM，3MM0.5MM影像特點(diǎn)形態(tài)學(xué)形態(tài)學(xué)線(xiàn)性動(dòng)態(tài)生理學(xué)形態(tài)學(xué)信號(hào)源X線(xiàn)管質(zhì)子壓電換能器攝取標(biāo)志物X線(xiàn)管探測(cè)器X線(xiàn)探測(cè)器射頻接收線(xiàn)圈壓電換能器閃爍計(jì)數(shù)器影像強(qiáng)度計(jì)典型用途檢測(cè)腫瘤腦腫瘤成像胎兒生長(zhǎng)、檢測(cè)腫瘤、心臟病腦中葡萄代謝圖血管狹窄處的測(cè)定對(duì)病人侵襲有造影劑侵襲無(wú)造影劑侵襲無(wú)造影無(wú)侵襲RI注射有造影有侵襲安全性輻射危險(xiǎn)無(wú)輻射危險(xiǎn)、有強(qiáng)磁場(chǎng)吸引力安全輻射危險(xiǎn)輻射危險(xiǎn)價(jià)格高高低高高牙頜面數(shù)字化牙頜面數(shù)字化X X線(xiàn)成像的方式線(xiàn)成像的方式 1.計(jì)算機(jī)X線(xiàn)攝影（computed radiography,CR） 1983年，日本富士公司首先推出了存儲(chǔ)熒光體方式的CR。芬蘭S

7、oredex公司于1994年將其應(yīng)用于牙頜面X線(xiàn)檢查中。工作原理：使用X射線(xiàn)對(duì)被照體及成像板（Imaging Plate,IP）進(jìn)行曝光，磷熒光體可將X射線(xiàn)激發(fā)（一次激發(fā)）的信息記錄并儲(chǔ)存下來(lái)，然后通過(guò)激光掃描（二次激發(fā)），讀出IP儲(chǔ)存的信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理形成數(shù)字化影像，成像板亦可稱(chēng)磷儲(chǔ)存板（Phosphor Storage Plate,PSP）。 CR獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：IP替代膠片可重復(fù)使用，價(jià)格較低；可與原有的X線(xiàn)攝影設(shè)備匹配，工作人員不需特殊訓(xùn)練即可操作；IP質(zhì)地柔軟可彎曲，且無(wú)線(xiàn)纜與之連接，用于口內(nèi)攝影時(shí)，患者不適感輕；。缺點(diǎn)：空間分辨率低于普通X線(xiàn)照片；需要激光掃描讀出方可形成影像，時(shí)間分

8、辨率差；MTF值相對(duì)較低。2.直接數(shù)字化X線(xiàn)攝影（digital radiography,DR） 在具有圖像處理功能計(jì)算機(jī)的控制下，使用X線(xiàn)探測(cè)器把X線(xiàn)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的技術(shù)。 與其它通用的大型DR設(shè)備不同，電荷耦合器件（charged couple device,CCD）是牙頜面DR最常用的X線(xiàn)探測(cè)器材料，有多個(gè)光敏單元組成。工作原理：X射線(xiàn)首先激發(fā)可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換屏上的CsI或NaI熒光體，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)光圖像，然后經(jīng)光導(dǎo)纖維構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)傳導(dǎo)由CCD采集，轉(zhuǎn)換為圖像電信號(hào)。 除CCD外，互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor T

9、ransit,CMOS）探測(cè)器以其價(jià)格相對(duì)較低、結(jié)構(gòu)更加緊湊等優(yōu)點(diǎn)異軍突起。 DR相對(duì)于CR的優(yōu)點(diǎn)：患者受照射劑量更??；時(shí)間分辨率顯著提高，曝光后幾秒內(nèi)即顯示影像，提高了工作效率；具有更大的對(duì)比度范圍，影像層次更加豐富。缺點(diǎn)：硬度大且與線(xiàn)纜連接，置入患者口腔內(nèi)易造成惡心、不適，甚至難以配合，使重拍率提高；曝光寬容度較PSP低;造價(jià)高且易損，使檢查成本提高。牙頜面數(shù)字化牙頜面數(shù)字化X X線(xiàn)成像的方式線(xiàn)成像的方式 IPIP板板 將透過(guò)物體的X射線(xiàn)影像信息記錄在由輝盡性熒光物質(zhì)制成的存儲(chǔ)熒光板（storage phosphor plate，簡(jiǎn)稱(chēng)SPP）上，這種存儲(chǔ)熒光板又稱(chēng)影像板或成像板（image

10、 plate，簡(jiǎn)稱(chēng)IP），即用IP板取代傳統(tǒng)的X射線(xiàn)膠片來(lái)接受X射線(xiàn)照射，IP板感光后在熒光物質(zhì)中形成潛影，將帶有潛影的IP板置入讀出器中用激光束進(jìn)行精細(xì)掃描讀取，再由計(jì)算機(jī)處理得到數(shù)字化圖像，經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，在監(jiān)視器熒光屏上顯示出灰階圖像。 1.成像板技術(shù)成像板技術(shù)(IP Technique) IP板又稱(chēng)為無(wú)膠片暗盒、拉德成像板(RADVIEW IMAGING PLATES)等，可以與普通膠片一樣分成各種不同大小規(guī)格以滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需要。 IP板是基于某些熒光發(fā)射物質(zhì)（可受光刺激的感光聚合物涂層）具有保留潛在圖像信息的能力，當(dāng)對(duì)它進(jìn)行X射線(xiàn)曝光時(shí)，這些熒光物質(zhì)內(nèi)部晶體中的電子被投射到成像板上的射線(xiàn)所激勵(lì)并被俘獲到一個(gè)較高能帶（半穩(wěn)定的高能狀態(tài)）,形成潛在影像（光激發(fā)射熒光中心），再將該IP板置入CR讀出設(shè)備（讀出器，CR閱讀器）內(nèi)用激光束掃描該板，在激光激發(fā)下（激光能量釋放被俘獲的電子），光激發(fā)射熒光中心的電子將返回它們的初始能級(jí)，并產(chǎn)生可見(jiàn)光發(fā)射，這種光發(fā)射的強(qiáng)度與原來(lái)接收的射線(xiàn)劑量成比例（IP板發(fā)射熒光的量依賴(lài)于一次激發(fā)的X射線(xiàn)量，可在1:104的范圍內(nèi)具