第一章-概論醫(yī)學影像成像理論-77頁PPT文檔課件

1、醫(yī)學影像成像理論第一章 概論2022/7/172概論第一節(jié) 醫(yī)學成像技術(shù)的分類第二節(jié) 醫(yī)學成像的基本條件第三節(jié) 醫(yī)學成像系統(tǒng)的評價第四節(jié) 醫(yī)學影像展望概 論2022/7/173一、醫(yī)學影像技術(shù)醫(yī)學影像技術(shù)：是借助于某種介質(zhì)（如X 線、電磁場、超聲波、放射性核素等）與人體相互作用，用理工學基礎理論和技術(shù)，把人體內(nèi)部組織、器官的結(jié)構(gòu)、功能等具有醫(yī)療情報的信息源傳遞給影像信息接收器，最終以影像的方式表現(xiàn)，提供給診斷醫(yī)生，使醫(yī)生能根據(jù)自己的知識和經(jīng)驗針對醫(yī)學影像中所提供的信息進行判斷，從而對病人的健康狀況進行判斷的一門科學技術(shù)。2022/7/174醫(yī)學影像技術(shù)包括： X 線成像（ radiograph

2、y ）X 線計算機體層成像（computed tomography，CT）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、超聲成像（ultrasound imaging）、放射性核素成像（radiosotope imaging）可見光成像、紅外成像和微波成像等。醫(yī)學影像成像理論作為醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，將為學生對實現(xiàn)醫(yī)學自動化所必須的圖像化診斷提供依據(jù)，使學生從醫(yī)學成像原理、醫(yī)學成像設備及醫(yī)學成像系統(tǒng)分析等方面系統(tǒng)掌握該研究領(lǐng)域的基礎知識，了解該領(lǐng)域的最新發(fā)展方向。2022/7/175醫(yī)學成像的目的：通過各種方式探測人體，獲得人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的形態(tài)、功能

3、等信息，將其轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N圖像顯示出來，進行醫(yī)學研究和診斷?，F(xiàn)代醫(yī)學影像技術(shù)的應用與發(fā)展，印證了100多年來醫(yī)學、生物、物理、電子工程、計算機和網(wǎng)絡通信技術(shù)的誕生與沿革。數(shù)字醫(yī)學影像新技術(shù)、新設備對醫(yī)學影像診斷和數(shù)字影像治療帶來許多根本的改變。醫(yī)院里有哪些醫(yī)學影像設備和是否開展數(shù)字影像介入治療，在很大程度上代表了這家醫(yī)院的現(xiàn)代化檢查治療的條件與診治水平。目前現(xiàn)代醫(yī)學技術(shù)的提升和現(xiàn)代影像技術(shù)的發(fā)展相互融合、相互推動、相互依存的趨勢已經(jīng)成為共識。新的現(xiàn)代醫(yī)學影像技術(shù)和設備的研制也已經(jīng)成為21世紀現(xiàn)代醫(yī)學技術(shù)和生命科學發(fā)展的經(jīng)濟技術(shù)增長點。學習目標掌握X射線成像、CT成像、磁共振成像、核醫(yī)學成像、超聲成

4、像的基本原理；了解各種基本的成像裝置及系統(tǒng)的性能，培養(yǎng)較強的抽象與邏輯思維能力以及用理論解決實際問題的能力，從而初步具備研究醫(yī)學成像方法、系統(tǒng)以及設備的能力。2022/7/177課時安排2022/7/178章節(jié)內(nèi)容總學時理論實驗第一章概論220第二章放射物理基礎440第三章模擬X線成像220第四章數(shù)字X線成像220第五章X線成像理論642第六章CT成像440第七章磁共振成像642第八章超聲成像220第九章核醫(yī)學成像220總復習220合計32284考核方式平時成績所占比例為10，實驗成績所占比例為20%，期末考試成績所占比例為70%。2022/7/179第一節(jié) 醫(yī)學成像技術(shù)的分類按其成像原理和技

5、術(shù)的不同，分為兩大領(lǐng)域： 一、以研究生物體微觀結(jié)構(gòu)為主要對象的生物醫(yī)學顯微圖像學(biomedical microimaging,BMMI) 二、以人體宏觀解剖結(jié)構(gòu)及功能為研究對象的現(xiàn)代醫(yī)學影像學(modern medical imaging,MMI)2022/7/17102022/7/1711醫(yī)學成像系統(tǒng)X線成像CT成像磁共振成像放射性核素成像超聲成像阻抗成像紅外微波成像可見光成像2022/7/1712現(xiàn)代醫(yī)學成像按其信息載體可分為以下幾種基本類型 (1)X線成像：測量穿過人體組織、器官后的X線強度；(2)磁共振成像：測量人體組織中同類元素(H)原子核的磁共振信號； (3)核素成像：測量放射

6、性藥物在體內(nèi)放射出的射線；(4)超聲成像：測量人體組織、器官對超聲的反射波或透射波； (5)光學成像：直接利用光學及電視技術(shù)，觀察人體器官形態(tài)； (6)紅外、微波成像：測量體表的紅外信號和體內(nèi)的微波輻射信號。12一、X 線成像X 線成像：是由X 線管發(fā)出的X 線透過被檢人體的組織結(jié)構(gòu)時會發(fā)生衰減，由于各種組織的密度（）、原子序數(shù)（Z）以及厚度（d）的不同，而對X 線的衰減系數(shù)（）不同，使得穿過人體出射的X線強度不同而產(chǎn)生X線對比度（KX），含有人體信息的KX由屏-片系統(tǒng)（影像增強器、成像板或平板探測器）接收，再經(jīng)過處理形成可見的光學影像。數(shù)字X 線成像：是采用影像板（IP）、平板探測器（FPD

7、）等來代替屏-片系統(tǒng)作為X線信息接收器，應用各種探測器將X線信息轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換成數(shù)字化影像。數(shù)字X線成像包括計算機X線攝影（CR）、數(shù)字X線攝影（DR）、數(shù)字減影血管造影（DSA）和數(shù)字X 線透視等。2022/7/17142022/7/1715傳統(tǒng)X線機數(shù)字X線影像設備（1）計算機X線攝影（computed radiography，CR)是X線平片數(shù)字化的比較成熟的技術(shù)。CR系統(tǒng)是使用可記錄并由激光讀出X線成像信息的成像板（imaging plate ，IP）作為載體，經(jīng)X線曝光及信息讀出處理，形成數(shù)字式平片圖像。2022/7/17162022/7/1717CR （Co

8、mputed Radiography)（2）數(shù)字X線攝影(digital radiography，DR）直接數(shù)字化X射線攝影是指在具有圖像處理功能的計算機控制下，采用專門研制的X射線探測器直接把X射線信息影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信息的技術(shù)。具有成像速度快、圖像質(zhì)量高，照射劑量低、曝光寬容度大、曝光條件易掌握、可以根據(jù)臨床需要進行各種圖像后處理的特點。2022/7/17192022/7/1720（3）數(shù)字血管減影儀（DSA）20世紀80年代推出了數(shù)字減影血管造影。數(shù)字減影血管造影術(shù)是常規(guī)造影術(shù)與電子計算機處理技術(shù)相結(jié)合的一種新型成像技術(shù)。血管造影檢查是對注入血管造影劑前后的圖像進行相減，得到無骨骼、內(nèi)

9、臟、軟組織背景的清晰的血管影象，而血管的形態(tài)，結(jié)構(gòu)反映了多種疾病的基本信息。2022/7/1721DSA2022/7/1722球管探測器C臂檢查床高壓注射器2022/7/1723醫(yī)學影像減影圖像注入造影劑前的影像注入造影劑后的影像相減后的影像2022/7/1724DSA影像二、X 線計算機體層成像1971年，世界上第一臺用于顱腦的CT掃描機（計算機人體斷層攝影術(shù)）由柯馬克(A.M.Cormack)和郝恩斯費爾(G.N.Hounsfield)首次研制成功。1979年因此項技術(shù)的發(fā)明，柯馬克、郝恩斯費爾獲得了生理與醫(yī)學諾貝爾獎。2022/7/1725CT成像：自X線管發(fā)出的X線首先經(jīng)過準直器形成很

10、細的直線射束，用以穿透人體被檢測層面。經(jīng)人體薄層內(nèi)組織、器官衰減后射出的帶有人體信息的X線束到達檢測器，檢測器將含有被檢體層面信息的X線轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳碾娦盘枴Ｍㄟ^測量電路將電信號放大，由A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號，送給計算機處理系統(tǒng)處理。計算機系統(tǒng)按照設計好的方法進行圖像重建和處理，得出人體層面上組織、器官衰減系數(shù)（）分布情況，并以灰度方式顯示人體這一層面上組織、器官的圖像。CT成像優(yōu)勢：獲得無層面外組織結(jié)構(gòu)干擾的橫斷面圖像，能準確地反映橫斷平面上組織和器官的解剖結(jié)構(gòu)；密度分辨力高，能顯示出普通X線檢查所不能顯示的病變；能夠準確地測量各組織的X線吸收衰減值，可通過各種計算進行定量分析；可進行各種圖

11、像的后處理。2022/7/1726三、磁共振成像1946 年美國斯坦福大學的布洛赫（Felix Bloch）和哈佛大學的珀塞爾（Edward Purcell）首先發(fā)現(xiàn)了磁共振現(xiàn)象，由此產(chǎn)生的磁共振波譜學被廣泛地應用于對物質(zhì)的非破壞性分析。20 世紀70 年代美國紐約州大學的達馬迪安（Raymond Damadian）和勞特伯（Pual Lauterbur）將磁共振用于醫(yī)學成像，20 世紀80 年代被快速地發(fā)展起來成為醫(yī)學影像新技術(shù)。磁共振成像（MRI）技術(shù)是在物理學領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象的基礎上，于20 世紀70 年代末繼CT之后，借助計算機技術(shù)和圖像重建方法的進展和成果而發(fā)展起來的一種新型醫(yī)學影

12、像技術(shù)。2022/7/1727MR 成像：是通過對靜磁場（B0）中的人體施加某種特定頻率的射頻脈沖（RF）電磁波，使人體組織中的氫質(zhì)子（1H）受到激勵而發(fā)生磁共振現(xiàn)象，當RF 脈沖中止后，1H 在弛豫過程中發(fā)射出信號（MR 信號），被接收線圈接收，利用梯度磁場進行空間定位，最后進行圖像重建而成像的。2022/7/1728四、超聲成像1942年奧地利科學家達西科（Dussik）首先將超聲技術(shù)應用與臨床診斷，從此開始了醫(yī)學超聲影像設備的發(fā)展。1954年瑞典人應用M型超聲顯示運動的心壁，稱為超聲心動圖。人類從20世紀50年代開始研究二維B型超聲，至70年代中期，實時二維超聲開始應用。2022/7/1

13、729五、核醫(yī)學成像20世紀90年代推出了更新、更強的核醫(yī)學影像設備ECT，包括PET、SPECT等設備。PET也稱正光電子成像設備，主要的優(yōu)勢是超強的醫(yī)學影像的識別與診斷的能力，尤其是利用注入體內(nèi)的增強顯影劑或示蹤劑，在體內(nèi)循環(huán)可以動態(tài)地、靶向目標清晰地顯示被檢部位形態(tài)和功能的異常情況，甚至可以檢查出細胞級別的病變。GE 全數(shù)字PET-CTGE 生產(chǎn)的 SPECTPET 圖像2022/7/1730六、其他成像可見光成像：在醫(yī)學上的應用主要是內(nèi)鏡技術(shù)。 1958 年第一臺纖維胃鏡誕生以來，至今制成了光纖內(nèi)鏡、電子內(nèi)鏡、超聲內(nèi)鏡、激光內(nèi)鏡等各種不同性能的內(nèi)鏡。電子內(nèi)鏡拋棄了光導纖維傳像的方式，在

14、鏡頭端裝有一只微型電視攝像機，由電荷耦合器件（CCD）將物鏡所成的圖像變換為電視信號，再轉(zhuǎn)換成為光學圖像。它對官腔內(nèi)狀態(tài)既可直接在屏幕顯示，供多人同時觀察；也可用磁帶錄相機錄相或打印機輸出；還可直接夾取活體組織進行活檢、止血和局部病灶治療。目前內(nèi)鏡的使用范圍已由消化道擴展到泌尿、循環(huán)、呼吸、生殖等多個系統(tǒng)，以及腹腔、耳、喉、血管、關(guān)節(jié)腔等器官。2022/7/1731激光纖維內(nèi)鏡：成功地用于支氣管癌、肺癌等疾病的腔內(nèi)診治。激光全息攝影技術(shù)能復原出被攝體的立體圖像，激光透照影像能很好地顯示體內(nèi)異物和骨骼畸形。這些檢查技術(shù)有的已用于臨床診斷。紅外成像：在醫(yī)學上主要用于人體淺表疾病的探查，主要可分為被

15、動成像方式的紅外攝影術(shù)和主動成像方式的紅外攝影術(shù)。紅外醫(yī)學成像的最大優(yōu)點：對人體無輻射損害；不會因檢查而引起人體狀態(tài)的改變；操作方法簡便、經(jīng)濟，是一種具有應用前途的醫(yī)學影像檢查方法。微波成像：微波是指波長從0.00llm波段的電磁波（3*1083*1012Hz），除利用微波熱效應制成的各種臨床治療儀器外，微波還是CT 機的一種理想能源，也可作為顯微鏡的光源。近年來微波醫(yī)學成像技術(shù)在不斷進步。2022/7/1732第二節(jié) 醫(yī)學影像成像的基本條件一、 信息影響傳遞與形成二、 信息源三、 影像信息載體四、 影像信息接收器五、 影像視讀廣義的攝影：是應用光或其它能量來表現(xiàn)被照體的信息狀態(tài)，并以可見的光

16、學影像加以記錄的一種技術(shù)。X線攝影、X線透視、CT、MR等成像均需要具備有一個成像系統(tǒng)，成像系統(tǒng)即是將信息載體表現(xiàn)出來的信號加以處理，形成表現(xiàn)信息影像的系統(tǒng)。成像程序：能量信息信號檢測圖像形成。成像三大要素：成像的信息源（被檢體）、信息載體與信息接收器。一、 信息影像的傳遞與形成（一）模擬X線信息影像的傳遞與形成X線信息影像的形成與傳遞5個階段：1X線信息影像的產(chǎn)生 X線信息影像的形成基礎是被照體對X線束的衰減。X線在物質(zhì)中的衰減符合如下規(guī)律：2X線信息影像的轉(zhuǎn)換 將不均勻的X線強度分布，通過接受介質(zhì)（屏-片系統(tǒng)、X線電視等）轉(zhuǎn)換為密度影像，或二維的光強度分布（熒光屏、影像增強器系統(tǒng)等）影像，

17、以用于觀察診斷。3密度分布轉(zhuǎn)換成可見光的空間分布 借助觀片燈可將密度分布轉(zhuǎn)換成可見光的空間分布，然后投影到視網(wǎng)膜。4視覺影像的形成 通過視網(wǎng)膜上明暗相間的圖案，形成視覺影像。5意識影像的形成 通過對視覺影像的識別、判斷，作出評價或診斷。（二）數(shù)字信息影像的傳遞與形成數(shù)字X線信息影像的傳遞與形成基本上與模擬信息影像的傳遞與形成相同，不同之處主要是影像信息的傳遞過程中增加了模/數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，而后進行各種處理和圖像重建，最后還要將數(shù)字影像通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換成可以視讀的模擬影像。二、 信息源人體組織結(jié)構(gòu)大至可分為骨骼、肌肉、脂肪及空氣四大類，對X線的衰減按骨骼、肌肉、脂肪、空氣的順序逐

18、漸減弱，這種衰減差異的大小就形成了X線影像的對比度。然后通過各種影像接收器（探測器）進而形成可見的X線影像。（一）X線成像X線與物質(zhì)的作用，X線成像是X線束進入人體后，一部分被人體組織結(jié)構(gòu)吸收和散射，另一部分透過人體沿原方向向前傳播。X線通過人體組織時是按照指數(shù)規(guī)律衰減。當X線的衰減以光電吸收為主時，被檢體的線衰減系數(shù) 與人體組織的Z、存在著如下關(guān)系：X線在透過人體時，主要發(fā)生光電效應和康普頓效應兩種作用形式的衰減。下圖是以肌肉和骨骼為例，顯示不同能量的X線在兩種組織中發(fā)生效應的比率。（二）磁共振成像根據(jù)磁共振成像（MRI）定義知道磁共振信號的強弱與人體組織的氫質(zhì)子密度密切相關(guān)。在人體各種組織

19、結(jié)構(gòu)中，1H占原子數(shù)量的2/3，而且1H為磁化最高的原子核，所以目前生物組織的MRI主要是1H成像。三、 影像信息載體（一）X線本質(zhì)是一種電磁波。波長很短，大約與晶體內(nèi)呈周期（規(guī)則）排列的原子間距為同一數(shù)量級，在1*10-10m左右。X線的波長短，光子能量大，故穿透物質(zhì)的能力強。X線的穿透性不但與其波長（）有關(guān)，還與物質(zhì)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般物質(zhì)的原子序數(shù)（Z）高、密度（）大，吸收X線多，X線穿透性差。X線對人體不同組織穿透性能的差別，是X線攝影和透視的基礎。（二）射頻電磁波產(chǎn)生MR信號必須具備三個基本條件：即能產(chǎn)生共振躍遷的自旋不為零的原子核（1H）、靜磁場（B0）、產(chǎn)生一定頻率（1H發(fā)生共

20、振的拉莫爾頻率）電磁波的射頻磁場。從三個條件中可以看出射頻（RF）電磁波是產(chǎn)生和傳遞MR信號的信息載體。（三）超聲波 超聲探頭發(fā)射的超聲波經(jīng)過聲阻抗(Z)不同的組織界面時會發(fā)生反射、透射、散射現(xiàn)象，其反射聲波帶回了組織臟器界面的形狀輪廓；透射聲波進入另一組織后碰到新的組織界面又反射回另一臟器的界面；超聲波遇到小的障礙物（如細胞）時產(chǎn)生散射，散射波帶著臟器的信息被探頭接收，因此說在USI中超聲波是人體組織結(jié)構(gòu)、臟器信息的載體。 （四）放射性藥物 在核醫(yī)學成像（顯像）中用各種方法將放射性藥物注入人體需耍顯像的部位，再利用人體內(nèi)放射性核素所放出的射線（射線）信號，反映放射性核素的濃度分布，顯示人體組

21、織器官、臟器的形態(tài)學信息和功能信息；放射性核素示蹤技術(shù)能準確定量地測定代謝物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)變，可以確定放射性示蹤劑在組織官中的定量分布，并且對組織器官進行準確的定位。用照相機或SPECT等進行臟器或病變的核素顯像時顯示射線在臟器中的放射性核素分布情況。故在核醫(yī)學成像中放射性核素是人體組織結(jié)構(gòu)、臟器信息的載體。醫(yī)學影像成像中常用的檢測器有：（一）屏-片系統(tǒng)（二）影像增強器-X線電視（三）成像板（四）平板探測器（五）CT成像檢測器（六）磁共振成像的接收線圈（七）超聲探頭（八）放射性探測器四、 信息檢測（一）屏-片系統(tǒng)屏-片系統(tǒng)即增感屏與X線膠片組合系統(tǒng)，它作為透過被檢體后帶有人體信息的接受介質(zhì)，或稱

22、作帶有人體信息的X線接收器。其工作原理是：透過人體的X線到達增感屏的熒光體層時激發(fā)熒光體發(fā)出熒光，并將熒光強度分布傳遞給X線膠片，與X線膠片感光乳劑層中的鹵化銀（AgX）發(fā)生光化學反應，即形成銀顆粒分布的潛影（Ag原子）；在潛影的催化下，已經(jīng)過X線曝光的膠片經(jīng)顯影加工處理，將膠片上大量的AgX還原成Ag原子；大量的Ag原子形成二維的光學密度（D）分布，形成了模擬X線影像的X線照片。（二）影像增強器-X線電視由于X線有熒光作用，在X線透視成像中，透過人體的X線照射到熒光物質(zhì)時，熒光物質(zhì)的原子被激發(fā)或電離放射出可見的熒光。早期的X線透視成像就是將透過人體的X線照射到熒光屏上使其成為透視X線影像的，

23、這種熒光影像強度很弱，只能在暗室中觀察閱讀。現(xiàn)在的X線透視成像是將透過人體的X線照射到影像增強器，影像增強器將熒光影像亮度增強，然后輸入X線電視，使之成為可見的視頻影像。（三）成像板在計算機X線攝影（CR）中，使用成像板（IP）作為影像信息的接收器。CR系統(tǒng)中，透過人體的X線入射到IP時，X線量子被IP的光激勵發(fā)光物質(zhì)層內(nèi)的熒光顆粒吸收，釋放出電子，其中一部分電子散布在成像層內(nèi)呈半穩(wěn)定狀態(tài)，形成潛影；將形成潛影的IP進行激光掃描時，半穩(wěn)定狀態(tài)的電子轉(zhuǎn)換為光量子，發(fā)生光激勵發(fā)光（PSL）現(xiàn)象，光量子被光電倍增管檢測到，將光信號傳化為電信號并放大，再經(jīng)模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，進行處理

24、后形成數(shù)字影像。（四）平板探測器數(shù)字X線攝影（DR）中使用兩種平板探測器（FPD）作為影像信息的接收器，即直接轉(zhuǎn)換FPD與間接轉(zhuǎn)換FPD。直接轉(zhuǎn)換FPD分為非晶硒（a-Se）為光電材料的FPD和多絲正比電離室型（現(xiàn)在已很少使用）。間接轉(zhuǎn)換FPD又分為碘化銫CsI非晶硒a-Si和CCD攝像機兩種。（五）CT成像檢測器CT成像是X線經(jīng)過準直器形成很細的直線射束（或扇形射線束），穿透人體被檢測的體層面，經(jīng)人體薄層內(nèi)組織器官衰減后射出的X線（投影P）到達高靈敏度的檢測器，檢測器接收透過被檢體層后的X線束強度（I），然后將這含有人體信息的X線強度轉(zhuǎn)換成相應的電信號，通過測量電路將電信號放大，由A/D轉(zhuǎn)換

25、器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)計算機處理系統(tǒng)處理，重建出人體層面上組織結(jié)構(gòu)對X線的衰減系數(shù)（）的灰度圖像。（六）磁共振成像的接收線圈磁共振成像（MRI）系統(tǒng)中應用各種成像感應線圈來檢測MR信號。方法是采用兩個互相垂直的線圈，分別進行射頻發(fā)射和MR信號的接收，因此也叫雙線圈感應法或交叉線圈法。在常用的XYZ直角坐標系中，常將發(fā)射線圈置于X軸上，接收線圈加在Y軸上，與靜磁場B0垂直。（七）超聲探頭超聲波成像中超聲探頭（換能器）利用正壓電效應將從人體組織、臟器反射回的超聲脈沖回波信號（頻移信號）轉(zhuǎn)化為電信號，再由接收電路進行放大、信息處理形成各種超聲圖像。（八）放射性探測器 人體靶器官或組織的放射性核素發(fā)射

26、能穿透組織的射線，使用靈敏的放射性探測器可以很容易地在人體外表探測到它們分布的所在位置，定量地測定其大小并轉(zhuǎn)換成電信號。例如用照相機或SPECT探測各種臟器的顯像。五、 影像視讀各種醫(yī)學圖像的視讀方式：硬閱讀和軟閱讀。硬閱讀：即是將各種成像技術(shù)得到的醫(yī)學圖像通過暗室處理、激光打印機等打印成X線照片影像、CT影像、MR影像等，然后通過這些照片影像進行視讀。軟閱讀：即是將各種成像技術(shù)得到的醫(yī)學圖像通過工作站，或由網(wǎng)絡傳輸?shù)焦ぷ髡荆缓笤诠ぷ髡镜挠跋耧@示器上進行視讀。兩者各有其優(yōu)點，但后者可以進行各種圖像處理，使影像信息更清晰，有利于診斷；同時可以進行圖像儲存與傳輸，遠程會診等。但是影像顯示器的空間

27、分辨力不如照片影像。第三節(jié) 醫(yī)學成像系統(tǒng)的評價縱觀上面提到的各種成像方式，它們在成像原理、成像參數(shù)及適用范圍等方面各不相同。這些不同的成像系統(tǒng)并不能相互取代，在臨床應用中起著相互補充的作用。因此，對一個成像系統(tǒng)，應從各個不同角度全面分析其優(yōu)缺點，了解其臨床適用范圍，并以一些客觀的物理指標加以評價。各種評價參數(shù)的含義、方法將在第五章X線成像理論中詳述。2022/7/1754一、電磁波透射成像用透射方法成像時，需考慮的主要因素：分辨力、衰減。 從分辨力的角度考慮：用于成像的輻射波的波長至少應小于1.0cm；從衰減的角度考慮：若衰減過大，則很難檢測到透過人體的射線；若衰減過小，則不能得到對比清晰的圖

28、像。 2022/7/1755二、超聲成像與X線成像超聲波與X線在人體組織中的傳播過程不同，因此這兩種成像方式有明顯不同的特點： 1、X線波長短（110-12510-11m），在人體內(nèi)沿直線傳播，不受組織差異的影響，圖像分辨率高；診斷用超聲波波長為0.5mm左右，在人體中傳播時將發(fā)生衍射，造成圖像分辨力降低，這是超聲成像制約因素。 2、空氣對超聲波呈現(xiàn)明顯的衰減特性；而空氣對X線的衰減作用可忽略不計。2022/7/17563、超聲成像可直接獲取三維空間中某一特定點的信息，即可方便地獲取人體斷面圖像；而X線難以有選擇地對所指定的平面成像。 4、對人體有無危害是它們之間的一個重要區(qū)別。 5、具有各自

29、最適宜的臨床應用范圍。脈沖回波式超聲適用于腹內(nèi)軟組織結(jié)構(gòu)或心臟的顯像，不宜對胸腔肺部進行檢查；X線探查胸腔很成功，但對腹部檢查只能顯示極少的器官（若采用X線造影法，也可有選擇地對特定器官顯像。）2022/7/1757三、MR成像與CT線成像四、形態(tài)學成像與功能成像形態(tài)學成像：X線成像顯示的是人體結(jié)構(gòu)的解剖學形態(tài)，對疾病的診斷主要是根據(jù)形態(tài)上的密度變化，較難在病理研究中發(fā)揮作用。 功能成像：放射性同位素能直接顯示臟器功能，特別是代謝方面的問題。 功能成像一般可分為有源和無源兩類。2022/7/1759五、對人體的安全性評價X線與放射性同位素成像給人體造成電離輻射損傷時注意其差別： （1）X線攝影

30、時，輻射強度相對較大，但照射時間短； （2）放射性同位素材料濃度雖低，但對人體的照射持續(xù)較長時間，直至其排出體外或衰變結(jié)束。 （3）因此，進行X線檢查時應盡可能減少對人體的照射劑量；選擇放射性材料時，應考慮其具有較短的半衰期。 （4）超聲成像無損、無創(chuàng)，特別是對敏感區(qū)域，如胎兒與眼部的檢查，比X線安全得多。但對發(fā)育初期的胚胎，也應慎用。2022/7/17602022/7/1761成像技術(shù)基本原理測試對象觀察目的分辨力對人體傷害成像效果普通X線各種組織對X線吸收不同吸收系數(shù)組織形態(tài)高大三維組織成像在二維平面上X-CT計算機重建與處理吸收系數(shù)組織形態(tài)高大二維斷面影像；空間分辨力較屏-片系統(tǒng)差；密度

31、分辨力高。MRI氫原子的磁共振現(xiàn)像重建圖像質(zhì)子參數(shù)密度分布T1，T2組織形態(tài)化學組成器官功能高小二維分布像；空間分辨力較CT差；臟器對比度較大；USI超聲波在遇到組織界面時，產(chǎn)生較強回波聲阻（回波信號）體內(nèi)界面形狀低低分辨力較高核素成像同位素放射重建圖像放射活性分布組織形態(tài)器官代謝功能低中獲得臟器和組織的形態(tài)圖像；觀測器官的功能；觀測組織的生理、生化現(xiàn)象；幾種成像系統(tǒng)技術(shù)比較計算機醫(yī)學圖像的分辨率計算機醫(yī)學圖像的分辨率和采集方式、轉(zhuǎn)換精度、處理方法及顯示視窗的清晰度等諸多因素有關(guān)。 1圖像分辨率：指圖像中存儲的信息量，是每英寸圖像內(nèi)有多少個像素點，分辨率的單位為PPI(Pixels Per I

32、nch)，通常叫做：像素每英寸。 2空間分辨率：對于攝影影像，通常用單位長度內(nèi)包含可分辨的黑白“線對”數(shù)表示（線對/毫米）；2022/7/1762CT的空間分辨力、密度分辨率空間分辨力在CT設備中有時又稱作幾何分辨力或高對比度分辨力，它是指在高對比度的情況下鑒別細微結(jié)構(gòu)的能力，也即顯示最小體積病灶或結(jié)構(gòu)的能力。在評價CT圖像質(zhì)量的時候，經(jīng)常首先考慮空間分辨力。CT圖像由于檢測器有一定大小，取樣有一定距離，所以空間分辨力由X線管焦點的幾何尺寸決定，而基本與X射線劑量大小無關(guān)。在X線劑量一定的情況下，空間分辨力與密度分辨力存在一定的制約關(guān)系，不可能同時改善空間分辨力與對比度分辨力。密度分辨率表示的

33、是影像中能顯示的最小密度差別。CT的密度分辨率受噪聲和顯示物的大小所制約,噪聲越小和顯示物越大,密度分辨率越佳。CT圖像的密度分辨率比X線照片高得多。2022/7/1763第四節(jié) 醫(yī)學影像展望國際上醫(yī)學影像技術(shù)原來稱為放射技術(shù)，現(xiàn)代醫(yī)學影像技術(shù)未來發(fā)展趨向：1.在保證人身安全的前提下，努力改進信息傳遞方式，提高信息傳遞效率并開創(chuàng)新的信息表達方式，提高圖像顯示質(zhì)量；2.其最終的醫(yī)療意義是更精確地發(fā)現(xiàn)人體組織初期病理變化，為早期診斷、治療提供依據(jù)。2022/7/1764一、醫(yī)學影像學發(fā)展歷程 1895年11月8日，德國物理學家威廉康拉德倫琴(Wilhelm Conrad Rontgen)發(fā)現(xiàn)了X線

34、。1895 年11月22日，倫琴利用X線為其夫人拍攝了手的照片開始了X線攝影。1901年倫琴被授予諾貝爾物理獎。放射技術(shù)伊始1. 1895年12月22日，世界第1張X線照片誕生。2. 1896年，制成第1臺氣體電離式X線管；1896年2月3日，制造出了第1臺醫(yī)用X線設備。3. 1896年，熒光屏是由一張卡片紙的一面涂上鉑氰化鋇制成的，不久，愛迪生發(fā)現(xiàn)了酸鈣(CaW04)的熒光物質(zhì)比鉑氰化鋇成像效果好，他制造出了自己的熒光屏裝置(愛迪生熒光檢查器)。20世紀10-20年代，出現(xiàn)了常規(guī)X線機。1913年， Gusrav Bucky博士制作出控制散射線的濾線柵，同年推出了X線膠片。4. 20世紀60

35、年代中、末期形成了較完整的放射診斷或放射學（radio）學科體系。醫(yī)技一體階段 20世紀1020年代大部分醫(yī)用X線設備由特定的醫(yī)師來操作。當時已經(jīng)有了放射技術(shù)工作，但沒有專門的技術(shù)人員。醫(yī)生既是診斷大夫，也是放射技師。技術(shù)工作無理論，是醫(yī)生的附屬工作。醫(yī)技分家階段 隨著X線設備的發(fā)展，出現(xiàn)了較現(xiàn)代化的設備，由于醫(yī)生的診斷工作量較大，他們逐漸不能兼任技師工作，需要專門的技術(shù)人員操作設備。最早的x線操作人員除x線攝影師外，還包括物理學家、化學家、工程師、電學家、護士，甚至雜工等。他們被吸收進來操作x線機，為診療者擺位等，直到被稱為X線技術(shù)人員。 X線技術(shù)人員逐漸地從非X線技師，進展到技術(shù)熟練的、受

36、過培訓的技師。20世紀60年代，隨著X線技術(shù)的發(fā)展，要求x線技術(shù)人員擁有各方面的知識，并與相關(guān)設備、患者、物理學家、放射診斷學家和管理者之間保持必要的關(guān)系。形成獨立學科階段1. 隨著工業(yè)發(fā)展，醫(yī)學成像設備不斷更新，同時醫(yī)生又需要高質(zhì)量的照片，由于實際工作需要，有專家學者提出辦學，培養(yǎng)放射技術(shù)人員。2.我國于50年代創(chuàng)辦放射技術(shù)專業(yè)中專，教師從老技師中挑選。3.如今已有了正規(guī)、完善的本科、研究生教育。1、開發(fā)超高分辨力的顯示系統(tǒng)2、提高成像設備的性能，增加新的功能CT方面：繼續(xù)提高空間分辨力和掃描速度，重點研究疾病在新陳代謝方面的變化，降低成本 。磁共振方面：高場（1.5T,3.0T,7.0T）；高性