生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)知識講解

生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)醫(yī)學(xué)成像簡介醫(yī)學(xué)成像（影像醫(yī)學(xué)），即醫(yī)學(xué)影像在臨床方面的應(yīng)用。通常是指研究影像構(gòu)成、擷取與儲存的技術(shù)、以及儀器設(shè)備的研究開發(fā)的科學(xué)。醫(yī)學(xué)影像是指為了醫(yī)療或醫(yī)學(xué)研究，對人體或人體某部份，以非侵入方式取得內(nèi)部組織影像的技術(shù)與處理過程，是一種逆問題的推論演算，即成因(活體組織的特性)是經(jīng)由結(jié)果(觀測影像信號)反推而來。作為一門科學(xué)，醫(yī)學(xué)影像屬于生物影像，并包含影像診斷學(xué)、放射學(xué)、內(nèi)視鏡、醫(yī)療用熱影像技術(shù)、醫(yī)學(xué)攝影和顯微鏡。另外，包括腦波圖和腦磁造影等技術(shù)，雖然重點在于測量和記錄，沒有影像呈顯，但因所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)俱有定位特性(即含有位置信息)，可被看作是另外一種形式的醫(yī)學(xué)影像。醫(yī)學(xué)成像簡介醫(yī)學(xué)成像并非我們平時認(rèn)為的放射科。有些醫(yī)院會設(shè)有影像醫(yī)學(xué)中心、影像醫(yī)學(xué)部或影像醫(yī)學(xué)科，設(shè)置相關(guān)的儀器設(shè)備，并編制有專門的護(hù)理師、放射技師以及醫(yī)師，負(fù)責(zé)儀器設(shè)備的操作、影像的解釋與診斷(在臺灣須由醫(yī)師負(fù)責(zé))，這與放射科負(fù)責(zé)放射治療有所不同。研究如何判讀、解釋與診斷醫(yī)學(xué)影像的是屬于放射醫(yī)學(xué)科，或其他醫(yī)學(xué)領(lǐng)域(如神經(jīng)系統(tǒng)學(xué)科、心血管病學(xué)科...)的輔助科學(xué)。醫(yī)學(xué)成像簡介作為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的一門重要專業(yè)方向課程，醫(yī)學(xué)成像技術(shù)將為學(xué)生對實現(xiàn)醫(yī)學(xué)自動化所必須的圖像化診斷提供依據(jù)，使學(xué)生從醫(yī)學(xué)成像原理、醫(yī)學(xué)成像設(shè)備及醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)分析等方面系統(tǒng)掌握該研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識，了解該領(lǐng)域的最新發(fā)展方向。2023/1/13現(xiàn)在讓我們來看看為生物醫(yī)學(xué)成像做出貢獻(xiàn)的大師們！2023/1/13X射線之父－倫琴倫琴夫人的手指倫琴的實驗室倫琴因發(fā)現(xiàn)X射線獲得首屆諾貝爾物理學(xué)獎。

2023/1/13

Hounsfield和Cormack因發(fā)明CT獲得1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。2023/1/13Bloch和Purcell因發(fā)現(xiàn)NMR現(xiàn)象獲得1952年諾貝爾物理學(xué)獎。2023/1/13發(fā)明MRI中Fourier重建方法的Ernst獲得1991年諾貝爾化學(xué)獎。2023/1/13Lauterbur和Mansfield因發(fā)明MRI方法獲得2003年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。2023/1/13專業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景倫琴（wilhelmkonradRoentgen)1895年發(fā)現(xiàn)X線以后不久，X線就被用于對人體進(jìn)行檢測，從而形成了放射診斷學(xué)（diagnosticradiology)的新學(xué)科，并奠定了醫(yī)學(xué)影像學(xué)（medicalimaging)的基礎(chǔ)。上世紀(jì)50－60年代開始應(yīng)用超聲與核素掃描進(jìn)行人體檢查，出現(xiàn)了超聲成像（USG）和γ閃爍成像（γ－scientigraphy)。2023/1/1370年代和80年代相繼出現(xiàn)了X線計算機體層成像（X-CT)、磁共振成像（MRI)和發(fā)射體層成像（ECT),包括單光子發(fā)射體層成像（SPECT)與正電子發(fā)射體層成像（PET)等新的成像技術(shù)。70年代迅速興起了介入放射學(xué)（interventionalradiology)，介入超聲和超聲組織定位，MRI和CT的立體組織定位等，以及PET在分子水平上利用影像技術(shù)研究人體心、腦代謝和受體功能，大大擴展了本專業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域。

2023/1/13近年來，我國醫(yī)學(xué)影像學(xué)發(fā)展非常迅速，醫(yī)學(xué)影像設(shè)備不斷更新，檢查技術(shù)不斷完善，介入治療的效果已提高到一個新的水平，并有力地促進(jìn)了臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展?，F(xiàn)在，除了X線診斷設(shè)備外，USG、CT等已在較多醫(yī)療單位應(yīng)用，PET、X-刀、全身γ刀等也在較高的醫(yī)療中心使用。作為學(xué)術(shù)團(tuán)體的中華醫(yī)學(xué)會放射、超聲、磁共振等有力地推動了國內(nèi)和國際地學(xué)術(shù)交流，世界性的北美放射學(xué)會也代表了世界醫(yī)學(xué)影像學(xué)最高水平。我國醫(yī)學(xué)影像學(xué)高等教育已開展十余年，是目前發(fā)展較快的一門學(xué)科?！叭珖叩柔t(yī)學(xué)影像教育研究會”于1999年8月23日在天津正式成立，這可以說是我國醫(yī)學(xué)影像學(xué)高等教育發(fā)展史中的里程碑。2023/1/13我國醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的發(fā)展1951年

上海精密醫(yī)療器械廠試制第一臺X線機1983年第一臺顱腦CT試制成功1988年第二代顱腦CT問世1990年第三代全身CT裝置研究成功近期永磁型和超導(dǎo)型MRI,X-刀,全身刀等設(shè)備2023/1/13現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像按其信息載體基本類型X射線

測量穿過人體組織、器官后的X線強度

核醫(yī)學(xué)成像

測量放射性藥物在體內(nèi)放射出的γ射線磁共振

測量人體組織中同類元素原子核的磁共振信號超聲成像

測量人體組織、器官對超聲的反射波或透射波光學(xué)攝影直接利用光學(xué)及電視技術(shù)，觀察人體器官形態(tài)紅外、微波測量體表的紅外信號和體內(nèi)的微波輻射信號其他

2023/1/13現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像按其信息載體基本類型X射線伽馬射線磁共振超聲成像X射線2023/1/13X射線診斷用X線機分類：(1)透視用X線機(2)普通攝影用X線機(3)消化道造影用X線機(4)胸部攝影用X線機(5)心血管造影用X線機(6)其他2023/1/13X射線使用腦血管造影術(shù)顯示的基底動脈和大后腦動脈的端平面血管攝影技術(shù)血管攝影，或稱動脈攝影、血管造影，是一種醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，用x光照射人體內(nèi)部，觀察血管分布的情形，包括動脈、靜脈或心房室。葡萄牙籍醫(yī)師兼神經(jīng)學(xué)家EgasMoniz（1949年諾貝爾獎的得主）在1927年發(fā)展出利用顯影劑執(zhí)行腦部的血管攝影，診斷出一些神經(jīng)疾病，例如腫瘤以及動靜脈畸形，他被認(rèn)為是這個領(lǐng)域的先趨者之一。隨著Seldinger技術(shù)于1953年的發(fā)明，不再需要將銳利的導(dǎo)入裝置留在血管腔內(nèi)，使得它更加地安全。X射線前臂X射線計算機斷層掃描（CT）計算機斷層成像（CT）X射線計算機斷層成像（X-RayComputedTomography，簡稱X-CT）是一種利用數(shù)位幾何處理后重建的三維放射線醫(yī)學(xué)影像。該技術(shù)主要通過單一軸面的X射線旋轉(zhuǎn)照射人體，由于不同的組織對X射線的吸收能力（或稱阻射率）不同，可以用電腦的三維技術(shù)重建出斷層面影像。經(jīng)由窗寬、窗位處理，可以得到相應(yīng)組織的斷層影像。將斷層影像層層堆棧，即可形成立體影像?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像按其信息載體基本類型X射線核醫(yī)學(xué)成像磁共振超聲成像核醫(yī)學(xué)成像伽馬射線成像屬于核醫(yī)學(xué)成像核醫(yī)學(xué)成像：一種以臟器內(nèi)外或臟器內(nèi)正常組織與病變之間的放射性濃度差別為基礎(chǔ)的臟器或病變的顯像方法。經(jīng)典的核醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)

同位素閃爍掃描機照相機發(fā)射型計算機斷層成像（ECT）單光子發(fā)射型計算機體層（SPECT)正電子發(fā)射型計算機體層（PET）

2023/1/13伽馬射線典型的正電子發(fā)射計算機斷層掃描（PET）設(shè)備圖片正電子發(fā)射計算機斷層掃描（英語：Positronemissiontomography，簡稱PET）是一種核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，它為全身提供三維的和功能運作的圖像。正電子發(fā)射計算機斷層掃描既是醫(yī)學(xué)也是研究的工具。在腫瘤學(xué)臨床醫(yī)學(xué)影像和癌擴散方面的研究方面有著大量的應(yīng)用。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像按其信息載體基本類型X射線伽瑪射線磁共振超聲成像磁共振技術(shù)人類腹部冠狀切面磁共振影像。

（所采成像脈沖序列：TurboSpinEcho,TSE。）磁共振成像（MRI）利用核磁共振（nuclearmagneticresonance，簡稱NMR）原理，依據(jù)所釋放的能量在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)環(huán)境中不同的衰減，通過外加梯度磁場檢測所發(fā)射出的電磁波，即可得知構(gòu)成這一物體原子核的位置和種類，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像。將這種技術(shù)用于人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的成像，就產(chǎn)生出一種革命性的醫(yī)學(xué)診斷工具?？焖僮兓奶荻却艌龅膽?yīng)用，大大加快了核磁共振成像的速度，使該技術(shù)在臨床診斷、科學(xué)研究的應(yīng)用成為現(xiàn)實，極大地推動了醫(yī)學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的迅速發(fā)展。從核磁共振現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)到MRI技術(shù)成熟這幾十年期間，有關(guān)核磁共振的研究領(lǐng)域曾在三個領(lǐng)域（物理、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)）內(nèi)獲得了6次諾貝爾獎，足以說明此領(lǐng)域及其衍生技術(shù)的重要性。磁共振技術(shù)2023/1/13現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像按其信息載體基本類型X射線伽瑪射線磁共振超聲成像2023/1/13超聲成像超聲成像是利用超聲的物理特性和人體器官組織聲學(xué)性質(zhì)上的差異，以波形、曲線或圖像的形式顯示和記錄，借以進(jìn)行疾病診斷的檢查方法。超聲成像由于設(shè)備不似CT或MRI設(shè)備那樣昂貴，可獲得器官的任意斷面圖像，還可觀察運動器官的活動情況，成像快，診斷及時，無痛苦與危險，屬于非損傷性檢查，因此在臨床上應(yīng)用已普及，是醫(yī)學(xué)影像學(xué)中的重要組成部分。不足之處在于圖像的對比分辨力和空間分辨力不如CT和MRI高。2023/1/13超聲成像B型超聲診斷儀B型顯示是利用A型和M型顯示技術(shù)發(fā)展起來的，它將A型的幅度調(diào)制顯示改為輝度調(diào)制顯示，亮度隨著回聲信號大小而變化，反映人體組織二維切面斷層圖像。B型顯示的實時切面圖像，真實性強，直觀性好，容易掌握。它只有20多年歷史，但發(fā)展十分迅速，儀器不斷更新?lián)Q代，近年每年都有改進(jìn)的新型B型儀出現(xiàn)，B型儀已成為超聲診斷最基本最重要的設(shè)備。目前較常用的B型超聲顯像方式有：掃查方式：線型(直線)掃查、扇形掃查、梯形掃查、弧形掃查、徑向掃查、圓周掃查、復(fù)合掃查；掃查的驅(qū)動方式：手動掃查、機械掃查、電子掃查、復(fù)合掃查。

B超圖像由不同亮度的像素構(gòu)成，像素亮度由反射回聲的強弱所決定。黑色：沒有反射灰色：中等反射白色：反射較強2023/1/13超聲成像D型超聲診斷儀超聲多普勒診斷儀簡稱D型超聲診斷儀，這類儀器是利用多普勒效應(yīng)原理，對運動的臟器和血流進(jìn)行探測。在心血管疾病診斷中必不可少，目前用于心血管診斷的超聲儀均配有多普勒，分脈沖式多普勒和連續(xù)式多普勒。近年來許多新課題離不開多普勒原理，如外周血管、人體內(nèi)部器官的血管以及新生腫瘤內(nèi)部的血供探查等等，所以現(xiàn)在彩超基本上均配備多普勒顯示模式。

彩超儀器彩超屬于D超，彩超簡單的說就是高清晰度的黑白B超再加上彩色多普勒，首先說說超聲頻移診斷法，即D超。除B型、D型還有A型、M型等超聲成像2023/1/13核磁共振成像X光血管造影CT血管造影描述大腦結(jié)構(gòu)的新方法彌散張量成像(DTI)繪出精神分裂癥患者的大腦細(xì)胞彌散張量成像圖可以揭示腦瘤如何影響神經(jīng)細(xì)胞連接，引導(dǎo)醫(yī)生進(jìn)行大