醫(yī)學(xué)影像設(shè)備緒論

第一章緒論1編輯ppt本章提要醫(yī)學(xué)影像設(shè)備是確定由于疾病或損傷所造成的機(jī)能失常的原因，獲取人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息，用以了解人體內(nèi)部病變是否存在及其病變的大小、范圍、形態(tài)、范圍與周圍器官關(guān)系的設(shè)備。主要有：Ct、MR、DSA、CRDR核醫(yī)學(xué)超聲本學(xué)科主要任務(wù)是：研究醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的根本結(jié)構(gòu)、根本原理、根本應(yīng)用、安裝調(diào)試、質(zhì)量保證和日常維護(hù)管理2編輯ppt第一節(jié)X線成像設(shè)備的開展3編輯pptX線機(jī)4編輯ppt5編輯ppt一、初始階段含氣離子管產(chǎn)生X線、蓄電池供高壓、裸線輸送圖像極差6編輯ppt二、實用階段真空技術(shù)開展1913年美國coolidge研制成功第一只熱陰極、固定陽極X線管7編輯ppt1915年，高壓變壓器和高壓整流管相繼投入使用，X線的量和質(zhì)得以改善X線機(jī)的構(gòu)造進(jìn)入了電磁部件控制階段，有了配合攝影、透視、治療所需的機(jī)械結(jié)構(gòu)和輔助設(shè)備8編輯ppt三、提高完善階段1927年，研制成功旋轉(zhuǎn)陽極X線管。9編輯pptX線機(jī)結(jié)構(gòu)更完善、更精密、多功能和自動化方向發(fā)展，各種預(yù)示電路穩(wěn)壓電路、保護(hù)電路也相繼完善。高壓發(fā)生器采用單相全波整流方式高壓電纜由裸露式開展為防電擊式機(jī)械和輔助設(shè)備結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固靈活有了斷層、記波攝影、熒光攝影、放大攝影等設(shè)備。防護(hù)進(jìn)一步加強(qiáng)10編輯ppt四、影像增強(qiáng)器階段20世紀(jì)50年代，出現(xiàn)了影增---X線電視成像系統(tǒng)11編輯pptX線機(jī)主機(jī)電路和機(jī)械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了自動化和半自動化高壓發(fā)生器采用高壓硅堆整流器控制電路采用新型電子元件、數(shù)字技術(shù)、集成電路、自動檢測、計算機(jī)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)更加緊密和靈活隔室操作更加有利于防護(hù)12編輯ppt五、數(shù)字化階段20世紀(jì)80年代CR90年代末DRPACS全數(shù)字化醫(yī)院平板探測器對普通放射和DSA的影響13編輯pptCR圖像處理系統(tǒng)14編輯ppt15編輯ppt16編輯ppt第二節(jié)CT成像設(shè)備的開展17編輯ppt18編輯ppt19編輯ppt20編輯ppt

●1972年Housfield創(chuàng)造頭顱CT-非螺旋CT：

掃描部位的延伸

●80年代到90年代：掃描速度的角逐

●90年代到2000年：MSCT

●1989年，螺旋CT

●1998年，MSCT

●2004年，64層CT容積CT

●2005年，DSCT

●2021年，能譜CT

21編輯ppt一、提高速度〔一〕提高掃描速度1.提高軸向掃描速度〔1〕20秒階段：平掃+旋轉(zhuǎn)方式最快〔2〕1秒階段：旋轉(zhuǎn)+旋轉(zhuǎn)最快〔3)亞秒階段：普通螺旋最快0.75秒〔電機(jī)+皮帶〕〔4〕﹤0.5秒階段：電磁驅(qū)動達(dá)0.35秒〔5〕﹤0.3秒階段：利用超高速氣動軸承和高壓氣流達(dá)0.27秒〔6〕﹤0.1秒階段：第一代雙源DSCT83毫秒〔7〕﹤50毫秒階段：電子束CT25毫秒22編輯ppt第一代雙源CT安裝有兩套X線球管和兩套探測器的CT機(jī)。兩套采集系統(tǒng)成90°放置，一套覆蓋全部50cm掃描野，一套覆蓋26cm中心掃描野?？煞謩e調(diào)節(jié)KV和mAs，可同時也可單獨采集圖像，時間分辨力明顯提高。掃描參數(shù)：KV、mA、Time；準(zhǔn)直器總寬度19.2mm，64層/周，最薄層厚0.3mm，球管旋轉(zhuǎn)速率0.33-0.5S/周23編輯ppt2.提高容積掃描速度320排CT16cmcoverageperrotation320X0.5mmdetectorelements350msecrotationtime650lbpatientcouch24編輯ppt〔二〕重建和處理速度得益于計算機(jī)技術(shù)的開展采用并行處理、多工作站流水作業(yè)，多處理器的工作站SCSI磁盤陣列光纖傳輸、千兆網(wǎng)絡(luò)專用圖像處理軟件25編輯ppt二、提高圖像質(zhì)量〔一〕空間分辨率指在高比照條件下〔比照度差異大于10%〕鑒別出細(xì)微差異的能力。是圖像中可識別的臨界物體空間幾何長度的最小極限，即對細(xì)微結(jié)構(gòu)的分辨率。1.平面內(nèi)的空間分辨率與探測器X軸方向密度有關(guān)2.Z軸空間分辨率層厚有關(guān)各向同性26編輯ppt〔二〕時間分辨率是指CT掃描圖像分辨運(yùn)動器官部位的能力1.平面時間分辨率：軸向時間分辨率機(jī)架轉(zhuǎn)速有關(guān)2.Z軸時間分辨率Z軸方向上覆蓋范圍內(nèi)的掃描速度320CT各時同性27編輯ppt28編輯ppt三、拓展應(yīng)用范圍(一〕心臟掃描要求轉(zhuǎn)速小于0.5秒通過扇區(qū)重建技術(shù)來提高時間分辨率心電門控重建原理中，在機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度不變的前提下，可以采用螺旋掃描多個以上心動周期中同一時相獲取數(shù)據(jù)重疊重建而獲得圖像，時間分辨率就成了可變值。29編輯ppt扇區(qū)：是一周螺旋掃描中的一個數(shù)據(jù)段。在冠狀動脈CT圖像的重建中一般采用180°的掃描數(shù)據(jù)，稱為單扇區(qū)重建。如果采用一段螺旋掃描中不同心動周期、相同相位兩個90°的掃描數(shù)據(jù)合并重建為一幅圖像，那么被稱為雙扇區(qū)重建；目的主要是為了提高冠狀動脈CT檢查時的時間分辨率30編輯ppt〔二〕CT灌注成像定義：是在靜脈注射比照劑的同時對選定的層面進(jìn)行連續(xù)屢次動態(tài)掃描，以獲得該層面內(nèi)每一體素的時間密度曲線〔TDC〕，然后根據(jù)曲線利用不同的數(shù)學(xué)模型計算出組織血流灌注的各項參數(shù)，并可通過色彩賦值形成灌注圖像，以此來評價組織器官的灌注狀態(tài)。利用影像技術(shù)進(jìn)行灌注CTP可以測量局部組織血流灌注，了解血流動力學(xué)及功能變化，屬于功能成像范疇。定量觀察參數(shù)：血流量BF、血容量BV、峰值時間TTP、平均通過時間MTT、外表通透性PS等。常見臨床應(yīng)用：腦、心臟、肝臟、腎。31編輯pptCBPMTTCT灌注彩圖32編輯ppt〔三〕雙能量成像最早應(yīng)用于DR和CT,2005年隨著雙源CT的應(yīng)用而開拓了雙能量成像的新領(lǐng)域。原理：利用X線與物質(zhì)作用的衰減定律物理學(xué)家已經(jīng)測定:物質(zhì)的質(zhì)量吸收系數(shù)隨X線能量變化任何物質(zhì)都有對應(yīng)的特征吸收曲線吸收曲線能夠用兩個能量點來表達(dá)和CT有關(guān)的現(xiàn)象:CT值對應(yīng)物體對X射線的線性吸收在連續(xù)能譜下物質(zhì)吸收是平均效應(yīng)不同能譜(kV)產(chǎn)生不同的平均效應(yīng)33編輯ppt目前兩種方式：雙源CT、高壓發(fā)生器瞬時切換單源CT34編輯ppt低能量圖像有助于提高圖像質(zhì)量及病灶撿出率70keV混合能量50keV35編輯ppt〔四〕仿真內(nèi)鏡技術(shù)利用計算機(jī)軟件功能，將螺旋CT容積掃描獲得的圖像數(shù)據(jù)重組出空腔器官內(nèi)外表的立體圖像，類似纖維內(nèi)窺鏡所見。容積數(shù)據(jù)重建出立體圖像是CT內(nèi)窺鏡成像的根底。CTVE目前多用于鼻腔、喉管、氣管、支氣管、胃腸道、輸尿管、膀胱和大血管等但有組織特異性較差，且不能進(jìn)行活檢等36編輯ppt結(jié)腸CTVE37編輯ppt氣管CTVE38編輯ppt〔五〕各種后處理技術(shù)VR、MIP、MPR、SSD等各種后處理技術(shù)---進(jìn)入多維診斷模式39編輯ppt40編輯ppt四、減少輻射劑量〔一〕硬件方面探測器靈敏度提高：氣體-晶體-固態(tài)陶瓷-光子高頻高壓發(fā)生器準(zhǔn)直器濾過器〔二〕軟件方面管電流調(diào)制技術(shù)四維實時劑量調(diào)節(jié)技術(shù)前瞻性門控迭代重建技術(shù)41編輯ppt第三節(jié)磁共振成像設(shè)備的開展42編輯ppt磁共振成像〔magneticresonancimanging,MRI〕是利用射頻〔radiofrequency,RF)電磁波對置于磁場中的含有自旋不為零的原子核的物質(zhì)進(jìn)行激發(fā)，發(fā)生核磁共振〔nuclearmagneticresonance,NMR〕,用感應(yīng)線圈采集共振信號，經(jīng)處理，按一定數(shù)學(xué)方法，建立的數(shù)字圖像。是通過測量構(gòu)成人體組織的元素原子核的磁共振信號來實現(xiàn)人體成像的。是隨著計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、低溫超導(dǎo)技術(shù)迅速開展可提供形態(tài)學(xué)信息、生物化學(xué)及代謝信息43編輯ppt超導(dǎo)型MRI的構(gòu)成44編輯ppt1946年，美國的Purcell及Bloch領(lǐng)導(dǎo)的兩個研究小組各自獨立地發(fā)現(xiàn)了MR現(xiàn)象。兩人共同獲得1952年的諾貝爾物理獎

●1970年美國紐約州立大學(xué)的Raymond.Damadian利用MRS儀對鼠的正常組織和癌變組織樣品研究發(fā)現(xiàn)，癌變組織的T1、T2弛豫時間比正常組織長。

●1972年美國紐約州立大學(xué)的Pual.Lauterbur利用梯度磁場進(jìn)行空間定位，用兩個充水試管獲得了第一幅MR圖像。

45編輯ppt●1973-1978年產(chǎn)生多種成像方法和理論，進(jìn)行了一系列人體成像的根底醫(yī)學(xué)研究和技術(shù)準(zhǔn)備工作?！?976年英格蘭Mansfield活體手指MR圖像●1977年Damadian得到第一幅胸部質(zhì)子密度加權(quán)圖像

●1978年在英國取得了第一幅人體頭部的MR圖像。在此后的同一年，又取得了人體的第一幅胸、腹部圖像。

46編輯ppt圖為2003年醫(yī)學(xué)獎得主美國科學(xué)家勞特布爾和英國科學(xué)家曼斯菲爾德47編輯ppt●1980年，第一臺可以應(yīng)用于臨床的全身MRI在Fonar公司誕生●1984年，第一臺醫(yī)用MR獲美國FDA認(rèn)證●1985年，我國引進(jìn)第一臺臨床MRI●1989年，安科公司生產(chǎn)出國產(chǎn)永磁0.15TMR48編輯ppt一、磁體它的作用是產(chǎn)生均勻的靜磁場。向著高場強(qiáng)、短腔磁體、開放式及專用機(jī)開展靜音技術(shù)低磁場強(qiáng)度永磁開放型MRI設(shè)備的磁場強(qiáng)度已達(dá)0.4T。開放式MRI設(shè)備的優(yōu)點是可消除病人的幽閉恐懼癥。超導(dǎo)型MRI設(shè)備的磁場強(qiáng)度已由傳統(tǒng)的1.5T開展到3T。49編輯ppt50編輯ppt開放式MRI設(shè)備51編輯ppt二、梯度切換速度、幅度更高雙梯度快速掃描序列要求高性能的梯度磁場。梯度磁場與切換率的提升和改進(jìn)。目前梯度磁場強(qiáng)度已到達(dá)50mT/m以上，切換率200mT/m/ms以上。梯度磁場與切換率影響MRI設(shè)備的成像時間，決定圖像的空間分辨率。雙梯度系統(tǒng)、組合平面系統(tǒng)和非線性梯度系統(tǒng)的出現(xiàn)，使MRI設(shè)備梯度線圈的形式多樣化。52編輯ppt三、射頻系統(tǒng)

射頻系統(tǒng)用來發(fā)射射頻磁場，激發(fā)樣品的磁化強(qiáng)度產(chǎn)生磁共振，同時，接受樣品磁共振發(fā)射出來的信號。

經(jīng)歷了線性極化線圈、圓形極化或者正交線圈、相控陣線圈及全景化一體TIM技術(shù)53編輯ppt四、采集技術(shù)和重建系統(tǒng)現(xiàn)代脈沖序列和掃描技術(shù)設(shè)計集中于更高采集效率的方法+128-127K0phasefrequency54編輯ppt五、軟件技術(shù)的開展Propeller技術(shù)MR-DSA乳腺動態(tài)增強(qiáng)LAVA技術(shù)MRS擴(kuò)散張量成像fMRI55編輯ppt3DFocalCSI-前列腺頻譜

56編輯ppt彌散張量成像—3D白質(zhì)束成像57編輯ppt3DfMRI58編輯ppt第四節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的開展59編輯ppt核醫(yī)學(xué)是研究放射性核素及其射線在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的學(xué)科。核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備通過探測注射到受檢者體內(nèi)的放射性藥物發(fā)出的射線進(jìn)行成像，是核技術(shù)、電子學(xué)、影像學(xué)、計算機(jī)和醫(yī)學(xué)相互滲透互相結(jié)合得綜合性醫(yī)學(xué)影像設(shè)備?？梢燥@示人體的生理、生化過程及臟器形態(tài)是分子影像的主要成像模式60編輯ppt最早采用的儀器是1951年卡森研制的放射性同位素線性掃描儀〔即閃爍掃描儀〕。1957年，美國人Anger研制的γ閃爍照相機(jī)〔gammascinticamera〕具有快速顯像的本領(lǐng)，使得核素影像診斷從靜態(tài)進(jìn)入到動態(tài)觀察，能夠指示臟器的生理代謝功能。1974年，放射性核素掃描與CT技術(shù)結(jié)合起來，研制出發(fā)射型計算機(jī)體層掃描術(shù)〔emissioncomputedtomography，ECT〕。這一技術(shù)不僅對各種臟器及其病變進(jìn)行立體顯像，能動態(tài)觀察各種臟器的形態(tài)、功能和代謝的變化，而且能進(jìn)行體層、立體顯像。61編輯ppt62編輯ppt正電子發(fā)射型計算機(jī)體層

〔positronemissioncomputedtomography,PET〕利用圍繞患者對向分布的多對探頭采集一對來自正電子湮滅輻射的Y光子進(jìn)行用符合成像。同位素：碳、氮、氧、氟等在腫瘤、神經(jīng)和心血管得到深入應(yīng)用。63編輯ppt電64編輯pptPET-CT〔positronemissiontomography-computedtomography〕全稱為正電子發(fā)射斷層顯像/X線計算機(jī)體層成像儀：是一種將PET〔功能代謝顯像〕和CT〔解剖結(jié)構(gòu)顯像〕兩種先進(jìn)的影像技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起的新型的檢查技術(shù)，它是將微量的正電子核素示蹤劑注射到人體內(nèi)，然后采用特殊的體外探測儀〔PET〕探測這些正電子核素人體各臟器的分布情況，通過計算機(jī)斷層顯像的方法顯示人體的主要