医学成像技术

医学成像技术 64学时陆宏伟 27059203 hongweilu_jack@hotmail.com

参考教材 • 《医学影像设备学》主编张里仁 • 《医学影像成像原理》主编李月卿

学习目的 • 了解各种医学成像方法的基本原理 • 了解各种影像设备 • 比较不同成像方法的优缺点及适用范围 • 有助于在日益壮大的医学影像设备行业就业

X线CT设备 X线机设备影像治疗设备介入治疗设备立体定向治疗计划核医学设备 MRI设备其它影像设备：红外(热)成像医用内窥镜医用显微镜超声设备

讲授内容 • 第一章医学影像设备概论 • 第二、三章 X线机 • 第四章数字X线设备 • 第五章 X-CT • 第六章磁共振成像设备 • 第七章　超声成像设备 • 第八章核医学成像设备 • 第九章红外成像设备 • 第十章医用内窥镜、显微镜

第一章医学影像设备学概论 第一节发展历程第二节医学影像设备分类第三节图像存储、传输系统和远程放射学系统

第一节医学影像设备发展历程 • 常规X线设备的问世，为放射学的建立奠定了基础 1895年德国物理学家伦琴发现了X射线。 X射线迅速在临床诊断上发挥了重要作用，形成了放射诊断学。

放射诊断学或称放射学 Radiology

X-ray Today

当伦琴遇见这些。。。

一个例子 手部骨折

Kathleen Nealon，16岁，高中生，学校垒球队的一名出色投球手。左手被球击中。 • 急诊医生安排Kathleen拍手部X射线图像，根据可能的结果有不同的治疗方法： • 没有骨折将手举高、放上冰块、服止痛药； • 细微骨折上石膏以保证愈合； • 粉碎性骨折人工进行连接复位。 • 摄片过程： • 放射技术人员将Kathleen的左手放于暗盒上； • 调整X射线球管使其正好位于手的上方，保护好病人的其他部位； • 技术人员退于防护墙以外，控制设备同时通过玻璃窗观察病人的情况； • 换一张胶片，重新拍摄。 • 一个月后，去除石膏，Kathleen又重新回到球场。

Kathleen在拍片

图像质量的比较

Ｘ光片的特点 • 适用于与周围软组织密度差异大的区域，如骨骼、肺部； • 若使用造影剂，也适用于动静脉血管以及一些内脏的成像； • 一般不适用于显示肿瘤（除非使用造影剂改变其周围组织的亮度）； • X射线胶片的空间分辨率高，能显示出细微结构（如骨骼中的细小裂缝和含有造影剂的血管异常）； • 胶片显示清晰无噪声，除非过曝光或曝光不足； • 传统的X射线拍片是医院最常用也是最便宜的诊断手段。

荧光屏X线成像

特点 • 能清晰显示与软组织密度相差较大的物体； • 能实时显示人体内部的情况（钡餐、碘造影剂等）； • 数字血管造影减影（Digital Subtraction Angiography，DSA）。

DSA

　Ｘ线检查可应用于呼吸、循环、泌尿生殖、骨骼、中枢神经及颌面五官等疾病的检查。Ｘ线设备至今仍是基本的、有效的临床检查设备之一。对肺、骨骼、胃肠道和心血管（尤其是冠状动脉）的诊断，仍有重要的、主导的地位。　Ｘ线检查可应用于呼吸、循环、泌尿生殖、骨骼、中枢神经及颌面五官等疾病的检查。Ｘ线设备至今仍是基本的、有效的临床检查设备之一。对肺、骨骼、胃肠道和心血管（尤其是冠状动脉）的诊断，仍有重要的、主导的地位。

第一节医学影像设备发展历程 • X线CT的诞生，是医学影像设备的新里程碑 1972年，英国工程师G.N.Hounsfield首次研制成功世界上第一台颅脑X线CT扫描机。

心脏成像

CT密度分辨力高，能分辨出0.1％~0.5％Ｘ线衰减系数的差异，比传统的Ｘ线检查高10~20倍；CT密度分辨力高，能分辨出0.1％~0.5％Ｘ线衰减系数的差异，比传统的Ｘ线检查高10~20倍； • 空间分辨力到0.1mm量级； • CT在医学影像诊断中占重要地位，特别是对颅脑、腹部的肝、胆、胰和后腹膜腔、肾和肾上腺等病变影像诊断中占重要地位。

第一节医学影像设备发展历程 • 20世纪80年代，磁共振成像设备开始应用于临床

MRI图像

MRI图像软组织分辨力高，调整梯度磁场的方向和方式，可直接获得不同体位的体层图像；MRI图像软组织分辨力高，调整梯度磁场的方向和方式，可直接获得不同体位的体层图像； • MRI尤其适用于中枢神经系统、心血管系统和盆腔实质脏器、四肢关节和软组织等的检查 • 功能MRI主要用于研究脑组织的生理解剖，提供各部分脑组织的功能区分布。

第一节医学影像设备发展历程 • 数字减影血管造影(DSA)和计算机摄影(CR)等数字化设备的开发，使常规X线设备迈向了数字化的影像。使图像的处理极为方便，远距离传输成为可能。

能量减影 左侧为标准胸片，右侧为高能肋骨片，中间为去骨影后的肺组织片

超声设备 • 放射性核素设备 • 介入放射学

第一节医学影像设备发展历程 • 现代医学影像设备体系的建立 • 医学影像诊断设备——应用各种成像技术和方法，使人体内部结构和器官构成图像，达到诊断目的。 • 介入放射学设备——在影像设备的监视下采集标本或通过医学影像设备的引导和定位对某些疾病进行治疗，如伽玛刀、Ｘ刀、医用直线加速器。 • 医学影像治疗设备医学影像设备发展简况见表P3页表1-1

第一节医学影像设备发展历程 我国医学影像设备发展简况 • 1911年，引进一架小型X线机，由英籍医生康德捐赠给河北省中华医院（今开滦医院）。 • 1951年，上海精密医疗器械厂首先试制成功200mA X线机。 • 1954年，复旦大学的华中一教授试制成功固定阳极X线管。60年代，上海医疗器械九厂研制成功旋转阳极X线管。 • 1973年，瑞金医院等单位研制出乳腺摄影X线机。 • 1983年，第一台颅脑CT试制成功，88年第二代颅脑CT问世，1990年第三代全身CT装置研制成功。 • 90年代以后，我国已经有生产MRI、X刀、刀等设备的能力。

第二节医学影像设备分类 医学影像诊断设备医学影像治疗设备

一、医学影像诊断设备 按影像信息载体的不同： • X线设备（X线机和X-CT） • MRI设备 • US设备 • 核医学设备 • 热成像设备 • 医用光学设备（医用内镜）

第二节医学影像设备分类 （一）X线设备主要有：X线机、数字化X线机设备(DSA、CR、DR等)和X线计算机体层(即X线CT)。产生的图像是人体组织脏器密度差的反映。

X线成像－正常胸部正侧位像

采用何种波长的Ｘ射线？ • 从分辨率考虑　Ｘ线波长应小于１cm • 从衰减系数考虑波长为　　　　　　　　的Ｘ射线，透过人体时对大部分组织呈现出明显的衰减差别

第二节医学影像设备分类 （二）磁共振成像设备（MRI）利用人体组织脏器中氢核的密度、化学组成结构的不同，在产生磁共振后释放出来的信号就会不同而形成图像。可清楚显示骨骼、软骨、肌腱、脂肪、韧带、神经、血管等各种组织结构。左图为T1加权像右图为T2加权像

MRI的优点 • 可任意层面成像 • 软组织分辨力高 • 能够功能成像 • 提供人体器官或细胞新陈代谢方面信息 • 无电离辐射的危害 • MRI的缺点 • 成像时间较长 • 不能携带金属进行检查（如心脏起搏器） • 设备价格昂贵

第二节医学影像设备分类 （三）超声成像设备（US）利用人体组织结构交界面的反射回波信号成像。目前有A超、B超、C超、M超、P超，使用最广泛的是B超。右图为B超图像

X-Ray与US比较

第二节医学影像设备分类 （四）核医学成像设备主要有：伽玛照相机、SPECT、PET。通过放射性药物在人体内的吸收后，探测人体内放射性分布情况而成的图像。

SPECT在动态功能检查或早期诊断方面有其独到之处。PET可用人体物质组成元素（如11C、15O、13N等）来制造放射性药物，特别适合做人体生理和功能方面的研究，尤其是对代谢功能的研究；其缺点是在其附近要有生产半衰期较短的放射性核素的加速器和建立放射化学实验室，费用高昂。SPECT在动态功能检查或早期诊断方面有其独到之处。PET可用人体物质组成元素（如11C、15O、13N等）来制造放射性药物，特别适合做人体生理和功能方面的研究，尤其是对代谢功能的研究；其缺点是在其附近要有生产半衰期较短的放射性核素的加速器和建立放射化学实验室，费用高昂。

第二节医学影像设备分类 （五）热成像设备测量人体体表的温度分布情况而构成的图像。

热成像设备的用途 • 评价血流分布是否正常 • 评价交感神经系统的活动 • 研究皮下组织增加的代谢热或动脉血流通过热传导使体温升高的情况　　　由于引起人体组织温度异常分布的因素很多，因此热成像设备得不到准确的诊断结果，它所提供的信息仅供参考。

第二节医学影像设备分类 （六）医用内窥镜将光源和图像接收器插入人体，观察人体胃、肠、喉管等部位的组织情况。有电子内镜、光导纤维内镜、胶囊内镜。

第二节医学影像设备分类 (七)　几种医学影像设备的比较参见教材page9表1-2

第二节医学影像设备分类 • 医学影像治疗设备 (一)介入放射学系统——是指借助高精度计算机化的影像仪器的观察，通过导管伸入体内进行诊断与治疗的一种新型设备与技术。　介入性导管，导管附件（内支架、弹簧圈、导丝）

第二节医学影像设备分类 (二)立体定向放射外科学系统——利用现代CT、MRI或DSA设备，加上立体定向头架装置对颅内病变区做高精度定位，经过专用治疗计划系统作出最优化治疗计划，然后借助X刀或伽玛刀进行治疗。

伽玛刀 定位头架

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