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医学影像技术总论 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望前言医学影像检查技术课程是医学影技术专业的一门专业核心课程。在本课程中所学到的知识和技能，直接与临床医学影像检查技术岗位相对接，决定了将来从事医学影像技术工作应具有的知识与职业能力。本章主要介绍医学影像检查技术的概念、研究内容与发展历程，医学影技师的定位及职责；另对本课程的课程目标及学习方法作介绍，为后续学习打基础。医学影像检查技术及其研究内容医学影像检查技术及其研究内容医学影检查技术是利用多种专门成像机制，获取人体内部结构信息，以影像方式提供医学诊疗依据的学科，是由多门学科交叉而形成的应用技术。在医学领域中，以影像手段提供诊疗信息的方式很多，但是从医学影学科的建立与发展过程、影像检查属性以及临床岗位实际工作来看，各种可见光成像技术未包括在影像科工作范畴内。医学影检查技术是研究成像方法的学科，研究在成像过程中如何正确运用成像手段，克服不利因素，使被检者以最小的代价(痛苦、辐射损伤、费用、时间)，最大限度地提取真实的人体解剖结构、病理、生理生化(指功能成)信息，得到符合临床诊疗要求的影像。医学影检查技术研究的主要内容是：X线摄影条件、X线检查体位、模拟和数字X线成体技术、X线造影检查技术、照片影像处理和打印技术、CT技术、磁共振成检查技术(magnetic resonance imaging.MRI)、放射诊断影像质量评价及管理。超声检查技术和影核医学检查技术虽然在系列教材中分别单列编写，但就其技术属性讲，亦属于医学影检查技术的范畴。医学影像检查技术的发展历程医学影像检查技术的发展历程X线摄影的发展1895年11月8日，德国物理学家伦琴（Withelm Conrad Roentgen，18451923）在做真空管高压放电实验时，发现了一种肉眼看不见、但具有很强的穿透本领、能使某些物质发出荧光和使胶片感光的新型射线，即X射线，简称为X线。1896年，德国西门子公司研制出世界上第一只X线管。20世纪1020年代，出现了常规X线机。其后，由于X线管、变压器和相关的仪器、设备以及人工对比剂的不断开发利用，尤其是体层装置、影像增强器、连续摄影、快速换片机、高压注射器、电视、电影和录像记录系统的应用，到20世纪60年代中、末期，已形成了较完整的学科体系，称为影像设备学。常规X线技术的发展 从出现X线机到现在100多年的历史中，常规X线技术发展十分迅速，大体上可分为以下4个时代：气体线管和感应圈时代(18951916年）。这个时代的X线机主要是由气体X线管和感应圈组成，或由静电起电机组成。伦琴使用的X线机的管电压只有40kV50kV，管电流强度电流仅有1mA，当时拍摄一张手的X线照片要用30min1h。热电子线管、变压器式高压发生器的实用化时代（19101925年）。这个时期由于考林杰发明了热电子线管，纳斯科开发了变压器式高压发生装置，从而奠定了现代X线设备的基础。防电击、防散射线设备的实用化时代（19251945年）。在这个时代的前半个时期，防电击、防散射型线机，三相高压发生器，电容充放电线装置，旋转阳极线球管相继出现，可以说是诊断线机的成熟时代。在年，西门子公司已能生产单相全波、k、,k、的线机；同年也制成了三相六峰k、1000的线机等产品。高条件、大容量、控制技术现代化时代（年现在）。大功率旋转阳极线球管的问世是线机大功率化的前提，并使线像质有了明显提高，使某些活动器官的诊断和细微结构的放大摄影成为可能。在这个时期各种辅助装置相继出现，也使线机本身及有关线诊断技术得到进一步的改进和提高，如断层、记波和光学缩影等。这时线成像设备已成为基础研究和临床各科诊疗工作中不可缺少的常规设备了。20世纪年代初，线影像增强器的出现，使诊断线机的性能和应用范围有了一个新的发展。最引人注目的是线电视、录像和间接动态摄影技术的出现，它们在一定程度上解决了动态检查、影像再现等问题，简化了操作，机械运动更灵活、安全，X线防护措施更完善，为现代医疗技术发展提供了日益完善的诊断手段。与此同期，尽管出现了一系列的新的影像技术，如型超声、红外热像、纤维光学内窥镜等，但线成像设备仍显示出越来越重要的地位。1920年左右的X线检查 上个世纪初的技术人员防护设备 1918年最早一代的移动X线设备 早期的床旁X线检查 1941年护士正在操作床旁X线设备 上世纪五十年代，为了迎合儿童的特点，技术人员在线设备上加装了木马 1942年，医护人员给一名婴儿做X线检查 自幼开始的熏陶，甚至已经让X线成为人们健康理念的一部分 1956年的选美比赛中，选手们甚至拍摄了X线，以展示她们标准的身材 就诊断影像领域而言:数字化成像技术的出现,不是为了创造一种满足感官需要的新影像图像处理的最高原则是在优化(美化?)图像的同时,保持诊断信息的正确性造影技术的发展普通X线摄影技术对于那些X线吸收差异比较大的组织和器官来说意义很大，但是对于对X线吸收的天然对比较小的组织结构则难以显示。于是利用引人对比剂来提高组织之间的对比的方法，应用于临床。胃肠道造影检查始于1898年，开始使用的是硝酸铋，由于副作用比较大，后来于1910年改用硫酸钡。1912年气体被应用于脑部造影，之后又被应用于腹腔、关节等部位，后来CT技术广泛应用，气体造影检查已淘汰。碘制剂用于造影检查是在20世纪20年代初，剂型有油剂、水剂、片剂等，先后被应用于脊髓、胆道、尿路、心脏、血管以及生殖器官的造影检查。早期的无机碘制剂毒副作用大，有机碘制剂减少了毒副作用。20世纪60年代，提出了低渗性对比剂的概念，随之开发出了非离子型对比利，使对比剂的毒副作用大大减小。目前心血管造影检查几乎全部都是非离子型对比剂。数字化X线技术的发展 数字减影血管造影数字减影血管造影DSA由美国的威斯康星大学的Mistretta组和亚利桑纳大学的Nadelman组首先研制成功，于1980年11月在芝加哥召开的北美放射学会上公布于世。DSA具有微创、实时成像、对比分辨力高、安全、简便等特点，目前，正向快速旋转三维成像实时减影方向发展，从而扩大了血管造影的应用范围。计算机X线摄影（CR）是20世纪80年代开发的数字式成像设备。CR具有减少曝光量和宽容度大等优点，更重要的是可作为数字化图像纳入图像存储与传输系统（PACS）。20世纪90年代中期，随着X线实时高分辨力平板型探测器（FPD）的发明，数字X线成像（DR）设备逐步兴起，并逐步推广。X线成像技术的巨变美图秀秀这个世界呼唤真实这个世界呼唤真实!CT扫描机的发展简史（一）CT的发明和诞生1917年，雷登(JRadon)指出对二维或三维的物体，可以从各个不同方向上的投影，用数学方法计算出唯一的一张重建图像。称之谓雷登变换。3601963年，美国数学学A.M.Cormark解决了图像重建的数学方法。1967年，豪斯菲尔德(Godfrey Hounsfield)制成了第一台可用于临床的CT。1971年9月第一台头扫描CT机安装在英国的一所医院中。1972年，第一张临床CT图像是在伦敦的AtkinsonMorley医院拍摄的。用9天时间采集数据，2.5小时重建一幅图像，区分衰减系数4%。CT立即受到了医学界的热烈欢迎，成功震惊了整个医学界，CT的发明被认为是“自从伦琴1895年发现X 线以来，在放射医学、医学物理和相关学科领域里，没有能与之相比拟的发明”Hounsfield 和 Cormack 因发明 CT 获得1979 年诺贝尔医学和生理学奖。1974年，美国Georga Town医学中心的工程师Ledley设计出了全身CT扫描机，使CT的应用扩展到全身各个部位的影像学检查。第五代CT螺旋CT与传统的扫描最大的不同在于数据的采集不是一层一层地进行的，而是连续的容积扫描。在扫描过程中，X线管连续的围绕病人旋转，与此同时，承托病人的扫描床匀速的向机架扫描孔内推进，这样X线束在病人的扫描部位的照射轨迹是螺旋状的，因此称为螺旋扫描，螺旋扫描是采集人体组织一段体积的信息，因此这一技术也叫容积扫描。双源CT双源CT,顾名思义即装配有2个球管和对应的2个探测器系统的CT,最早的关于双(多)源CT的专利构想分别由德国西门子公司、美国GE公司及荷兰飞利浦公司分别提出。由于工程和技术方面的原因，目前仅西门子一家公司将此构想实现为产品。传统螺旋CT由于仅有一套X射线发生装置和一套探测器系统，所以在扫描高速运动物体时(比如冠状动脉)将会显得力不从心。通常情况下，工程师通过加快CT的旋转速度来提高CT对运动物体的捕捉能力，但是受限于工业水平和CT旋转时产生的巨大离心力，目前最快的CT也只能达到0.27秒旋转一圈。双源CT系统同时使用了2个射线源和2个探测器系统，能够以looms以内的时间分辨率采集与心电图同步的心脏和冠状动脉图像。该系统能够在不需要控制心率的情况下，对高心率、心率不规则甚至心律不齐患者进行心脏成像。同时，2个射线源能够输出不同能量的X射线。利用双能曝光技术明显改善CT的组织分辨力。2008年，Gemstone材料探测器应用于CT，通过X线管电压(80kv和140kv)的瞬间切换可以产生101个单能级CT影像，其能谱技术在增强组织对比度、去除金属伪影，以及能量去骨质和碘无机物等临床应用上有一定的临床价值。其间，cT灌注成体技术的开发，是cT技术由单一的形态学诊断技术向功能性影像诊断技术发展的重要标志。CT第一代第一代第二代第二代第三代第三代第四代第四代第五代第五代每方位的人体断面每方位的人体断面扫扫描描时间时间（秒）（秒）110.5约约0.25小于小于0.0004做做圆圆周周扫扫描所需的描所需的时间时间（秒）（秒）约为约为200约为约为185约为约为10.01MRI检查技术的发展检查技术的发展1946年年美国加州大学Bloch和麻省哈佛大学Purcell发现核磁共振现象，并用于化学分析。60年代年代 人们用磁共振技术检测了动物体内分布的氢，磷，氮的 NMR 信号，开始了对生物组织的化学分析研究。1971年年美国纽约州立大学Damadian发现老鼠正常组织与癌变组织氢原子核弛豫时间不同，肿瘤的T1、T2时间延长。1972年年纽约州立大学 Lauterbur 首先提出了利用磁场和射频相结合的方法来获得核磁共振 图像（两个充水试管MR像）。布洛赫布洛赫(Felix Bloch)帕塞尔帕塞尔 (Edward Purcell)1973年年Lauterbur用反投影法完成MRI实验室成像的工作。1974年年Lauterbur 做出活鼠MR像。1977年年英国阿伯丁大学的Hinshow和Bottomley取得了第一幅人手腕关节剖面MR像。Damadian 获得胸部 MR 像。1978年年英国阿伯丁大学Mallard取得了人体头部的磁共振图像。1980年年完成了MRI全身扫描。1989年年 国产 MR 机商品化。1993年年 至今，MR 机更新换代发展迅速，目前已形成以下几种形式：综合型综合型（0.3T3.0T临床）开放式开放式（OPEN以低场为主）专业型专业型（神经、心脏、骨关节、乳腺等）超高场机型超高场机型（4.0T、7.0T、8.0T、9.4 T、17.6T 研究）超高速型超高速型（扫描成像速度极快、亚毫秒级，具有MR实时成像及多种功能）核磁共振空间定位方法开拓者劳特伯核磁共振空间定位方法开拓者劳特伯 (Paul Lauterbur)磁共振磁共振 EPI 序列发明者序列发明者曼斯菲尔德曼斯菲尔德 (Peter Mansfield)超声和放射性核素设备与技术除此之外，超声检查技术、核医学检查技术(又称放射性核素显像)都是重要的医学影检查技术，这些技术与上述各种检查技术，共同构建起医学影检查技术体系。需说明一点的是，医学影像检查技术经过了模拟、数字两个主要发展历程并逐步建立起来个较为完整的检查系统，这些影检查技术，各有所长，各有不足，它们相互弥补，不能互相替代，要遵循简便、安全、费用低廉且能达到诊断目的为原则来选择检查技术。为确保这些检查技术发挥作用，必须树立世界卫生组织(WHO)提出的医学影像诊断质量保证(quahty QA)和质量控制(quality control，QC)的理念，即质量管理(qualitymanagement，QM)的理念，若不建立这样的理念，尽管检查技术非常现代化，数字化，也不能为诊断医师提供清晰的、准确的、足量的影像诊断信息。医学影像技师的定位及职责医学影像技师的定位及职责医学影技师的定位医疗服务是由全体医务工作者的工作团队相互配合共同完成的。医学影技师作为医疗队伍中的一个重要组成部分，其从事的工作是临床医疗工作链中一个不可或缺的重要环节。医学影技师是具有特殊技术的医务人员，要有技术、有形象、有修养、有尊严、高姿态，要在自己所处的岗位上做好两个服务。一是为其他部门的医疗工作者服务好，充分发挥设备性能和自身技术优势，满足整个医疗团队的需要；二是要对被检者表示关爱，要理解患者的心情、尊重患者隐私，包容其过激言行，用安慰、鼓励的语言，争取其配合检查。使自己的工作成为医疗服务链中可靠的一环，使服务过程和结果成为精品。医学影像技师的职责医学影像技师的主要职责是充分发挥设备功能和性能，最大限度地提取人体解剖结构、病理学、生理生化信息，得到真实、满足临床诊断要求的影像学佐证。医学影技师应充分理解每一位被检者影学检查目的和影像医师、临床医师希望得到的诊断信息，发挥设备的最大功效和自身潜力，尽可能地满足诊断的需要；应结合检查申请单，并综合在检查过程中初步得到的各种信息，主动及时地作出合理的修正或追加必要的检查；必要时与医师联系共同商定检查方案，以减少不必要的延误和往返；应掌握每一位患者的有关临床情况，应随时注意检查过程中所观察到的、对诊断或治疗有意义的症状和体征，提供给医生作为诊断与治疗工作的参考；在检查中要对被检查者进行有效监测，遇到被检查者出现危急状况时要及时、妥善处理，避免影像学检查中发生意外；应熟知辐射防护知识，在检查中对陪同人员、被检者，特别是孕妇和儿童做有效的防护。医学影技术发展日新月异，医学影像设备的技术含量越来越高，功能越来越丰富，更新周期越来越短。这就要求影像技师紧跟时代发展，加强知识更新，不断提高操作技能，学好、用好新设备。要对设备的应用全面掌握，充分发挥其全部功能和性能为被检者服务。影设备的功能不能得到充分利用，也是一个极大的浪费。如何开发机器的潜能、利用好设备，把其作用全部发挥出来，提高诊断准确性，更好地为患者服务，影技师责无旁贷。课程总目标及学习方法课程总目标及学习方法课程总目标医学影像检查技术课程是医学影像技术专业的专业核心课程之一。学习这门课程的目的是，应用这些先进的影像检查设备和准确无误的专业操作技能为临床提供符合要求的清晰医学图像，使患者早日得到正确诊断和治疗。在检查过程中尽量减少病人痛苦，减少被检者接受的放射线辐射剂量。通过本课程的学习，掌握各部位X线摄影检查、X线造影检查、CT检查、MR检查等影学检查的基本知识；掌握检查过程的基本操作步骤；熟悉各种检查方式中的基本参数选择；熟悉各种影像学检查的适应证、禁忌证以及临床诊断要求；熟悉各种检查中的操作注意事项；掌握各种影律检查方法的基本图像后处理知识掌握影俅质量管理学的基本概念并熟悉其常用管理方法。能够正确理解临床会诊单的检査意图，正确决定影像学检查的方法并能独立进行操作，按照各种检查技术的操作规范要求完成整个检查过程；学会对获取的屏一片X线摄影、CR、DR、CT、MRI等影像资料的识别，并初步评价其影像质量；在医学影像检查过程中具有一定的应急、应变的处理能力，以适应医学影像学检查的不确定性。能积极配合临床和主管医生进行医学影像临床技术实践；了解和认识对每一个病人的影像最新发展，建立对自身专业继续教育负责的意识。本课程的学习方法医学影检查技术课程具有很强的应用性和实践性，根据其特点，在学习中应掌握以下主要学习方法：1.树立应用基本理论知识提高动手能力的理念学习本课程基本理论知识的出发点和落脚点是培养专业操作技能，是学习本课程正确学习方法和指导思想。2.分组实验讨论的方法本课程实验都是验证性实验，其实验内容是让学生学会显示人体各重要器官及可能出现病灶的肢体位置检查方法。由于人体结构复杂，显示出的病灶影懔易重叠显示不清，或显示不出来。操作稍有失误，就意味着重新检查，失误不仅浪费物质和被检者病人时间，更重要的是增加被检者接受的放射损伤。因此，实验技师要认真备课，做好预示实验，保证准确无误地给学生做出检查操作示范，体现以被检者为中心的思想，使学生产生爱护被检者身体健康意识而一丝不苟地学习检查技术。因每个人对知识理解深度和准确度都受限，通姓分组实验集体活动，相互帮助和讨论，达到正确掌握实验操作技能。3.学生独立操作实训的学习方法分组实验方法优点很清楚，但其不足之处也十分明显，学生个体动手机会少，独立专业操作技能尚未培养成，弥补的方法是开放实验室，通过实训方法，让学生独立操作，培养其专业操作技能。若让学生作为“被检者”体会“病人”在检查过程中体位摆到何种程度最舒适稳定，操作检查设备对被检者有影响时，更有利于学生掌握医学影像的检查技术。有条件的学校可到附属医院或教学医院进行实训操作。4、采用评价像质的方法提高学生应用理论知识的能力学生通过医学影检查技术实际操作实践获得符合临床要求的医学影像，这是教师和学生期待的结果，然而初学者是很难达到这一要求的。为了逐步使学生具有这种操作技能，采取对符合临床要求的和不符合临床要求的医学影像质量进行评价，从应用成像技术的基本理论知识分析正确与失误之处，找出原因。学生会从这一过程中巩固基础理论知识和应用方法，因为任何进步没有比纠正自己错误来得更快。医学影像检查技术是一门与时俱进的应用性很强的学科、多搜集和学习一些与本专业相关的新知识、新方法的资料，围绕未来就业的岗位，把握“学以致用这个主题，就掌握了学习这门课程的真谛。Thank 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