现代医学成像技术概论.ppt

第一章第一章 概论概论湘南学院湘南学院湘南学院湘南学院医学影像系医学影像系医学影像系医学影像系影像技术教研室影像技术教研室影像技术教研室影像技术教研室医学影像技医学影像技术的概念的概念 是借助于某种介是借助于某种介质（如（如X 线、电磁磁场、超声波、放射性核素等）与人、超声波、放射性核素等）与人体相互作用，用理工学基体相互作用，用理工学基础理理论和和技技术，把人体内部，把人体内部组织、器官的、器官的结构、功能等具有医构、功能等具有医疗情情报的信息源的信息源传递给影像信息接收器，最影像信息接收器，最终以影以影像的方式表像的方式表现，提供，提供给诊断医生，断医生，使医生能根据自己的知使医生能根据自己的知识和和经验针对医学影像中所提供的信息医学影像中所提供的信息进行判行判断，从而断，从而对病人的健康状况病人的健康状况进行判行判断的一断的一门科学技科学技术。医学影像技医学影像技术的内容的内容 X 线摄影（影（radiography）、）、X 线计算机体算机体层成像（成像（computed tomography，CT）、）、磁共振成像（磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、）、超声成像（超声成像（ultrasound imaging）、）、放射性核素成像（放射性核素成像（radiosotope imaging）以及可以及可见光成像、光成像、红外成像和微波成像等。外成像和微波成像等。第一第一节 医学影像成像技医学影像成像技术分分类根据医学影像学所研究的内容，按其成像原理和技根据医学影像学所研究的内容，按其成像原理和技术的不同，分两大的不同，分两大领域：域：一是以研究生物体微一是以研究生物体微观结构构为主要主要对象的生物医学象的生物医学显微微图像学（像学（biomedical microimaging，BMMI）；）；二是以人体解剖二是以人体解剖结构及功能构及功能为研究研究对象的象的现代医学代医学影像学（影像学（modern medical imageology，MMI）。）。一、一、X 线成像成像1895年年11月月8日，德国物理学家日，德国物理学家伦琴在做真空管高琴在做真空管高压放放电实验时，发现了了X射射线或称或称X线，并用于，并用于临床的骨折和床的骨折和体内异物的体内异物的诊断。断。1896年，德国西年，德国西门子公司研制出世界上第一支子公司研制出世界上第一支X线球管。球管。20世世纪10-20年代，出年代，出现了常了常规X线机。机。1920年，年，发明明对比比剂，开始人工，开始人工对比比检查。X 线成像的原理成像的原理是由是由X 线管管发出的出的X 线透透过被被检人体的人体的组织结构构时会会发生衰减，由于各种生衰减，由于各种组织的密度（的密度（）、原子序数（）、原子序数（Z）以）以及厚度（及厚度（d）的不同，而）的不同，而对X 线的衰减系数（的衰减系数（）不同，）不同，使得穿使得穿过人体出射的人体出射的X 线强度不同而度不同而产生生X线对比度比度（KX），含有人体信息的），含有人体信息的KX由屏由屏-片系片系统（影像增（影像增强器、器、成像板或平板探成像板或平板探测器）接收，再器）接收，再经过处理形成可理形成可见的光的光学影像。学影像。X线透透过人体内部器官的投影，不同的灰度差人体内部器官的投影，不同的灰度差别模模拟局局部所接受的部所接受的辐射射强度，也是度，也是对相相应组织结构构对x线衰减衰减的模的模拟。1983年，日本富士公司首先推出了年，日本富士公司首先推出了CR(computed radiography)系系统；1997年，年，DR(digital radiography)设备问世。世。传统x线成像技成像技术与与计算机技算机技术结合的合的产物。物。数字数字X 线成像：是采用影像板（成像：是采用影像板（IP）、平板探）、平板探测器器（FPD）等来代替屏）等来代替屏-片系片系统作作为X 线信息接收器，信息接收器，应用各种探用各种探测器将器将X 线信息信息转换成成电信号，再信号，再经模模/数数（A/D）转换器器转换成数字化影像。成数字化影像。数字数字X 线成像包括成像包括计算机算机X 线摄影（影（CR）、数字）、数字X 线摄影（影（DR）、数字减影血管造影（）、数字减影血管造影（DSA）和数字）和数字X 线透透视等。等。数字数字x线成像成像第二第二节 医学影像成像的基本条件医学影像成像的基本条件成像（广成像（广义）：）：应用光或其他能量来表用光或其他能量来表现被照被照体的信息状体的信息状态，并以可，并以可见的光学影像加以的光学影像加以记录的一种技的一种技术。需具需具备一个成像系一个成像系统；成像程序：能量成像程序：能量-信息信号信息信号-检测-图像形成。像形成。成像三大要素：信息源（被成像三大要素：信息源（被检体）、信息体）、信息载体体与信息与信息检测（接收器）；影像（接收器）；影像视读。一、信息影像的一、信息影像的传递与形成与形成（一）模（一）模拟x线信息的信息的传递与形成与形成1、x线信息影像的信息影像的产生：生：被照体被照体对x线的衰减的衰减 I=I0e-d 形成形成x线信息影像（潜影）信息影像（潜影）2、x线信息影像的信息影像的转换 屏片系屏片系统（密度影像）；透（密度影像）；透视（二（二维光光强度分布）度分布）3、密度分布、密度分布转换成可成可见光的空光的空间分布分布 观片灯亮度、色光、片灯亮度、色光、观察察环境及境及视力力4、视觉影像的形成：影像的形成：视网膜网膜5、意、意识影像的形成：影像的形成：阅历、知、知识、经验和和鉴别能力。能力。（二）数字（二）数字x线信息影像的信息影像的传递与形成与形成传递过程增加了模数程增加了模数转换、图像像处理和重建和数理和重建和数模模转换的的环节。二、信息源二、信息源被检体（一）x线成像利用被检体组织的Z、不同，形成不同。=k*3*Z4*骨骼、肌肉、脂肪和空气光光电效效应和康普和康普顿效效应三、信息三、信息载体体（一）（一）x线X线为x线成像的信息成像的信息载体；体；电磁波，波磁波，波长短；短；穿透性与其穿透性与其“质”有关，也与信息源的密度、原有关，也与信息源的密度、原子序数有关；子序数有关；对不同的不同的组织穿透性能的差穿透性能的差别，是，是x线摄影和影和透透视的基的基础。四、信息四、信息检测（一）屏（一）屏-片系片系统 工作原理工作原理;增感屏：增感屏：95%以上的感光效以上的感光效应。（二）影像增（二）影像增强器器-x线电视（三）成像板（三）成像板（(Imaging Plate,IP)x线激激发光激励光激励发光物光物质释放放电子形成潜影子形成潜影激光激光扫描描变为光量子，光量子，PSL现象象光光电倍增管倍增管转换为电信号信号模数模数转换器器转换为数字信号数字信号处理形成数字影像理形成数字影像（四）平板探（四）平板探测器器(Flat Panel Detector，FPD)直接直接转换（非晶体硒与多（非晶体硒与多丝正比正比电离室）与离室）与间接接转换（非晶体硅与（非晶体硅与CCD摄像机）像机）五、影像五、影像视读各种医学各种医学图像的像的视读方式：硬方式：硬阅读和和软阅读。硬硬阅读：即是将各种成像技：即是将各种成像技术得到的医学得到的医学图像通像通过暗室暗室处理、激光打印机等打印成理、激光打印机等打印成X线照片影像、照片影像、CT影像、影像、MR影像等，然后通影像等，然后通过这些照片影像些照片影像进行行视读。软阅读：即是将各种成像技：即是将各种成像技术得到的医学得到的医学图像通像通过工作工作站，或由网站，或由网络传输到工作站，然后在工作站的影像到工作站，然后在工作站的影像显示示器上器上进行行视读。两者各有其两者各有其优点，但后者可以点，但后者可以进行各种行各种图像像处理，使影理，使影像信息更清晰，有利于像信息更清晰，有利于诊断；同断；同时可以可以进行行图像像储存与存与传输，远程会程会诊等。但是影像等。但是影像显示器的空示器的空间分辨力不如分辨力不如照片影像。照片影像。第四第四节 医学影像医学影像发展展历程程（一）放射技（一）放射技术伊始伊始1895年年12月月22日第一日第一张x线照片照片诞生；生；1896年，出年，出现气体气体电离式离式x线球管，球管，2月月3日第日第1台台医用医用x线设备；荧光屏（光屏（铂氰化化钡），），爱迪生迪生荧光光检测器。器。1908年年热阴极真空阴极真空x线管；管；1913年年滤线栅，x线胶片；胶片；1921年体年体层理理论；1935年年应用于用于临床；床；1939年年谢志光引入中国；志光引入中国；1929年旋年旋转阳极；阳极；20世世纪30年代，年代，变动管管电压法。法。（二）医技一体（二）医技一体阶段段20世世纪1020年代，无年代，无专门技技术人人员（三）医技分家（三）医技分家阶段段物理学家、化学家、工程物理学家、化学家、工程师、电学家、学家、护士，士，杂工工技技术熟熟练的受的受过培培训的技的技师（四）形成独立学科（四）形成独立学科阶段段国国际放射学会放射学会议，国，国际放射技放射技术学会学会我国医学影像技我国医学影像技术的的发展展50年代年代创办中中专；1953年年创办中中华放射学放射学杂志志；1958年生年生产x线胶片；胶片；1962年年邹仲出版仲出版x线诊断技断技术；康普康普顿-吴有吴有训散射；散射；谢志光（志光（谢氏位）；氏位）；60年代差距拉大；年代差距拉大；1976年后才又开始年后才又开始发展，目前有了正展，目前有了正规完善的完善的本科、研究生教育。本科、研究生教育。