医学影像设备学概论.ppt
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1、现在学习的是第1页,共33页第一章 医学影像设备学概论w 第一节第一节 医学影像设备的发展简史医学影像设备的发展简史 w 第二节第二节 医学影像设备的分类医学影像设备的分类 现在学习的是第2页,共33页第一节第一节 医学影像设备的发展简史医学影像设备的发展简史w 一常规一常规X线机线机 w 1895年年11月月8日日,德国物理学家伦琴(,德国物理学家伦琴(Withelm Conrad Roentgen,18451923)发现)发现X线。线。w 1896年年,德国西门子公司研制出世界上第一只,德国西门子公司研制出世界上第一只X线线管。管。w20世纪世纪1020年代年代,出现了常规,出现了常规X线
2、机。线机。wX线管、高压变压器和相关的仪器、设备以及人工对比剂的不断开线管、高压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、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高压注射器、电视、电影和录像记录系统的应用w到到20世纪世纪60年代中、末期年代中、末期,已形成了较完整的学科体系,称为,已形成了较完整的学科体系,称为影像设备学。影像设备学。w右图为右图为1896年伦琴首次拍摄到他妻子手的年伦琴首次拍摄到他妻子手的X线照片,其无名线照片,其无名指上戴指上戴 着一枚戒指)着一枚戒指
3、) 现在学习的是第3页,共33页电磁波谱现在学习的是第4页,共33页w 二二CTw 1972年,英国工程师年,英国工程师汉斯菲尔德汉斯菲尔德(G.N.Hounsfield)研制成功世界上第一台用)研制成功世界上第一台用于颅脑的于颅脑的X线计算机体层摄影(线计算机体层摄影(x-ray computed tomography,X-CT)设备,简称)设备,简称为为X-CT或或CT设备。设备。汉斯菲尔德汉斯菲尔德还研制出英国第一台晶体管电还研制出英国第一台晶体管电子计算机子计算机CT设备是横断面体层,无前后影像重叠,不受设备是横断面体层,无前后影像重叠,不受层面上下组织的干扰;同时由于密度分辨力显层面
4、上下组织的干扰;同时由于密度分辨力显著提高,能分辨出著提高,能分辨出0.1%0.5% X 线衰减系数线衰减系数的差异,比传统的的差异,比传统的X线检查高线检查高1020倍;还倍;还能以数字形式(能以数字形式(CT值)作定量分析。值)作定量分析。 科马克科马克 X线扫描进行图像重建,并提出了线扫描进行图像重建,并提出了精确的数学推算方法精确的数学推算方法 .现在学习的是第5页,共33页w 近30年来,CT设备的更新速度极快,扫描时间由最初的几分钟向亚秒级发展,图像快速重建时间最快的已达0.75s(512512矩阵),空间分辨力也提高到0.1mm。现在学习的是第6页,共33页 北京协和医院引进西门
5、子公司北京协和医院引进西门子公司 64层螺旋层螺旋CT 最高分辨率、最高分辨率、最快扫描、最快扫描、最低辐射、最低辐射、最大信息量最大信息量 全身血管及脏全身血管及脏器无创性检查器无创性检查 现在学习的是第7页,共33页 w 平板探测器CT设备目前尚在开发阶段,一旦技术成熟,从机器设计、信息模式、成像速度、射线剂量到运行成本都会有根本性的改变,将会引起CT设备的又一次革命。现在学习的是第8页,共33页w三三MRI设备设备 20世纪世纪80年代初年代初(magnetic resonance imaging,MRI)设备,)设备,简称为简称为MRI设备。设备。1.它是一种新的非电离辐射式医学成像设
6、备。直接摄取横、冠、矢状层面和斜它是一种新的非电离辐射式医学成像设备。直接摄取横、冠、矢状层面和斜位等不同体位的体层图像,这是它优于位等不同体位的体层图像,这是它优于CT设备的特点之一。设备的特点之一。2.它能够从人体它能够从人体分子内部分子内部反映出人体器官失常和早期病变,能反映出人体器官失常和早期病变,能将人体组织中有关化学结构的信息反映出来。疾病的早期诊断效将人体组织中有关化学结构的信息反映出来。疾病的早期诊断效果有极大的优越性。果有极大的优越性。CT不能够提供人体器官的不能够提供人体器官的生理状态信息生理状态信息。当病变组织与周围正常组。当病变组织与周围正常组织的吸收系数相同时,就无法
7、提供有价值的信息。只有当病变发展到改织的吸收系数相同时,就无法提供有价值的信息。只有当病变发展到改变了变了器官形态。器官形态。也更为精确。也更为精确。3.MRI设备已广泛用于全身各系统,其中以中枢神经、心血管系统、肢体设备已广泛用于全身各系统,其中以中枢神经、心血管系统、肢体关节和盆腔等效果最好。关节和盆腔等效果最好。4.2003年年彼得彼得曼斯菲尔德曼斯菲尔德与与 保罗保罗-劳特布尔劳特布尔由于在磁共振方面的杰出成绩而由于在磁共振方面的杰出成绩而获得诺贝尔生理学和医学奖。获得诺贝尔生理学和医学奖。 现在学习的是第9页,共33页万东公司现在学习的是第10页,共33页日立单柱开放现在学习的是第1
8、1页,共33页w 中场超导(0.7T)开放型开放型MRI设备进一步普及,它便于开展介入操作和检查中监护病人,克服了幽闭恐惧幽闭恐惧病人和不合作病人应用MRI检查的限制。 现在学习的是第12页,共33页w 四四 数字减影血管造影数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)、计算机)、计算机X线摄影线摄影(computed radiography,CR)和数字摄影)和数字摄影(digital radiography,DR)是)是20世纪世纪80年年代、代、90年代开发的数字年代开发的数字X线机。前者具有线机。前者具有少少创、实时成像、对比分辨力高、安全
9、、简便创、实时成像、对比分辨力高、安全、简便等特点,后者具有等特点,后者具有减少曝光量减少曝光量等优点,更重等优点,更重要的是可作为数字化图像纳入图像存储与传要的是可作为数字化图像纳入图像存储与传输系统(输系统(picture archiving and communication systems,PACS)。)。现在学习的是第13页,共33页五超声成像、核医学设备五超声成像、核医学设备20世纪世纪50年代和年代和60年代,年代,超声成像(超声成像(ultrasonography,USG)设备)设备和相继出现,当时在医学上的应用往往各成和相继出现,当时在医学上的应用往往各成系统。系统。1972
10、年年X-CT设备的开发,使医学影像设备的开发,使医学影像设备进入了一个以计算机和体层成像相结合、设备进入了一个以计算机和体层成像相结合、以图像重建为基础的新阶段。以图像重建为基础的新阶段。70年代末年代末80年年代初,超声代初,超声CT(ultrasonic CT,UCT)、放)、放射性核素射性核素CT和数字和数字X线机逐步兴起,并应用线机逐步兴起,并应用于临床。尽管这些设备的成像参数、诊断原于临床。尽管这些设备的成像参数、诊断原理和检查方法各不相同,但其结果都是形成理和检查方法各不相同,但其结果都是形成某种影像,并依此进行诊断。某种影像,并依此进行诊断。 现在学习的是第14页,共33页六介入
11、放射学六介入放射学自自20世纪世纪60年代兴起,于年代兴起,于70年代年代中期逐步应用于临床,近年来尤以介中期逐步应用于临床,近年来尤以介入治疗设备进展迅速。具有安全、简入治疗设备进展迅速。具有安全、简便、经济等特点。便、经济等特点。90年代倍受人们青睐的立体定年代倍受人们青睐的立体定向放射外科学设备,由于它可以不作向放射外科学设备,由于它可以不作开颅手术而治疗一些脑疾患,很受欢开颅手术而治疗一些脑疾患,很受欢迎,介入放射学设备与立体定向放射迎,介入放射学设备与立体定向放射外科学设备,都是通过医学影像设备外科学设备,都是通过医学影像设备来引导或定位的,所以也属于医学影来引导或定位的,所以也属于
12、医学影像设备的范畴。像设备的范畴。 现在学习的是第15页,共33页w 综上所述,多种类型的医学影像诊断设备与医学影像治疗设备相结合,共同构成了现代医学影像设备体系。现在学习的是第16页,共33页现在学习的是第17页,共33页 现代医学影像设备可分为两大类:现代医学影像设备可分为两大类:医学影像诊断设备医学影像诊断设备医学影像治疗设备医学影像治疗设备现在学习的是第18页,共33页w (一)影像诊断设备(一)影像诊断设备 w X线设备(线设备( 常规常规X线设备、数字线设备、数字X线设备、线设备、X-CT设备设备););w MRI设备;设备;w 超声设备;超声设备;w 核医学设备;核医学设备;w
13、热成像设备;热成像设备;w 光学成像设备(医用内镜)光学成像设备(医用内镜)w (二二)、治疗用设备、治疗用设备w 1.介入放射学设备介入放射学设备 w 2.立体定向放射外科学设备立体定向放射外科学设备现在学习的是第19页,共33页w (一)(一)X线设备线设备w X线设备通过测量穿透人体的线设备通过测量穿透人体的X线来实现人体成像。线来实现人体成像。X线成像反映的是人体组织的密度变化,显示的是脏器线成像反映的是人体组织的密度变化,显示的是脏器的形态,而对脏器功能和动态方面的检测较差。此类设的形态,而对脏器功能和动态方面的检测较差。此类设备主要有常规备主要有常规X线机、数字线机、数字X线机和线
14、机和X-CT设备等。设备等。w 以以X线作为医学影像信息的载体,出于两方面的考虑,线作为医学影像信息的载体,出于两方面的考虑,即即分辨力和衰减系数分辨力和衰减系数。从分辨力来看,为了获得有价值的。从分辨力来看,为了获得有价值的影像,辐射波长应小于影像,辐射波长应小于510-11m。另一方面,当辐射波。另一方面,当辐射波通过人体时,应呈现衰减特性。若衰减过大,则透射通过人体时,应呈现衰减特性。若衰减过大,则透射人体的辐射波微弱,当测量透射人体的辐射波时,由人体的辐射波微弱,当测量透射人体的辐射波时,由于噪声的存在,很可能导致测量结果无意义。反之,于噪声的存在,很可能导致测量结果无意义。反之,若辐
15、射波透射人体时几乎无衰减,则因无法精确的测若辐射波透射人体时几乎无衰减,则因无法精确的测量衰减部分而失效。量衰减部分而失效。 现在学习的是第20页,共33页w 在在X线设备中,屏线设备中,屏-片组合分辨力较高,片组合分辨力较高,但它得到的是人体不同深度组织信息叠加在但它得到的是人体不同深度组织信息叠加在一起的二维图像,所以病变的深度很难确定,一起的二维图像,所以病变的深度很难确定,且对软组织分辨不佳。且对软组织分辨不佳。w 数字数字X线机使用曝光量宽容度大,可获线机使用曝光量宽容度大,可获得数字化影像,便于进行图像的后处理,且得数字化影像,便于进行图像的后处理,且扩大了诊断范围,利于胃肠和心脏
16、等部位的扩大了诊断范围,利于胃肠和心脏等部位的检查。检查。w X-CT影像的空间分辨力可小于影像的空间分辨力可小于0.5mm,能分辨组织的密度差别可达到能分辨组织的密度差别可达到0.5。它利用。它利用横断面呈像,解决了影像重叠问题,可确定横断面呈像,解决了影像重叠问题,可确定受检脏器的位置、大小和形态变化。受检脏器的位置、大小和形态变化。 现在学习的是第21页,共33页w (二)(二)MRI设备设备w MRI设备通过测量构成人体组织中某些设备通过测量构成人体组织中某些元素的原子核的磁共振信号,实现人体成像。元素的原子核的磁共振信号,实现人体成像。w 在在MRI影像上可显示软组织、肌肉、肌腱、影
17、像上可显示软组织、肌肉、肌腱、脂肪、韧带、神经、血管等。此外,它还有脂肪、韧带、神经、血管等。此外,它还有一些特殊的一些特殊的优点优点:MRI剖面的定位完全是剖面的定位完全是通过调节磁场,用电子方式确定的,因此能通过调节磁场,用电子方式确定的,因此能完全自由地按照要求选择层面;完全自由地按照要求选择层面;MRI对软对软组织的对比度比组织的对比度比X-CT优越,能非常清楚地显优越,能非常清楚地显示脑灰质与白质;示脑灰质与白质;MR信号含有较丰富的有信号含有较丰富的有关受检体生理、生化特性的信息,而关受检体生理、生化特性的信息,而X-CT只只能提供密度测量值;能提供密度测量值;MRI无电离辐射。目
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