医学成像系统及医学图像处理ppt课件.ppt

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1、医学成像系统及医学图像处理医学成像系统及医学图像处理 孙文红孙文红资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 从信息量的角度看，一幅图像所从信息量的角度看，一幅图像所包含的信息远比一条曲线或几个数据要包含的信息远比一条曲线或几个数据要多。它以直观的形式向医生展示人体内多。它以直观的形式向医生展示人体内部的结构或有关生理参数的空间分布，部的结构或有关生理参数的空间分布，为医生的诊断提供重要依据，成为临床为医生的诊断提供重要依据，成为临床诊断与医学研究中不可缺少的工具。诊断与医学研究中不可缺少的工具。资金是运动的价值

2、，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 图像科学包含图像的形成、获取、图像科学包含图像的形成、获取、传输、存储、分析、识别等。在医学图传输、存储、分析、识别等。在医学图像研究领域中主要包含以下两个相对独像研究领域中主要包含以下两个相对独立的研究方向：立的研究方向：医学成像系统医学成像系统（Medical Imaging System）和和医学图医学图像处理像处理（Medical Image Processing）。）。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原

3、有资金的时间价值 成像系统成像系统是指图像形成的过程，它研是指图像形成的过程，它研究从源到像的物理过程，包括对成像机理、究从源到像的物理过程，包括对成像机理、成像设备、成像系统的分析等问题的研究；成像设备、成像系统的分析等问题的研究；图象处理图象处理是指对已经获得的图像作进一步是指对已经获得的图像作进一步的处理，其目的一是使原来不够清晰的图的处理，其目的一是使原来不够清晰的图像复原；二是为了突出图像中的某些特征像复原；二是为了突出图像中的某些特征信息（如突出图像轮廓边缘）；三是对图信息（如突出图像轮廓边缘）；三是对图像作模式分类等。像作模式分类等。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化

4、的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 医学图像涉及物理学、电子学、医学图像涉及物理学、电子学、计算机技术等广泛的学术领域。随着计算机技术等广泛的学术领域。随着各项高新科技的发展，各项高新科技的发展，医学图像已经医学图像已经从形态到功能、从静态到动态、从平从形态到功能、从静态到动态、从平面到立体、从局部到整体获得了飞速面到立体、从局部到整体获得了飞速的发展。的发展。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 在实际应用中，医学图像与计算机图在实际应用中，医学图像与计算机图形

5、学结合可以让医生从各个不同角度观察形学结合可以让医生从各个不同角度观察人体内部结构，医学图像与计算机及通信人体内部结构，医学图像与计算机及通信技术结合可以完成图像的传输、归档、管技术结合可以完成图像的传输、归档、管理等复杂的工作。理等复杂的工作。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值医学成像系统概述医学成像系统概述 医学成像技术的发展历史一般可追溯医学成像技术的发展历史一般可追溯到到1895年伦琴年伦琴发现发现X射线射线。X射线在医学上射线在医学上的应用使医生有可能观察到人体内部的结的应用使医生有可能观察到人

6、体内部的结构，为医生诊断疾病提供了重要的信息。构，为医生诊断疾病提供了重要的信息。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 从五十年代开始，医学成像技术逐步进从五十年代开始，医学成像技术逐步进入了飞速发展的年代，各种新技术相继被应入了飞速发展的年代，各种新技术相继被应用于医学成像系统中。新的成像方式不断出用于医学成像系统中。新的成像方式不断出现，所成的图像不仅提供了人体组织在解剖现，所成的图像不仅提供了人体组织在解剖上的结构，而且为器官功能检查提供了可能。上的结构，而且为器官功能检查提供了可能。所用的技术包括超

7、声、核素成像等。所用的技术包括超声、核素成像等。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 六十年代早期，计算机断层摄影技六十年代早期，计算机断层摄影技术的出现使医学成像技术的发展达到了术的出现使医学成像技术的发展达到了一个高峰。一个高峰。它从根本上克服了传统它从根本上克服了传统X线成线成像中影像重叠的问题，获得了高分辨率像中影像重叠的问题，获得了高分辨率的清晰的断层图像。的清晰的断层图像。是八十多年来是八十多年来X线诊线诊断学上的一次重大革命性飞跃。也是二断学上的一次重大革命性飞跃。也是二十世纪科学技术的重大成

8、就之一。发明十世纪科学技术的重大成就之一。发明者因此获得了者因此获得了1979年度的诺贝尔医学奖。年度的诺贝尔医学奖。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 今天，几乎所有的物理方法都已或今天，几乎所有的物理方法都已或多或少地渗透到了医学成像的领域，如多或少地渗透到了医学成像的领域，如X射线成像、超声成像、放射性同位素成射线成像、超声成像、放射性同位素成像及磁共振成像等。这些不同的成像方像及磁共振成像等。这些不同的成像方式所提供的人体结构或生理参数的图像式所提供的人体结构或生理参数的图像为提高临床诊断与治疗的

9、有效性发挥了为提高临床诊断与治疗的有效性发挥了极大的作用。医学成像设备已成为现代极大的作用。医学成像设备已成为现代化医院的一个重要的标志。化医院的一个重要的标志。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值常见医学图像常见医学图像 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值医学成像系统简介医学成像系统简介v投影投影X射线成像系统射线成像系统vX射线计算机断层成像射线计算机断层成像v超声成像系统超声成像系统 v放放射性核素成像射性核素成

10、像 v磁共振成像系统磁共振成像系统v红外线成像系统红外线成像系统 v医学成像新技术医学成像新技术资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值1.投影投影X射线成像系统射线成像系统 X射线的发现使人们意识到了射线的发现使人们意识到了X射线射线在医学成像中的应用前景。在此后的几在医学成像中的应用前景。在此后的几十年中，十年中，X射线摄影技术有了不小的发射线摄影技术有了不小的发展，包括使用旋转阳极展，包括使用旋转阳极X射线管、影像射线管、影像增强管及采用运动断层摄影等。增强管及采用运动断层摄影等。资金是运动的价值，资金的

11、价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 但由于常规的但由于常规的X射线成像技术是将人射线成像技术是将人体三维结构投影到一个二维平面上，会产体三维结构投影到一个二维平面上，会产生图像重叠，造成读片困难。生图像重叠，造成读片困难。此外，投影此外，投影X射线成像对软组织的分辨能力较差，使射线成像对软组织的分辨能力较差，使得它在临床中的应用也受到一定的限制。得它在临床中的应用也受到一定的限制。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 为了获得脏器的清晰图像，

12、人为了获得脏器的清晰图像，人们又设计了一些特殊的们又设计了一些特殊的X射线成像装射线成像装置。如置。如X射线数字减影装置射线数字减影装置(digital subtraction angiography，简称简称DSA)就是一个例子。就是一个例子。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 DSA的基本工作原理是：的基本工作原理是：将将X射线机对射线机对准人体的某一部位，并将准人体的某一部位，并将X射线造影剂注入人射线造影剂注入人体血管中。如果在注入造影剂的前后分别摄体血管中。如果在注入造影剂的前后分别摄取这同一部

13、位的取这同一部位的X射线图像，然后再将这两幅射线图像，然后再将这两幅图像相减，那么就可以消除图像中相同结构图像相减，那么就可以消除图像中相同结构的部分，而突出注人造影剂的血管部分。的部分，而突出注人造影剂的血管部分。DSA在临床中已成功地用于血管网络的功能在临床中已成功地用于血管网络的功能检查。检查。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2.X射线计算机断层成像射线计算机断层成像 X射线计算机断层成像（射线计算机断层成像（Xray computed tomography，简称简称XCT），），成功地解决了投影

14、成功地解决了投影X射线成像中射线成像中出现的影像重叠问题。出现的影像重叠问题。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 实现实现XCT的理论基础是从投影重的理论基础是从投影重建图像的数学原理。建图像的数学原理。当代图像重建理论当代图像重建理论最杰出的贡献者之一是美国的物理学家最杰出的贡献者之一是美国的物理学家A.M.Cormack。他自他自20世纪世纪50年代开始年代开始发表了一系列的论文，不仅证明了在医发表了一系列的论文，不仅证明了在医学领域中从学领域中从X射线投影数据重建图像的射线投影数据重建图像的可能性，

15、而且提出了相应的实现方法并可能性，而且提出了相应的实现方法并完成了仿真与实验研究。完成了仿真与实验研究。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 真正设计出一个装置来实现人体断面成真正设计出一个装置来实现人体断面成像是在像是在1972年，一位名叫年，一位名叫 G.N.Hounsfield的的工程师公布了计算机断层成像的结果。这项工程师公布了计算机断层成像的结果。这项研究成果可以说是在研究成果可以说是在X射线发现后的七八十年射线发现后的七八十年中放射医学领域里最重要的突破性进展，也中放射医学领域里最重要的突破性进

16、展，也是是20世纪科学技术的重大成就之一。世纪科学技术的重大成就之一。1979年年的诺贝尔生理与医学奖破例地授给了这两位的诺贝尔生理与医学奖破例地授给了这两位没有专门医学资历的科学家。没有专门医学资历的科学家。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 自从自从XCT问世以来，技术有了很问世以来，技术有了很大的发展，设备装置也不断地更新换代。大的发展，设备装置也不断地更新换代。早期的早期的XCT扫描仪，数据采集与图像扫描仪，数据采集与图像重建的计算过程需要较长的时间，图像重建的计算过程需要较长的时间，图像的分辨率

17、相对比较低，而病人接受的射的分辨率相对比较低，而病人接受的射线照射剂量却相对比较大。较新的线照射剂量却相对比较大。较新的XCT装置采用多个检测器构成的扇形扫描装置采用多个检测器构成的扇形扫描方式，它不仅减少了扫描与数据处理的方式，它不仅减少了扫描与数据处理的时间，减少了照射剂量，同时还改善了时间，减少了照射剂量，同时还改善了图像的分辨率。图像的分辨率。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 在这个发展过程中，大量的研究工在这个发展过程中，大量的研究工作是在努力开发高速有效的图像重建算作是在努力开发高速有效的图

18、像重建算法，包括代数方法与解析方法。法，包括代数方法与解析方法。目前的目前的XCT装置其成像厚度可以小到装置其成像厚度可以小到lmm，断面中的图像分辨率也已经可以做到小断面中的图像分辨率也已经可以做到小于于lmm。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值3.超声成像系统超声成像系统 超声成像设备是目前医院中仅次于投超声成像设备是目前医院中仅次于投影影X射线机使用得最频繁的成像设备。目射线机使用得最频繁的成像设备。目前临床上使用的超声成像系统基本上都是前临床上使用的超声成像系统基本上都是采用脉冲回波方式成像采用脉

19、冲回波方式成像(即即B型超声显像仪型超声显像仪)。超声成像的突出优点是对人体无损、超声成像的突出优点是对人体无损、无创、无电离辐射，同时又能提供人体断无创、无电离辐射，同时又能提供人体断面实时的动态图像。面实时的动态图像。因此广泛地用于心脏因此广泛地用于心脏或腹部的检查。或腹部的检查。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 除断面成像外，血流测量也是超声除断面成像外，血流测量也是超声成像设备中的重要组成部分。成像设备中的重要组成部分。超声血流超声血流测量是借助多普勒原理完成的。测量是借助多普勒原理完成的。射入

20、人射入人体的一定频率的超声波在遇到运动的红体的一定频率的超声波在遇到运动的红血球时，血球产生的后向散射信号会出血球时，血球产生的后向散射信号会出现多普勒频移。通过对多普勒回波信号现多普勒频移。通过对多普勒回波信号的分析就能得到血流的方向与速度信息，的分析就能得到血流的方向与速度信息，这些信息是心血管疾病与脑血管疾病诊这些信息是心血管疾病与脑血管疾病诊断中的重要依据。断中的重要依据。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 20世纪世纪 80年代初问世的超声彩色血年代初问世的超声彩色血流图（流图（color fl

21、ow mapping，以下简称以下简称CFM）是目前临床上使用的高档超声诊是目前临床上使用的高档超声诊断仪。断仪。它的特点是把血流信息叠加到二它的特点是把血流信息叠加到二维维B型图像上。型图像上。凡是指向换能器的血流凡是指向换能器的血流在在B超图中用红颜色表示，而背离换能超图中用红颜色表示，而背离换能器的血流则用蓝颜色表示。器的血流则用蓝颜色表示。由于在一张由于在一张图像上既能看到脏器的解剖形态，又能图像上既能看到脏器的解剖形态，又能看到动态血流，它在心血管疾病的诊断看到动态血流，它在心血管疾病的诊断中发挥了很大的作用。中发挥了很大的作用。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时

22、间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值4.放射性核素成像放射性核素成像 放射性核素成像是把某种放射性同放射性核素成像是把某种放射性同位素标记在药物上，然后引人病人体内，位素标记在药物上，然后引人病人体内，当它被人体组织吸收后，人体自身便成当它被人体组织吸收后，人体自身便成了辐射源。放射性同位素在衰变的过程了辐射源。放射性同位素在衰变的过程中，向体外放射中，向体外放射射线，可以用核子探测射线，可以用核子探测器在体外定量地观察这些放射性同位素器在体外定量地观察这些放射性同位素在体内的分布情况。在体内的分布情况。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间

23、的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 从所得的放射性同位素图像中，不仅从所得的放射性同位素图像中，不仅可以看到器官的形态，可以看到器官的形态，更重要的是可以从更重要的是可以从中了解到人体脏器新陈代谢的情况。这是中了解到人体脏器新陈代谢的情况。这是其他成像系统所不容易做到的。其他成像系统所不容易做到的。因此，尽因此，尽管放射性同位素图像的分辨率比较低（约管放射性同位素图像的分辨率比较低（约为为1cm左右），但它仍是临床诊断中的重左右），但它仍是临床诊断中的重要工具。要工具。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的

24、这部分资金就是原有资金的时间价值 早期的同位素成像装置是同位素早期的同位素成像装置是同位素扫描仪，成像速度非常低。目前临床扫描仪，成像速度非常低。目前临床上用得比较多的是上用得比较多的是照相机，可快速地照相机，可快速地拍摄体内脏器的图片，并从一系列连拍摄体内脏器的图片，并从一系列连续的图像中了解器官新陈代谢的功能。续的图像中了解器官新陈代谢的功能。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 发射型发射型CT（emission computed tomography，简称简称ECT）是放射性同是放射性同位素成像系统

25、的较新发展。位素成像系统的较新发展。ECT可分为可分为单光子发射型单光子发射型CT（single photon ECT，简称简称SPECT）和正电子和正电子CT（positron emission tomography，简称简称PET）两类。两类。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 目前，目前，SPECT在临床上已得到较在临床上已得到较广泛的应用。广泛的应用。它是将它是将照相机的探测器照相机的探测器围绕探查部位旋转并采集相应的投影围绕探查部位旋转并采集相应的投影数据，然后采用与数据，然后采用与XCT类似的

26、重建类似的重建算法计算出放射性同位素分布的断层算法计算出放射性同位素分布的断层图像。图像。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 PET是根据有一类放射性同位素在是根据有一类放射性同位素在衰变过程中释放正电子的物理现象来设衰变过程中释放正电子的物理现象来设计的。正电子与电子相互作用发生湮灭计的。正电子与电子相互作用发生湮灭现象后，会产生两个能量为现象后，会产生两个能量为51Kev且传且传播方向完全相反的光子，用一个符合检播方向完全相反的光子，用一个符合检测器就可以检测出这种成对出现的测器就可以检测出这种成对出

27、现的射线射线光子。根据这样采集到的数据同样能重光子。根据这样采集到的数据同样能重建出断层图像。建出断层图像。由于由于PET系统价格昂贵，系统价格昂贵，目前主要是在实验室或研究中心使用。目前主要是在实验室或研究中心使用。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值5.磁共振成像系统磁共振成像系统 1945年美国学者年美国学者Block和和Purcell首首先发现了核磁共振现象，从此产生了核先发现了核磁共振现象，从此产生了核磁共振谱学这门科学。磁共振谱学这门科学。它在广泛的学科它在广泛的学科领域中迅速发展成为对物质的最

28、有效的领域中迅速发展成为对物质的最有效的非破坏性分析方法之一。非破坏性分析方法之一。核磁共振作为核磁共振作为一种成像方法的应用是一个较新的发展。一种成像方法的应用是一个较新的发展。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 1973年年P.C.Lauterbur第一个做出第一个做出了仿真模块的二维核磁共振图像。之了仿真模块的二维核磁共振图像。之后又有人完成了对小物体成像。后又有人完成了对小物体成像。直至直至70年代后期，对人体的成像才获得成年代后期，对人体的成像才获得成功。功。核磁共振成像系统也称为磁共振核磁共振

29、成像系统也称为磁共振成像（成像（magnetic resonance imaging，简称简称MRI）系统。系统。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 磁磁共共振振成成像像的的过过程程是是将将人人体体置置人人一一强强磁磁场场中中，如如果果同同时时对对人人体体施施加加一一个个一一定定频频率率的的交交变变射射频频场场，那那么么被被探探查查的的质质子子就就会会产产生生共共振振，并并向向外外辐辐射射共共振振信信号号，在在接接受受线线圈圈中中就就会会有有感感应应电电势势产产生生。所所接接收收到到的的信信号号经经过过计

30、计算算机机处处理理后后，就就可可以得到清晰的人体断面图像。以得到清晰的人体断面图像。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 磁磁共共振振成成像像的的突突出出优优点点是是对对人人体体无无创创、无无电电离离辐辐射射，并并且且可可以以对对人人体体组组织织做做出出形形态态与与功功能能两两方方面面的的诊诊断断。此此外外，磁磁共共振振图图像像的的分分辨辨率率比比较较高高，而而且且可可以以较容易地获取人体的三维图像。较容易地获取人体的三维图像。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增

31、值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值6.红外线成像系统红外线成像系统 红红外外线线热热成成像像技技术术在在医医学学上上的的应应用用是是在在五五十十年年代代后后期期开开始始的的。目目前前有有不不少少国国家家用用于于临临床床诊诊断断和和基基础础研研究究，成为健康普查的一常规手段。成为健康普查的一常规手段。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 红外线热成像红外线热成像是一种非接触无损伤式是一种非接触无损伤式的体表温度测量方法。的体表温度测量方法。它利用红外辐射成它利用红外辐射成像的原理研究人体表面温度。像

32、的原理研究人体表面温度。能把体表某能把体表某一部分的温度分布以热图像的形式显示或一部分的温度分布以热图像的形式显示或记录下来，温度分辨率可达记录下来，温度分辨率可达0.030.1，用作早期发现近表皮恶性肿瘤及其转移用作早期发现近表皮恶性肿瘤及其转移情况（如皮肤癌、乳腺癌、甲状腺癌等），情况（如皮肤癌、乳腺癌、甲状腺癌等），协助诊断一般良性肿瘤、各类炎症、末梢协助诊断一般良性肿瘤、各类炎症、末梢血管疾病等。血管疾病等。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 目前来说，红外热成像仪也有一目前来说，红外热成像仪也有

33、一些不足之处：一是造价昂贵，二是使些不足之处：一是造价昂贵，二是使用条件要求高，这些缺点是影响红外用条件要求高，这些缺点是影响红外热成像仪普及推广的重要原因。但无热成像仪普及推广的重要原因。但无论如何，红外热成像仪是一项新技术，论如何，红外热成像仪是一项新技术，很有发展前途。很有发展前途。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 对于它的研究国内外都很重视。如研制对于它的研究国内外都很重视。如研制廉价的室温条件下工作的红外检测器，设法廉价的室温条件下工作的红外检测器，设法用电子扫描取代现有的机械扫描系统，并将用

34、电子扫描取代现有的机械扫描系统，并将扫描成像合为一体，组成固体成像器件，从扫描成像合为一体，组成固体成像器件，从而大大减少成本和体积重量。将热成像仪与而大大减少成本和体积重量。将热成像仪与计算机配套，由计算机处理热像信息，构成计算机配套，由计算机处理热像信息，构成热成像自动诊断，研究热图像数字化仪以提热成像自动诊断，研究热图像数字化仪以提高分析诊断的效率和精度。高分析诊断的效率和精度。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值医学成像新技术医学成像新技术 由于人体脏器结构是一个三维空由于人体脏器结构是一个三维空间

35、分布，因此仅仅依靠一幅或几幅二间分布，因此仅仅依靠一幅或几幅二维图像来理解三维结构是有一定的局维图像来理解三维结构是有一定的局限性的，它不能完全满足临床上在疾限性的，它不能完全满足临床上在疾病诊断、治疗决策及外科手术研究中病诊断、治疗决策及外科手术研究中的需要。的需要。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 为了给医生提供真正的三维结构显示为了给医生提供真正的三维结构显示图，自图，自70年代开始就有人着手研究医学三年代开始就有人着手研究医学三维成像的方法。早期的三维成像曾经采用维成像的方法。早期的三维成像曾经

36、采用过全息摄影等方法。随着计算机技术的发过全息摄影等方法。随着计算机技术的发展及计算机图形学的成熟应用，医学三维展及计算机图形学的成熟应用，医学三维成像在近十年中有了很大的发展。成像在近十年中有了很大的发展。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 三维图像一般是由一系列二维图像三维图像一般是由一系列二维图像叠合构成。叠合构成。将二维数据的集合变成三维将二维数据的集合变成三维数据结构后，人们就可以根据需要取出数据结构后，人们就可以根据需要取出任意角度下的剖面来观察。这样可以使任意角度下的剖面来观察。这样可以使医

37、生更准确、更全面地了解脏器的内部医生更准确、更全面地了解脏器的内部结构。结构。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 此外，医生还可以此外，医生还可以“剥出剥出”任意局任意局部区域作进一步分析，或模拟外科手术部区域作进一步分析，或模拟外科手术过程，从而制定最佳的手术方案。过程，从而制定最佳的手术方案。目前，目前，三维图像已应用于放射学诊断、肿瘤学、三维图像已应用于放射学诊断、肿瘤学、心脏学与外科手术的研究中，并已成为心脏学与外科手术的研究中，并已成为计算机辅助制定治疗方案的得力工具。计算机辅助制定治疗方案的得

38、力工具。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 随着计算机技术的发展，各类医学随着计算机技术的发展，各类医学图像的数据库与医学图像的管理系统也图像的数据库与医学图像的管理系统也日趋成熟。医学图像的管理是建立在实日趋成熟。医学图像的管理是建立在实现大容量数字图像存储的基础上的。现现大容量数字图像存储的基础上的。现在，一张在，一张12in（1in=25.4mm）的光盘的光盘大约可存储近大约可存储近2000幅幅10241024像素的像素的图像，并能根据需要很快地分门别类调图像，并能根据需要很快地分门别类调出所需的图

39、像。出所需的图像。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 此外，利用现有的计算机网络或其此外，利用现有的计算机网络或其他通信系统进行数字图像的通信也已成他通信系统进行数字图像的通信也已成为现实，形成了当今所谓的为现实，形成了当今所谓的“图像归档图像归档与通信系统与通信系统”（picture archiving and communications system，简称简称PACS）。）。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值医

40、学成像技术医学成像技术v投影投影X线成像技术线成像技术v数字数字X线成像的发展线成像的发展vX线计算机断层摄影（线计算机断层摄影（X-CT）v放放射性核素成像射性核素成像 v磁共振成像系统磁共振成像系统资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值一一.投影投影X线成像技术线成像技术 1.1.X X线的基础知识线的基础知识线的基础知识线的基础知识 (1)X (1)X线的产生线的产生线的产生线的产生 在医学诊断用的在医学诊断用的在医学诊断用的在医学诊断用的X X线管中，被加热的灯丝线管中，被加热的灯丝线管中，被加热的灯

41、丝线管中，被加热的灯丝发射出电子，在发射出电子，在发射出电子，在发射出电子，在3020030200千伏高压的作千伏高压的作千伏高压的作千伏高压的作用下，灯丝射出的电子用下，灯丝射出的电子用下，灯丝射出的电子用下，灯丝射出的电子被吸引到阳极靶子上，被吸引到阳极靶子上，被吸引到阳极靶子上，被吸引到阳极靶子上，这些电子与靶内的原子这些电子与靶内的原子这些电子与靶内的原子这些电子与靶内的原子相互作用产生相互作用产生相互作用产生相互作用产生X X射线，射线，射线，射线，X X射线穿过管壁发射出射线穿过管壁发射出射线穿过管壁发射出射线穿过管壁发射出来。来。来。来。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而

42、变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 在在X X线产生的过程中伴生出大量线产生的过程中伴生出大量的热，只有少于的热，只有少于1%1%的入射电子能量转的入射电子能量转换成了换成了X X射线，为了使热能从被轰击射线，为了使热能从被轰击的区域尽快散除，以免损坏靶面，的区域尽快散除，以免损坏靶面，现现代代X X线管中设计了旋转阳极。线管中设计了旋转阳极。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 (2)X线的性质线的性质 X线在本质上属电磁波。诊断线在本质上属电磁波。诊断用用

43、X线的波长大约在线的波长大约在0.50.001A的的范围中，相当于光子能量为范围中，相当于光子能量为25Kev至至1Mev。X线具有以下基本性质：线具有以下基本性质：资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 (a)a)穿透作用穿透作用:X X线波长短，能量大，线波长短，能量大，能穿透一般光线不能穿透的物质。用能穿透一般光线不能穿透的物质。用来检查人体内部器官的结构是很合适来检查人体内部器官的结构是很合适的。的。(b)b)荧光作用荧光作用:当当X X线照射某些物质时线照射某些物质时可产生荧光，利用这一性质，可以在

44、可产生荧光，利用这一性质，可以在荧光屏上直接观察荧光屏上直接观察X X线图像。线图像。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 (c)c)电离作用电离作用:具有足够能量的具有足够能量的X X线光子线光子不仅能击脱物质原子轨道上的电子，使不仅能击脱物质原子轨道上的电子，使该物质产生一次电离，而且脱离原子的该物质产生一次电离，而且脱离原子的电子又与其它原子相碰，还会产生二次电子又与其它原子相碰，还会产生二次电离。气体分子被电离后，其电离电荷电离。气体分子被电离后，其电离电荷很容易被收集，于是人们可以根据很容易被收集

45、，于是人们可以根据气体气体分子电离电荷的多少来测定分子电离电荷的多少来测定X X线的剂量。线的剂量。许多许多X X线检测器就是利用这一原理制成线检测器就是利用这一原理制成的。的。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 (d)d)生物效应生物效应:X X线是一种电离辐射。生线是一种电离辐射。生物细胞经一定量的物细胞经一定量的X X线照射后会受到损线照射后会受到损害甚至坏死。利用害甚至坏死。利用X X线的这个效应，可线的这个效应，可以用放射治疗的方法来破坏肿瘤组织。以用放射治疗的方法来破坏肿瘤组织。当然，人体受到

46、一定剂量当然，人体受到一定剂量X X线的照射后，线的照射后，也会导致正常组织的损伤。也会导致正常组织的损伤。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 (3)X线与人体组织的作用线与人体组织的作用 当当X射射线线穿穿过过物物体体时时，入入射射X线线中中的的一一部部分分能能量量将将从从射射线线束束中中消消失失。一一方方面面是是由由于于物物质质的的吸吸收收，即即部部分分X线线能能量量转转换换成成其其它它形形式式的的能能量量；另另一一方方面面是是由由于于散散射射，即即部部分分X射射线线改改变变了了原原来来的的传传播播方

47、方向向。实实际际上上，只只有有一一部部分分X射射线线穿穿过过被被探探查查物物体体沿沿原原方方向向继继续续向向前前传传播播。这这部部分分射射线线被称为透射分量。被称为透射分量。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 假假设设用用一一种种单单一一能能量量的的X线线照照射射厚厚度度为为d的的物物体体，其其入入射射射射线线强强度度为为Io，透透射射后后的的强度为强度为I，则有：则有：称称为为线线性性衰衰减减系系数数，表表示示特特定定能能量量的的X射射线线照照射射某某种种特特定定的的物物质质时时单单位位距距离离上上的的

48、衰衰减分数。减分数。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 2.投影投影X线成像系统线成像系统 最最早早的的X线线成成像像方方法法是是靠靠投投影影成成像像，也也被被称称作作传传统统的的X线线成成像像方方式式。投投影影成成像像又又可可分分透透视视和和摄摄影影两两种不同的方式。种不同的方式。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 (1)荧光透视成像系统荧光透视成像系统 X线管发出的线管发出的X射线穿过人体投射射线穿过人体投射到荧

49、光屏上，荧光屏将入射的射线能量到荧光屏上，荧光屏将入射的射线能量转换成光。转换成光。由于人体不同的组织对由于人体不同的组织对X线线的衰减不同，穿过人体后的的衰减不同，穿过人体后的X线强度也线强度也随之发生变化。随之发生变化。在荧光屏上就可以看到在荧光屏上就可以看到与人体组织结构对应的明暗阴影。与人体组织结构对应的明暗阴影。透视方法除了可以观察组织形态、透视方法除了可以观察组织形态、位置外，还可以观察脏器的运动。这是位置外，还可以观察脏器的运动。这是透视检查方法的一个优点。透视检查方法的一个优点。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资

50、金就是原有资金的时间价值 第一代的荧光透视接第一代的荧光透视接第一代的荧光透视接第一代的荧光透视接收器是一块平板荧光屏。收器是一块平板荧光屏。收器是一块平板荧光屏。收器是一块平板荧光屏。平板荧光屏透视检查方法平板荧光屏透视检查方法平板荧光屏透视检查方法平板荧光屏透视检查方法的主要缺点是屏的亮度比的主要缺点是屏的亮度比的主要缺点是屏的亮度比的主要缺点是屏的亮度比较低，观察起来比较吃力。较低，观察起来比较吃力。较低，观察起来比较吃力。较低，观察起来比较吃力。放射科医生在进行透视工放射科医生在进行透视工放射科医生在进行透视工放射科医生在进行透视工作前，一般要在黑暗环境作前，一般要在黑暗环境作前，一般