医学影像设备学教学课件医学影像设备学概论

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,医学影像设备学教学课件,韩丰谈 主编,第一章 医学影像设备学概论,第一节 医学影像设备的发展简史,第二节 医学影像设备的分类,第一节 医学影像设备的发展简史,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、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、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。,1972年，英国工程师汉斯菲尔德（G.N.Hounsfield）首次研制成功世界上第一台用于颅脑的X线计算机体层摄影（x-ray computed tomography，X-CT）设备，简称为X-CT设备，或CT设备。,CT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著提高，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1020倍；还能以数字形式（CT值）作定量分析。,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。宽探测器多层螺旋CT设备得到了广泛的普及，功能有了进一步的扩展。大孔径CT设备可兼顾日常应用与肿瘤病人定位，组合型CT设备可在完成CT检查后直接进行正电子发射型计算机体层（positive emission computed tomography，PET）检查，使CT的形态学信息与PET的功能性信息通过工作站准确融合，可以更准确地完成定性与定量的诊断。,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。,20世纪80年代初用于临床的磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）设备，简称为MRI设备。它是一种新的非电离辐射式医学成像设备。MRI设备的密度分辨力高，通过调整梯度磁场的方向和方式，可直接摄取横、冠、矢状层面和斜位等不同体位的体层图像，这是它优于CT设备的特点之一。迄今，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、肢体关节和盆腔等效果最好。,中场超导（0.7T）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，克服了幽闭恐惧病人和不合作病人应用MRI检查的限制。双梯度场技术可在较小的范围内达到更高的梯度场强，有利于完成各种高级成像技术，如功能成像、弥散成像等。降噪措施和成像专用线圈也都有了较大的进步，如功能成像线圈和肢体血管成像线圈等。腹部诊断效果已接近和达到CT设备水平，脑影像的分辨力在常规扫描时间下提高了数千倍，而显微成像的分辨力达到5010m，现已成为医学影像诊断设备中最重要的组成部分。,生物体磁共振波谱分析（magnetic resonance spectroscopy，MRS）具有研究机体物质代谢的功能和潜力，今后如能实现MRI设备与MRS结合的临床应用，将会引起医学诊断学上一个新的突破。,数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）、计算机X线摄影（computed radiography，CR）和数字摄影（digital radiography，DR）是20世纪80年代、90年代开发的数字X线机。前者具有少创、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。后者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（picture archiving and communication systems，PACS）。而X线实时高分辨力成像板将是最具革命性、最有发展前途的影像探测器之一。,20,世,世纪50,年,年代,和,和60年,代,代，,超,超声,成,成像,（,（ultrasonography,，,，USG,）,）设,备,备和,核,核医,学,学设,备,备相,继,继出,现,现，,当,当时,在,在医,学,学上,的,的应,用,用往,往,往各,成,成系,统,统。1972,年,年X-CT设,备,备的,开,开发,，,，使,医,医学,影,影像,设,设备,进,进入,了,了一,个,个以,计,计算,机,机和,体,体层,成,成像,相,相结,合,合、,以,以图,像,像重,建,建为,基,基础,的,的新,阶,阶段,。,。70年,代,代末80,年,年代,初,初，,超,超声CT,（,（ultrasonicCT,，,，UCT,）,）、,放,放射,性,性核,素,素CT和,数,数字X线,机,机逐,步,步兴,起,起，,并,并应,用,用于,临,临床,。,。尽,管,管这,些,些设,备,备的,成,成像,参,参数,、,、诊,断,断原,理,理和,检,检查,方,方法,各,各不,相,相同,，,，但,其,其结,果,果都,是,是形,成,成某,种,种影,像,像，,并,并依,此,此进,行,行诊,断,断。,介入,放,放射,学,学自20,世,世纪60,年,年代,兴,兴起,，,，于70,年,年代,中,中期,逐,逐步,应,应用,于,于临,床,床，,近,近年,来,来尤,以,以介,入,入治,疗,疗进,展,展迅,速,速。,因,因其,具,具有,安,安全,、,、简,便,便、,经,经济,等,等特,点,点，,深,深受,医,医生,和,和病,人,人的,普,普遍,重,重视,与,与欢,迎,迎，,现,现仍,处,处于,不,不断,发,发展,和,和完,善,善的,过,过程,之,之中,。,。90年,代,代倍,受,受人,们,们青,睐,睐的,立,立体,定,定向,放,放射,外,外科,学,学设,备,备，,由,由于,它,它可,以,以不,作,作开,颅,颅手,术,术而,治,治疗,一,一些,脑,脑疾,患,患，,很,很受,欢,欢迎,，,，全,世,世界,都,都在,积,积极,开,开发,和,和应,用,用这,种,种高,新,新设,备,备。,介,介入,放,放射,学,学设,备,备与,立,立体,定,定向,放,放射,外,外科,学,学设,备,备，,都,都是,通,通过,医,医学,影,影像,设,设备,来,来引,导,导或,定,定位,的,的，,所,所以,也,也属,于,于医,学,学影,像,像设,备,备的,范,范畴,。,。,综,上,上,所,所,述,述,，,，,多,多,种,种,类,类,型,型,的,的,医,医,学,学,影,影,像,像,诊,诊,断,断,设,设,备,备,与,与,医,医,学,学,影,影,像,像,治,治,疗,疗,设,设,备,备,相,相,结,结,合,合,，,，,共,共,同,同,构,构,成,成,了,了,现,现,代,代,医,医,学,学,影,影,像,像,设,设,备,备,体,体,系,系,。,。,第二,节,节,医,医,学,学影,像,像设,备,备的,分,分类,现代,医,医学,影,影像,设,设备,可,可分,为,为两,大,大类,，,，即,医,医学,影,影像,诊,诊断,设,设备,和,和医,学,学影,像,像治,疗,疗设,备,备。,一、,诊,诊断,用,用设,备,备,按照,影,影像,信,信息,的,的载,体,体来,区,区分,，,，现,代,代医,学,学影,像,像诊,断,断设,备,备主,要,要有,以,以下,几,几种,类,类型,：,：X线,设,设备,（,（含X-CT,设,设备,）,）；,MRI,设,设备,；,；,超,超声,设,设备,；,；,核,核医,学,学设,备,备；,热,成,成像,设,设备,；,；,光,光学,成,成像,设,设备,（,（医,用,用内,镜,镜）,。,。,（一,）,）X,线,线设,备,备,X线,设,设备,通,通过,测,测量,穿,穿透,人,人体,的,的X,线,线来,实,实现,人,人体,成,成像,。,。X,线,线成,像,像反,映,映的,是,是人,体,体组,织,织的,密,密度,变,变化,，,，显,示,示的,是,是脏,器,器的,形,形态,，,，而,对,对脏,器,器功,能,能和,动,动态,方,方面,的,的检,测,测较,差,差。,此,此类,设,设备,主,主要,有,有常,规,规X,线,线机,、,、数,字,字X,线,线机,和,和X-CT设,备,备等,。,。,以X线作为,医,医学影像信,息,息的载体，,出,出于两方面,的,的考虑，即,分,分辨力和衰,减,减系数。从,分,分辨力来看,，,，为了获得,有,有价值的影,像,像，辐射波,长,长应小于5,10,-11,m。另一方,面,面，当辐射,波,波通过人体,时,时，应呈现,衰,衰减特性。,若,若衰减过大,，,，则透射人,体,体的辐射波,微,微弱，当测,量,量透射人体,的,的辐射波时,，,，由于噪声,的,的存在，很,可,可能导致测,量,量结果无意,义,义。反之，,若,若辐射波透,射,射人体时几,乎,乎无衰减，,则,则因无法精,确,确的测量衰,减,减部分而失,效,效。,在X线设备,中,中，屏-片,组,组合分辨力,较,较高，可达,到,到510LP/mm,，,，且使用方,便,便、价格较,低,低，是目前,各,各级医院中,使,使用最普遍,的,的设备之一,。,。但它得到,的,的是人体不,同,同深度组织,信,信息叠加在,一,一起的二维,图,图像，所以,病,病变的深度,很,很难确定，,且,且对软组织,分,分辨不佳。,数,数字X线机,使,使用曝光量,宽,宽容度大，,可,可获得数字,化,化影像，便,于,于进行图像,的,的后处理，,且,且扩大了诊,断,断范围，利,于,于胃肠和心,脏,脏等部位的,检,检查。X-CT影像的,空,空间分辨力,可,可小于0.5mm，能,分,分辨组织的,密,密度差别可,达,达到0.5,。X-CT影像的清,晰,晰度很高，,可,可确定受检,脏,脏器的位置,、,、大小和形,态,态变化。,（二）MRI设备,MRI设备,通,通过测量构,成,成人体组织,中,中某些元素,的,的原子核的,磁,磁共振信号,，,，实现人体,成,成像。20,世,世纪40年,代,代发现了物,质,质的磁共振,现,现象，20,世,世纪80年,代,代MRI设,备,备应用于临,床,床。,MRI影像,的,的空间分辨,力,力一般为0.51.7mm，不,如,如X-CT,；,；但它对组,织,织的分辨远,远,远好于X-CT，在MRI影像上,可,可显示软组,织,织、肌肉、,肌,肌腱、脂肪,、,、韧带、神,经,经、血管等,。,。此外，它,还,还有一些特,殊,殊的优点：MRI,剖,剖面的定位,完,完全是通过,调,调节磁场，,用,用电子方式,确,确定的，因,此,此能完全自,由,由地按照要,求,求选择层面,；,；MRI,对,对软组织的,对,对比度比X-CT优越,，,，能非常清,楚,楚地显示脑,灰,灰质与白质,；,；MR信,号,号含有较丰,富,富的有关受,检,检体生理、,生,生化特性的,信,信息，而X-CT只能,提,提供密度测,量,量值；MRI能在活,体,体组织中探,测,测体内的化,学,学性质，提,供,供关于内部,器,器官或细胞,新,新陈代谢方,面,面的信息；,MRI无,电,电离辐射。,目,目前，尚未,见,见到MR对,人,人体危害的,报,报道。,MRI的缺,点,点：与X-CT相比,，,，成像时间,较,较长；植,入,入金属的病,人,人，特别是,植,植入心脏起,搏,搏器的病人,，,，不能进行MRI检查,；,；设备购,置,置与运行的,费,费用较高。,总,之,之,，,，MRI,设,设,备,备,可,可,作,作,任,任,意,意,方,方,向,向,的,的,体,体,层,层,检,检,查,查,，,，,能,能,反,反,映,映,人,人,体,体,分,分