第一章--医学影像成像概论课件.ppt

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1、医学影像医学影像 成像原理成像原理河南中医学院第一临床医学院河南中医学院第一临床医学院 吴吴 云云 虎虎骨折骨折肺炎肺炎胃溃疡胃溃疡间质性肺炎间质性肺炎周围型肺癌周围型肺癌uu扫描参数扫描参数扫描参数扫描参数 TR:300-800msTR:300-800ms TE:10msTE:10ms左右左右 翻转角度：翻转角度：6060度度uFLASH-T1WIFLASH-T1WI序序列列用用于于显显示示关关节节软软骨骨可可采采用用二二二二维维维维或或或或三三三三维维维维序列序列uu加加加加用用用用脂脂脂脂肪肪肪肪抑抑抑抑制制制制技技技技术术术术更更更更有有有有利利利利于于于于软软软软骨骨骨骨的的的的显示

2、显示显示显示脂肪肝脂肪肝CTCT、MRIMRI表现表现小肝癌小肝癌下肢动脉硬化闭塞症下肢动脉硬化闭塞症正常手正常手正常手正常手CE-MRACE-MRACE-MRACE-MRAMRUMRUMRMMRM热痛觉刺激脑功能成像热痛觉刺激脑功能成像热痛觉刺激脑功能成像热痛觉刺激脑功能成像T2WIT2WIDTIDTIHealthy VolunteerDr.Ma,PLA301,BeijingLeft coronary arteries Right coronary arteryRCALADLADRCACourtesy of Northwestern University Hospital,Chicago第一

3、章第一章 概概 论论 一、医学影像技术一、医学影像技术u医医学学影影像像技技术术是是借借助助于于某某种种介介质质与与人人体体相相互互作作用用，用用理理工工学学基基础础理理论论和和技技术术，把把人人体体内内部部组组织织、器器官官的的结结构构、功功能能等等具具有有医医疗疗情情报报的的信信息息源源传传递递给给影影像像信信息息接接收收器器，最最终终以以影影像像的的形形式式表表现现出出来来，提提供供给给诊诊断断医医生生，使使医医生生能能根根据据自自己己的的知知识识和和经经验验针针对对医医学学影影像像中中所所提提供供的的信信息息进进行行判判断断，从从而而对对患患者者的的健健康康状状况况进进行行诊诊断断的的

4、一一门门科科学学技术。技术。二、医学影像成像技术分类二、医学影像成像技术分类u按信息载体分按信息载体分u（1 1）X X线线成成像像：测测量量穿穿过过人人体体组组织织、器器官官后后的的X X线线强度；强度；u（2 2）磁磁共共振振成成像像：测测量量人人体体组组织织中中同同类类元元素素原原子子核的磁共振信号；核的磁共振信号；u（3 3）超超声声成成像像：测测量量人人体体组组织织、器器官官对对超超声声的的反反射波；射波；u（4 4）放放射射性性核核素素成成像像：测测量量放放射射性性药药物物在在体体内内放放射出的射出的射线；射线；u（5 5）光学成像、红外、微波成像。）光学成像、红外、微波成像。（一

5、）（一）X X线成像线成像uX X线图像数占临床影像总数线图像数占临床影像总数70708080 。u普普通通X X线线成成像像（屏屏-片片系系统统）是是一一种种模模拟拟成成像像，X X线线照照片片、荧荧光光屏屏的的记记录录或或显显示示从从几几乎乎完完全全透透明明（白白色色）到到几几乎乎不不透透明明（黑黑色色）的一个连续的灰阶范围。的一个连续的灰阶范围。u数字数字X X线成像线成像包括包括u1.1.计算机计算机X X线摄影（线摄影（CRCR）u2.2.数字数字X X线摄影（线摄影（DRDR）u3 3.数字减影血管造影（数字减影血管造影（DSADSA）u19851985年年，德德国国物物理理学学家

6、家伦伦琴琴发发现现X X线线，同同年年拍拍摄摄了了第一张第一张X X线照片线照片；u18961896年年，制制造造出出第第一台医用一台医用X X线设备；线设备；u19831983年年，富富士士公公司司推推出出了了计计算算机机X X线线摄摄影（影（CRCR）系统；系统；u数数字字X X线线摄摄影影（DRDR）研研究究始始于于2020世世纪纪7070年年代代末末,19971997年年1111月月RNSARNSA展出早期样机。展出早期样机。X X线设备线设备*4444*4545*4646*4747u 2020世世纪纪8080年年代代的的数数字字减减影影技技术术主主要要应应用用于于血血管管造造影影中中

7、，所所以以又又叫叫数数字字减减影影血血管管造造影影 技技 术术（DSADSA，Digital Digital Subtraction Subtraction AngiographyAngiography）。）。X X线图像特点线图像特点u由由从从黑黑到到白白不不同同灰灰度的影像组成；度的影像组成；u以以密密度度反反映映人人体体组组织织结结构构的的解解剖剖及及病病理状态；理状态；u重叠的图像；重叠的图像；u有有一一定定程程度度的的放放大大和失真。和失真。*5454（二）（二）CTCT成像成像u19721972年年 英英 国国 工工 程程 师师HounsfieldHounsfield（浩浩 斯斯

8、菲菲尔尔德德）发发明明的的X X线线计计算算机机 体体 层层 扫扫 描描 技技 术术（CTCT）；u19891989年年，螺螺旋旋CTCT问问世世，目目前前正正发发展展到到多多排排螺螺旋旋CTCT、双源、双源CTCT。世界上第一台CT*5757TOSHIBA64排排GE128排排SIEMENSflash 双源双源图像特点图像特点及优势及优势u重建的灰阶图像；重建的灰阶图像；u密度分辨率高；密度分辨率高；u将将组组织织的的密密度度高高低低进进行行量量化化，实实际际工工作作中中，用用CTCT值说明密度；值说明密度；u断面图像。断面图像。*6161（三）磁共振成像（三）磁共振成像u2020世世纪纪7

9、070年年代代末末继继CTCT后后，借借助助计计算算机机技技术术和和图图像像重重建建方方法法的的进进展展和和成成果果发发展展起起来来的的一一种种新新型型医医学学影影像像技技术。术。u通通过过对对静静磁磁场场中中的的人人体体施施加加某某种种特特定定频频率率的的射射频频脉脉冲冲，使使人人体体组组织织中中的的氢氢质质子子(1H)(1H)受受到到激激励励而而发发生生磁磁共共振振现现象象，当当中中止止RFRF脉脉冲冲后后，1H1H在在弛弛豫豫过过程程中中发发射射出出MRMR信信号号，线线圈接收信号重建成像。圈接收信号重建成像。u19781978年，第一台年，第一台MRIMRI设备应用于临床设备应用于临床

10、。雷蒙德达马迪安(Raymond Vahan Damadian，1936年3月16日)美国人，医学博士。磁共振扫描仪发明人。保罗劳特布尔(Paul Lauterbur，1929年5月6日2007年3月27日)美国科学家。2003年度诺贝尔生理学或医学奖。19771977年，达马迪安年，达马迪安及其同事经过及其同事经过7 7年的年的努力，终于建成了人努力，终于建成了人类历史上第一台全身类历史上第一台全身磁共振成像装置，应磁共振成像装置，应用这台装置获取一幅用这台装置获取一幅图像，受检者需要被图像，受检者需要被移动移动106106次，采集事次，采集事件长达件长达4 4个小时个小时4545分分钟。钟

11、。1981-1982，临床应用，1982，商品化，GE、SIEMENS、PHILIPS，1984，美国FDA，批准进入市场，1986，中国科健公司与美国波士顿analogic公司成立合资公司安科，1989年，第一台MRI设备通过国家验收，1990年，第一台国产MRI落户河北。加拿大医美瑞IMRIS术中磁共振超导磁体Local Coils DisplayLocal Coils DisplayLocal Coils Display:Body Array CoilLocal Coils Display:Body Array CoilLocal Coils Display:Head and Neck

12、Array CoilLocal Coils Display:Head and Neck Array CoilMRIMRI图像特点图像特点及优势及优势u黑黑白白对对比比的的灰灰阶图像；阶图像；u多参数成像；多参数成像；u组织分辨率高；组织分辨率高；u多方位成像；多方位成像；u流动效应。流动效应。*7777（四）其他成像（四）其他成像 u超超声声成成像像（ultrasound ultrasound imagingimaging，USIUSI）系系统统（B B超超、M M超超、多多普普勒勒）-大大多多是是采采用用脉脉冲冲回回波波方方式式成成像像，根根据据接接收收到到的的回回波波信信号号可可以以直直接

13、接获获取取扫扫查查平平面上的人体结构图像。面上的人体结构图像。u优点优点u对对人人体体无无损损、无无创创、无无电电离离辐辐射射，能能提提供供人人体体断断面实时动态图像，广泛用于心脏或腹部的检查。面实时动态图像，广泛用于心脏或腹部的检查。uUSIUSI除除断断面面成成像像外外，可可借借助助多多普普勒勒原原理理进进行行超超声声血血流测量，用于对心血管与脑血管等疾病诊断。流测量，用于对心血管与脑血管等疾病诊断。三、三、医学图像的识别医学图像的识别 u是是将将图图像像与与解解剖剖学学、生生理理学学、病病理理学学知知识识作作对对照照，捕捕捉捉图图像像中中有有意意义义的的细细节节和和特特征征，来判断是否有

14、异常或属于什么性质来判断是否有异常或属于什么性质；u图图像像识识别别的的基基础础-充充分分理理解解、掌掌握握成成像像原原理和方法是医学理和方法是医学；u医医学学图图像像中中有有的的由由于于成成像像方方法法和和条条件件的的不不同同，得得出出的的图图像像有有很很大大差差异异时时，从从成成像像方方法上理解分析医学图像就尤为重要。法上理解分析医学图像就尤为重要。X X线图像线图像X X线造影线造影CTCT成像成像uCTCT成成像像时时，由由于于图图像像重重建建所所选选用用的的滤滤波波函函数数不不同同，得得出出的的图图像像就就有有差异；差异；CTCT平扫平扫+增强扫描增强扫描MRIMRI成像成像uMRI

15、MRI中中，由由于于所所用用的的射射频频脉脉冲冲的的性性质质和和成成像像序序列列的的不不同同，得得出出的的影影像像的的信信息息是是不不同同的的，形形成成的的图像有很大的差异；图像有很大的差异；IR T1WIFIR T1WISE T1WIMRIMRI平扫平扫+增强扫描增强扫描四、四、对人体的安全性对人体的安全性uX X线线的的电离辐射对人体造成的损伤可大致分为电离辐射对人体造成的损伤可大致分为两种两种：u一一种种是是对对照照射射体体的的直直接接损损伤伤，如如局局部部发发红红、脱脱发发、有可能增加某些疾病（如白血病）的发病率等；有可能增加某些疾病（如白血病）的发病率等；u另一种遗传性的，可能会影响

16、到下几代。另一种遗传性的，可能会影响到下几代。u磁共振磁共振检查对人体无电离辐射损伤，相对安全；检查对人体无电离辐射损伤，相对安全；u超超声声波波照照射射水水平平不不会会对对人人体体造造成成伤伤害害，特特别别是是对对那那些些敏敏感感的的区区域域，如如胎胎儿儿与与眼眼部部的的检检查查，使使用用超超声检查要比声检查要比X X线安全得多。线安全得多。五、医学影像技术展望五、医学影像技术展望（一）提高影像设备的性能（一）提高影像设备的性能u磁共振波谱成像（磁共振波谱成像（MRSMRS）、功能成像（）、功能成像（fMRIfMRI）；）；uCTCT提提高高空空间间分分辨辨力力和和扫扫描描速速度度，重重点点

17、研研究究疾疾病病在在新新陈陈代代谢谢方面的变化。方面的变化。（二）医学影像数字化（二）医学影像数字化u普普通通屏屏-片片系系统统成成像像、光光学学系系统统成成像像和和电电视视技技术术(透透视视)的的图像都属模拟成像方式；图像都属模拟成像方式；u计计算算机机化化的的各各种种医医学学影影像像成成像像如如CTCT、MRIMRI、DSADSA、ECTECT、超超声等都是用数字方法给出图像信息的。声等都是用数字方法给出图像信息的。u从模拟到数字图像从模拟到数字图像 随着计算机、数字图像处理随着计算机、数字图像处理成像成像技术技术的的发展发展 u从平面到立体图像从平面到立体图像u从局部到整体图像从局部到整体图像 u从宏观到微观图像从宏观到微观图像u从静态到动态图像从静态到动态图像 u从形态到功能图像从形态到功能图像u从单一图像到综合图像等方向发展。从单一图像到综合图像等方向发展。