第章医学影像技术概论.pptx
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1、China Medical University Computer Center 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.5第第1 1章章 医学影像技术概论医学影像技术概论 1.1医学影像技术发展历程医学影像技术发展历程1.2医学影像系统成像的物理共性医学影像系统成像的物理共性1.3计算机医学影像计算机医学影像1.4影响对医学图像评价的因素影响对医学图像评价的因素1.5医学影像设备的分类与组成医学影像设备的分类与组
2、成China Medical University Computer Center 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.5现代医学影像技术的应用与发展,印证了现代医学影像技术的应用与发展,印证了100100多年来医学、生物、物理、电多年来医学、生物、物理、电子工程、计算机和网络通信技术的诞生与沿革。子工程、计算机和网络通信技术的诞生与沿革。数字医学影像新技术、新设备对医学影像诊断和数字影像治疗带来许多根数字医学
3、影像新技术、新设备对医学影像诊断和数字影像治疗带来许多根本的改变。本的改变。医院里有哪些医学影像设备和是否开展数字影像介入治疗,在很大程度上医院里有哪些医学影像设备和是否开展数字影像介入治疗,在很大程度上代表了这家医院的现代化检查治疗的条件与诊治水平。代表了这家医院的现代化检查治疗的条件与诊治水平。目前现代医学技术的提升和现代影像技术的发展目前现代医学技术的提升和现代影像技术的发展相互融合、相互推动、相相互融合、相互推动、相互依存互依存的趋势已经成为共识。的趋势已经成为共识。新的现代医学影像技术和设备的研制也已经成为新的现代医学影像技术和设备的研制也已经成为2121世纪现代医学技术和生世纪现代
4、医学技术和生命科学发展的经济技术增长点。命科学发展的经济技术增长点。China Medical University Computer Center 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.51.1医学影像技术发展历程医学影像技术发展历程从从1895年德国物理学家伦琴发现年德国物理学家伦琴发现X光并由此拍出世界上第光并由此拍出世界上第一张伦琴夫人手部的一张伦琴夫人手部的X线透视照片以来,医学影像技术从线透视照片以来
5、,医学影像技术从无到有、从不完善到功能齐全、分类精细,经历了一个无到有、从不完善到功能齐全、分类精细,经历了一个0多年的发展过程。多年的发展过程。教学目标:教学目标:了解了解X射线、射线、CT、超声、超声、MRI、DSA、CR、DR、核医、核医学(学(ECT、PET、SPECT)等医学影像技术的发展历程)等医学影像技术的发展历程China Medical University Computer Center 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1
6、.1 1.2 1.3 1.4 1.51 1、18951895年年1111月月8 8日,德国物理学家伦琴在做真空管、高压、放电实验时,日,德国物理学家伦琴在做真空管、高压、放电实验时,发现了发现了X X射线或称射线或称X X线,并用于临床的骨折和体内异物的诊断。线,并用于临床的骨折和体内异物的诊断。18961896年,德国西门子公司研制出世界上第一支年,德国西门子公司研制出世界上第一支X X线球管。线球管。2020世纪世纪10-2010-20年代,出现了常规年代,出现了常规X X线机。线机。2020世纪世纪6060年代中、末期形成了较完整的放射诊断或放射学年代中、末期形成了较完整的放射诊断或放射
7、学(radiologyradiology)学科体系。)学科体系。第一张第一张X线照片线照片伦琴伦琴国产直接数字化国产直接数字化X摄影系统摄影系统China Medical University Computer Center 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.52 2 2 2、1971197119711971年,世界上第一台用于颅脑的年,世界上第一台用于颅脑的年,世界上第一台用于颅脑的年,世界上第一台用于颅脑
8、的CTCTCTCT扫描机(计算机人扫描机(计算机人扫描机(计算机人扫描机(计算机人体断层摄影术)由柯马克体断层摄影术)由柯马克体断层摄影术)由柯马克体断层摄影术)由柯马克(A.M.Cormack)(A.M.Cormack)(A.M.Cormack)(A.M.Cormack)和郝恩斯费尔和郝恩斯费尔和郝恩斯费尔和郝恩斯费尔(G.N.Hounsfield)(G.N.Hounsfield)(G.N.Hounsfield)(G.N.Hounsfield)首次研制成功。首次研制成功。首次研制成功。首次研制成功。1979197919791979年因此项技术的发明,年因此项技术的发明,年因此项技术的发明,年
9、因此项技术的发明,柯马克、郝恩斯费尔获得了生理与医学诺贝尔奖。柯马克、郝恩斯费尔获得了生理与医学诺贝尔奖。柯马克、郝恩斯费尔获得了生理与医学诺贝尔奖。柯马克、郝恩斯费尔获得了生理与医学诺贝尔奖。世界上第一台世界上第一台4层层CT扫描机扫描机豪恩斯费尔德豪恩斯费尔德China Medical University Computer Center 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.5n CT机的分代主要以其机的分
10、代主要以其线管和探测器的关系、探测器的数目、排列线管和探测器的关系、探测器的数目、排列方式以及线管与探测器的运动方式来划分方式以及线管与探测器的运动方式来划分。到今天为止。到今天为止CT经历了经历了5代代发展,现在第发展,现在第6代代CT正在研发中。正在研发中。n第第1代代CT机只有一个探测器,扫描角度为机只有一个探测器,扫描角度为1,扫描时间,扫描时间270s/层。仅用层。仅用头部的扫描头部的扫描,图像质量差图像质量差,以平移加旋转的扫描运动方式进行以平移加旋转的扫描运动方式进行,称为称为平平移移/旋转型旋转型。China Medical University Computer Center
11、 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.5n第第2代代CT机探测器的数目增加机探测器的数目增加520个左右,个左右,X线束呈扇型,线束呈扇型,扫描角度增加为扫描角度增加为360,扫描时间仍较长扫描时间仍较长,一般在一般在20s1min/层,扫描方式为层,扫描方式为窄扇形束扫描平移窄扇形束扫描平移-旋转方式旋转方式。China Medical University Computer Center 2007.8Chi
12、na Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.5n第第3代代CT探测器数目一般多超过探测器数目一般多超过100个,有的接近个,有的接近1000个,个,X线线扇形束扩大到扇形束扩大到4050,足以覆盖人体的横径,足以覆盖人体的横径,这样扫描就不需这样扫描就不需要再平移,而只需要旋转就可以了要再平移,而只需要旋转就可以了,故称为故称为旋转旋转/旋转型。旋转型。扫描时扫描时间一般均在几秒钟间一般均在几秒钟,最快速度最快速度0.5s,实现了亚秒级
13、扫描。,实现了亚秒级扫描。China Medical University Computer Center 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.5n第第1代到第代到第3代代CT机的机的X线管和探测器都是同步旋转的,而第线管和探测器都是同步旋转的,而第4代代CT机与之不同,探测器呈机与之不同,探测器呈360环状固定排列在机架内环状固定排列在机架内(目前有的机型多达目前有的机型多达4800个探测器个探测器),X线管
14、则围绕人体和机线管则围绕人体和机架作架作360旋转旋转,把第把第4代称代称固定固定/旋转型旋转型(螺旋螺旋CT属此型属此型)。China Medical University Computer Center 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.5n第第5代代CT机与第机与第1到第到第4代代CT机不同,在成像过程中机不同,在成像过程中X线管不需环绕机线管不需环绕机架作机诫运动,它是用架作机诫运动,它是用电子束方法
15、产生旋转的电子束方法产生旋转的X线源线源,再穿透人体由探再穿透人体由探测器接受测器接受,这种这种CT机称为电子束机称为电子束CT,也称超高速也称超高速CT,特点是扫描速度,特点是扫描速度很快很快,50100ms/层层,每秒最多可扫每秒最多可扫34层层,就其扫描速度是普通就其扫描速度是普通CT的的40倍,螺旋倍,螺旋CT的的20倍倍,可用于心脏一类运动器官的扫描。可用于心脏一类运动器官的扫描。China Medical University Computer Center 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教
16、程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.5n第第1 1代代CTCT:扫描方式为平移:扫描方式为平移(translate)+(translate)+旋转旋转(rotate)(T+R)(rotate)(T+R)方式的方式的CTCT。n第第2 2代代CTCT:扫描方式为平移:扫描方式为平移(translate)+(translate)+旋转旋转(rotate)(T+R)(rotate)(T+R)方式的方式的CTCT。n第第3 3代代CTCT:扫描方式为旋转:扫描方式为旋转+旋转旋转(R+R)(R+R)扫描方式的扫描方式的CTCT。n第第4 4
17、代代CTCT:扫描方式为静止:扫描方式为静止(stationary)+(stationary)+旋转旋转(S+R)(S+R)扫描方式的扫描方式的CTCT。n第第5 5代代CTCT:扫描方式为静止:扫描方式为静止+静止静止(S(SS)S)电子束扫描方式的电子束扫描方式的CTCT。现代螺旋现代螺旋CTCT结构图结构图第二代第二代1616层层CTCT第五代第五代CTCTChina Medical University Computer Center 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影
18、像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 3、20世纪世纪50年代和年代和60年代超声和放射性核素也相继出现。年代超声和放射性核素也相继出现。n1942年奥地利科学家达西科(年奥地利科学家达西科(Dussik)首先将超声技术应用与临床)首先将超声技术应用与临床诊断,从此开始了医学超声影像设备的发展。诊断,从此开始了医学超声影像设备的发展。n1954年瑞典人应用年瑞典人应用M型超声显示运动的心壁,称为超声心动图。型超声显示运动的心壁,称为超声心动图。n人类从人类从20世纪世纪50年代开始研究二维年代开始研究二维B型超声,至型超声,至70年代中期,实时二年代中期,实
19、时二维超声开始应用。维超声开始应用。超声检查超声检查 (二尖瓣粘连二尖瓣粘连)彩色超声检查彩色超声检查 (胎儿发育胎儿发育)China Medical University Computer Center 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.5n4、70年年代代末末80年年代代初初,超超声声、放放射射性性核核素素、MR-CT和和数数字字影影像像设设备备与与技技术术逐逐步步兴兴起起。其其中中磁磁共共振振成成像像(
20、MagneticResonanceImaging,MRIMRI)是目前最为先进的影像检查方法之一。)是目前最为先进的影像检查方法之一。nMRI是是基基于于MR现现象象的的医医学学影影像像技技术术。MR现现象象是是1946年年分分别别由由美美国国斯斯坦坦福福大大学学物物理理系系Bloch教教授授和和哈哈佛佛大大学学的的Puecell教教授授领领导导的的小小组组同同时时独独立立发发现现的的。由由于于这这一一发发现现在在物物理理、化化学学上上具具有有重重大大意意义义,Bloch和和Puecell共同获得了共同获得了1952年的诺贝尔物理学奖。年的诺贝尔物理学奖。曼斯曼斯.菲尔德菲尔德裴奥裴奥.劳特伯
21、劳特伯 GESignaProfile/oMRIChina Medical University Computer Center 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.5n5、20世世纪纪80年年代代推推出出了了数数字字减减影影血血管管造造影影(DSA)和和计计算算机机X线线摄影(摄影(CR)成像设备与技术,其后又推出了数字)成像设备与技术,其后又推出了数字X线设备(线设备(DR)。)。n数数字字减减影影血血管管造
22、造影影术术是是常常规规造造影影术术与与电电子子计计算算机机处处理理技技术术相相结结合合的的一一种种新新型型成成像像技技术术。血血管管造造影影检检查查是是对对注注入入血血管管造造影影剂剂前前后后的的图图像像进进行行相相减减,得得到到无无骨骨骼骼,内内脏脏,软软组组织织背背景景的的清清晰晰的的血血管管影影象,而血管的形态,结构反映了多种疾病的基本信息。象,而血管的形态,结构反映了多种疾病的基本信息。China Medical University Computer Center 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技
23、术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.5n计计算算机机X线线摄摄影影(CR)是是将将X线线摄摄照照的的影影像像信信息息记记录录在在影影像像板板(IP板板)上上,这这种种可可重重复复使使用用的的IP影影像像板板,替替代代了了胶胶片片,不不需需要要冲冲印印,因因此此也也称称为为干干板板。干干板板经经激激光光读读取取装装置置读读取取,由由计计算算机机精精确确计计算算处处理理后后,即即可可得得到到高高清清数数字字图图像像,最最后后经经数数字字/模模拟拟转转换换器器转转换换,在在荧荧屏上显示出灰阶图像,有利于观察不同的组织结构。屏上显示出灰
24、阶图像,有利于观察不同的组织结构。China Medical University Computer Center 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.5n直接数字化直接数字化X射线摄影系统(射线摄影系统(digital ray DR)是利用电子技术将)是利用电子技术将X线信线信息的其它载体转变为电子载体,息的其它载体转变为电子载体,X线照射人体后不直接作用于胶片,被线照射人体后不直接作用于胶片,被探测器(探测
25、器(Detector)接收并转换为数字化信号,获得)接收并转换为数字化信号,获得X线衰减值线衰减值(attenuation value)的数字矩阵,经计算机处理,重建成图像。)的数字矩阵,经计算机处理,重建成图像。China Medical University Computer Center 2007.8China Medical University Computer Center 2007.8医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程医学影像实用技术教程1.1 1.2 1.3 1.4 1.5n6、20世纪世纪90年代推出了更新、更强的核医学影像设备年代推出了更新、更强的
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