现代医学成像技术概论

第一章概论,湘南学院医学影像系影像技术教研室,医学影像技术的概念,是借助于某种介质（如X线、电磁场、超声波、放射性核素等）与人体相互作用，用理工学基础理论和技术，把人体内部组织、器官的结构、功能等具有医疗情报的信息源传递给影像信息接收器，最终以影像的方式表现，提供给诊断医生，使医生能根据自己的知识和经验针对医学影像中所提供的信息进行判断，从而对病人的健康状况进行判断的一门科学技术。,医学影像技术的内容,X线摄影（radiography）、X线计算机体层成像（computedtomography，CT）、磁共振成像（magneticresonanceimaging，MRI）、超声成像（ultrasoundimaging）、放射性核素成像（radiosotopeimaging）以及可见光成像、红外成像和微波成像等。,第一节医学影像成像技术分类,根据医学影像学所研究的内容，按其成像原理和技术的不同，分两大领域：一是以研究生物体微观结构为主要对象的生物医学显微图像学（biomedicalmicroimaging，BMMI）；二是以人体解剖结构及功能为研究对象的现代医学影像学（modernmedicalimageology，MMI）。,一、X线成像,1895年11月8日，德国物理学家伦琴在做真空管高压放电实验时，发现了X射线或称X线，并用于临床的骨折和体内异物的诊断。1896年，德国西门子公司研制出世界上第一支X线球管。20世纪10-20年代，出现了常规X线机。1920年，发明对比剂，开始人工对比检查。,X线成像的原理,是由X线管发出的X线透过被检人体的组织结构时会发生衰减，由于各种组织的密度（）、原子序数（Z）以及厚度（d）的不同，而对X线的衰减系数（）不同，使得穿过人体出射的X线强度不同而产生X线对比度（KX），含有人体信息的KX由屏-片系统（影像增强器、成像板或平板探测器）接收，再经过处理形成可见的光学影像。X线透过人体内部器官的投影，不同的灰度差别模拟局部所接受的辐射强度，也是对相应组织结构对x线衰减的模拟。,1983年，日本富士公司首先推出了CR(computedradiography)系统；1997年，DR(digitalradiography)设备问世。传统x线成像技术与计算机技术结合的产物。数字X线成像：是采用影像板（IP）、平板探测器（FPD）等来代替屏-片系统作为X线信息接收器，应用各种探测器将X线信息转换成电信号，再经模/数（A/D）转换器转换成数字化影像。数字X线成像包括计算机X线摄影（CR）、数字X线摄影（DR）、数字减影血管造影（DSA）和数字X线透视等。,数字x线成像,第二节医学影像成像的基本条件,成像（广义）：应用光或其他能量来表现被照体的信息状态，并以可见的光学影像加以记录的一种技术。需具备一个成像系统；成像程序：能量-信息信号-检测-图像形成。成像三大要素：信息源（被检体）、信息载体与信息检测（接收器）；影像视读。,一、信息影像的传递与形成,（一）模拟x线信息的传递与形成1、x线信息影像的产生：被照体对x线的衰减I=I0e-d形成x线信息影像（潜影）2、x线信息影像的转换屏片系统（密度影像）；透视（二维光强度分布）3、密度分布转换成可见光的空间分布观片灯亮度、色光、观察环境及视力4、视觉影像的形成：视网膜5、意识影像的形成：阅历、知识、经验和鉴别能力。,（二）数字x线信息影像的传递与形成传递过程增加了模数转换、图像处理和重建和数模转换的环节。,二、信息源,被检体（一）x线成像利用被检体组织的Z、不同，形成不同。=k*3*Z4*骨骼、肌肉、脂肪和空气,光电效应和康普顿效应,三、信息载体,（一）x线X线为x线成像的信息载体；电磁波，波长短；穿透性与其“质”有关，也与信息源的密度、原子序数有关；对不同的组织穿透性能的差别，是x线摄影和透视的基础。,四、信息检测,（一）屏-片系统工作原理;增感屏：95%以上的感光效应。,（二）影像增强器-x线电视,（三）成像板（(ImagingPlate,IP)x线激发光激励发光物质释放电子形成潜影激光扫描变为光量子，PSL现象光电倍增管转换为电信号模数转换器转换为数字信号处理形成数字影像,（四）平板探测器(FlatPanelDetector，FPD)直接转换（非晶体硒与多丝正比电离室）与间接转换（非晶体硅与CCD摄像机）,五、影像视读,各种医学图像的视读方式：硬阅读和软阅读。硬阅读：即是将各种成像技术得到的医学图像通过暗室处理、激光打印机等打印成X线照片影像、CT影像、MR影像等，然后通过这些照片影像进行视读。软阅读：即是将各种成像技术得到的医学图像通过工作站，或由网络传输到工作站，然后在工作站的影像显示器上进行视读。两者各有其优点，但后者可以进行各种图像处理，使影像信息更清晰，有利于诊断；同时可以进行图像储存与传输，远程会诊等。但是影像显示器的空间分辨力不如照片影像。,第四节医学影像发展历程,（一）放射技术伊始1895年12月22日第一张x线照片诞生；1896年，出现气体电离式x线球管，2月3日第1台医用x线设备；荧光屏（铂氰化钡），爱迪生荧光检测器。1908年热阴极真空x线管；1913年滤线栅，x线胶片；1921年体层理论；1935年应用于临床；1939年谢志光引入中国；1929年旋转阳极；20世纪30年代，变动管电压法。,（二）医技一体阶段20世纪1020年代，无专门技术人员（三）医技分家阶段物理学家、化学家、工程师、电学家、护士，杂工技术熟练的受过培训的技师（四）形成独立学科阶段国际放射学会议，国际放射技术学会,我国