《医学影像设备学》课件-第一章 绪论

第一章绪论医学影像设备学绪论医学影像设备的发展历程医学影像诊断设备的应用特点X线设备MRI设备超声成像设备核医学成像设备X线设备MRI设备超声成像设备核医学成像设备多种医学影像设备的融合X线机CT设备思维导图学习目标

掌握

医学影像设备的定义、研究对象。

熟悉

医学影像设备的分类。

了解

医学影像设备的发展。第一章绪论概述第一节第一章绪论医学影像设备：是指利用专门成像机制，以非介入方式获取人体(活体)内部组织形态和/或功能影像的设备。研究对象第一节概述医学影像设备主要包括:①X线设备：如X线机、X线计算机体层成像(X-CT)设备。②磁共振成像(MRI)设备。③超声成像(USG)设备。④核医学设备等。其他：计算机X线摄影(CR)、数字X线摄影(DR)、数字减影血管造影(DSA)、监视器、激光相机、介入放射学设备、立体定向设备、热成像仪、医用内镜等。第一节概述研究对象形态影像：了解病人体内病变的部位、范围、形状以及与周围器官的关系等信息，扩展了医生的感官。功能影像：观察脏器功能的改变，对诊断疾病具有至关重要的作用。利用各种成像机理所获取的图像相互印证，可提高诊断正确率。影像诊断已成为临床诊断的重要依据，医学影像设备的装备条件基本上可体现医院的诊疗水平。第一节概述重要性第二节医学影像设备的发展一、X线机的发展二、计算机体层成像设备的发明和发展三、磁共振成像设备的应用和发展四、超声成像设备的发展五、核医学设备的发展六、医学影像科室的基本设备构成1895年，伦琴用克鲁克斯管研究高真空下放电现象时发现了具有高能量，肉眼看不见，但能穿透物质、能使荧光物质发光的射线。因为当时对这个射线的性质还不了解，因此称之为X射线。为纪念发现者，后来也称为伦琴射线，现简称X线。伦琴荣获了1901年首届诺贝尔物理学奖。伦琴一、X线机的发展第二节医学影像设备的发展X线的发现：第二节医学影像设备的发展一、X线机的发展X线管1896年，研制出了世界上第一支X线管。20世纪10~20年代，出现了常规X线机。第二节医学影像设备的发展一、X线机的发展X线管四次重大发展：①由充气管到真空管的发展，提高了X线量的可控性(1913年)。②从固定阳极到旋转阳极，提高了X线管的输出功率和图像质量(1929年)。③高速旋转阳极和复合材料阳极靶面的开发应用，进一步提高了X线管的输出功率和连续使用能力(20世纪60年代)。④整管旋转、阳极盘直接油冷却、电子束定位方式，使X线管连续使用能力提高到一个更高水平(2003年)。第二节医学影像设备的发展一、X线机的发展第一节医学影像设备的发展历程一、X线设备发展历程初始阶段实用阶段提高完善阶段影像增强器阶段数字化阶段充气管骨折和体内异物摄影固定阳极X线管旋转阳极X线管X线电视(X-TV)透视CR、DR、DSA全身各部位摄影和胸部、胃肠透视全身各部位摄影和胸部、胃肠透视全身各部位摄影和胸部、胃肠X-TV数字摄影、透视、数字减影（一）X线机的发展重难点内容X线机研制历程：①气体Ｘ线管和感应圈时代(1895～1916年）。②热电子Ｘ线管、变压器式高压发生器的实用化时代（1910～1925年）。③防电击、防散射Ｘ线设备的实用化时代（1925～1945年）。④高条件、大容量、控制技术现代化时代（1945年～现在）。包括：影像增强器(I.I)、X线电视系统(X-TV)、计算机X线摄影(CR)、数字X线摄影(DR)、数字减影血管造影(DSA)等。第二节医学影像设备的发展一、X线机的发展CT设备于1972年问世，由英国EMI公司工程师Hounsfield发明。第二节医学影像设备的发展二、计算机体层成像设备的发明和发展亨斯菲尔德获得1979年度诺贝尔生理学或医学奖。CT值单位又称亨氏单位，是由其发明者Hounsfie1d的名字来命名的，简称HU。第二节医学影像设备的发展二、计算机体层成像设备的发明和发展CT设备发展历程：①扫描模式发展为主阶段，即初级阶段(20世纪70年代)。②扫描速度和图像质量提高阶段，即巩固阶段(20世纪80年代)。③滑环技术的出现，螺旋CT阶段(20世纪90年代)。④多层螺旋CT阶段(21世纪)。第一节医学影像设备的发展历程X线设备发展历程（二）CT设备的发展1972年豪斯菲尔德研制首台颅脑CT随后30年更新4代螺旋CT多层螺旋双源技术双能量技术仿真内镜重难点内容第二节医学影像设备的发展二、计算机体层成像设备的发明和发展CT设备发展方向：①提高扫描速度。②改善图像质量。③扩展功能。第二节医学影像设备的发展三、磁共振成像设备的应用和发展20世纪80年代MRI设备应用于临床。其物理基础是磁共振技术。它通过测量人体组织中氢质子的MR信号，实现人体任意层面成像。MRI设备的组织分辨力高，能显示体内器官及组织的形态、成分和功能，MR信号含有较丰富的组织生理、生化特征信息，可提供器官组织或细胞新陈代谢方面的信息。第二节医学影像设备的发展三、磁共振成像设备的应用和发展MRI设备可分为低场MRI设备和高场MRI设备。0.5T以下的MRI设备多为永磁或常导磁体，1T以上的MRI设备都为超导磁体。第二节医学影像设备的发展三、磁共振成像设备的应用和发展MRI设备的发展：①磁体结构的发展由封闭型向开放型发展，由长磁体向短磁体发展。②MRI设备的应用实现了由宏观向微观的发展。③MRI设备实现了由显示解剖结构信息向显示功能信息的发展。第二节医学影像设备的发展四、超声成像设备的发展超声成像设备是利用超声波的透射和反射现象，对人体组织器官形态结构进行观察的检查设备。超声成像设备于20世纪50年代初期应用于临床。包括：幅度调制型(A型)超声诊断仪、辉度调制型(M型)超声诊断仪、B型超声诊断仪、多普勒超声诊断仪、三维超声诊断仪、介入超声诊断仪等。第一节医学影像设备的发展历程超声成像设备的发展重难点内容A型和M型超声阶段二维或灰阶超声阶段多普勒超声阶段新技术发展与应用阶段A型：通过分析回波幅度变化了解人体组织变化。M型：通过超声光点扫描法诊断心脏疾病（超声心动图），实时、动态显示。以B型超声为代表。以不同形态、不同灰阶的切面图像，动态地观察人体内脏器组织的位置、形态和结构。70年代初推出第一台适用于临床的彩色血流二维显像超声，被称为一次革命。它可直观快速地显示血流的起源、走形、速度和性质。组织多普勒成像、组织应变和应变率成像、超声造影成像、组织谐波成像及三维实时成像等第二节医学影像设备的发展四、超声成像设备的发展超声成像设备的发展：①超声扫描方式由机械扫描发展到线阵和凸阵扫描、相控阵扫描。②超声探头向宽頻带、中心频率可变等方向发展。③由体外探头发展到各种腔内、管内探头。④由早期的灰阶显示、彩阶显示发展到彩色显示。⑤由单纯诊断扩展到治疗领域（体外冲击波碎石、高强度聚焦超声等）。第二节医学影像设备的发展五、核医学设备的发展核医学设备是通过测量人体某一脏器或组织对标记有放射性核素药物的选择性吸收、聚积和排泄等情况，观察其代谢功能，实现人体功能成像的装置。包括：γ相机。单光子发射型CT(SPECT)。正电子发射型CT(PET)。第二节医学影像设备的发展五、核医学设备的发展

单光子发射型CT正电子发射型CT第二节医学影像设备的发展五、核医学设备的发展核医学影像和CT影像相结合是整个核医学影像设备发展的方向，PET-CT就是其代表。PET-CT从根本上解决了核医学图像解剖结构不清晰的缺点，同时通过采取CT图像对核医学图像进行全能量的校正，使用核医学图像真正达到定量的目的，可以更早期、灵敏、准确、客观地诊断和指导治疗多种疾病，在肿瘤的早期诊断、神经系统的功能检查和冠心病的诊断等起着越来越重要的作用。第一节医学影像设备的发展历程核医学成像设备的发展重难点内容1951年美国加州大学的Cassen(卡森)研制出第一台扫描机，通过逐点打印获得靶器官的放射性分布图像1957年安格(HalO.Anger)研制出第一台γ照相机，使核医学的显像由静态步入动态阶段1974年基于Anger型γ相机SPECT面世1998年,世界上第一台专用PET-CT原型机，落户匹兹堡大学医学中心第二节医学影像设备的发展六、医学影像科室的基本设备构成医学影像科室的基本设备构成主要包括：X线机、CT设备、MRI设备、USG设备、核医学成像设备等。第三节医学影像设备的分类（一）X线设备（二）MRI设备（三）诊断用超声设备（四）核医学设备（五）热成像仪（六）医用内镜（一）介入放射学设备（二）立体定向放射外科学设备一、诊断用设备二、治疗用设备医学影像设备第三节医学影像设备的分类一、诊断用设备按照影像信息的载体来区分，现代医学影像诊断设备主要有：①X线设备(含CT设备)。②MRI设备。③超声设备。④核医学设备。⑤热成像仪。⑥光学成像设备(医用内镜)。第三节医学影像设备的分类（一）X线设备X线设备通过测量透过人体的X线来实现人体成像。X线成像反映的是人体组织的密度变化，显示的是脏器的形态，而对脏器功能和动态方面的检测较差。此类设备主要有常规X线机、数字X线机和CT设备等。第三节医学影像设备的分类（一）X线设备屏-片组合分辨力较高，使用方便、价格较低。但很难确定病变的深度，对软组织分辨不佳。数字X线机可获得数字化影像，便于进行图像的后处理，且扩大了诊断范围，利于胃肠和心脏等部位的检査。CT图像的空间分辨力可小于0.5mm，能分辨组织的密度差别可达到0.5％。CT图像的清晰度很高，可确定受检脏器的位置、大小和形态变化。第二节医学影像诊断设备的应用特点一、X线设备重难点内容常规X线机、CR、DR、DSA等X线设备，图像分辨力较高，输出的是人体不同深度组织叠加的二维平面图像。CT输出的是体层图像，解剖关系明确，可确定被检组织的位置、大小和形态变化第三节医学影像设备的分类（二）MRI设备MRI设备通过测量构成人体组织中某些元素的原子核的磁共振信号，实现人体成像。20世纪40年代发现了物质的磁共振现象，20世纪80年代MRI设备应用于临床。MRI图像的空间分辨力一般为0.5～1.7mm，不如CT。但它对组织的分辨远远好于CT，在MRI图像上可显示软组织、肌肉、肌腱、脂肪、韧带、神经、血管等。第三节医学影像设备的分类MRI设备的优点：①MRI剖面能按照需求选择层面。②MRI对软组织的对比度比CT优越。③MR信号含有受检体生理、生化特性的信息，而CT只能提供密度测量值。④MRI能提供关于内部器官或细胞新陈代谢方面的信息。⑤MRI无电离辐射。（二）MRI设备第三节医学影像设备的分类MRI设备的缺点：①与CT相比，成像时间较长。②植入金属的病人，特别是植入心脏起搏器的病人，不能进行MRI检查。③设备购置与运行的费用较高。（二）MRI设备第二节医学影像诊断设备的应用特点二、MRI设备重难点内容MRI设备可对人体任意断面成像，可呈现生理、生化等方面的功能性信息，有利于某些疾病(如钟瘤)的早期或超早期诊断。缺点：成像时间较长，植入金属假体特别是植入心器起搏器或神经刺激器的受检者不能进行MRI检查，设备价格昂费，超导型MRI设备运行费用高。第三节医学影像设备的分类（三）诊断用超声设备诊断用超声设备分为利用超声回波的USG设备和利用超声透射的超声CT两大类。USG设备，根据其显示方式不同，可以分为A型(幅度显示)、B型(切面显示)、C型(亮度显示)、M型(运动显示)、P型(平面目标显示)等。第三节医学影像设备的分类（三）诊断用超声设备X线成像与US成像是当前用得最为普遍的两种检查方法，但对人体有无危害是它们之间的一个重要区别。US脉冲回波法适用于腹内结构或心脏的显像，而利用X线对腹部检查只能显示极少的内部器官。对于胸腔因肺部含有空气而不宜用US检查，用X线则可获得较为满意的结果。第二节医学影像诊断设备的应用特点三、超声成像设备重难点内容近年来，临床应用最多的B型超声诊断仪和超声多普勒系统。超声成像设备在检查甲状腺、乳房、心血管、肝脏、胆囊、泌尿科、妇产科等方面有其独到之处。第三节医学影像设备的分类（四）核医学设备核医学设备是通过测量人体某一脏器或组织对标记有放射性核素药物的选择性吸收、聚积和排泄等情况，观察其代谢功能，实现人体功能成像的装置。包括：γ相机。单光子发射型CT(SPECT)。正电子发射型CT(PET)。第二节医学影像设备的发展γ相机可对脏器进行静态或动态照相检查，动态照相主要用于心血管疾病的检查。SPECT具有γ相机的全部功能，并具有体层成像功能，做动态功能检查或早期疾病诊断。缺点是图像清晰度不如CT，检查时要使用放射性药物。PET适合作人体生理和功能方面的研究，尤其是对脑神经功能的研究。（四）核医学设备第二节医学影像诊断设备的应用特点四、核医学成像设备重难点内容γ相机可以对脏器进行静态或动态显像，动态显像主要用于心血管疾病的检查SPECT既有γ相机的功能，又有体层成像功能，提高了诊断病变的定位能力，加上各种的放射性药物，在临床上广泛应用PET特别适合对人体的生理和功能研究，尤其是代谢功能的研究关注区域关注区域(额叶)矢状面冠状面横断面PET-CT克服了核医学图像解剖不明确的缺点,可以更早期、灵敏、准确地诊断和指导治疗疾病，对肿瘤的早期诊断、神经系统的功能检查和冠心病的诊断等起着重要作用第二节医学影像设备的发展热成像仪通过测量体表的红外信号和体内的微波信号实现人体成像（即利用温度信息成像）。医用热成像仪一般包括红外成像、红外照相、红外摄像和光机扫描成像等。由于引起人体组织温度的异常分布有