1、第一章医学成像技术绪论优选第一章医学成像技术绪论 学习医学成像技术的意义 一、临床医学应用上具有重要意义 医学成像技术在临床诊断中的应用，解决了千百年来人们在医学诊断中遇到的难题:即受人眼之限,不可能看到人体组织器官的解剖形态信息和功能信息。医学图像医学图像 运用工程的原理和手段，对人体组织、器官的形态、密度、功能等信息记录或显示。该领域两个相对独立的研究方向：二、学习医学成像技术对全面了解BME有重要意义 医学成像技术是生物医学工程（BME）的重要组成部分：1.属于医学图像研究领域，是BME的主要研究领域之一；2.是BME中最重要的领域，体现为：(a)IEEE Transactions on
2、 Medical Imaging是BME领域中影响因子（impact factor,IF）最高的杂志之一：近几年排名居于本领域前列。(b)同时也是IEEE所有杂志中影响因子最高的杂志之一。二、医学成像技术的发展历史与现状成像技术？1895年11月8日，德国物理学家伦琴发现X线，X射线成像技术发明；20世纪5060年代，出现超声成像（USG）20世纪7080年代，出现 DSA（digital subtraction angiography，数字减影血管造影），CT（computed tomography，计算机断层扫描），MRI（Magnetic Resonance Imaging,磁共振成像）
3、，ECT（emission computed tomography,发射型CT），SPECT（single photon ECT,单光子发射型CT），PET（positron emission tomography,正电子CT）。20世纪90年代以来，相继出现了CR（computed radiography,间接数字化X线成像技术），DR（digital photography,数字化摄影），PACS（picture archiving and communication system，图像存储和传输系统）等。总体发展历程总体发展历程 1895年 德国伦琴发现X线 1896年 X线始用于临床医
4、学 1901年 获首届诺贝尔物理学奖（一）X射线19001930年 Rentgenology专业化，radiologist（放射科医师）技术问题技术问题 CT（computed tomography)诺贝尔生理与医学奖诺贝尔生理与医学奖19171917年，奥地利数学家年，奥地利数学家RadonRadon 证明图像重建理论，未被重视证明图像重建理论，未被重视 20 20世纪世纪5050年代，美国物理学家年代，美国物理学家 当代图像重建最杰出的贡献者之一当代图像重建最杰出的贡献者之一 证明且提出了实现方法证明且提出了实现方法 直到直到19721972年，英国放射学年会上，英国工程年，英国放射学年会
5、上，英国工程师师Hounsfeild公布了计算机断层成像的结果。公布了计算机断层成像的结果。CT（computed tomography)20世纪90年代以来，相继出现了CR（computed radiography,间接数字化X线成像技术），DR（digital photography,数字化摄影），PACS（picture archiving and communication system，图像存储和传输系统）等。T1加权像(T1 weighted image,T1WI)20世纪7080年代，出现20世纪5060年代，出现超声成像（USG）当代图像重建最杰出的贡献者之一2.20世纪50年
6、代，美国物理学家2.CT（computed tomography，计算机断层扫描），主要反映组织间T2差别的作用(a)IEEE Transactions on Medical Imaging是BME领域中影响因子（impact factor,IF）最高的杂志之一：近几年排名居于本领域前列。(a)IEEE Transactions on Medical Imaging是BME领域中影响因子（impact factor,IF）最高的杂志之一：近几年排名居于本领域前列。采用短TR，短TEradiologist（放射科医师）主要反映组织间T1差别的作用二、学习医学成像技术对全面了解BME有重要意义 C
7、T（computed tomography)1901年 获首届诺贝尔物理学奖主要反映组织间质子密度多少差别 CT（computed tomography)CTCT是以是以X X线束从多个方向沿着体部某一选定体层线束从多个方向沿着体部某一选定体层层面进行照射层面进行照射,测定透过的测定透过的X X线量线量,数字化后经数字化后经过计算得出该层面组织各个单位容积的吸收系过计算得出该层面组织各个单位容积的吸收系数数,然后重建图像的一种成像技术。然后重建图像的一种成像技术。X-CT更新换代更新换代X-CT发展方向发展方向（二）超声成像技术军事民用 5050年代建立，年代建立，7070年代广泛发展。年代广
8、泛发展。二次世界大战后，在雷达、声纳的技术基础上，二次世界大战后，在雷达、声纳的技术基础上，应用回声定位原理，发展了各种超声成像技术，应用回声定位原理，发展了各种超声成像技术，A A型、型、B B型、型、M M型，超声计算机断层成像技术型，超声计算机断层成像技术（UCTUCT）也已经成熟。）也已经成熟。基本原理基本原理特点：无损、无创、无电离辐射、动态图像特点：无损、无创、无电离辐射、动态图像应用广泛：心脏、腹部检查应用广泛：心脏、腹部检查超声成像发展趋势超声成像发展趋势（三）核医学成像 发展史：发展史：核医学成像可追溯到核医学成像可追溯到2020世纪初；世纪初；1948 1948年，年，An
9、sellAnsell和和RotblatRotblat研制出了逐点研制出了逐点扫描的核医学成像装置，并用于甲状腺的测量；扫描的核医学成像装置，并用于甲状腺的测量；50 50年代，年代，AngerAnger研制出了商业化的研制出了商业化的相机；相机；1951 1951年，年，WrennWrenn提出了提出了PETPET的构想，的构想，6060年代年代末出现了相应的设备；末出现了相应的设备；70 70年代，年代，kuhlkuhl等人完成了等人完成了SPECTSPECT的商业化。的商业化。基本原理基本原理 优点突出：不仅可以了解器官的结构形态，优点突出：不仅可以了解器官的结构形态，还可以了解器官的功能
10、代谢。还可以了解器官的功能代谢。核医学成像的发展趋势核医学成像的发展趋势MRI MRI 通过对外加静磁场中的人体给予特定频通过对外加静磁场中的人体给予特定频率的射频脉冲率的射频脉冲 (radio-frequency,RF)(radio-frequency,RF)，使人，使人体组织中的氢核（即质子）受到激励而发生磁共体组织中的氢核（即质子）受到激励而发生磁共振现象；当终止振现象；当终止RFRF脉冲后，质子在弛豫过程中感脉冲后，质子在弛豫过程中感应出应出MRMR信号；经过对信号；经过对MRMR信号的接受、空间编码和信号的接受、空间编码和图像重建等处理过程，产生出图像重建等处理过程，产生出MRMR图
11、像。图像。（四）核磁共振成像基本原理基本原理(b)同时也是IEEE所有杂志中影响因子最高的杂志之一。20世纪50年代，美国物理学家主要反映组织间T2差别的作用特点：无损、无创、无电离辐射、动态图像20世纪90年代以来，相继出现了CR（computed radiography,间接数字化X线成像技术），DR（digital photography,数字化摄影），PACS（picture archiving and communication system，图像存储和传输系统）等。CT（computed tomography)T2加权像(T2 weighted image,T2WI)T2加权像(T
12、2 weighted image,T2WI)20世纪50年代，美国物理学家二、学习医学成像技术对全面了解BME有重要意义1.应用广泛：心脏、腹部检查经过对MR信号的接受、空间编码和图像重建等处理过程，产生出MR图像。经过对MR信号的接受、空间编码和图像重建等处理过程，产生出MR图像。CT是以X线束从多个方向沿着体部某一选定体层层面进行照射,测定透过的X线量,数字化后经过计算得出该层面组织各个单位容积的吸收系数,然后重建图像的一种成像技术。1951年，Wrenn提出了PET的构想，60年代末出现了相应的设备；radiologist（放射科医师）当代图像重建最杰出的贡献者之一主要反映组织间质子密度
13、多少差别PET（positron emission tomography,正电子CT）。1948年，Ansell和Rotblat研制出了逐点扫描的核医学成像装置，并用于甲状腺的测量；MRI（magnetic resonance imaging)T1加权像(T1 weighted image,T1WI)采用短TR，短TE 主要反映组织间T1差别的作用 T1WI有利于观察解剖结构T2加权像(T2 weighted image,T2WI)采用长TR，长TE 主要反映组织间T2差别的作用 T2WI有利于显示病变组织质子密度像(protondensity image,PDI)采用长采用长TRTR，短，短
14、TETE 主要反映组织间主要反映组织间质子密度多少差别质子密度多少差别核磁共振成像的发展趋势核磁共振成像的发展趋势三维成像20世纪5060年代，出现超声成像（USG）二次世界大战后，在雷达、声纳的技术基础上，应用回声定位原理，发展了各种超声成像技术，A型、B型、M型，超声计算机断层成像技术（UCT）也已经成熟。主要反映组织间质子密度多少差别radiologist（放射科医师）(a)IEEE Transactions on Medical Imaging是BME领域中影响因子（impact factor,IF）最高的杂志之一：近几年排名居于本领域前列。20世纪7080年代，出现(b)同时也是IE
15、EE所有杂志中影响因子最高的杂志之一。CT是以X线束从多个方向沿着体部某一选定体层层面进行照射,测定透过的X线量,数字化后经过计算得出该层面组织各个单位容积的吸收系数,然后重建图像的一种成像技术。属于医学图像研究领域，是BME的主要研究领域之一；1901年 获首届诺贝尔物理学奖20世纪90年代以来，相继出现了CR（computed radiography,间接数字化X线成像技术），DR（digital photography,数字化摄影），PACS（picture archiving and communication system，图像存储和传输系统）等。2.70年代，kuhl等人完成了SPECT的商业化。当终止RF脉冲后，质子在弛豫过程中感应出MR信号；主要反映组织间T2差别的作用1973年美国Lauterbur揭开了MRI在医学影像学方面应用的序幕CT（computed tomography，计算机断层扫描），学习医学成像技术的意义超声成像超声成像X射线成像射线成像传播速度波长传输特性
