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uFLASH-T1WIFLASH-T1WI序列序列用于显示关节软用于显示关节软骨可采用骨可采用序列序列脂肪肝脂肪肝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MRUMRUMRMMRMT2WIT2WIDTIDTIHealthy VolunteerDr.Ma,PLA301,BeijingLeft coronary arteries Right coronary arteryRCALADLADRC
2、ACourtesy of Northwestern University Hospital,Chicago第一章第一章 概概 论论 一、医学影像技术一、医学影像技术u医学影像技术是借助于某种介质与人体相医学影像技术是借助于某种介质与人体相互作用，用理工学基础理论和技术，把人互作用，用理工学基础理论和技术，把人体内部组织、器官的体内部组织、器官的结构结构、功能功能等具有医等具有医疗情报的信息源传递给影像信息接收器，疗情报的信息源传递给影像信息接收器，最终以最终以影像影像的形式表现出来，提供给诊断的形式表现出来，提供给诊断医生，使医生能根据自己的知识和经验针医生，使医生能根据自己的知识和经验针对医
3、学影像中所提供的信息进行判断，从对医学影像中所提供的信息进行判断，从而对患者的健康状况进行而对患者的健康状况进行诊断诊断的一门科学的一门科学技术。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线成像线成像：测量穿过人体组织、器官后的：测量穿过人体组织、器官后的X X线强度；线强度；u（2 2）磁共振成像磁共振成像：测量人体组织中同类元素原：测量人体组织中同类元素原子核的磁共振信号；子核的磁共振信号；u（3 3）超声成像超声成像：测量人体组织、器官对超声的：测量人体组织、器官对超声的反射波；反射波；u（4 4）放射性核素成像放射性核素成像：测量
4、放射性药物在体内：测量放射性药物在体内放射出的放射出的射线；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）（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普通普通X X线成像（屏线成像（屏-片系统）是一种片系统）是一种模拟成模拟成像像，X X线照片、荧光屏的记录或显示从几乎线照片、荧光屏的记录或显示从几乎完全透明（白色）到几乎不透明（黑色）完全透明（白色）到几乎不透明（黑色）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.
5、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）数字X线成像与传统屏-胶成像相比较优点缺点对比度分辨力高成像质量高辐射剂量小具有数字影像所有优点空间分辨力低u19851985年，德国物年，德国物理学家理学家伦琴伦琴发现发现X X线，同年拍摄了线，同年拍摄了第一张第一张X X线照片线照片；u18961896年，制造出第年，制造出第一台医用一台医用X X线设备；线设备；u19831983年，富士公司年，富士公司推出了推出了计算机计算机X X线摄线摄影（影（CRCR）系统；系统；u数字数字X X线摄影（线摄影（DRDR）研究始于研究始于2020
6、世纪世纪7070年代末年代末,1997,1997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u 2020世纪世纪8080年代的年代的数字减影技术主数字减影技术主要应用于血管造要应用于血管造影中，所以又叫影中，所以又叫数字减影血管造数字减影血管造影影技术（技术（D S AD S A，Digital Digital S u b t r a c t i o n S u b t r a c t i o n AngiographyAngiography）。）。u由从黑到白不同灰由从黑到白不同灰度的影像组成；度的影像组成；u以密度反映人体组以密度反映人体组织结构的解剖及病
7、织结构的解剖及病理状态；理状态；u重叠的图像；重叠的图像；u有一定程度的放大有一定程度的放大和失真。和失真。（二）（二）CTCT成像成像u1 9 7 21 9 7 2 年 英 国 工 程 师年 英 国 工 程 师HounsfieldHounsfield（浩斯菲（浩斯菲尔德）发明的尔德）发明的X X线计算线计算机 体 层 扫 描 技 术机 体 层 扫 描 技 术（CTCT）；）；u19891989年，螺旋年，螺旋CTCT问世，问世，目前正发展到多排螺目前正发展到多排螺旋旋CTCT、双源、双源CTCT。世界上第一台世界上第一台CTCTTOSHIBA64排排GE128排排SIEMENSflash 双
8、源双源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将组织的密度高将组织的密度高低进行量化，实低进行量化，实际工作中，用际工作中，用CTCT值说明密度；值说明密度；u断面图像。断面图像。（三）磁共振成像（三）磁共振成像u2020世纪世纪7070年代末继年代末继CTCT后，借助计算机技术后，借助计算机技术和图像重建方法的进和图像重建方法的进展和成果发展起来的展和成果发展起来的一种新型医学影像技一种新型医学影像技术。术。u通过对静磁场中的人通过对静磁场中的人体施加某种特定频率体施加某种特定频率的射频脉冲，使人体的射频脉冲，使人体组织中的组织中的氢质子氢质子(1H)(1H)受到激
9、励而发生受到激励而发生磁共磁共振振现象，当中止现象，当中止RFRF脉脉冲后，冲后，1H1H在弛豫过程在弛豫过程中发射出中发射出MRMR信号信号，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。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
10、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。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 Co
11、ils DisplayLocal Coils DisplayLocal Coils Display:Body Array CoilLocal Coils Display:Body Array CoilLocal Coils Display:Head and Neck Array CoilLocal Coils Display:Head and Neck Array Coilu黑白 对比的 灰黑白 对比的 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。（四）其他成像（四）其他成像 u超声成像（超声成像（ultrasoun
12、d imagingultrasound imaging，USIUSI）系统（）系统（B B超、超、M M超、多普勒）超、多普勒）-大多是采用脉冲回波方式大多是采用脉冲回波方式成像，根据接收到的回波信号可以直接获取扫查成像，根据接收到的回波信号可以直接获取扫查平面上的人体结构图像。平面上的人体结构图像。u优点优点u对人体无损、无创、无电离辐射，能提供人体断对人体无损、无创、无电离辐射，能提供人体断面实时动态图像，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除断面成像外，可借助多普勒原理进行超声除断面成像外，可借助多普勒原理进行超声血流测量，用于对心血管与脑血
13、管等疾病诊断。血流测量，用于对心血管与脑血管等疾病诊断。三、医学图像的识别三、医学图像的识别 u是将图像与解剖学、生理学、病理学知识是将图像与解剖学、生理学、病理学知识作对照，捕捉图像中有意义的细节和特征，作对照，捕捉图像中有意义的细节和特征，来判断是否有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图像识别的基础图像识别的基础-充分理解、掌握成像原充分理解、掌握成像原理和方法是医学；理和方法是医学；u医学图像中有的由于成像方法和条件的不医学图像中有的由于成像方法和条件的不同，得出的图像有很大差异时，从成像方同，得出的图像有很大差异时，从成像方法上理解分析医学图像就尤为重要。法上理解分
14、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成像时，由于成像时，由于图像重建所选用图像重建所选用的滤波函数不同，的滤波函数不同，得出的图像就有得出的图像就有差异；差异；CTCT平扫平扫+增强扫描增强扫描MRIMRI成像成像uMRIMRI中，由于所用的中，由于所用的射频脉冲的性质和射频脉冲的性质和成像序列的不同，成像序列的不同，得出的影像的信息得出的影像的信息是不同的，形成的是不同的，形成的图像有很大的差异；图像有很大的差异；MRIMRI平扫平扫+增强扫描增强扫描四、对人体的安全性四、对人体的安全性uX X线线的电离辐射对人体造成的损伤可大致分为两种：的电
15、离辐射对人体造成的损伤可大致分为两种：u一种是对照射体的直接损伤，如局部发红、脱发、一种是对照射体的直接损伤，如局部发红、脱发、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超声波超声波照射水平不会对人体造成伤害，特别是对照射水平不会对人体造成伤害，特别是对那些敏感的区域，如胎儿与眼部的检查，使用超声那些敏感的区域，如胎儿与眼部的检查，使用超声检查要比检查要比X X线安全得多。线安全得多。五、医学
16、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提高空间分辨力和扫描速度，重点研究疾病在新陈代谢提高空间分辨力和扫描速度，重点研究疾病在新陈代谢方面的变化。方面的变化。（二）医学影像数字化（二）医学影像数字化u普通屏普通屏-片系统成像、光学系统成像和电视技术片系统成像、光学系统成像和电视技术(透视透视)的图的图像都属模拟成像方式；像都属模拟成像方式；u计算机化的各种医学影像成像如计算机化的各种医学影像成像如CTCT、MRIMRI、DSADSA、ECTECT、超声、超声等都是用数字方法给出图像信息的。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、数字图像处理成像技术的发展随着计算机、数字图像处理成像技术的发展 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。
