醫(yī)學成像技術

1、一、醫(yī)學成像技術發(fā)展歷程一、醫(yī)學成像技術發(fā)展歷程 1. 普通X線成像 1895年11月8日德國菲試堡物理研究所所長兼物理學教授威廉孔拉德倫琴最先發(fā)現(xiàn)了X射線（真空管高壓放電實驗），并于1901年獲首次諾貝爾物理學獎。 1896年，德國西門子公司研制出世界上第一支X線球管。 檢測的信號是透射X線，圖像信號反映人體不同組織對X線吸收系數(shù)的差別，即人體組織厚度及密度的差異；所顯示的是組織，器官和病變的形態(tài)，面對它們的功能和動態(tài)的檢測較差。 2. 計算機技術參與的X線成像 1972年，英國工程師豪斯菲爾德（G.N.Hounsfield）首次研制成功世界上第一臺用于顱腦的CT掃描機，是電子技術、計算機技

2、術和X線技術相結合的產物。 20世紀80年代螺旋CT（Spiral CT）、電子束CT（Electron Beam CT,EBCT）即超高速CT（Ultrafast CT），90年代開發(fā)出多層螺旋CT（Multi-slice Spiral CT,MSCT）。一、醫(yī)學成像技術發(fā)展歷程一、醫(yī)學成像技術發(fā)展歷程 3. 數(shù)字X線成像 1979年，出現(xiàn)飛點掃描的數(shù)字X線攝影（digital radiography,DR）系統(tǒng)。 20世紀80年代初，開發(fā)了數(shù)字減影血管造影（digital subtraction angiography,DSA）和計算機X線攝影（computed radiography,C

3、R）; 20世紀90年代研制出數(shù)字X線檢測器和直接數(shù)字X線攝影（direct DR,DDR）設備，90年代中期，推出了一些實用的平板檢測器DDR設備。開發(fā)X線實時高分辯率數(shù)字成像板是數(shù)字X線成像設備創(chuàng)新的關鍵。4.超聲成像 超聲（ultrosound,US）成像是接收從人體組織反射或透射的超聲波，獲得反映組織信息的聲像圖的技術。 1942年，A超誕生，1954年B超問世。 1983年，研制出彩色超聲多普勒成像儀。 1984年，出現(xiàn)超聲CT。 一、醫(yī)學成像技術發(fā)展歷程一、醫(yī)學成像技術發(fā)展歷程 1991年推出第一代全數(shù)字化超聲系統(tǒng)。 超聲成像實行無損傷的檢查，有其獨特的地位。5. 磁共振成像（ma

4、gnetic resonance imaging,MRI） 通過測量人體組織中原子核的磁共振信號，用數(shù)學方法計算出組織中質子密度的差異，實現(xiàn)人體成像。 MRI已廣泛用于全身各系統(tǒng)，其中以中樞神經(jīng)、心血管系統(tǒng)、肢體關節(jié)和盆腔等效果最好。6. 核醫(yī)學成像 通過測量體內臟器官或組織對放射性核素所形成濃度分布的差異，實現(xiàn)人體的功能成像。 此類設備可分為單光子檢測設備（相機、SPECT）、正電子檢測設備（PET）和組合檢測設備（雙探頭符合檢測SPECT、超高能準直器SPECT、PET/CT）三類。 成像特點在于圖像反映臟器的功能、血流狀況和組織代謝的信息。幾種醫(yī)學影像設備的比較幾種醫(yī)學影像設備的比較比較

5、內比較內容容X-CTMRIUSPETDSA信息載體X線電磁波超聲波射線X線檢測信號透過的X線磁共振信號反射回波511keV湮沒光子透過的X線獲得信息吸收系數(shù)核密度，T1T2，血流速密度，傳導率RI分布吸收系數(shù)結構變化物體組成和密度不同，電子密度不同物體組成，生理、生化變化人體組織彈性和密度改變標志物的不同濃度物體組成和密度不同，電子云密度不同影像顯示器官大小與形狀（二維）人體組織中形態(tài)、生理生化狀態(tài)變化（二、三維）器官大小與形狀（二維）示蹤物的流動與代謝（三維）組織中充滿吸收物所占位置（二維）成像平面橫向任何平面任何平面橫向縱向成像范圍斷面（方向）有限全身斷面（方向）自由全身全射（縱軸向）空間

6、分辨率1MM1MM2MM10MM，3MM0.5MM影像特點形態(tài)學形態(tài)學線性動態(tài)生理學形態(tài)學信號源X線管質子壓電換能器攝取標志物X線管探測器X線探測器射頻接收線圈壓電換能器閃爍計數(shù)器影像強度計典型用途檢測腫瘤腦腫瘤成像胎兒生長、檢測腫瘤、心臟病腦中葡萄代謝圖血管狹窄處的測定對病人侵襲有造影劑侵襲無造影劑侵襲無造影無侵襲RI注射有造影有侵襲安全性輻射危險無輻射危險、有強磁場吸引力安全輻射危險輻射危險價格高高低高高牙頜面數(shù)字化牙頜面數(shù)字化X X線成像的方式線成像的方式 1.計算機X線攝影（computed radiography,CR） 1983年，日本富士公司首先推出了存儲熒光體方式的CR。芬蘭S

7、oredex公司于1994年將其應用于牙頜面X線檢查中。工作原理：使用X射線對被照體及成像板（Imaging Plate,IP）進行曝光，磷熒光體可將X射線激發(fā)（一次激發(fā)）的信息記錄并儲存下來，然后通過激光掃描（二次激發(fā)），讀出IP儲存的信息，經(jīng)計算機處理形成數(shù)字化影像，成像板亦可稱磷儲存板（Phosphor Storage Plate,PSP）。 CR獨特的優(yōu)點：IP替代膠片可重復使用，價格較低；可與原有的X線攝影設備匹配，工作人員不需特殊訓練即可操作；IP質地柔軟可彎曲，且無線纜與之連接，用于口內攝影時，患者不適感輕；。缺點：空間分辨率低于普通X線照片；需要激光掃描讀出方可形成影像，時間分

8、辨率差；MTF值相對較低。2.直接數(shù)字化X線攝影（digital radiography,DR） 在具有圖像處理功能計算機的控制下，使用X線探測器把X線模擬信號轉變?yōu)閿?shù)字信號的技術。 與其它通用的大型DR設備不同，電荷耦合器件（charged couple device,CCD）是牙頜面DR最常用的X線探測器材料，有多個光敏單元組成。工作原理：X射線首先激發(fā)可見光轉換屏上的CsI或NaI熒光體，轉變?yōu)榭梢姽鈭D像，然后經(jīng)光導纖維構成的光學系統(tǒng)傳導由CCD采集，轉換為圖像電信號。 除CCD外，互補型金屬氧化物半導體（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor T

9、ransit,CMOS）探測器以其價格相對較低、結構更加緊湊等優(yōu)點異軍突起。 DR相對于CR的優(yōu)點：患者受照射劑量更?。粫r間分辨率顯著提高，曝光后幾秒內即顯示影像，提高了工作效率；具有更大的對比度范圍，影像層次更加豐富。缺點：硬度大且與線纜連接，置入患者口腔內易造成惡心、不適，甚至難以配合，使重拍率提高；曝光寬容度較PSP低;造價高且易損，使檢查成本提高。牙頜面數(shù)字化牙頜面數(shù)字化X X線成像的方式線成像的方式 IPIP板板 將透過物體的X射線影像信息記錄在由輝盡性熒光物質制成的存儲熒光板（storage phosphor plate，簡稱SPP）上，這種存儲熒光板又稱影像板或成像板（image

10、 plate，簡稱IP），即用IP板取代傳統(tǒng)的X射線膠片來接受X射線照射，IP板感光后在熒光物質中形成潛影，將帶有潛影的IP板置入讀出器中用激光束進行精細掃描讀取，再由計算機處理得到數(shù)字化圖像，經(jīng)數(shù)字/模擬轉換器轉換，在監(jiān)視器熒光屏上顯示出灰階圖像。 1.成像板技術成像板技術(IP Technique) IP板又稱為無膠片暗盒、拉德成像板(RADVIEW IMAGING PLATES)等，可以與普通膠片一樣分成各種不同大小規(guī)格以滿足實際應用需要。 IP板是基于某些熒光發(fā)射物質（可受光刺激的感光聚合物涂層）具有保留潛在圖像信息的能力，當對它進行X射線曝光時，這些熒光物質內部晶體中的電子被投射到成像板上的射線所激勵并被俘獲到一個較高能帶（半穩(wěn)定的高能狀態(tài)）,形成潛在影像（光激發(fā)射熒光中心），再將該IP板置入CR讀出設備（讀出器，CR閱讀器）內用激光束掃描該板，在激光激發(fā)下（激光能量釋放被俘獲的電子），光激發(fā)射熒光中心的電子將返回它們的初始能級，并產生可見光發(fā)射，這種光發(fā)射的強度與原來接收的射線劑量成比例（IP板發(fā)射熒光的量依賴于一次激發(fā)的X射線量，可在1:104的范圍內具