医学成像技术

1、一、医学成像技术发展历程一、医学成像技术发展历程 1. 普通X线成像 1895年11月8日德国菲试堡物理研究所所长兼物理学教授威廉孔拉德伦琴最先发现了X射线（真空管高压放电实验），并于1901年获首次诺贝尔物理学奖。 1896年，德国西门子公司研制出世界上第一支X线球管。 检测的信号是透射X线，图像信号反映人体不同组织对X线吸收系数的差别，即人体组织厚度及密度的差异；所显示的是组织，器官和病变的形态，面对它们的功能和动态的检测较差。 2. 计算机技术参与的X线成像 1972年，英国工程师豪斯菲尔德（G.N.Hounsfield）首次研制成功世界上第一台用于颅脑的CT扫描机，是电子技术、计算机技

2、术和X线技术相结合的产物。 20世纪80年代螺旋CT（Spiral CT）、电子束CT（Electron Beam CT,EBCT）即超高速CT（Ultrafast CT），90年代开发出多层螺旋CT（Multi-slice Spiral CT,MSCT）。一、医学成像技术发展历程一、医学成像技术发展历程 3. 数字X线成像 1979年，出现飞点扫描的数字X线摄影（digital radiography,DR）系统。 20世纪80年代初，开发了数字减影血管造影（digital subtraction angiography,DSA）和计算机X线摄影（computed radiography,C

3、R）; 20世纪90年代研制出数字X线检测器和直接数字X线摄影（direct DR,DDR）设备，90年代中期，推出了一些实用的平板检测器DDR设备。开发X线实时高分辩率数字成像板是数字X线成像设备创新的关键。4.超声成像 超声（ultrosound,US）成像是接收从人体组织反射或透射的超声波，获得反映组织信息的声像图的技术。 1942年，A超诞生，1954年B超问世。 1983年，研制出彩色超声多普勒成像仪。 1984年，出现超声CT。 一、医学成像技术发展历程一、医学成像技术发展历程 1991年推出第一代全数字化超声系统。 超声成像实行无损伤的检查，有其独特的地位。5. 磁共振成像（ma

4、gnetic resonance imaging,MRI） 通过测量人体组织中原子核的磁共振信号，用数学方法计算出组织中质子密度的差异，实现人体成像。 MRI已广泛用于全身各系统，其中以中枢神经、心血管系统、肢体关节和盆腔等效果最好。6. 核医学成像 通过测量体内脏器官或组织对放射性核素所形成浓度分布的差异，实现人体的功能成像。 此类设备可分为单光子检测设备（相机、SPECT）、正电子检测设备（PET）和组合检测设备（双探头符合检测SPECT、超高能准直器SPECT、PET/CT）三类。 成像特点在于图像反映脏器的功能、血流状况和组织代谢的信息。几种医学影像设备的比较几种医学影像设备的比较比较

5、内比较内容容X-CTMRIUSPETDSA信息载体X线电磁波超声波射线X线检测信号透过的X线磁共振信号反射回波511keV湮没光子透过的X线获得信息吸收系数核密度，T1T2，血流速密度，传导率RI分布吸收系数结构变化物体组成和密度不同，电子密度不同物体组成，生理、生化变化人体组织弹性和密度改变标志物的不同浓度物体组成和密度不同，电子云密度不同影像显示器官大小与形状（二维）人体组织中形态、生理生化状态变化（二、三维）器官大小与形状（二维）示踪物的流动与代谢（三维）组织中充满吸收物所占位置（二维）成像平面横向任何平面任何平面横向纵向成像范围断面（方向）有限全身断面（方向）自由全身全射（纵轴向）空间

6、分辨率1MM1MM2MM10MM，3MM0.5MM影像特点形态学形态学线性动态生理学形态学信号源X线管质子压电换能器摄取标志物X线管探测器X线探测器射频接收线圈压电换能器闪烁计数器影像强度计典型用途检测肿瘤脑肿瘤成像胎儿生长、检测肿瘤、心脏病脑中葡萄代谢图血管狭窄处的测定对病人侵袭有造影剂侵袭无造影剂侵袭无造影无侵袭RI注射有造影有侵袭安全性辐射危险无辐射危险、有强磁场吸引力安全辐射危险辐射危险价格高高低高高牙颌面数字化牙颌面数字化X X线成像的方式线成像的方式 1.计算机X线摄影（computed radiography,CR） 1983年，日本富士公司首先推出了存储荧光体方式的CR。芬兰S

7、oredex公司于1994年将其应用于牙颌面X线检查中。工作原理：使用X射线对被照体及成像板（Imaging Plate,IP）进行曝光，磷荧光体可将X射线激发（一次激发）的信息记录并储存下来，然后通过激光扫描（二次激发），读出IP储存的信息，经计算机处理形成数字化影像，成像板亦可称磷储存板（Phosphor Storage Plate,PSP）。 CR独特的优点：IP替代胶片可重复使用，价格较低；可与原有的X线摄影设备匹配，工作人员不需特殊训练即可操作；IP质地柔软可弯曲，且无线缆与之连接，用于口内摄影时，患者不适感轻；。缺点：空间分辨率低于普通X线照片；需要激光扫描读出方可形成影像，时间分

8、辨率差；MTF值相对较低。2.直接数字化X线摄影（digital radiography,DR） 在具有图像处理功能计算机的控制下，使用X线探测器把X线模拟信号转变为数字信号的技术。 与其它通用的大型DR设备不同，电荷耦合器件（charged couple device,CCD）是牙颌面DR最常用的X线探测器材料，有多个光敏单元组成。工作原理：X射线首先激发可见光转换屏上的CsI或NaI荧光体，转变为可见光图像，然后经光导纤维构成的光学系统传导由CCD采集，转换为图像电信号。 除CCD外，互补型金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor T

9、ransit,CMOS）探测器以其价格相对较低、结构更加紧凑等优点异军突起。 DR相对于CR的优点：患者受照射剂量更小；时间分辨率显著提高，曝光后几秒内即显示影像，提高了工作效率；具有更大的对比度范围，影像层次更加丰富。缺点：硬度大且与线缆连接，置入患者口腔内易造成恶心、不适，甚至难以配合，使重拍率提高；曝光宽容度较PSP低;造价高且易损，使检查成本提高。牙颌面数字化牙颌面数字化X X线成像的方式线成像的方式 IPIP板板 将透过物体的X射线影像信息记录在由辉尽性荧光物质制成的存储荧光板（storage phosphor plate，简称SPP）上，这种存储荧光板又称影像板或成像板（image

10、 plate，简称IP），即用IP板取代传统的X射线胶片来接受X射线照射，IP板感光后在荧光物质中形成潜影，将带有潜影的IP板置入读出器中用激光束进行精细扫描读取，再由计算机处理得到数字化图像，经数字/模拟转换器转换，在监视器荧光屏上显示出灰阶图像。 1.成像板技术成像板技术(IP Technique) IP板又称为无胶片暗盒、拉德成像板(RADVIEW IMAGING PLATES)等，可以与普通胶片一样分成各种不同大小规格以满足实际应用需要。 IP板是基于某些荧光发射物质（可受光刺激的感光聚合物涂层）具有保留潜在图像信息的能力，当对它进行X射线曝光时，这些荧光物质内部晶体中的电子被投射到成像板上的射线所激励并被俘获到一个较高能带（半稳定的高能状态）,形成潜在影像（光激发射荧光中心），再将该IP板置入CR读出设备（读出器，CR阅读器）内用激光束扫描该板，在激光激发下（激光能量释放被俘获的电子），光激发射荧光中心的电子将返回它们的初始能级，并产生可见光发射，这种光发射的强度与原来接收的射线剂量成比例（IP板发射荧光的量依赖于一次激发的X射线量，可在1:104的范围内具