医学影像学任务与发展趋势

1、医学影像学任务与发展趋势医学影像学任务与发展趋势青岛大学附属医院青岛大学附属医院徐文坚徐文坚医学影像学的任务医学影像学的任务 定位诊断：发现定位诊断：发现/检出病变检出病变 定量诊断：大小、数目、范围定量诊断：大小、数目、范围 定性诊断：良恶性、炎症定性诊断：良恶性、炎症 病变分期与判断预后病变分期与判断预后 监测疗效监测疗效 介入治疗介入治疗放射诊断学（放射诊断学（diagnostic radiology） Wilhelm Conrad Rntgen 1845.3.27-1923.2.10(78yrs) 1870: Wuerzburg大学助教大学助教 1875：Hohenheim农学院物理学

2、教授农学院物理学教授 1879：Giessen大学物理学教授大学物理学教授 1888： Wuerzburg大学物理系主任、校长大学物理系主任、校长 1895：发现发现X线（线（11月月8日）日） 1895.12.28：第一篇论文：第一篇论文 1896.1.23: 正式报告正式报告 1896.3.9：第二篇论文：第二篇论文 1896年用于人体检查年用于人体检查 1900：Muenich科学院院士科学院院士 1901：Nobel物理学奖物理学奖1896X线发展历史线发展历史 1913：Coolidge热阴极热阴极X线管线管 1929：旋转阳极：旋转阳极X线管线管 1921：Potter-Bucky

3、滤线器滤线器 1930：X线断层摄影装置线断层摄影装置 1951：多轨迹断层摄影装置：多轨迹断层摄影装置 1942：光电限时器：光电限时器 1948：影像增强器：影像增强器 1981：CR（Computed Radiology，模拟数字时模拟数字时代代） 1990：DR（digital radiology）X线检查优缺点线检查优缺点X线透视线透视简单易行，价格便宜简单易行，价格便宜实时观察结构或器官动态变化实时观察结构或器官动态变化无记录，不能保存，不易会诊无记录，不能保存，不易会诊辐射量大，结构相互重叠辐射量大，结构相互重叠逐步取消，适应症逐渐缩窄逐步取消，适应症逐渐缩窄X线平片线平片简单易

4、行，价格便宜，常用检查方法简单易行，价格便宜，常用检查方法骨关节系统、呼吸系统、有良好天然对比的区域骨关节系统、呼吸系统、有良好天然对比的区域/组织组织/病变病变空间分辨率高空间分辨率高辐射量小，有胶片记录，易会诊辐射量小，有胶片记录，易会诊密度分辨率低，软组织分辨力差密度分辨率低，软组织分辨力差结构相互重叠结构相互重叠X线造影检查线造影检查人工产生组织或器官间对比，如胃肠道、支气管、人工产生组织或器官间对比，如胃肠道、支气管、血管、泌尿系、子宫输卵管等血管、泌尿系、子宫输卵管等对比剂对比剂阳性：含碘类、硫酸钡阳性：含碘类、硫酸钡阴性：气体、脂类阴性：气体、脂类.缺点缺点辐射量大辐射量大软组织

5、分辨率差软组织分辨率差结构相互重叠结构相互重叠检查项目逐渐被替代或应用量逐渐减少，如支气检查项目逐渐被替代或应用量逐渐减少，如支气管造影、气脑造影、椎管造影等管造影、气脑造影、椎管造影等CT影像学进入数字化时代标志影像学进入数字化时代标志 1967: G.N.Hounsfield EMI实验室实验室,第一幅图像第一幅图像 1971: 第一台第一台CTAtkinson Morley医院医院 1972: 正式宣布正式宣布英国放射学年会英国放射学年会,RSNA 1972: Hounsfield获获Mc Roberl奖奖 1974: Ledley,全身全身CTGeoge Town, USA 1979:

6、 Hounsfield获获Nobel物理物理奖奖 1985: 滑环技术滑环技术 1989: 螺旋技术螺旋技术,单层单层/,多层多层,1,2,4,8,16,64,640 2005: 双源双源CTCT检查优缺点检查优缺点 CT检查检查 最常用检查方法，适于全身各部位最常用检查方法，适于全身各部位 容积扫描，三维容积扫描，三维/二维成像，动态成像，功能成像等二维成像，动态成像，功能成像等 层面成像，无遮盖层面成像，无遮盖 密度分辨率高密度分辨率高 辐射量大：多次检查、特殊人群检查受限辐射量大：多次检查、特殊人群检查受限MRI数字化影像新时代数字化影像新时代 1946年：年：Bloch和和Purcel

7、l磁共振现象磁共振现象 1952年：诺贝尔物理奖（年：诺贝尔物理奖（Bloch和和Purcell） 1967年：年：Jackson第一次获取活体动物第一次获取活体动物MR信号信号 1971年：年：Damadian发现肿瘤发现肿瘤T1、T2时间延长时间延长 1973年：年：Lauterbur二维水质子像二维水质子像 1974年：年：Lauterbur活鼠活鼠MR像像 1977年：年：Damadian人体胸部人体胸部MR像像,MR装置装置 1977年：年：Mallard全身全身MR像像 1980年：年：MR设备商品化设备商品化 1983年：年：FDA批准批准 1989年：国产安科年：国产安科永磁型

8、永磁型0.15T 2003年：磁共振梯度系统设计与改进，诺贝尔生理和医年：磁共振梯度系统设计与改进，诺贝尔生理和医学奖（学奖（Lauterbur和和Mansfield） 2004年：年：3.0-7.0T-Bloch哈佛哈佛大学大学Purcell斯坦福大学斯坦福大学 MR高分辨成像高分辨成像MR检查检查最常用检查方法，适于全身各部位最常用检查方法，适于全身各部位三维三维/二维成像，容积扫描，动态成像，功能成像、分二维成像，容积扫描，动态成像，功能成像、分子成像等子成像等多参数、多方位、多层面成像，无辐射，无遮盖多参数、多方位、多层面成像，无辐射，无遮盖软组织分辨率高软组织分辨率高缺点：缺点：磁场

9、限制（心脏起搏器、体内金属异物、体内外磁场限制（心脏起搏器、体内金属异物、体内外电磁装置、危重病人电磁装置、危重病人等）等）超声检查超声检查最常用检查方法，简单易行，价廉最常用检查方法，简单易行，价廉实时、动态、三维实时、动态、三维/二维成像二维成像软组织成像为主（空气、骨骼、脂肪受限）软组织成像为主（空气、骨骼、脂肪受限）层面成像，无遮盖层面成像，无遮盖无辐射无辐射适应症：心脏、甲状腺、肝胆脾胰、泌尿系统、生殖适应症：心脏、甲状腺、肝胆脾胰、泌尿系统、生殖系统、肌肉软组织等系统、肌肉软组织等核医学检查（核医学检查（SPECT、PET）适于全身各部位适于全身各部位三维三维/二维成像二维成像空间

10、分辨率差空间分辨率差辐射量大辐射量大PET/CT、PET/MR、PET/CT/MR综合各项优点，图像匹配、融合，克服缺点综合各项优点，图像匹配、融合，克服缺点结构成像结构成像+功能成像功能成像+分子成像，获取新信息分子成像，获取新信息缺点缺点辐射量大辐射量大价格昂贵价格昂贵诊断诊断+治疗治疗血管内血管内血管外血管外未来治疗手段：微创未来治疗手段：微创医学影像学特点医学影像学特点 1. 检查方法（信息载体）多样化，各具优缺点检查方法（信息载体）多样化，各具优缺点 X线：线：普通平片、体层、普通平片、体层、CR、DR、CT等等 超声：超声：A超、超、B超、超、M超、超、Doppler等等 磁场：磁

11、场：MRI、磁源成像等磁源成像等 核素（射线）：核素（射线）：SPECT、PET等等 红外线：红外线：乳腺成像乳腺成像 融合成像：融合成像：PET/CT、PET/MR、PET/CT/MR.医学影像学医学影像学特点特点 2. 成像成像数字数字化化 非数字化成像非数字化成像 模拟数字模拟数字 数字化数字化 传统传统X线摄片线摄片 DR/CR CT/MR医学影像学医学影像学特点特点 3. 全方位获取人体内不同器官和组织信息全方位获取人体内不同器官和组织信息 骨关节系统：骨、软骨、骨髓、肌腱、韧带、肌肉、脂肪、外周骨关节系统：骨、软骨、骨髓、肌腱、韧带、肌肉、脂肪、外周神经、血管神经、血管 呼吸系统：

12、肺、支气管、淋巴呼吸系统：肺、支气管、淋巴 循环系统：心脏、瓣膜、心肌、血管循环系统：心脏、瓣膜、心肌、血管. 消化系统：胃肠道、肝、胆、脾、胰消化系统：胃肠道、肝、胆、脾、胰 泌尿生殖系统：肾脏、输尿管、膀胱、子宫、卵巢、泌尿生殖系统：肾脏、输尿管、膀胱、子宫、卵巢、输卵管输卵管. 神经系统：脑灰质、白质、纤维束、脑室神经系统：脑灰质、白质、纤维束、脑室 头颈五官：眼、耳、鼻及鼻窦、鼻咽头颈五官：眼、耳、鼻及鼻窦、鼻咽. .医学影像学医学影像学特点特点 4. 由单维度到二维、三维、四维成像由单维度到二维、三维、四维成像仿真气管镜仿真气管镜医学影像学医学影像学特点特点 5.反映体内不同层次信息

13、反映体内不同层次信息宏观成像宏观成像 细胞细胞/亚细胞、分子水平成像亚细胞、分子水平成像形态学成像形态学成像 功能成像功能成像静态成像静态成像 动态成像动态成像间接成像间接成像 直接成像直接成像医学影像学医学影像学特点特点 6.诊断诊断+治疗治疗(介入介入放射放射学学) 7. 交叉学科（跨界学科）交叉学科（跨界学科） 临床医学：诊断临床医学：诊断 + 治疗治疗 生物学生物学 医学技术学：检查、摄影技术医学技术学：检查、摄影技术 物理学：光学（物理学：光学（X线、红外线）、声学、磁物理线、红外线）、声学、磁物理学学 理工科学：理工科学：X线机、线机、CT、MR、超声构造、超声构造 计算机与信息科

14、学计算机与信息科学 .医学影像学特点医学影像学特点医学影像学发展趋势医学影像学发展趋势X线检查线检查CT检查检查MR检查检查PET/CTPET/MR结结构构/形形态态成像成像细细胞胞/亚细亚细胞水平成像胞水平成像分子水平成像分子水平成像系系统统/器官器官组织结组织结构构细细胞胞蛋白蛋白质质mRNA,DNAn 不同影像学检查各有优缺点，单一模态成像精确诊断困难不同影像学检查各有优缺点，单一模态成像精确诊断困难n 特异性诊断方法（分子影像学）特异性诊断方法（分子影像学）?n 系统系统/器官结构、形态成像器官结构、形态成像 + 细胞水平细胞水平 + 分子水平成像分子水平成像 = 高高度敏感、特异、准

15、确的影像诊断系统度敏感、特异、准确的影像诊断系统精精准影像准影像学学时时代代新新方法？方法？ Spiral CT、MR、DSA Dynamic、DWI、BOLD Perfusion医学影像学发展趋势医学影像学发展趋势医学影像信息存储方式变化医学影像信息存储方式变化 PACS：1999（picture archiving and communication system） 图像存储与传输系统图像存储与传输系统 内容：内容：CR、DR、CT、MRI、US、病理、内窥镜等病理、内窥镜等 RIS : 1990（radiology information system） 放射科放射科信息系统信息系统 功

16、能：分诊，功能：分诊， 电子报告，查询，信息管理，设备利用率，工电子报告，查询，信息管理，设备利用率，工作量，完成金额作量，完成金额等等 HIS（hospital information system） 医院信息系统医院信息系统 RIMS，RIS，PACS，MIIMS，LIS，PIS，Medical Archiving System LIS、PISCT MR DSAECTDR&FXRadiotherapyDICOM Printer DICOM NetworkDICOM ModalitiesContent Addressable StorageOnline StorageClinical Bro

17、wserDRPETUS 2CL-Color28x C-RA1000 Workstations1BP-3M Grayscale?x C-RA1000 Workstations2BP-5M Grayscale?x C-RA1000 Workstations4BP-Grayscale1x C-RA1000 Workstations2BP-Grayscale4x C-RA1000 WorkstationsRISPACSCoreFilmPrinter医学影像学发展趋势医学影像学发展趋势信息阅读与分析载体变化信息阅读与分析载体变化 显示器显示器技术技术改进改进 CRT CCD LED 分辨率：分辨率：1M

18、 3M5M 体积、亮度、视力保护体积、亮度、视力保护 固定、台式固定、台式 移动、便携式（笔记本、掌上电脑）移动、便携式（笔记本、掌上电脑） 图像图像后处理：固定模式后处理：固定模式 个性化模式个性化模式 软片软片技术技术改进改进 黑白黑白 彩色、无毒彩色、无毒 胶片、纸胶片、纸质载体质载体 电子载体（光盘、电子载体（光盘、U盘盘）医学影像医学影像学发展趋势学发展趋势 图像数据解读方式发生变化图像数据解读方式发生变化 硬读片硬读片 软软读片读片 模糊读取模糊读取 量化读取量化读取 人工读取人工读取 计算机辅助读取（计算机辅助读取（CAD）医学影像学发展趋势医学影像学发展趋势 信息类型变化信息类

19、型变化 宏观（结构）宏观（结构） 微观（细胞、分子微观（细胞、分子） 静态静态 动态动态 单维度单维度 多维度多维度GFPGFP细胞示踪细胞示踪组织水平标志物分布组织水平标志物分布多模态多模态分子分子成像成像MRI / CT/ PET-CT免疫组化荧光检测医学影像学发展趋势医学影像学发展趋势 影像设备类型变化影像设备类型变化 现有设备改造，获取更多信息现有设备改造，获取更多信息 CT：单排：单排双排双排16排排320排排 MR：0.15T1.0T3.0T18.4T 检查技术改进：序列优化、新序列检查技术改进：序列优化、新序列 研发新设备，探索未知信息研发新设备，探索未知信息 X线：线：CR/D

20、R、CT、DSA. 磁场：磁场：MR、脑磁图、脑磁图. 超声：超声：A超、超、B超、超、M超、超、D超超. 核素：核素：射线、射线、射线射线. 红外线红外线 可见光可见光CT ？医学影像学发展趋势医学影像学发展趋势 图像图像/信息融合技术信息融合技术 优势互补优势互补 获取新信息获取新信息 PET/CT、PET/MR、PET/CT/MR医学影像学发展趋势医学影像学发展趋势 大大数据处理数据处理影像影像/临床临床/病理病理/检验信息整合与关联检验信息整合与关联 岛式数据联接与岛式数据联接与整合整合 信息相关性信息相关性 预测预测潜在危险性潜在危险性 影像影像“价值价值”数据的新开发与再挖掘数据的

21、新开发与再挖掘 弹性成像、流速测量、张力成像弹性成像、流速测量、张力成像 温度、黏滞度、柔软度温度、黏滞度、柔软度 .功能成像功能成像 组织成分分析组织成分分析医学影像学发展趋势医学影像学发展趋势 自助式影像三维后处理自助式影像三维后处理-个性化个性化 影像学科提供详细、合理数据影像学科提供详细、合理数据 临床医生根据需要自助进行三维重建临床医生根据需要自助进行三维重建 实时重建实时重建 “多模态多模态”重建重建 工作站、工作站、PC机机、掌上电脑、掌上电脑.医学影像学发展趋势医学影像学发展趋势 3D打印打印 疾病模型打印疾病模型打印 诊断、治疗设计与实施诊断、治疗设计与实施 教学教学 人体器官或结构打印：修复、植入、替代人体器官或结构打印：修复、植入、替代 假肢：美国假肢：美国有约有约200万人使用万人使用3D打印打印假肢假肢 助听器助听器 齿齿科手术科手术模板模板 左心耳（杭州师范大学附属医院）左心耳（杭州师范大学附属医院） 脊椎（青岛大学附属医院骨科）脊