同步辐射医学成像

同步辐射医学成像第1页，共42页，2023年，2月20日，星期六第二讲同步辐射医学成像进展第2页，共42页，2023年，2月20日，星期六WonthefirstNobelPrizeinPhysicsin1901.第3页，共42页，2023年，2月20日，星期六RoentgenbeganthepracticeofradiologybypresentinganX-rayphotographofhiswife’shandinJanuaryof1896.第4页，共42页，2023年，2月20日，星期六第5页，共42页，2023年，2月20日，星期六RADIOLOGYmorethanoneCENTURY

--byAmericanCollegeofRadiology1895RoentgendiscoverstheXrayonNovember8.1896Roentgen’sdiscoverylaunchesrapidlyaflurryofexperimentationaroundtheworld.InMarch,a“Roentgenphotograph”isintroducedasevidenceinacourtroom.HospitalsbeginacquiringX-rayequipment.第6页，共42页，2023年，2月20日，星期六第7页，共42页，2023年，2月20日，星期六The“firstradiographofthehumanbrain”isactuallyapanofcatintestines.第8页，共42页，2023年，2月20日，星期六ThisimagewasmadebyFrancisWilliamsofBoston,oneofthefirstradiologists,inMarch1896.第9页，共42页，2023年，2月20日，星期六19001896第10页，共42页，2023年，2月20日，星期六AngiographicworkbeganinJanuary,1896,withthispost-morteminjectionofmercurycompounds.第11页，共42页，2023年，2月20日，星期六Firstuseacontrastmedium1901RoentgenwinsthefirstNobelLaureateinPhysicsprize.1904Edison’sassistantinX-rayresearch,diesofextremeandrepeatedX-rayexposure.1919Dr.CarlosHeuser,anArgentineradiologist,isthefirsttouseacontrastmediuminalivinghumancirculatorysystem.第12页，共42页，2023年，2月20日，星期六Firstpracticesofmodernangiography1920–1929ChestXraysareusedtoscreenfortuberculosisRoentgendiesFebruary10,1923.Drs.GrahamandColediscoverin1923howtovisualizethegallbladderwithXraysbyusingcontrastmedia.Thefirstpracticesofmodernangiographyaredevelopedin1927byaPortuguesephysician,whoisthefirsttocreateimagesofthecirculatorysysteminthelivingbrain.第13页，共42页，2023年，2月20日，星期六ThefirstimageofahumancoronaryarteryrecordedinvivowithSR.ThiscoronaryangiogramwasdoneattheSSRLinMay1986.第14页，共42页，2023年，2月20日，星期六AnimageofahumancoronaryarteryrecordedinvivoattheNSLS,inNov.1992.Improvementsintheimagingsystemhaveincreasedthequalityoftheangiogram.第15页，共42页，2023年，2月20日，星期六First“tomograph”1930–1939In1936,thefirst“tomograph”,anX-ray“slice”ofthebody,ispresentedataradiologymeeting.andforeshadowsthedevelopmentinthe1970sofCT.1950–1959Dr.W.GoodwinintroducestheconceptofX-rayguidednephrostomy.肾造口术第16页，共42页，2023年，2月20日，星期六Findingbreastcancerswithhighaccuracy1960–1969In1960,Dr.RobertEganpublishestheresultsofanintensive,three-yearstudyofmammography,withanaccuracyinfindingbreastcancersisremarkable(97–99%).Drs.DotterandJudkinsarethefirsttoreportperforminganangioplasty.血管重建术第17页，共42页，2023年，2月20日，星期六CT,Angioplasty1970–1979CT,orcomputedtomography,whichtakesX-ray“slices”ofthebodyandimagesthemonacomputerscreen,isintroduced.Withtheadditionofcomputertechnology,tocreate3-dimensionalimages.SwissphysicianDr.AndreasGruntviginventsballoonangioplasty.第18页，共42页，2023年，2月20日，星期六1980–TodayPhasecontrastimagingforsofttissueswithSR.Teleradiology,theabilitytosendimagesthroughthe“informationsuperhighway,”isintroduced.Phasecontrastimaging，Teleradiology第19页，共42页，2023年，2月20日，星期六1900192019401980RoentgenphotographAngiographicworkTomographCT1960Usecontrastmediuminalivinghuman18961919193619861895ChestXraystoscreenforTB1920s20001927Firstpracticesofmodernangiography1960Mammography1970sPhasecontrastimagingwithSR~2000FirsthumancoronaryangiogramwithSR第20页，共42页，2023年，2月20日，星期六HowisthestoryofacenturyofmedicalradiologyToimproveonthefaintimages,borrowingfromadvancesinphysics,chemistry,pharmacology,nuclearscience,computers,telemetryandinformationscience,isthestoryofacenturyofmedicalradiology.Acenturylater,thevastlymoresophisticatedartsofmedicalimagingarestillbasedupontherecognitionthatbodypartsabsorbXraysaccordingtotheirdensity.第21页，共42页，2023年，2月20日，星期六吸收衬度成像吸收衬度成像是利用X-射线在穿透样品时，样品对X-射线的吸收系数不同从而引起吸收强度的不同来记录图像的。第22页，共42页，2023年，2月20日，星期六吸收衬度成像冠状动脉血管造影第23页，共42页，2023年，2月20日，星期六HowisthestoryofmedicalradiologyinthefutureSR-basedimagingmightchangemedicalpractice.Toobserveinsideofvariousorgansisthestoryofmedicalradiology.ThefuturemoresophisticatedartsofmedicalimagingarebasedupontherecognitionthatbodypartsabsorbXraysaccordingtotheirdensity,aswellasthechangeofphase.第24页，共42页，2023年，2月20日，星期六位相衬度成像位相衬度成像是利用空间相干的X-射线透过样品后携带的位相信息来成像。位相衬度成像是近几年发展起来的一种新的成像方法，与吸收衬度成像相比，这种技术的敏感度要高1000倍。这样，就可以对神经组织、肺腺泡结构等成像，以及在不用造影剂的情况下来显示软组织的内部结构。第25页，共42页，2023年，2月20日，星期六absorptionscatteringrefractionSampleX-rays第26页，共42页，2023年，2月20日，星期六AbsorptionRefractionExtinction(smallanglescatteringfree)N(ω,k)=nR(ω,k)+inI(ω,k)第27页，共42页，2023年，2月20日，星期六DiffractionEnhancedImaging(DEI)第28页，共42页，2023年，2月20日，星期六第29页，共42页，2023年，2月20日，星期六在分析晶体接受角范围内，X-射线的衍射强度依赖于入射角，这种关系称为摇摆曲线。第30页，共42页，2023年，2月20日，星期六N(ω,k)=nR(ω,k)+inI(ω,k)Attop

→“pure”absorption(absorptionandsmallanglescatteringrejected)Ileft+Iright→aparentabsorption

(absorptionincludingsmallanglescattering)Ileft-Iright

→refractionimaging第31页，共42页，2023年，2月20日，星期六Threekindsofimagesareusuallyrecorded.

Diffractionimage

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