医学成像1课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生物医学成像及图像处理在生命科学研究、医学诊断、临床治疗等方面起着重要的作用，,X射线、CT、MRI的发现或发明者获得诺贝尔奖,，,就是其重要价值的印证。,第一章 概述,X射线之父伦琴,伦琴夫人的手指,伦琴的实验室,伦琴因发现X射线获得,首届诺贝尔物理学奖。,Hounsfield和Cormack因发明CT,获得1979年诺贝尔医学和生理学奖。,Lauterbur和Mansfield因发明MRI方法,获得2003年诺贝尔医学和生理学奖,。,医学成像及图像处理设备占医院投资中的比例越来越高。仅GE公司下属的北京航卫2003年生产的中低档CT，销售额就达30亿元。,发达国家高度重视。以美国为例，它是NSF，NIH的重要资助领域，近年美国还成立了NIBIB机构专门资助医学成像和生物医学工程领域的研究。,医学图像研究领域包括两个相对独立的研究方向：,1。医学成像系统-图像形成的过程,2。医学图像处理-对已获得的图像作进一步 处理,本章内容:,概述各种医学成像技术,对各类医学成像系统的发展历程作概括的回顾,简要说明各类医学成像系统的特点,一、概述各种医学成像技术,使用广泛的医学成像技术,X线成像、超声波成像、磁共振成像、放射性核素成像、计算机断层成像、数字X线成像、,热成像,、,光学成像,等,分类,按成像原理分、按运动状态分、按成像维数分、按医学影像载体的物理性质分,红外图象,医学图象,二、医学成像的发展历程,（一）X线成像,X线成像主要包括直接,利用射线穿透进行成像的X,射线照相、透视、及断层,成像。,1。发展历程,（1）1895年，X线具有特殊的穿透作用，可以使某些物质发荧光和使胶片感光。,（2）1896年，德国西门子研制出世界上第一支X线球管。,（3）20世纪10-20年代，常规X线机。,（4）20世纪30年代，增感屏、旋转阳极球管,（5）20世纪50年代，影像增强器，X线影像开始由暗室操作向明室操作过渡，这在医学上对某些手术具有重要的技术意义。,（6）20世纪60年代初，X线电视。,（7）20世纪60年代中末期，形成较完整的放射诊断学或放射学科。,（8）20世纪70年代，逆变技术、集成电路。,（9）1979年，数字X线摄影（digital radiography，DR）系统。,（10）20世纪80年代，数字减影血管造影技术(digital subtraction angiography，DSA)和计算机X线摄影(computed radiography，CR),DSA,（11）20年代90年代，数字X线检测器和直接数字X线摄影(direct DR，DDR)设备。,（12）20年代90年代中期，实用的平板检测器DDR设备。,数字X线成像设备创新的关键：开发X线实时高分辨率数字成像板,2。X线断层成像,（1）普通X线影像：直接照相或进行透视,（2）计算机断层成像（computed tomography，CT）,优点？,断层摄影技术发展,1969年，英国,Hounsfield提出计算机断层成像，首先由神经放射诊断专家Ambrose应用于临床。,1990年，我国第一台医用X-CT研制成功。,20世纪80年代，螺旋CT(spiral CT)、电子束CT(electron beam CT，EBCT)、超高速CT(ultrafast CT，UFCT)相继出现，90年代开发出多层螺旋CT(multi-slice spiral CT，MSCT)。,（二）超声成像,1。超声成像的基础是什么？,2。什么是超声成像？,超声在人体组织中传播时，由于不同器官和组织对超声吸收、衰减不同，声阻抗、反射面形态、物体特性不同，血液流速和血管搏动幅度的不同，而引起不同的反射。,超声成像就是利用这些反射信号对有关的器官或组织进行成像。,3。发展,1942年，A超,1954年，B超,20世纪80年代，超声成像得到迅速发展，在影象诊断中得到广泛应用,1983年，彩色超声多普勒成像仪,1984年，超声CT,1991年，第一代全数字化的超声系统,4。超声成像的应用,最合适的应用是对内部脏器以及体液的检查,（三）核医学成像,核医学成像是利用一些半衰期较短、强度较弱的放射性同位素的示踪剂进入人体有关组织和器官，在体外探测放射性同位素的分布，从而得到有关组织和器官的形态或功能的影像。,1951年，同位素闪烁扫描仪,1957年，,r照相机诞生,1979年，第一台实用的单光子发射型断层(single photo emission CT,SPECT)研制成功，随后出现了正电子发射型断层(positron emission CT,PET)。,1995年，双探头符合检测SPECT、超高能准直器SPECT,1999年，PET/CT,PET,（四）磁共振成像,1。什么是磁共振成像,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。,2。优点,（1）兼容了X线技术和核医学的优点，不仅可以显示形态解剖图，还可以显示出各种不同组织的化学结构、以及生理、生化的动态信息。,（2）根据需要显示任意角度的切面，并利用这些切面三维显像。,（3）对软组织的对比度比一般的X-CT好。,（4）可测定PH值和血流量等。,（5）非电离辐射，对人体无害。,3。MRI能否取代其它成像技术？,否。,对含骨和气体的脏器或部位成像比较困难，在研究动态和代谢功能方面和PET相比有一定局限性。,缺点:,与X-CT相比，成像时间较长,植入金属的病人不能进行MR检查,设备购置与运行费用比较昂贵,(五)影像学新技术,介入放射学、仿真影像学,1。介入放射学,1904年Dawbon对颜面血肿供血动脉的拴塞治疗。,1929年Forsmann在自身体内进行的有心导管插管，,应该说这些还不能成为现代介入放射学的起源，但是其闪烁的思想火花却燃起了人们对新学科创立的希望和追求。,1953年Seldinger创立经皮血管穿刺技术-这是现代介入诊疗技术的基石。,1964年Dotter和Judkin介绍了经皮穿刺利用同轴导管系统对外周粥样硬化性血管狭窄进行了扩张和再通术，为今后的球囊成型术和内支架置放术奠定了基础。,20世纪70年代中逐步应用于临床，近年来尤以介入治疗发展最为迅速。,概念,：以影像诊断学和临床诊断学为基础，在医学影像设备的引导下，利用简单器材获得病理学、细菌学、生理生化学、细胞学和影像资料的一系列诊断方法。在医学影像设备的引导下，结合临床治疗学原理，通过导管等器材对各种病变所进行的一系列治疗技术。,特点,：安全、简便、经济,2。仿真影像学,随着医学图像三维重建和后处理技术的产生，如SSD、MIP、MPR、仿真内窥镜成像、图像融合成像技术、透明技术等，形成了一种全新的医学图像和诊断模式，从而诞生了仿真影像学。,仿真影像学是以仿真内窥镜成像为核心，包括各种数字化图像的三维重建技术和后处理技术。利用CT、MRI、US等二维或三维图像作为影像源，应用特殊的计算机软件功能，重建出能直观地展示人体器官内表面的立体图像，尤其是管腔器官的内表面解剖及病变的三维仿真图像，类似纤维内窥镜所见。用来进行疾病诊断、立体定位、模拟手术和介入操作等。,四、医学成像系统的评价,（一）电磁波透射成像的分析,1、医学成像的模式：物理过程和生命体征,2、透射成像的基础（主要）：分辨率和衰减,（二）超声成像X成像的比较,1、当前应用最为普遍的检查方法,2、重要区别在于对人体有无危害,3、传播方式：X线在体内沿直线传播，不受组织差异的影响；对超声波而言，不同物质的折射率变化范围相当大，这会造成影象失真，但是在绝大部分组织中传播速度相近，骨骼和含有空气的组织除外。,4、成像特点,5、应用范围,（三）解剖形态学成像和功能成像,解剖形态学成像,功能成像：有源，无源,（四）对人体的安全,五、展望,（一）医学图象在临床上的主要应用,1、提高临床诊断水平,2、实现治疗中的监护，提高治疗的有效性,3、外科手术的规划,4、图象的计算机管理,（二）总的发展趋势,平面到立体，局部到整体，静态到动态，形态到功能,或者：多维图象，多参数图象，多模式图象,（三）具体发展,CT技术，多层螺旋CT（multi-slice spiral CT,MSCT），减低剂量，克服锥形伪影，提高实用价值；尽早实现容积CT（开发阶段）,计算题：,病人身高1.55m，用16层螺旋CT对病人进行2.5mm层厚的信息采集，在多少时间内可完成对该病人的全身扫描？（已知16层螺旋CT 采集的时间为0.5s/周，精确到小数点后4位）,六、小结,PACS,Picture archiving and communication system,图像存储和 传输系统,作业:,综合比较一下X-CT、MRI、US、PET、DSA这几种医学影像设备的优势与缺点。,THE END！,