医学影像学任务与发展趋势

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1、医学影像学任务与发展趋势青岛大学附属医院 徐文坚医学影像学的任务 定位诊断：发现/检出病变 定量诊断：大小、数目、范围 定性诊断：良恶性、炎症 病变分期与判断预后 监测疗效 介入治疗放射诊断学（diagnostic radiology） Wilhelm Conrad Rntgen 1845.3.27-1923.2.10(78yrs) 1870: Wuerzburg大学助教 1875：Hohenheim农学院物理学教授 1879：Giessen大学物理学教授 1888： Wuerzburg大学物理系主任、校长 1895：发现X线（11月8日） 1895.12.28：第一篇论文 1896.1.23

2、: 正式报告 1896.3.9：第二篇论文 1896年用于人体检查 1900：Muenich科学院院士 1901：Nobel物理学奖1896X线发展历史 1913：Coolidge热阴极X线管 1929：旋转阳极X线管 1921：Potter-Bucky滤线器 1930：X线断层摄影装置 1951：多轨迹断层摄影装置 1942：光电限时器 1948：影像增强器 1981：CR（Computed Radiology，模拟数字时 代） 1990：DR（digital radiology）X线检查优缺点X线透视 简单易行，价格便宜 实时观察结构或器官动态变化 无记录，不能保存，不易会诊 辐射量大，结

3、构相互重叠 逐步取消，适应症逐渐缩窄 X线平片 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/组织 /病变 空间分辨率高 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 结构相互重叠X X线检查优缺点线检查优缺点X线造影检查人工产生组织或器官间对比，如胃肠道、支气 管、血管、泌尿系、子宫输卵管等对比剂阳性：含碘类、硫酸钡阴性：气体、脂类缺点辐射量大软组织分辨率差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 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 1967: G.N.Hounsfield EMI实验室,第一幅图像 1971:

4、 第一台CTAtkinson Morley医院 1972: 正式宣布英国放射学年会,RSNA 1972: Hounsfield获Mc Roberl奖 1974: Ledley,全身CTGeoge Town, USA 1979: Hounsfield获Nobel物理奖 1985: 滑环技术 1989: 螺旋技术,单层/,多层,1,2,4,8,16,64,640 2005: 双源CTCT检查优缺点 CT检查 最常用检查方法，适于全身各部位 容积扫描，三维/二维成像，动态成像，功能成像等 层面成像，无遮盖 密度分辨率高 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 1946年：Bloc

5、h和Purcell磁共振现象 1952年：诺贝尔物理奖（Bloch和Purcell） 1967年：Jackson第一次获取活体动物MR信号 1971年：Damadian发现肿瘤T1、T2时间延长 1973年：Lauterbur二维水质子像 1974年：Lauterbur活鼠MR像 1977年：Damadian人体胸部MR像,MR装置 1977年：Mallard全身MR像 1980年：MR设备商品化 1983年：FDA批准 1989年：国产安科永磁型0.15T 2003年：磁共振梯度系统设计与改进，诺贝尔生理和医 学奖（Lauterbur和Mansfield） 2004年：3.0-7.0T-Bl

6、och 哈佛大学Purcell 斯坦福大学 MR高分辨成像MRMR检查优缺点检查优缺点MR检查最常用检查方法，适于全身各部位三维/二维成像，容积扫描，动态成像，功能成像、分 子成像等多参数、多方位、多层面成像，无辐射，无遮盖软组织分辨率高缺点：磁场限制（心脏起搏器、体内金属异物、体内外 电磁装置、危重病人等）超声检查优缺点超声检查优缺点超声检查最常用检查方法，简单易行，价廉实时、动态、三维/二维成像软组织成像为主（空气、骨骼、脂肪受限）层面成像，无遮盖无辐射适应症：心脏、甲状腺、肝胆脾胰、泌尿系统、生殖 系统、肌肉软组织等核医学检查优缺点核医学检查优缺点核医学检查（SPECT、PET）适于全身

7、各部位三维/二维成像空间分辨率差辐射量大融合成像技术融合成像技术PET/CT、PET/MR、PET/CT/MR综合各项优点，图像匹配、融合，克服缺点结构成像+功能成像+分子成像，获取新信息缺点辐射量大价格昂贵介入放射学介入放射学诊断+治疗血管内血管外未来治疗手段：微创医学影像学特点 1. 检查方法（信息载体）多样化，各具优缺点 X线：普通平片、体层、CR、DR、CT等 超声：A超、B超、M超、Doppler等 磁场：MRI、磁源成像等 核素（射线）：SPECT、PET等 红外线：乳腺成像 融合成像：PET/CT、PET/MR、PET/CT/MR.医学影像学特点 2. 成像数字化 非数字化成像

8、模拟数字 数字化 传统X线摄片 DR/CR CT/MR医学影像学特点 3. 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 神经、血管 呼吸系统：肺、支气管、淋巴 循环系统：心脏、瓣膜、心肌、血管 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、 输卵管. 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 医学影像学特点 4. 由单维度到二维、三维、四维成像仿真气管镜医学影像学特点 5.反映体内不同层次信息 宏观成像 细胞/亚细胞、分子水 平成像 形态学成像 功能成像 静态成像 动态成像 间接成

9、像 直接成像医学影像学特点 6.诊断+治疗(介入放射学) 7. 交叉学科（跨界学科） 临床医学：诊断 + 治疗 生物学 医学技术学：检查、摄影技术 物理学：光学（X线、红外线）、声学、磁物理 学 理工科学：X线机、CT、MR、超声构造 计算机与信息科学 .医学影像学特点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/CT PET/MR结结构/形态态成像细细胞/亚细亚细胞水平成像分子水平成像系统统/器官组织结组织结构细细胞蛋白质质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 n 特异性诊断方法（分子影像学）? n 系统/器官结构、形态成像 + 细胞

10、水平 + 分子水平成像 = 高度敏感、特异、准确的影像诊断系统精准影像 学时时代新方法？ Spiral CT、MR、DSA Dynamic、DWI、BOLD Perfusion医学影像学发展趋势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 内容：CR、DR、CT、MRI、US、病理、内窥镜等 RIS : 1990（radiology information system） 放射科信息系统 功能：分诊， 电子报告，查询，信息管理，设备利用率，工 作量，完成金额等 HIS（hospital

11、information system） 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 BrowserDRPETUS2CL-Color 28x C-RA1000 Workstations1BP-3M Grayscale ?x C-RA1000 Workstations2

12、BP-5M Grayscale ?x C-RA1000 Workstations4BP-Grayscale 1x C-RA1000 Workstations2BP-Grayscale 4x C-RA1000 WorkstationsRISPACS CoreFilm Printer医学影像学发展趋势信息阅读与分析载体变化 显示器技术改进 CRT CCD LED 分辨率：1M 3M5M 体积、亮度、视力保护 固定、台式 移动、便携式（笔记本、掌上电脑 ） 图像后处理：固定模式 个性化模式 软片技术改进 黑白 彩色、无毒 胶片、纸质载体 电子载体（光盘、U盘）医学影像学发展趋势 图像数据解读方式发生

13、变化 硬读片 软读片 模糊读取 量化读取 人工读取 计算机辅助读取（CAD ）医学影像学发展趋势 信息类型变化 宏观（结构） 微观（细胞、分子） 静态 动态 单维度 多维度GFP细胞示踪组织水平标志物分布多模态分子成像MRI / CT/ PET-CT免疫组化荧光检测医学影像学发展趋势 影像设备类型变化 现有设备改造，获取更多信息 CT：单排双排16排320排 MR：0.15T1.0T3.0T18.4T 检查技术改进：序列优化、新序列 研发新设备，探索未知信息 X线：CR/DR、CT、DSA 磁场：MR、脑磁图 超声：A超、B超、M超、D超. 核素：射线、射线. 红外线 可见光CT ？医学影像学

14、发展趋势 图像/信息融合技术 优势互补 获取新信息 PET/CT、PET/MR、PET/CT/MR医学影像学发展趋势 大数据处理影像/临床/病理/检验信息整合与关联 岛式数据联接与整合 信息相关性 预测潜在危险性 影像“价值”数据的新开发与再挖掘 弹性成像、流速测量、张力成像 温度、黏滞度、柔软度 .功能成像 组织成分分析医学影像学发展趋势 自助式影像三维后处理-个性化 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 实时重建 “多模态”重建 工作站、PC机、掌上电脑医学影像学发展趋势 3D打印 疾病模型打印 诊断、治疗设计与实施 教学 人体器官或结构打印：修复、植入、替代 假肢：美国有约200万人使用3D打印假肢 助听器 齿科手术模板 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） 医学影像学发展趋势 关注电离辐射 辐射剂量 胸片：0.20.9mSv 上腹部常规平扫：2.37mSv4.41mSv 动态增强扫描：（2.4mSv4.5mSv）X 3-高辐射检查 国家标准 排险作业人员：每年100mSv，可致不孕；500mSv，WBC下 降 降低辐射剂量措施 合理使用影像学检查，减少检查次数 检查时提供防护 使