医学 影像技术及应用 总论

《医学 影像技术及应用 总论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《医学 影像技术及应用 总论（97页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、首都医科大学附属复兴医院放射科 何悦明,医学影像技术及应用 Medical imaging introduction,我们如何探查人体内部？,古代御医给皇后看病用悬丝诊脉 1816年拉埃内克Laennec医师发明听诊器,？,？,？,？,医学影像学 影像学：是医生的眼睛 影像科医师：是为医生服务的医生,医学影像学的诞生,Wilhelm Conrad Rntgen 德国Wurzburg大学物理系 18451923 1895年11月8日，星期五下午，伦琴在威茨堡大学的实验室（The Physical Institute of the University of Wurzburg）用克鲁克斯管做实验时

2、发现氰亚铂酸钠纸屏能发出荧光他用黑纸和书本遮住纸屏，纸屏仍然发光,伦琴认为从克鲁克斯管中放出的是一种穿透力极强的射线，伦琴确认这的确是一种新的射线，他称之为“X”射线。 年月日晚上，经过分钟照射，获得了他夫人手的照片医学影像学诞生了,原稿发表于1895年，1896年月23日论文发表于Natrue， “X”射线开创了医学影像学，伦琴由于这一发现而获得了1901年的诺贝尔物理学奖,年偶然获得,Image Diagnosis,X-ray Ultrasound （US） Computer Tomography （CT） Magnetic Resonance （MRI） Nuclear Medicine

3、 （ECT、 PET） Interventional radiology,X,US,DSA,PET,CT,MRI,影像医学发展大事纪,1895 德国物理学家伦琴发现X线 ,获1901 第一届诺贝尔物理奖 1898 居里夫妇发现钋及镭 1934 Irene Curie及Frederic Joliot 因制造人工同位素，获诺贝尔物理奖 1949 美国医师Howry发明早期超声波仪器 1952 发现核磁共振现象的Bloch和Purcell获诺贝尔物理奖 1971 首台CT在英国出现 1977 首台MRI问世 1979 CT发明人英国的Hounsfield及Cormack得诺贝尔医学奖 1985 FD

4、A批准MRI临床使用 1991 发明核磁共振高解像技术的Ernst获诺贝尔化学奖 1995 PET由FDA认可临床使用 2002 发明核磁共振空间编码的Wuthrich获诺贝尔化学奖 2003 MRI空间定位方法开拓者Lauterbur和Mansfield获诺贝尔医学奖 2004 64排CT投入使用 2007年,320排CT投入使用 2010年 PET-MRI 2013年，宝石256排CT,影像学的发展,形态学诊断,形态功能和代谢,分子水平,X线摄影成像,数字化和网络化,组织水平,功能成像,显示形态,X线影像诊断,X 线的产生,电子群：低压电流通过阴极钨丝产生 高电压：使电子群高速飞向阳极钨靶

5、 钨 靶：阻挡高速运行的电子群 电子能量消耗： 99.8热能，0.2X线,tungsten target,X-ray,filament,electron beam,X-ray tube,X 线特性,应用于诊断的X线，其波长为0.08-0.31 (40-150KV) （1）穿透性：与波长、密度、厚度有关 （2）荧光作用：透视 （3）感光作用：摄片 （4）电离作用：生物效应（放疗）,X 线诊断,利用X线能穿透人体的特性，射线被人体吸收程度存在 差异，使人体内部结构和器官在X线片上或荧屏上形成影像，了解人体解剖、生理及病理变化，达到诊断的目的，是重叠影像。,早期X线机,普通X线检查,透视：动态，不同

6、方位，操作方便、简单，不能保存 摄片：显示细微结构，永久性记录、X线量少 造影：消化道，泌尿系，心血管,X线管,被照体,影像板,数字信号,计算机 软件,影像存储装置 磁盘、光盘,显示器,激光相机,PACS,相片,数字化摄影：CR和 DR,DR,对 比,自然对比：人体组织自然存在的密度差别 人工对比：对缺乏自然对比的器官，引入造影剂，人为地形成对比。,人体器官及组织,高 密 度：骨 中等密度：肌肉、体液、血液 稍低密度：脂肪组织 低 密 度：肺、气体,对比剂,高密度对比剂 硫酸钡：用于胃肠道 有机碘：用于血管、尿路、胆系 低密度对比剂 气体： CO2 、O2 、空气,natural contra

7、st,artificial contrast,DSA 数字减影血管造影 Digital Substraction Angiography,Contrast image,Mask image,Subtract image,Abdominal aorta angiography,成像技术,血管造影机：实现CT功能 平板CT成像 三维导航系统,脑动静脉畸形,颈内动脉重度狭窄,冠状动脉狭窄及闭塞,DSA的应用范围,脑血管的检测及动脉瘤的介入治疗 胸部疾病的血管造影及介入治疗 心脏大血管和冠脉造影及介入治疗 腹部脏器的血管造影及介入治疗 盆部病变的血管造影及介入治疗 四肢及骨关节的血管造影及介入治疗,计

8、算机体层成像 Computed Tomography (CT),Computed Tomography (CT),CT:X线计算机断层摄像术(X-ray computed tomography) 1969年设计CT装置 1971年9月，Hounsfield在伦敦郊外一家医院安装了世界第一台CT装置，开始了头部检查，10月4日，医院用它检查了第一个病人 Hounsfield获得1979年诺贝尔医学奖,G.N. Hounsfield,1972 发明CT第一代EMI Mark I，2个平行探测器， 1985 滑环技术，1秒扫描 1989 螺旋CT 1991 CT twim（2排探测器） 1995 亚

9、秒扫描 4层CT，0.8秒扫描 2004 64排CT,0.35秒， 2007年320排CT,0.30秒，,成像技术,螺旋CT： 东芝320排CT：160mm GE256排能谱CT：物质的解析及分离 飞利浦256排CT 各向同性，空间分辨率 时间分辨率提高,CT成像原理,用X线束对人体进行扫描 探测器接收透过该层面的X线转变为数字信号 输入计算机，算出该断层单位体积（像素）的X线吸收值，并排列成数字矩阵 重建成图像,螺旋扫描,轴扫,CT值,以水为标准（ 0 ） 采用Hounsefield单位（Hu） 空气为-1000Hu，骨为+1000Hu 可划分为2000或3000等级,窗位与窗宽,正常人眼灰

10、阶度分辨率为16个灰阶（2000/16=125） 通过窗口技术，可调节灰阶度范围（脑窗80/40） 窗宽是以全部灰阶度等级显示的CT值范围，其中心值即为窗位,同一幅图像，不同窗宽窗位,40/400,-700/1500,骨窗,肺窗,脑窗,腹窗,CT检查方法,(1) 平扫 (2) 造影增强：对比剂,CT的临床应用,1. 颅脑：脑血管疾病、肿瘤、脓肿、寄生虫、先天及外伤疾患 2. 胸部：肺、纵隔、胸壁、血管疾患 3. 腹部：肝、脾、胰、肾、肾上腺疾患 4.盆腔：卵巢，子宫 5. 其他：五官、椎管、骨骼等病变,Department of Radiology,各种CT新技术已日趋成熟,CT血管造影 CT

11、内镜技术 CT灌注成像,CT灌注成像（ CT perfusion）,colon (RaySum ),内窥镜,左侧大脑后动脉动脉瘤破裂出血,磁共振成像 MRI(Magnetic Resonance Imaging）,MRI发展史,1946年美国斯坦福大学的 Bloch 和哈佛大学的Purcell分别发现了物质的核磁共振现象，应用于化学分析。2人获得1952年诺贝尔物理学奖。 60年代用磁共振技术检测动物体内分布的氢、磷、氮等物质信号，用于对生物组织的化学分析研究。,Bloch,Purcell,两个充水试管MR像， 1972年,核磁共振空间定位方法开拓者,1972年纽约州立大学 Lauterbur

12、 首先提出了用 磁场和射频相结合的方法来获得核磁共振 图像 1978年取得了人体头部的磁共振像 1980年MR机成型商品化,永磁型，超导型,MR成像基本原理,磁共振现象：处于恒定磁场中的氢原子核，在特定频率（拉莫Larmor ）的射频脉冲( RF ) 影响下吸收、释放能量的过程。 磁共振成像： 是利用人体内氢原子核在强磁场内共振产生影像的一种医学检查和诊断的方法（信号）,氢核在磁场中的排列,未进入强磁场，质子磁矩随机排列，总磁化强度不能测出。 外加一个强磁场后，质子磁矩排列方向发生改变，向南北极两个方向平行排列。,处于强磁场内的质子进行陀螺式的摇摆样运动，质子磁矩这种旋转运动称为进动（Prec

13、ession），其旋转频率称共振频率（拉莫频率）。,通过射频线圈与静磁场垂直方向施加射频脉冲，射频脉冲频率与氢质子拉莫频率相同，氢质子吸收 RF 脉冲，发生能态跃迁，受检部位氢质子发生共振，围绕主磁场方向的进动角度发生改变。,弛豫（Relaxation）射频脉冲停止，受激励的氢质子核将释放出它们吸收的能量，磁化向量逐渐恢复平衡（离相），自旋质子在静磁场作用下，回到静磁场原先排列的位置上。这个过程称“核磁弛豫”。,释放的电磁能转化为无线电波信号 因此，借助天线（接收线圈）可感应到不同部位质子不同的进动频率，产生不同频率的MR信号。,超导型（1.5-11T）,永磁型，开放式,成像技术,MRI： 3

14、T成熟 7-11T超高场强设备 更高带宽、梯度场 并行采集，32通道线圈 提高采集速度，提高图像质量,MR的优点,无X线辐射 软组织分辨率高 可作多平面成像 成像参数多，信息量大 无骨伪影,MRI检查技术,脉冲序列（SE、GRE、EPI） 脂肪抑制 MRI对比增强检查 MR血管造影 水成像 电影 功能性MRI成像,MRI应用,神经系统：脑部，脊髓 骨关节肌肉：骨骼，韧带，软骨，骨髓，骨骼肌 腹部：肝、肾、胰腺 盆腔：前列腺、子宫 心血管：心脏、血管,脑部平扫常规序列,T2,T2 FLAIR,T1 FLAIR,DWI,短轴,四腔心,心脏MR检查,三尖瓣关闭不全MRI,手部正常MRA,动脉硬化,肝

15、癌MRI表现,乳腺癌MRI,MRI灌注成像 Perfusion-weighted imaging（PWI）,PWI 依造影剂分为两类： 外源性造影剂：Gd-DTPA（缩短T1） 内源或固有造影剂：动脉内质子标记技术（arterial spin labeling，ASL）,弥散成像 DWI 诊断急性脑梗塞,2小时,3小时,DTI,女，42岁，脑外伤患者， 右侧投射纤维及右侧联络纤维损伤,DSI,频谱成像 (MRS，MR Spectroscopy),波谱分析就是利用化学位移研究分子结构 无创地反映体内的代谢信息,线粒体脑肌病： NAA降低，Cho不变，Lac明显升高,脑功能成像,脑fMRI ：是在

16、活体脑组织受到某种刺激时，实时地描绘出脑组织兴奋活动的区域， BOLD出现于1992年，实现了无损伤观察大脑活动的梦想 将大脑打开了一扇窗户，让我们能够了解大脑的活动 运动、视觉、语言 、行为、认知、记忆研究、测谎 肥胖的研究、手术计划、功能恢复,BOLD 的运动刺激模式,磁敏感加权成像SWI,MRI手术室,超声诊断,超声诊断,超声是波长短的机械波，研究超声通过人体组织时，利用声的透射、反射、折射、衍射、衰减、吸收而产生各种信息，将其信息通过接受、放大、处理形成波型、曲线、图像、频谱来提供人体的内部信息，对人体进行检查和疾病诊断。,Ultrasound （US）,胆囊结石,PET,核医学,CT/PET,成像技术,PET/CT：将正电子发射计算机断层扫描与CT结合，功能解剖图像结合 PET/MRI：正电子发射计算机断层扫描与CT结合，功能解剖图像结合，有巨大优势，用于肿瘤、脑血管病、癫痫、