1、第一章 概論主要內容第一節 醫學影像技術及其開展第二節 醫學影像成像技術分類第三節 課程特點與學習方法現代醫學影像技術的應用與開展，印證了100多年來醫學、生物、物理、電子工程、計算機和網絡通信技術的誕生與沿革。數字醫學影像新技術、新設備對醫學影像診斷和數字影像治療帶來許多根本的改變。醫院里有哪些醫學影像設備和是否開展數字影像介入治療，在很大程度上代表了這家醫院的現代化檢查治療的條件與診治水平。目前現代醫學技術的提升和現代影像技術的開展相互融合、相互推動、相互依存的趨勢已經成為共識。新的現代醫學影像技術和設備的研制也已經成為21世紀現代醫學技術和生命科學開展的經濟技術增長點。第一節 醫學影像技

2、術及其開展一、醫學影像技術醫學影像技術：是借助于某種介質如X 線、電磁場、超聲波、放射性核素等與人體相互作用，用理工學根底理論和技術，把人體內部組織、器官的結構、功能等具有醫療情報的信息源傳遞給影像信息接收器，最終以影像的方式表現，提供給診斷醫生，使醫生能根據自己的知識和經驗針對醫學影像中所提供的信息進行判斷，從而對病人的健康狀況進行判斷的一門科學技術。醫學影像技術包括： X 線攝影 radiography 、X 線計算機體層成像computed tomography，CT、磁共振成像magnetic resonance imaging，MRI、超聲成像ultrasound imaging、放

3、射性核素成像radiosotope imaging以及可見光成像、紅外成像和微波成像等。二、開展歷程1895年11月8日，德國物理學家倫琴在做真空管、高壓、放電實驗時，發現了X射線或稱X線，并用于臨床的骨折和體內異物的診斷。1896年，德國西門子公司研制出世界上第一支X線球管。20世紀10-20年代，出現了常規X線機。20世紀60年代中、末期形成了較完整的放射診斷或放射學radiology學科體系。放射技術伊始醫技一體階段醫技分家階段形成獨立學科階段第二節 醫學影像成像技術分類根據醫學影像學所研究的內容，按其成像原理和技術的不同，分兩大領域：一是以研究生物體微觀結構為主要對象的生物醫學顯微圖像

4、學biomedical microimaging，BMMI；二是以人體解剖結構及功能為研究對象的現代醫學影像學modern medical imageology，MMI。一、X 線成像X 線成像：是由X 線管發出的X 線透過被檢人體的組織結構時會發生衰減，由于各種組織的密度、原子序數Z以及厚度d的不同，而對X 線的衰減系數不同，使得穿過人體出射的X 線強度不同而產生X線比照度KX，含有人體信息的KX由屏-片系統影像增強器、成像板或平板探測器接收，再經過處理形成可見的光學影像。數字X 線成像：是采用影像板IP、平板探測器FPD等來代替屏-片系統作為X 線信息接收器，應用各種探測器將X 線信息轉換

5、成電信號，再經模/數A/D轉換成數字化影像。數字X 線成像包括計算機X 線攝影CR、數字X 線攝影DR、數字減影血管造影DSA和數字X 線透視等。二、X 線計算機體層成像1971年，世界上第一臺用于顱腦的CT掃描機計算機人體斷層攝影術由柯馬克(A.M.Cormack)和郝恩斯費爾(G.N.Hounsfield)首次研制成功。1979年因此項技術的創造，柯馬克、郝恩斯費爾獲得了生理與醫學諾貝爾獎。CT成像：自X線管發出的X線首先經過準直器形成很細的直線射束，用以穿透人體被檢測層面。經人體薄層內組織、器官衰減后射出的帶有人體信息的X線束到達檢測器，檢測器將含有被檢體層面信息的X線轉變為相應的電信號

6、。通過測量電路將電信號放大，由A/D轉換器變為數字信號，送給計算機處理系統處理。計算機系統按照設計好的方法進行圖像重建和處理，得出人體層面上組織、器官衰減系數分布情況，并以灰度方式顯示人體這一層面上組織、器官的圖像。CT成像優勢：獲得無層面外組織結構干擾的橫斷面圖像，能準確地反映橫斷平面上組織和器官的解剖結構；密度分辨力高，能顯示出普通X線檢查所不能顯示的病變；能夠準確地測量各組織的X線吸收衰減值，可通過各種計算進行定量分析；可進行各種圖像的后處理。三、磁共振成像1946 年美國斯坦福大學的布洛赫Felix Bloch和哈佛大學的珀塞爾Edward Purcell首先發現了磁共振現象，由此產生

7、的磁共振波譜學被廣泛地應用于對物質的非破壞性分析。20 世紀70 年代美國紐約州大學的達馬迪安Raymond Damadian和勞特伯Pual Lauterbur將磁共振用于醫學成像，20 世紀80 年代被快速地開展起來成為醫學影像新技術。磁共振成像MRI技術是在物理學領域發現磁共振現象的根底上，于20 世紀70 年代末繼CT之后，借助計算機技術和圖像重建方法的進展和成果而開展起來的一種新型醫學影像技術。MR 成像：是通過對靜磁場B0中的人體施加某種特定頻率的射頻脈沖RF電磁波，使人體組織中的氫質子1H受到鼓勵而發生磁共振現象，當RF 脈沖中止后，1H 在弛豫過程中發射出信號MR 信號，被接收

8、線圈接收，利用梯度磁場進行空間定位，最后進行圖像重建而成像的。四、超聲成像1942年奧地利科學家達西科Dussik首先將超聲技術應用與臨床診斷，從此開始了醫學超聲影像設備的開展。1954年瑞典人應用M型超聲顯示運動的心壁，稱為超聲心動圖。人類從20世紀50年代開始研究二維B型超聲，至70年代中期，實時二維超聲開始應用。五、核醫學成像20世紀90年代推出了更新、更強的核醫學影像設備ECT，包括PET、SPECT等設備。PET也稱正光電子成像設備，主要的優勢是超強的醫學影像的識別與診斷的能力，尤其是利用注入體內的增強顯影劑或示蹤劑，在體內循環可以動態地、靶向目標清晰地顯示被檢部位形態和功能的異常情

9、況，甚至可以檢查出細胞級別的病變。GE 全數字PET-CTGE 生產的 SPECTPET 圖像六、其他成像可見光成像：在醫學上的應用主要是內鏡技術。 1958 年第一臺纖維胃鏡誕生以來，至今制成了光纖內鏡、電子內鏡、超聲內鏡、激光內鏡等各種不同性能的內鏡。電子內鏡拋棄了光導纖維傳像的方式，在鏡頭端裝有一只微型電視攝像機，由電荷耦合器件CCD將物鏡所成的圖像變換為電視信號，再轉換成為光學圖像。它對官腔內狀態既可直接在屏幕顯示，供多人同時觀察；也可用磁帶錄相機錄相或打印機輸出；還可直接夾取活體組織進行活檢、止血和局部病灶治療。目前內鏡的使用范圍已由消化道擴展到泌尿、循環、呼吸、生殖等多個系統，以及腹腔、耳、喉、血管、關節腔等器官。激光纖維內鏡：成功地用于支氣管癌、肺癌等疾病的腔內診治。激光全息攝影技術能復原出被攝體的立體圖像，激光透照影像能很好地顯示體內異物和骨骼畸形。這些檢查技術有的已用于臨床診斷。紅外成像：在醫學上主要用于人體淺表疾病的探查，主要可分為被動成像方式的紅外攝影術和主動成像方式的紅外攝影術。紅外醫學成像的最大優點：對人體無輻射損