醫學影像物理學技術體系演講人：日期:目錄CATALOGUE02X射線成像系統03磁共振成像原理04超聲診斷技術05核醫學顯像技術06技術前沿與挑戰01成像技術基礎01成像技術基礎PART物理原理與能量轉換利用原子核的放射性以及磁共振現象進行成像。放射性與磁共振利用超聲波在人體內的傳播與反射特性進行成像。超聲波成像利用生物組織對光的吸收、散射、熒光等特性進行成像。光學成像信號采集與重建算法圖像重建算法如傅里葉變換、迭代重建等，用于從采集的信號中重建出圖像。03去除干擾信號，提高圖像質量。02信號處理與濾波數據采集方法包括掃描、投影、采樣等多種方式。01空間分辨率影響因素成像系統性能如探測器靈敏度、成像速度等。成像物體特性圖像處理技術如組織密度、吸收系數等。如圖像增強、復原、重建等。12302X射線成像系統PARTX射線管構造原理陰極發射電子，由燈絲加熱產生熱電子發射。01陽極吸引電子，由陽極靶接受電子轟擊產生X射線。02真空管保證陰極和陽極之間的真空度，防止電子在管內被氣體分子吸收。03聚焦系統將陰極發射的電子聚焦成束，提高X射線產生效率。04數字減影技術應用通過注射造影劑，將血管圖像與其他組織圖像進行減影，得到清晰的血管影像。數字減影血管造影（DSA）利用數字減影技術，實現胃腸道雙對比造影，提高胃腸道病變的檢出率。如數字減影膽道造影、數字減影支氣管造影等，均利用數字減影技術實現特定部位的清晰成像。數字減影胃腸造影（DGI）通過靜脈注射造影劑，對尿路進行數字減影成像，可清晰顯示尿路梗阻、結石等病變。數字減影尿路造影（DRU）01020403數字減影其他應用輻射劑量控制標準劑量限制原則劑量監測設備劑量當量輻射防護措施在保證診斷質量的前提下，盡可能降低患者接受的輻射劑量。用于衡量不同輻射類型和不同照射條件下產生的生物效應。如劑量計、劑量儀等，用于實時監測患者和工作人員接受的輻射劑量。包括時間防護、距離防護和屏蔽防護等，以減少患者和工作人員接受的輻射劑量。03磁共振成像原理PART核磁共振物理基礎核磁共振現象核磁共振條件弛豫過程核磁共振信號原子核在磁場中發生能級分裂，吸收射頻輻射后產生共振信號。滿足共振頻率與射頻輻射頻率相等，且磁場與射頻場垂直。射頻脈沖停止后，原子核從高能態回到低能態的過程，包括縱向弛豫和橫向弛豫。通過檢測原子核弛豫過程中釋放的射頻信號來獲取圖像信息。梯度磁場設計規范梯度磁場的作用在成像過程中，梯度磁場用于定位、編碼和解析信號，使圖像更加清晰。梯度磁場的產生通過梯度線圈中的電流變化來產生線性梯度磁場，其強度與電流大小和線圈形狀有關。梯度磁場的穩定性要求梯度磁場在成像過程中保持穩定，以減少圖像失真和偽影。梯度磁場的安全性在設計時需要考慮梯度磁場的快速開關特性，以及對人體組織的影響。圖像加權參數優化重復時間（TR）控制縱向弛豫信號的恢復程度，影響圖像的對比度和信噪比。采集矩陣和重建矩陣通過調整采集和重建矩陣的大小，可以平衡圖像的分辨率和信噪比。回波時間（TE）決定信號采集的時刻，影響圖像的亮度和對比度。翻轉角（FA）控制射頻脈沖的功率和持續時間，影響圖像的對比度和分辨率。04超聲診斷技術PART聲波傳播特性分析聲波的基本特性聲波在人體組織中的傳播速度、波長、頻率和衰減等特性，以及聲波與組織相互作用的基本機制。聲波的傳播路徑聲波與組織相互作用聲波在人體內的傳播路徑，包括直線傳播、反射、折射、衍射和散射等現象，以及這些現象對超聲成像的影響。聲波在不同組織界面上的反射、透射和折射等特性，以及這些特性如何用于超聲成像和診斷。123多普勒效應臨床應用多普勒超聲在臨床的應用主要用于心臟、血管、腹部臟器等部位的血流檢測，以及血流速度、方向、狀態等參數的定量分析。03利用多普勒效應，將血流速度信息以彩色編碼的形式疊加在二維超聲圖像上，實現血流的可視化。02彩色多普勒超聲多普勒效應原理多普勒頻移與聲源和接收器之間的相對運動有關，通過測量頻移可以計算血流速度等參數。01諧波成像技術突破利用超聲波在非線性介質中產生的諧波信號進行成像，提高圖像的分辨率和對比度。諧波成像原理通過接收組織產生的諧波信號進行成像，可以減少偽影和噪聲，提高圖像的清晰度。組織諧波成像主要應用于心臟、腹部、乳腺等部位的超聲檢查，能夠提供更清晰、更準確的圖像信息。諧波成像技術的臨床應用05核醫學顯像技術PART放射性核素選擇標準放射性核素的種類根據不同的診斷需求和病變類型，選擇合適的放射性核素，如γ射線發射型、β+發射型等。02040301半衰期放射性核素的半衰期要適中，過短會導致劑量不足，過長則會造成輻射污染。能量放射性核素發射的能量要適中，過高過低都不利于圖像的獲取。標記化合物的穩定性放射性核素與標記化合物之間的結合要穩定，不易脫落。SPECT/PET系統比較成像原理分辨率靈敏度定量分析SPECT是通過探測γ射線進行成像，PET則是通過探測正電子與負電子湯滅產生的γ光子進行成像。PET的分辨率高于SPECT，尤其是在探測小病灶時更為顯著。PET的靈敏度比SPECT高，能夠檢測到更低濃度的放射性藥物。PET可以進行更為準確的定量分析，SPECT的定量結果則易受多種因素影響。根據病變類型選擇合適的示蹤劑，如FDG、F-18氟脫氧葡萄糖等。了解示蹤劑在體內的代謝途徑和分布特點，有助于準確判斷病變部位和程度。通過建立動力學模型，可以計算出病變部位對示蹤劑的攝取速率、清除速率等參數，為診斷提供重要依據。示蹤劑代謝后產生的輻射劑量要盡可能低，以減少對患者的輻射損傷。示蹤劑代謝動力學示蹤劑類型代謝途徑動力學模型輻射劑量06技術前沿與挑戰PARTAI圖像重構技術面臨的挑戰需要大量的高質量醫學影像數據進行訓練，同時需要解決算法的可解釋性和魯棒性問題。03采用卷積神經網絡（CNN）等算法，對醫學影像進行特征提取和圖像重構，實現更精準的診斷。02深度學習算法AI在圖像重構中的應用通過深度學習等技術，對醫學影像進行圖像重構，提高圖像的清晰度和分辨率。01多模態融合趨勢多模態醫學影像包括CT、MRI、PET等多種醫學影像技術的融合，可以提供更全面、更準確的診斷信息。融合方法面臨的挑戰采用圖像配準、多模態圖像分割等技術，將不同模態的醫學影像進行融合，提高診斷的準確性。多模態醫學影像的融合需要解決不同模態圖像之間的配準和融合算法問題，同時還需要解決多模態數據的處理和存儲問題。123精準定量分析瓶頸醫學影像的定量分析對于疾