医学影像技术概论

医学影像技术概论

117231 史亚兴指导教师：王世伟

心得：经过一段时间学习，以及王教授谆谆教导，是我们这些莘莘学子在短暂的时间里对这门新兴学科有了初步认识。王教授循循善诱，由点及面，深入浅出的为我们描绘了现今医学影像技术的发展现状，及广阔的发展前景。使我们在钦佩王教授的真知灼见的同时，又激发了我们浓厚的学习兴趣。在此我怀着崇敬的心情，写下拙见，希望老师斧正。

摘要：医学影像任务是，一方面要努力改进前述各种系统的性能，另一方面则应探索新的成像技术。

关键词：医学影像，历史，设备，发展方向

医学影像技术也称医学影像学，医学成像Medical Imaging泛指通过电脑断层扫描(CT)，X光成像(X-ray)，核磁共振成像(MRI)，正子扫描(PET)，超声成像(ultrasound)，脑电图(EEG)，眼球追踪(eye-tracking)，脑磁图(MEG)，穿颅磁波刺激(TMS)等现代成像技术检验身体无法用非手术手段检验的部位的过程。下面我会从医学影像技术的历史和应用手段两个方面来概述医学影像技术。

1895年1月5日，德国物理学家，威廉·康拉德·伦琴，发现X射线。这一发现宣布了现代物理学时代的到来，使医学发生了革命。由于他将其夫人的手臂置于射线下，从而形成了人类历史上第一张X光片。由于他发现X射线有这一特性，因此X射线最先被应用于医学领域。因为从前的菲林（胶卷）是用感光材料卤化银化学感光物成像的，医学成像又称卤化银成像。在此之后，医学界发生了翻天覆地的变化。

X线的发现给人们以巨大的吸引力，致使该项技术迅速普及到全世界。在伦琴发现X 线之后不久，医学成像的一些基本设备就不断研究出来。从30年代起，医学影像技术的发展在部件方面有了长足发展，但系统方面尚未进步。

第二次世界大战以后，成像技术进入一个新时期。而系统革命性变化的起点是核医学和医用超声技术。随着计算机等高科技产品的问世，医学影像技术有了崭新的面貌。相继诞生的CT技术所获得的图像信息甚至可与手术解剖相媲美。由于这是自1895年伦琴发现X线以来在放射诊断学上最重大的成就，两位有突出贡献的学者A·M·Cormack和G·N·Hounsfield，荣获1979年度诺贝尔医学和生理学奖

继X线CT之后，出现了利用核磁共振原理成像的装置，称为核磁共振(NMR)CT，亦称MRI。1978年，磁共振成像的质量已达到早期X线CT的水平，1981年获得了全身扫描图像。目前，该项技术还处于积极发展与完善阶段。它与X线CT相比，其空间分辨率高，有可能进行分子结构的微观分析，有助于对肿瘤进行超早期诊断。因此，世界上各先进国家竞相进行MRI的产品开发。

自此之后的医学影像技术主要停留于设备的更新，以及成像的清晰度的技术应用方面而在原理方面并无巨大突破。但即便如此，医学影像技术还是有了极大提高。因此，医学成像技术仍处在变革之中，现在的任务是，一方面要努力改进前述各种系统的性能，另一方面则应探索新的成像技术。

医学影像设备的应用手段主要体现在设备方面，主要有X线设备，核磁共振设备（MRI），超声设备（US），核医学设备，热成像设备，医用光学设备等。

X线设备原理是通过测量透过人体的X线来实现人体成像,即利用人体各组织的密度和厚度不同对X线的衰减不同,来显示脏器形态;通过对比剂的使用,可提高被检组织与周围组织的的密度差别,进而扩大X线设备的诊断范围。其特点是常规X线机图像的分辨力较高,使用方便价格低廉;但得到的是人体各组织影像重叠在一起的二维平面,对软组织病变分辨力低。只有波长为1×10-12~5×10-11m的X线才能用于诊断，这是X线设备的局限性。由于X射线是最早发现并投入应用的，因此该技术发展最为完善，应用最为广泛，其相关设备也

最多样，例如常规X线机，CT，DSA。

核磁共振设备是其原名称的简称，听起来很深奥，但其原理很简单，是通过测量构成人体组织元素的原子核发出的MR信号实现人体成像，由于该技术涉及信息处理与分析，因此与计算机技术结合尤为紧密。该技术相比于其他技术的不同点在于空间分辨力一般为0.5~1.7mm.，可在任意方向选择断面进行扫描;对软组织分辨力远优于CT,X线机,能非常清楚的显示脑灰质与白质;可获得被检体的功能图像,而X线机等职能获得被检体的形态图像;何在活体组织中探测体内化学物质和元素含量提供人体内部信息;无电离辐射。但其缺陷也很突出，该技术成像时间长,体内含金属物质的病人不能检测,价格昂贵。但该技术发展前景尤为广阔。

超声波设备的应用相对较早，其原理在于利用超声波的反射，折射，散射与衍射，以及多普勒效应进行检测。阵列声场延时叠加成像是超声成像中最传统，最简单的，也是目前实际当中应用最为广泛的成像方式。在这种方式中，通过对阵列的各个单元引入不同的延时，而后合成为一聚焦波束，以实现对声场各点的成像。由于相比于X射线以及其他手段损伤较小，该设备应用十分广泛，但成像清晰度相对受到制约。其主要分类有A型幅度显示，B型幅度显示，D型多普勒成像，M型运动显示。

核医学设备区别于核磁共振技术主要在于其原理是通过有选择的测量摄入人体倍的放射性核素所发出的γ射线来实现成像，但可惜的是其分辨力很难达到1.0cm,图像较模糊,可对疾病的功能改变进行诊断，但其临床应用设备种类很多，例如γ相机，SPECT，PET，PET-CT。

热成像设备是通过测量体表的红外线信号和体内的微波信号成像,即利用温度信息成像。该技术主要应用于评价血流分布是否正常;评价交感神经活动;研究皮下组织所增加的代谢热或动脉血流通过热传导使体温升高的情况; 由于引起人体组织温度异常的原因很多因而不能诊断,只能作为参考，一次一般只是辅助医生诊断的方式，不能作为确诊依据。

医用光学设备利用光学内镜直接看到人体内脏空腔器官只有医用内镜能直观的观察人体内部器官，该技术尚处于起步阶段，主要是应用光导纤维进行检查，但该方法对人的损害较小，但只局限于观察人体消化道粘膜层，观察位置有限。

介入放射学设备原理是在影像设备的导向下利用经皮穿刺和导管技术进行非手术治疗或取得组织学,细菌学,生理和生化材料以明确病变性质。介入性导管应具备以下条件:适合的几何造型和硬度,良好的弹性和柔韧度,扭力顺应性小,形状具有记忆性,可物理化学消毒,可进行放射性跟踪,管壁光滑,官腔满足流量压力的要求,摩擦系数合适。该技术尚未完全完善，存在一定缺陷。

立体定向放射外科设备是目前最先进的技术，其清晰度成像能力都远超传统技术，同时该技术的优越性更体现在其对病症治疗作用。其原理是利用CT,MRI,DSA等加上立体定向头架等装置用放射性射线像切除一样杀死病变细胞以立体影像定位,形成立体剂量分布;易选择合适的剂量进行照射;肿瘤受到最大剂量照射但周围正常组织的照射量较小;适合与治疗小的、边界清楚的肿瘤。主要应用设备有伽马刀。

以上是目前广泛应用的影像设备，未来医学影像技术的发展应不单放眼于新型成像方法，更重要的是图像的处理技术，通过与新兴科技结合进一步拓宽医学影像的发展空间，使其为未来医学的进步发挥更大的作用。

参考文献：

CT_MRI_USC_PET各种方法的优缺点总结ｐａｃｓ系统

图像分割在医学图像中的研究方法及应用医学图像的分割

医学影像处理存在的问题和展望医学图像分割技术研究进展

医学影像处理存在的问题和展望医学影像管理系统的开发应用2007