现代医学影像学进展 -优秀医学PPT课件

❖ 2003年10月6日，两 位科学家因在核磁共 振成像技术领域的突 破性成就而共同分享 诺贝尔生理学或医学 奖。
3.2 MRI 发展趋势
3.0T设备趋于普及与实用化 7.0T的设备已开始研制，作为下一代MR
设备发展的理念之一 开放式磁体的发展趋势 中场设备的发展趋势 专用MR设备 梯度磁场与切换率 线圈
＋
＝
形态与功能的综合
＋
＝
CT/PET多模态融合
(2) 与其他相关学科的综合
现代医学影像技术的发展与其它学科的 发展和支持是分不开的。 ➢ 首先是计算机学科，以及算法统计数学 数字成像、存储及传输 图像处理分析 智能化分析
Visualization
➢ 工程物理学科
新的成像设备开发。如：
1.常规（经典）X线成像系统
❖ 影像接收器采用屏/胶结构的形式已有 100多年历史了，随着CR、DR、 DDR的先后出现，屏/胶结构的影像 接收器已逐渐由CR的IP板、IDDR与 DDR的平板接收器及DDR的扫描接收 器所取代。从而使常规X线成像正在 向数字化方向发展。
1.1 X线数字化技术-CR
5. 核医学成像-ECT/PET-CT
1896 年：Henri Becquerel‘s 发现放射性元 素；
1934年：人工同位素。 1939年：Joseph Gilbert Hamiton，Mayo
Soley & Robley Evans发表首篇应用131I 诊断病人的报告，
1951年：Benedict Cassen等应用闪烁探测 仪进行甲状腺核素检查，
(1929～ )美国科学家
❖ 劳特伯尔得到第一个 活体(一个蛤蜊)的第 一张MRI图像，其研 究论文于1973年3 月在英国《自然》杂 志上发表
彼得·曼斯菲尔德 （1933～ ）英国科 学家 ❖ 英国科学家曼斯菲
尔进一步改进了磁
场梯度法，并对图
像做数学分析，从
而使得NMR能够极 快地形成有用的图
像。
集必将是大范围的容积性信息。
2.平板探测器CT
正在研发的平板探测器CT，目前由 于产品尚未定型，相应的扫描技术 与参数尚不能明确，正在研发当中。
3.核磁共振-历史
❖ 20世纪30年代：物理学家伊西多·拉
比(Isidor Rabi)发现原子核在磁场中 对着磁场呈正向或反向平行排列起来， 而施加无线电波之后，则能使原子核的 朝向发生翻转。由于这项研究，拉比于 1944年获得了诺贝尔物理学奖。
一、综合化（comprehensive）
❖ CT 、MRI、PET以及PET-CT等高端影像 技术的出现，使影像医学有了革命性突破。 但这并不等于一种技术代替另一种技术， 而是要求人们更好地，合理地综合应用这 些技术的各自优势，以达到资源的最大整 合和利用。
1.诊断综合化
现代医学影像学的发展,给人们诊断疾病提 供了极大的方便的同时,对人们的诊断水平 的要求越来越高,特别是对各种影像技术和 诊断的综合运用显得越来越重要。任何一 门学科都不是独立的，只有充分发挥其最 大潜能，才能达到诊断的最优化。
（1）图像融合（fusion）
❖ A. 各种成像技术均有其优劣，图像 融合的目的是取长补短,达最优化
a.信息互补 b.影像比较 c.标准化分析
❖ B. 主要是高分辨率解剖像与低分辨 率功能像间的融合。
MR解剖像与功能像单模态融合
＋
＝Biblioteka Baidu
信息互补
＋
＝
CT解剖像 PET功能像
融合像
Registration/Fusion
1.3．胸部能量减影摄片
能量减影(energy subtraction)的原 理是利用两次不同剂量X线对同一部 位的曝光而获得的图像。根据诊断的 需要可显示不同的组织结构如骨骼、 软组织或肺等。
1.4 DSA技术新进展
❖ 数字减影血管造影技术(Digital Sudtraction Angiography:DSA)， 具有很高的空间分辨力和密度分辨率。 最新的旋转式DSA技术可在注射造影 剂同时旋转Ｘ线管球和机架，可动态 显示血管结构并进行3D重建。
❖ (3)核医学在神经精神方面的应用
❖ 脑血流灌注显像，脑代谢显像如18F-FDG PET和Pet-CT，脑受体显像等均为核医学 显像的研究热点。新世纪核医学显像将在 脑肿瘤、脑血管疾患、脑退行性疾患、精 神疾患、颠痫以及戒毒等研究方面发挥重 要作用。
❖ (4)核医学
❖ 在新药的研究开发、临床疗效检测以及 药代动力学测定等方面有重要应用价值。
❖ 计 算 机 X 线 摄 影 ( computed radiography, CR)，成像板(IP板) 采集信息→数字化处理→贮存→传 输→成像。CR技术的发明是X线迈 向数字化的第一步，使经典X线影 像的空间和密度分辨力大大提高。
❖ 成像板(IP板)：
❖ 向高分辨方向发展，空间分辨率在 4.0~5.0LP(线对)/mm，扫描像素 10Pixel/mm， 高质量图像可达4K， 已达到或超过X线胶片的清晰度。
64层螺旋CT相关的技术进展
❖ 锥形线束算法 ❖ 降低扫描剂量
（1）智能滤过技术 （2）自动mA调制 （3）自动mA设置 （4）可变速扫描和期相选择性曝光技术 （5）全自动心电延迟算法
CT设备下一阶段的发展
1.超宽检测器的多层面螺旋CT：
16排CT 32排CT 40排CT 64排CT 目前已经研制了320排的超宽探测器，采
CT技术进展-高速化
❖ 近年来，随着高热容量CT管球、高速计 算机、高灵敏度探测器和高度精确系统 的出现，CT扫描速度不断提高，应用领
域不断拓宽。从24小时—5分钟—5 秒—0.5秒—50毫秒
❖ 平行移动－窄扇型旋转－扇型旋转－扇 型固定－电子束CT
CT技术进展-多排化
❖ 螺旋CT使用滑环技术和高热容量CT管球， 可连续不停地扫描整个需要检查的范围。
1953年：Robert Newell首先提出核医学
（nuclear medicine）的概念。
1958年：Hal Anger γ照相机问世， 1962年：第一台商用的Anger照相机于Ohio
州立大学应用。
上世纪80年迄今
又相继发明ECT 、 SPECT 、 PET、Pet/CT,为功能 分子影像学这门新兴学科的形成奠定了坚实的物 质基础。特别是PET、Pet/CT与MRI影像的有机结 合将是本世纪医学影像学在思维方式、工作模式 以及理念等方面的革命性进步。
❖ 多层CT在螺旋CT的基础上，使用多排探 测器矩阵，每一排探测器数据可单独完 成一层图像重建，也可多层探测器数据 区同完成一层图像重建。
CT技术进展—智能化
❖ 在所有的技术改良中，要突出 实现更低的X线剂量、更快的采 集与重建速度。更便捷和多样 的重建处理、更短的病人等候 时间及更好的病人舒适度。
❖ X线CR、DR机、打印设备更新。 ❖ CT。升级，单排、多排、第五代
CT等。 ❖ MR。高场新序列、特殊线圈开发。
➢ 生物、生化技术
分子影像学 核医学示踪剂 波谱 介入栓塞生物材料
➢ 化学、药学学科
造影剂开发 碘造影剂、Gd造影剂、铁造影剂、超声 造影剂
示踪剂 介入栓塞剂
➢ 材料学
现代医学影像学进展
影像设备发展 影像理念创新
常规X线-数字化 CT MRI US ECT/PET/ SPECT PET-CT PET-MRI PACS
•综合化 •精细化 •数字化 •功能化 •智能化
影像设备的发展
威廉·伦琴（Rontgen, W.K., 1845～1923 )德国物 理学家， 1895年，伦琴发现了肉眼看不见的X射 线，从 此诊断人体疾患时，便多了能透视肉体的 “法眼”。
影像比较
CT: 160 mAs; 130 KVp; pitch 1.6; 5 mm slices PET: 7.1 mCi FDG; 2 x 10 min; 3.4 mm slices
CT
PET/CT
February 2000; SUV = 6
Contrast CT
PET/CT
June 2000; SUV = 3
❖ 20世纪40年代
❖ 两名美国科学家菲利克斯·布洛赫(Felix Bloch)和爱德华·普塞尔(Edward Purcell) 分别发现原子核在强磁场中能够吸收无线 电波的能量，然后重新释放出能量恢复到 原来状态，这段时间被称为“弛豫时间”。 为此布洛赫和普塞尔分享1952年诺贝尔物 理学奖。
保罗·劳特布尔
4. 超 声
❖ 1912年用于水 下探测
❖ 1956年A型超 声用于人体
❖ Professor Ian Donald
❖ 当前超声诊断已从单一器官扩大到 全身，从静态到动态，从定性到定 量，从模拟到全数字化，从单参数 到多参数，从二维到三维显示。
❖ 彩色多普勒血液显示有可能代 替创伤性导管检查。
医学影像学理念创新
❖ 医学影像学科设置为一级临床学科，与内、外科 同等级，国外称医学影像学科（Medical Imaging Departement）或放射学科（X-ray Departement)但后一称谓越来越少。根据技术 特点包括如下门类：
普通/经典X线放射学
断层影像：CT、MRI、PET、PET-CT
核医学显像：ECT、PET、SPECT等
超声影像 以及新出现的成像技术MEG、近红外成像等。 在国外发达国家上述影像技术是综合利用的。
现代医学影像学的理念创新
1.综合化（comprehensive） 2.数字化（digital) 3.功能化（functional) 4.分子化（molecular） 5.信息化(communication) 6.诊断与治疗一体化（joined）
❖ 他根据科马克的理论和 计算公式，将电子计算 机技术和X射线扫描技 术结合起来,终于在 1971年研制出第一台 电子计算机X射线断层 扫描仪即CT。
1971年9月
第一台头颅X线CT 扫描机在英国问世， 由于此项杰出的发 明，豪斯菲尔德 （CT机的设计和制 造者）与科马克 （CT算法的发明者） 共同获得了1979 年度诺贝尔医学和 生理学奖。
新型介入材料开发 导管、导丝 栓塞材料：生物材料、化学材料等
无磁材料开发 用于MRI
➢ 生物医学工程
新材料的开发 图象数据处理分析 新技术应用
➢ 生理、神经生理及心理认知学科 在功能影像学中的应用
2. CT技术及其进展
科马克(A.M.Cormack, 1924～ )美国物理学 家
❖ 60年代中期。任美国图夫 茨大学教授的物理学家科马
克发现，人体各种不同组织
对X射线的透过率不同，并 得出了一些计算公式，为X 射线断层扫描机(CT)的发明 奠定了理论基础。
豪斯菲尔德
G.N.Housfield ,1918～ 英国电器工程师
❖ 此外，在超声引导下进行各种 介入诊疗，从而形成了一门新 兴的科学--介人超声学，使诊 断与治疗一体化。
超声技术发展
❖ 全数字化技术：数字化声束形成技术；前端数字化 或射频信号模数变换技术；宽频探头和宽频技术。
❖ 三维超声成像技术 ：静态三维超声以空间分辨率 为主，重组各种图像。动态三维超声以时间分辨率 为主，可以做出3个立体相交平面上的投影图、F型 图、俯视图、表面观、透视观和环视观。
❖IP板阅读器：
❖ 对IP板的阅读实际上就是个图像 的数字化采集过程，阅读器包括 两大部分：对IP板高速高分辨的 激光扫描系统和放大与高速机械 传送系统。
1.2 X线数字化-DR成像系统
平 板 探 测 器 ( Detector) 的 发 明 是 实 现 直 接 数 字 化 X 线 摄 影 ( digital radiography, DR)的关键。从而真正在 空间分辨力，密度分辨力以及时间分辨 上有质的飞越。其过程是：平板探测器 采集信息→数字化处理→成像 。
❖ (1)核医学在心血管病诊断中的应用
❖ 20世纪取得了明显进展，如心肌灌注显像， 18F-FDG PET代谢显像，心脏受体显像等。 本世纪的发展有粥样硬化斑块显像、血栓 栓塞显像、分子探针显像以及冠状动脉 PTCA后预防再狭窄腔内核素显像等。
❖ (2)核医学在肿瘤学中的应用
18F-FDG PET肿瘤显像已从基础研究正 式用于临床，特别对良恶性鉴别、分期分 级、术后有无复发、疗效监测等均有很大 价值。