第一章醫(yī)學影像設備學概論第一節(jié)醫(yī)學影像設備的發(fā)展簡史

第二節(jié)醫(yī)學影像設備的分類

1.第一節(jié)醫(yī)學影像設備的發(fā)展簡史

一常規(guī)X線機

１．1895年11月8日，德國物理學家倫琴（WithelmConradRoentgen，1845~1923）發(fā)現(xiàn)X線。２．1896年，德國西門子公司研制出世界上第一只X線管。３．20世紀10~20年代，出現(xiàn)了常規(guī)X線機。X線管、高壓變壓器和相關的儀器、設備以及人工對比劑的不斷開發(fā)利用，尤其是體層裝置、影像增強器、連續(xù)攝影、快速換片機、高壓注射器、電視、電影和錄像記錄系統(tǒng)的應用到20世紀60年代中、末期，已形成了較完整的學科體系，稱為影像設備學。右圖為1896年倫琴首次拍攝到他妻子手的X線照片，其無名指上戴著一枚戒指）

2.電磁波譜3.

二．CT1972年，英國工程師漢斯菲爾德（G.N.Hounsfield）研制成功世界上第一臺用于顱腦的X線計算機體層攝影（x-raycomputedtomography，X-CT）設備，簡稱為X-CT或CT設備。

漢斯菲爾德還研制出英國第一臺晶體管電子計算機CT設備是橫斷面體層，無前后影像重疊，不受層面上下組織的干擾；同時由于密度分辨力顯著提高，能分辨出0.1%~0.5%X線衰減系數(shù)的差異，比傳統(tǒng)的X線檢查高10~20倍；還能以數(shù)字形式（CT值）作定量分析。科馬克X線掃描進行圖像重建，并提出了精確的數(shù)學推算方法.4.近30年來，CT設備的更新速度極快，掃描時間由最初的幾分鐘向亞秒級發(fā)展，圖像快速重建時間最快的已達0.75s（512×512矩陣），空間分辨力也提高到0.1mm。5.北京協(xié)和醫(yī)院引進西門子公司

64層螺旋CT

最高分辨率、

最快掃描、

最低輻射、

最大信息量

全身血管及臟器無創(chuàng)性檢查

6.

平板探測器CT設備目前尚在開發(fā)階段，一旦技術成熟，從機器設計、信息模式、成像速度、射線劑量到運行成本都會有根本性的改變，將會引起CT設備的又一次革命。7.三．MRI設備

20世紀80年代初（magneticresonanceimaging，MRI）設備，簡稱為MRI設備。1.它是一種新的非電離輻射式醫(yī)學成像設備。直接攝取橫、冠、矢狀層面和斜位等不同體位的體層圖像，這是它優(yōu)于CT設備的特點之一。2.它能夠從人體分子內(nèi)部反映出人體器官失常和早期病變，ＭＲＩ能將人體組織中有關化學結構的信息反映出來。疾病的早期診斷效果有極大的優(yōu)越性。CT不能夠提供人體器官的生理狀態(tài)信息。當病變組織與周圍正常組織的吸收系數(shù)相同時，就無法提供有價值的信息。只有當病變發(fā)展到改變了器官形態(tài)。也更為精確。3.MRI設備已廣泛用于全身各系統(tǒng)，其中以中樞神經(jīng)、心血管系統(tǒng)、肢體關節(jié)和盆腔等效果最好。4.2003年彼得·曼斯菲爾德與保羅-勞特布爾由于在磁共振方面的杰出成績而獲得諾貝爾生理學和醫(yī)學獎。

8.萬東公司9.日立單柱開放10.中場超導（0.7T）開放型MRI設備進一步普及，它便于開展介入操作和檢查中監(jiān)護病人，克服了幽閉恐懼病人和不合作病人應用MRI檢查的限制。。11.四

數(shù)字減影血管造影（digitalsubtractionangiography，DSA）、計算機X線攝影（computedradiography，CR）和數(shù)字攝影（digitalradiography，DR）是20世紀80年代、90年代開發(fā)的數(shù)字X線機。前者具有少創(chuàng)、實時成像、對比分辨力高、安全、簡便等特點，后者具有減少曝光量等優(yōu)點，更重要的是可作為數(shù)字化圖像納入圖像存儲與傳輸系統(tǒng)（picturearchivingandcommunicationsystems，PACS）。12.五超聲成像、核醫(yī)學設備20世紀50年代和60年代，超聲成像（ultrasonography，USG）設備和相繼出現(xiàn)，當時在醫(yī)學上的應用往往各成系統(tǒng)。1972年X-CT設備的開發(fā)，使醫(yī)學影像設備進入了一個以計算機和體層成像相結合、以圖像重建為基礎的新階段。70年代末80年代初，超聲CT（ultrasonicCT，UCT）、放射性核素CT和數(shù)字X線機逐步興起，并應用于臨床。盡管這些設備的成像參數(shù)、診斷原理和檢查方法各不相同，但其結果都是形成某種影像，并依此進行診斷。13.六介入放射學自20世紀60年代興起，于70年代中期逐步應用于臨床，近年來尤以介入治療設備進展迅速。具有安全、簡便、經(jīng)濟等特點。90年代倍受人們青睞的立體定向放射外科學設備，由于它可以不作開顱手術而治療一些腦疾患，很受歡迎，介入放射學設備與立體定向放射外科學設備，都是通過醫(yī)學影像設備來引導或定位的，所以也屬于醫(yī)學影像設備的范疇。14.綜上所述，多種類型的醫(yī)學影像診斷設備與醫(yī)學影像治療設備相結合，共同構成了現(xiàn)代醫(yī)學影像設備體系。15.16.第二節(jié)醫(yī)學影像設備的分類

現(xiàn)代醫(yī)學影像設備可分為兩大類：１．醫(yī)學影像診斷設備２．醫(yī)學影像治療設備17.（一）影像診斷設備

①X線設備（常規(guī)X線設備、數(shù)字X線設備、X-CT設備）；②MRI設備；③超聲設備；④核醫(yī)學設備；⑤熱成像設備；⑥光學成像設備（醫(yī)用內(nèi)鏡）(二)、治療用設備1.介入放射學設備

2.立體定向放射外科學設備18.（一）X線設備X線設備通過測量穿透人體的X線來實現(xiàn)人體成像。X線成像反映的是人體組織的密度變化，顯示的是臟器的形態(tài)，而對臟器功能和動態(tài)方面的檢測較差。此類設備主要有常規(guī)X線機、數(shù)字X線機和X-CT設備等。以X線作為醫(yī)學影像信息的載體，出于兩方面的考慮，即分辨力和衰減系數(shù)。從分辨力來看，為了獲得有價值的影像，輻射波長應小于5×10-11m。另一方面，當輻射波通過人體時，應呈現(xiàn)衰減特性。若衰減過大，則透射人體的輻射波微弱，當測量透射人體的輻射波時，由于噪聲的存在，很可能導致測量結果無意義。反之，若輻射波透射人體時幾乎無衰減，則因無法精確的測量衰減部分而失效。19.

１．在X線設備中，屏-片組合分辨力較高，但它得到的是人體不同深度組織信息疊加在一起的二維圖像，所以病變的深度很難確定，且對軟組織分辨不佳。２．數(shù)字X線機使用曝光量寬容度大，可獲得數(shù)字化影像，便于進行圖像的后處理，且擴大了診斷范圍，利于胃腸和心臟等部位的檢查。３．X-CT影像的空間分辨力可小于0.5mm，能分辨組織的密度差別可達到0.5％。它利用橫斷面呈像，解決了影像重疊問題，可確定受檢臟器的位置、大小和形態(tài)變化。20.（二）MRI設備MRI設備通過測量構成人體組織中某些元素的原子核的磁共振信號，實現(xiàn)人體成像。在MRI影像上可顯示軟組織、肌肉、肌腱、脂肪、韌帶、神經(jīng)、血管等。此外，它還有一些特殊的優(yōu)點：①MRI剖面的定位完全是通過調節(jié)磁場，用電子方式確定的，因此能完全自由地按照要求選擇層面；②MRI對軟組織的對比度比X-CT優(yōu)越，能非常清楚地顯示腦灰質與白質；③MR信號含有較豐富的有關受檢體生理、生化特性的信息，而X-CT只能提供密度測量值；④MRI無電離輻射。目前，尚未見到MR對人體危害的報道。21.

MRI的缺點：①成像時間較長；②植入金屬的病人，特別是植入心臟起搏器的病人，不能進行MRI檢查；③設備購置與運行的費用較高?？傊琈RI設備可作任意方向的體層檢查，能反映人體分子水平的生理、生化等方面的功能特性，對某些疾?。ㄈ缒[瘤）可作早期或超早期診斷，是一種很有發(fā)展前途和潛力的高技術設備。22.（三）診斷用超聲設備診斷用超聲設備分為利用超聲（ultrasound，US）回波的USG設備和利用US透射的超聲CT（ultrasonographyCT，UCT）兩大類。USG設備，根據(jù)其顯示方式不同，可以分為A型（幅度顯示）、B型（切面顯示）、C型（亮度顯示）、M型（運動顯示）、P型（平面目標顯示）等。目前，醫(yī)院中用的最多的是B型USG設備，俗稱B超．UCT所需掃描時間較長，且分辨力低，有待于進一步改進與提高。但由于它是一種無損傷和非侵入式的診斷設備，因此將來可能成為主要的影像診斷設備。23.

X線成像與US成像是當前用得最為普遍的兩種檢查方法，但對人體有無危害是它們之間的一個重要區(qū)別。就X線來說，盡管現(xiàn)在已經(jīng)顯著地降低了診斷用劑量，但其危害性仍不容忽視。實踐表明，它將導致癌癥、白血癥和白內(nèi)障等疾病的發(fā)病率增加。而從現(xiàn)有資料來看，目前診斷用US劑量還未有使受檢者發(fā)生不良反應的報道。。24.（四）核醫(yī)學設備核醫(yī)學設備通過測量人體某一器官（或組織）對標記有放射性核素藥物的選擇性吸收、儲聚和排泄等代謝功能，實現(xiàn)人體功能成像。主要有γ相機、單光子發(fā)射型CT（singlephotonemissionCT，SPECT）和正電子發(fā)射型CT（positiveemissionCT，PET）。

25.（五）熱成像設備

所有物體都會發(fā)出紅外線能量。物體越熱，其分子就愈加活躍，它所發(fā)出來的紅外線能量也就越多。熱成像設備通過測量體表的紅外信號和體內(nèi)的微波信號實現(xiàn)人體成像。紅外輻射能量與溫度有關，因此又可以說，熱成像就是利用溫度信息成像。

舉例：１．“慧眼HW-05人體溫度紅外熱圖像儀”在華中科技大學研制成功?？稍?秒鐘的瞬間，立即顯示人體熱圖像和最高體表溫度，溫度分辨率可達到0.06℃，甚至牙痛等局部發(fā)熱的癥狀也能顯像。

２．同濟大學：

應用紅外熱像儀開發(fā)出了一種非血糖值測量的對糖尿病人代謝功能進行評估的新方法，該方法可以在健康人體檢中應用，篩選出糖尿病發(fā)病的高危險人群，從而可以進行糖尿病發(fā)病的早期預報，這是目前用其他方法還不能實現(xiàn)的。

26.

醫(yī)用熱成像設備一般包括紅外成像、紅外照相、紅外攝像和光機掃描成像等。27.（六）醫(yī)用內(nèi)鏡前述各種醫(yī)學影像設備雖然在某種程度上能顯示出人體的內(nèi)部組織形態(tài)，但這種顯示是間接的、非直觀的。真正能做到直觀的儀器，目前唯有內(nèi)鏡。利用光學內(nèi)鏡，能使人眼直接看到人體內(nèi)臟器官的組織形態(tài)，從而提高了診斷的準確性。內(nèi)鏡的診療優(yōu)勢，已成為醫(yī)學界的共識。醫(yī)用內(nèi)鏡的種類很多，目前臨床上用得最多的是光導纖維內(nèi)鏡（纖鏡），而最有發(fā)展?jié)摿Φ氖请娮觾?nèi)鏡。28.29.二、治療用設備（一）介入放射學設備所謂介入放射學（interventionalradiology）系統(tǒng)，就是借助高精度計算機化的影像儀器的觀察，通過導管深入體內(nèi)，對疾病直接進行診斷與治療的一種新型設備與技術。特點：創(chuàng)傷小、痛苦少、療程短、療效高，即微創(chuàng)、簡便、安全、有效和并發(fā)癥少。用途：一．血管類一）診斷性造影

把導管引入血管進行造影，顯示病變部位，進行定性，定位診斷，適應范圍甚廣。如各種良，惡性腫瘤的診斷，血管畸形，（二）灌注藥物治療

1，止血

選擇性血管內(nèi)注入血管收縮劑控制出血，主要用于消化道出血及外傷性出血。２．化療

將導管選擇性插入供應腫瘤的血管，灌注抗癌藥物，到達腫瘤區(qū)內(nèi)的藥物濃度比靜脈給藥要高的多，抗癌作用明顯增強，３．栓塞療法

二．非血管類

30.１．醫(yī)學影像設備的導向是完成介入治療的關鍵。這需要一套由機械、儀器儀表、計算機、光學儀器等多種儀器組成的大型精密儀器設備系統(tǒng)。特別是影像技術與計算機結