醫(yī)學(xué)]醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)課件

1、生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)1生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)2超聲成像超聲成像核醫(yī)學(xué)成像核醫(yī)學(xué)成像磁共振成像磁共振成像單光子發(fā)射型計算機(jī)斷層成像（單光子發(fā)射型計算機(jī)斷層成像（SPECT）正電子發(fā)射斷層成像（正電子發(fā)射斷層成像（ PET ）計算機(jī)斷層掃描成像（計算機(jī)斷層掃描成像（ CT ）生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)3生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)4歷史1928年 開始研究超聲的生物效應(yīng)；1950年 應(yīng)用A超對人體體內(nèi)的腫塊的檢查；1960年 超聲波理療以及眼科，牙科手術(shù)；

2、70年代年代 B超應(yīng)用于臨床，可實(shí)時獲得人體臟器的解剖結(jié)構(gòu)圖像； 特點(diǎn)：無（低）損傷，非侵入性，操作方便80年代年代 超聲成像設(shè)備有了新的發(fā)展，圖像分辨率達(dá)到了0.5mm，圖像的灰階等級滿足了診斷要求； 研制了各種特殊探頭，可將探頭伸入體腔內(nèi)進(jìn)行超聲成像，顯示出比較小的器官； 彩色多普勒超聲診斷儀的出現(xiàn)，提供心臟內(nèi)的血流流動情況和血流量。生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)5超聲成像的物理基礎(chǔ)超聲在均勻介質(zhì)中傳播時，不會發(fā)生發(fā)射；當(dāng)介質(zhì)的聲阻抗發(fā)生變化時，超聲會在其界面發(fā)生反射；聲阻抗變化愈大，發(fā)射愈強(qiáng)；超聲在人體組織內(nèi)的傳播速度為1540m/s；由于傳播速度低，同一換

3、能器既發(fā)射超聲又接收回波；現(xiàn)代電子技術(shù)可區(qū)分來自不同深度的反射回波，使實(shí)現(xiàn)回波反射式超聲成像儀成為可能；目前使用的各種超聲成像儀都是回波反射型的，顯示的是人體組織的各界面對超聲波的反射特征；超聲在人體組織中傳播時產(chǎn)生衰減，與超聲頻率成正比；超聲在人體組織中傳播是一種復(fù)雜的過程，除了發(fā)射，還有透射，以及衍射，散射，折射；生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)6超聲成像系統(tǒng)A型，M型，B型等超聲診斷儀：利用脈沖回波法，應(yīng)用超聲在體內(nèi)組織中幅度（能量衰減）變化的機(jī)理；多普勒超聲診斷儀：應(yīng)用超聲的頻移效應(yīng)；利用超聲在傳播過程中相位變化的信息，目前正在研究中；生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工

4、程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)7原理：原理：用壓電晶片作換能器，用重復(fù)頻率10002000Hz的電脈沖激勵發(fā)射單聲束進(jìn)入人體體內(nèi)組織界面產(chǎn)生反射反射回波由同一發(fā)射換能器接收轉(zhuǎn)換成電信號放大，檢波CRT顯示（橫坐標(biāo)：超聲傳播時間，縱坐標(biāo)：回波的幅度）特性特性：從回波的分布：包絡(luò)寬度及幅度大小，可以測度病灶的位置，大小等。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：這種顯示缺少解剖信息，診斷困難； 生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)8(超聲心動圖儀超聲心動圖儀) 顯示時把A型儀器的時間基線加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上，即用Y軸表示臟器的深度； 把回波信號加到示波管亮度調(diào)制板上，于是Y方向上每一條亮暗不

5、同的線相當(dāng)于一個A型顯示； 在水平偏轉(zhuǎn)板上加一個慢時間掃描電壓，示波管上就能顯示出各界面隨時間的活動曲線； 用途：用途：主要用于心臟的診斷，可看到兩個心動周期中各反射界面的運(yùn)動情況，如二尖瓣開放與關(guān)閉的情況。生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)9概念：概念：使探頭發(fā)射超聲波時，按一定模式在一個水平上掃描，以亮度等級顯示回波幅度，令探頭掃描與X軸掃描電壓同步，就可獲得人體組織的二維斷層圖像。按掃描方式的不同，可分為按掃描方式的不同，可分為： 機(jī)械扇形掃描 相控陣扇形掃描 線陣掃描工作原理工作原理： 時序電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖使發(fā)射電路產(chǎn)生寬度為的一窄脈沖激勵換能晶片，產(chǎn)生超聲波

6、（f由晶片決定）不同深度的反射回路按先后次序進(jìn)入放大器檢波后成了視頻信號顯示生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)10大都采用了數(shù)字掃描變換技術(shù)，采用大規(guī)模數(shù)字存儲器，將圖像實(shí)時地，數(shù)字化地存入存儲器中，并可同時從存儲器讀出圖像再到顯示器顯示；由于回波信號數(shù)字化，儀器可具有記憶功能，可存儲多幅圖像；對圖像進(jìn)行各種處理（例如偽彩色顯示），以利于診斷；也可使圖像靜止，即圖像凍結(jié)；提供各種字符顯示和測量功能；生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)11多普勒效應(yīng)：多普勒效應(yīng)： 當(dāng)超聲從運(yùn)動物體反射時，其反射回波與發(fā)射頻率不同，頻率之差與運(yùn)動速度有關(guān)，即相對運(yùn)

7、動引起頻移。用途：用途： 測量血管內(nèi)的血流速度和血流量； 由于血流中紅血球等粒子速度的隨機(jī)性，多普勒頻移構(gòu)成一個頻譜，利用傅立葉變換，可分析多普勒頻譜成分，不但可計算出血流速度，還可區(qū)分血流方向。彩色多普勒彩色多普勒用不同的顏色表示血流方向。用顏色的深度表示血流速度，用色調(diào)的變化表示血流擾動情況；生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)12線性掃描斷層圖像原理圖線性掃描斷層圖像原理圖生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)13線性電子掃描的掃描原理線性電子掃描的掃描原理生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)14GE黑白超黑白超LOG

8、IQ 200 PRO數(shù)字波束形成器數(shù)字波束形成器所有穿透深度上保持同質(zhì)分辨率，使診斷信心達(dá)到更高層次。參見這幅圖像。 生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)15GE彩超 Voluson 730Voluson 730建立在數(shù)字技術(shù)平臺之上，利用先進(jìn)的信號處理技術(shù)，保證能夠獲得高分辨率的二維圖像，并獲得立體的三維圖像和實(shí)時動態(tài)的四維圖像。 由于應(yīng)用了二次諧波成像技術(shù)、頻譜和彩色多普勒技術(shù)，以及我們的最新成果復(fù)合影像解析技術(shù)，影像質(zhì)量得以進(jìn)一步提高。特點(diǎn)在于它的波束形成器，能夠處理的數(shù)據(jù)量是傳統(tǒng)超聲影像系統(tǒng)信息量的4倍多，從而大大提高了系統(tǒng)的動態(tài)范圍，提供更多細(xì)節(jié)性的、高質(zhì)量的

9、影像。 增加的動態(tài)范圍增加了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，同時顯著地提高了所有模式的超聲工作性能。生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)16 1969 Godfrey Hounsfield, EMI Limited Developed first Prototype CT Head Scanner 1971 Atkinson-Morley Hospital, London First EMI Scanner Installed 1972 First Paper on CT presented by Hounsfield at the British Institute of Rad

10、iology 1972 Radiological Society of North America (RSNA) First Commercialization of Product 1973 Mayo Clinic (U.S.A) First Brain Scanner Installed 1974 Ledley (U.S.A.) Introduced Whole-Body CT Scanner (ACTA)生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)17X-CT與普通與普通X攝影的區(qū)別：攝影的區(qū)別：位于體內(nèi)某一深度平面的病灶突出地顯示出來，而使其他深度平面地組織影像模糊不清

11、。生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)18第一代第一代 平移平移/螺旋式螺旋式第三代第三代 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式第二代第二代 平移平移/螺旋式，探測器增加螺旋式，探測器增加第四代第四代 固定固定/旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)19第五代第五代 （電子束（電子束CT，EBCT，超高速，超高速CT） 電子槍真空泵電子束聚集線圈偏轉(zhuǎn)線圈病人床靶環(huán)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)探測器環(huán).X線束 生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)20常用的輻射單位常用的輻射單位(1) 照射量及單位照射量：衡量X或射線對空氣的電離本領(lǐng)的一個量1=

12、2.5810-4 C/Kg(2)吸收劑量 1Gy1J/Kg=100rad(3) 劑量當(dāng)量吸收劑量品質(zhì)因素 H=DQ 單位 (Sr) =GyQ 1Sr100rem常見幅值的常見幅值的Q值：值： X射線、射線和電子 Q1熱中子 2.3快中子和質(zhì)子 10粒子和多電荷粒子 20電離輻射的基本知識電離輻射的基本知識電離輻射電離輻射：能直接或間接使空氣電離的輻射電離電離：原子的軌道電子逸離原子的過程生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)21輻射的生物效應(yīng)輻射的生物效應(yīng):軀體效應(yīng)遺傳效應(yīng)隨機(jī)性效應(yīng)非隨機(jī)性效應(yīng)電離輻射的基本知識電離輻射的基本知識生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-1

13、3醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)22X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)-產(chǎn)生產(chǎn)生1985年德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)X射線的產(chǎn)生需要兩個條件：射線的產(chǎn)生需要兩個條件：高速運(yùn)動的粒子流適當(dāng)?shù)淖柚沽Ｗ恿鬟\(yùn)動的障礙物生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)23物理特性物理特性穿透作用熒光作用電離作用化學(xué)特性化學(xué)特性感光作用脫水作用X射線通過物質(zhì)時，會產(chǎn)生各種效應(yīng)射線通過物質(zhì)時，會產(chǎn)生各種效應(yīng)光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)電子對的產(chǎn)生生物作用生物作用X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)特性特性生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)24量：量：X射線束內(nèi)的光子數(shù)目（和管電流有關(guān)）質(zhì)：質(zhì)：X射線的光子的能

14、量 （和管電壓有關(guān)）臨床上常用“硬度”來描述X射線的穿透能力，硬度大-穿透強(qiáng)X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)量與質(zhì)量與質(zhì)生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)25分類與組成分類與組成（1）X線診斷設(shè)備：不打開人體，觀察人體內(nèi)部情況，了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)及器官功能（2）分類：診斷X線機(jī)治療X線機(jī)（3）組成：控制臺 攝影臺 X線管 高壓發(fā)生器（4）X線診斷設(shè)備的任務(wù)發(fā)射X射線，對物體作中心投影，并由接受X射線的各圖像轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成可視圖像。生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)26診斷診斷X線機(jī)的發(fā)展趨勢線機(jī)的發(fā)展趨勢1.越來越高的專科X線機(jī)2.X線管 a.陽極轉(zhuǎn)

15、速提高 b.陽極靶盤材質(zhì)的進(jìn)步3.高壓發(fā)生器 a.三相十二段整流電路 b變頻技術(shù)4.參量控制器5.數(shù)字影像存儲器當(dāng)前當(dāng)前X線機(jī)存在的線機(jī)存在的主要問題主要問題1.效率太低2.膠片敏感度不足3.參量控制臺自動化程度不高4.80Kw以上的設(shè)備性能不夠先進(jìn)生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)27生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)28X-CT的基本工作原理 X射線穿透人體人體吸收射線衰減人體對側(cè)的探測器接受放大,產(chǎn)生模擬信號A/D轉(zhuǎn)換計算機(jī)運(yùn)算及圖象重建D/A轉(zhuǎn)換顯示器顯示,或用激光相機(jī)拍攝成膠片最終得到人體的橫斷面解剖圖象生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程20

16、21-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)29非非滑滑環(huán)環(huán)技技術(shù)術(shù)生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)30 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的球管往復(fù)運(yùn)動掃描方式（為防止電纜纖纏） 球管在掃描過程中可始終向一個方向旋轉(zhuǎn)，從而提高掃描速度滑滑環(huán)環(huán)技技術(shù)術(shù)生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)31 高壓滑環(huán)：高壓滑環(huán)： 由CT機(jī)架內(nèi)成對的電刷和圓環(huán)滑環(huán)構(gòu)成低壓滑環(huán)：低壓滑環(huán)：接受由機(jī)架外傳輸來的低電壓，由滑環(huán)輸送給放在機(jī)架內(nèi)的高壓發(fā)生器；生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)32 借助滑環(huán)技術(shù)，球管圍繞機(jī)架連續(xù)旋轉(zhuǎn)曝光，同時檢查床同步移動，連續(xù)采集人體的容積數(shù)據(jù)，

17、進(jìn)行各個掃描層面的圖像重建，掃描軌跡呈螺旋線螺旋掃描的特點(diǎn)：螺旋掃描的特點(diǎn)：掃描速度快 1S旋轉(zhuǎn)360o，掃描一個層面由于采集的是容積數(shù)據(jù)，沒有層面的遺漏或重疊，有利于三維重建生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)33 生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)34 生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)35 生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)36 生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)37現(xiàn)代現(xiàn)代CT的一些技術(shù)特點(diǎn)的一些技術(shù)特點(diǎn) 采用滑環(huán)技術(shù)高壓滑環(huán)低壓滑環(huán) 螺旋掃描技術(shù)速度掃描速度

18、快采集容積數(shù)據(jù),有利三維重建生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)38新型新型X線發(fā)生器和探測器線發(fā)生器和探測器CT圖像質(zhì)量和X線劑量有關(guān)劑量與掃描時間有關(guān)螺旋掃描由于掃描時間短，要求：螺旋掃描由于掃描時間短，要求： 大毫安量，大熱容量的X球管（400mA,6.5MHn）X球管的高散熱率（1000KHn） 大功率的X線發(fā)生器（50Kw）生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)39新型微機(jī)及存儲介質(zhì)新型微機(jī)及存儲介質(zhì) 以多臺微機(jī)代替小型計算機(jī) 64位機(jī)代替32位機(jī) 圖像的存儲介質(zhì)用光盤替代磁帶，存儲量提高，體積變小 一些高檔機(jī)配備了工作站，內(nèi)存大，速度快

19、，友好的界面，可構(gòu)成醫(yī)院的PACS系統(tǒng)的組成部分新軟件功能的開發(fā)：新軟件功能的開發(fā)： 動態(tài)掃描，冠裝面，矢狀面重組，多平面重組，三維重組已很普遍 運(yùn)動偽影校正，金屬偽影校正，牙科軟件包提高圖像質(zhì)量，擴(kuò)大使用范圍生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)40傳統(tǒng)單層的傳統(tǒng)單層的CT多層多層CTX射線束窄的扇形X射線束，寬度可調(diào)，在掃描層厚為10mm時，寬度為10mm左右扇形線束的寬度較寬，最寬可達(dá)30mm以上，也可進(jìn)行調(diào)整 探測器在Z軸方向（即病床的長軸），為單排的探測器陣列在Z軸方向，由N排探測器陣列組成，目前最多為34排數(shù)據(jù)通道數(shù)目一組數(shù)據(jù)通道，數(shù)據(jù)通道的數(shù)目與探測器數(shù)目相

20、等，每個探測器有一個數(shù)據(jù)通道 有四組數(shù)據(jù)通道，通道綜述為單排控制器總數(shù)的4倍，隨著層厚選擇的不同，在Z軸相鄰的探測器可由不同的組合方式，由單個或幾個探測器組成一個數(shù)據(jù)通道控制電子開關(guān)由于探測器與其后的積分，放大電路一一對應(yīng)，不許控制電子開關(guān)采用電子開關(guān)將Z方向不同的探測器的輸出組合，聯(lián)接到相應(yīng)的積分、放大電路X射線管旋轉(zhuǎn)360所產(chǎn)生的圖像層數(shù)1層4層生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)41特殊高速特殊高速CT/e系統(tǒng)軟件包包括如下功能系統(tǒng)軟件包包括如下功能： 掃描速度為1秒 60秒螺旋 三維圖像分析 冠狀頭部固定器如今可用于如今可用于 使用磁光碟（MOD） 不使用磁光碟

21、（MOD） 或使用可讀寫光盤存儲及檢索工作站 生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)42生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)43生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)44 核醫(yī)學(xué)定義：研究放射性核素和核射線的醫(yī)學(xué)應(yīng)用及其理論基礎(chǔ)的科學(xué)。 用放射性核素進(jìn)行醫(yī)學(xué)研究核臨床診斷是通過探測其放出的射線來實(shí)現(xiàn)的。需要對人體引入（注射或者口服）放射性藥物。 人體內(nèi)的各種器官對某種放射性藥物或它的化合物形成形式具有一定的選擇性，一旦藥物被吸收，該器官就變成放射源生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)45 診斷甲狀腺：用

22、碘的同位素I131示蹤材料。 一種锝的同位素 Tc用于診斷心、腦、骨、腎等的病變。因?yàn)樗梢杂没瘜W(xué)方法獲得而無須使用回旋加速器。它的半衰期短（6H），放出的射線能量140KeV，是人體衰減與成像條件之間的半衰值生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)46核醫(yī)學(xué)的研究領(lǐng)域： 研制更多的放射性藥物 設(shè)計制造先進(jìn)的儀器來檢測或顯示放射性元素的分布和活度 確定放射性藥物的活度與特殊生理過程的關(guān)系生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)47 核醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的圖像顯示的是放射性藥物在人體內(nèi)的分布情況而不是X線成像中的衰減系數(shù)的分布。經(jīng)典的核醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)有兩種經(jīng)典的核

23、醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)有兩種： 同位素閃爍掃描機(jī) 照相機(jī)提供放射性藥物在三維人體組織中分布的二維投影生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)48 最新發(fā)展的發(fā)射型計算機(jī)斷層成像系統(tǒng)（ECT） 單光子發(fā)射型計算機(jī)斷層成像（SPECT或ECT） 正電子發(fā)射型斷層成像（PET）優(yōu)點(diǎn)：能獲得放射性藥物在斷面上甚至三維體內(nèi)的分布圖生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)49放大器探測器打印顯示計數(shù)器脈沖幅度分析器掃描機(jī)構(gòu)工作原理：探測器將射線的能量轉(zhuǎn)換成電壓脈沖信號形成的能量，信號幅度與入射線的能量成正比計數(shù)器，顯示器：當(dāng)脈沖信號幅度符合一定要求時，才計數(shù)、顯示掃描機(jī)構(gòu)：顯

24、示記錄與探測器在掃描機(jī)構(gòu)的控制下作同步運(yùn)動 生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)50組成：組成：準(zhǔn)直器，閃爍晶體，光電倍增管，前置放大器，屏蔽層作用：作用：準(zhǔn)直器（鉛）：空間定位，使只有來自某一空間單元的射線進(jìn)入探測器，直接影響儀器的分辨率與靈敏度閃爍晶體：與入射的射線光子發(fā)生相互作用時，發(fā)射短暫的熒光（要求：俘獲率高，發(fā)光效率高）光電倍增管：將熒光變?yōu)殡娦盘柷爸梅糯笃鳎悍糯蠊怆姳对龉茌敵龅碾娦盘柼綔y器的結(jié)構(gòu)圖：生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)51同位素閃爍掃描機(jī)的缺點(diǎn)：同位素閃爍掃描機(jī)的缺點(diǎn)： 每次對所研究的區(qū)域掃描需要較長的時間，無法對臟

25、器進(jìn)行動態(tài)觀察。有被相機(jī)取代的趨勢。生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)521958年，Angor發(fā)明和同位素閃爍掃描機(jī)相比，性能改善之處和同位素閃爍掃描機(jī)相比，性能改善之處：u采用了特殊結(jié)構(gòu)的探測器：閃爍晶體的面積較大u光電倍增管：有19-91個，以角陣列排列，不僅把來自閃爍晶體的光變成電脈沖，而且能檢測被晶體吸收的每個光子的位置u內(nèi)部配置有位置計算器，用以將電子定位于CRT屏幕上相應(yīng)的位置，以形成圖像生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)53發(fā)射型計算機(jī)斷層成像：發(fā)射型計算機(jī)斷層成像：單光子發(fā)射型計算機(jī)斷層成像（SPECT）正電子發(fā)射斷層成像（

26、 PET ）生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)54組成：組成：高性能照相機(jī)和計算機(jī)原理：原理：照相機(jī)的探測器可以在計算機(jī)控制下繞人體旋轉(zhuǎn)360，以獲得各個方向的投影數(shù)據(jù)。（放射性藥物沿投影線的濃度分布），由計算機(jī)對這些投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用在X-CT中的圖像重建算法，得到人體某一斷面上放射性藥物濃度的分布圖缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：分辨率較低（8-10mm），靈敏度低單光子發(fā)射型計算機(jī)斷層成像單光子發(fā)射型計算機(jī)斷層成像（SPECT）生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)55正電子發(fā)射斷層成像（正電子發(fā)射斷層成像（ PET ）特點(diǎn)： 采用在衰變過程中釋放正電子的

27、短壽命放射性核素，這種正電子在人體組織中只能傳播幾mm。 正電子與電子相互作用后，產(chǎn)生兩個能量相同，方向相反的光子。用安放于人體兩側(cè)的符合探測器束檢測，兩個探測點(diǎn)連線上是否有釋放正電子的核素存在。實(shí)際系統(tǒng)中，采用環(huán)形探測器陣列，以獲得各個方向的投影數(shù)據(jù)。然后用重建算法獲得斷面放射性核素的分布圖。 符合探測器起到了準(zhǔn)直器的作用，不必使用鉛準(zhǔn)直器。所有PET的靈敏度高于SPECT，其分辨率也比SPECT高，達(dá)4mm PET使用的放射性核素（11C，15O，18F）?？捎脕順?biāo)記一大批具有生物活性的化合物。這些化合物可以直接參與生物化學(xué)和生理活動過程，所以PET在研究人體生理，生化和代謝方向有著重要的

28、作用。生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)56正電子發(fā)射斷層成像（正電子發(fā)射斷層成像（ PET ）問題：問題：設(shè)備昂貴，醫(yī)院必須配置回旋加速器產(chǎn)生所需的短壽命放射性核素（11C的半衰期為20min），以便迅速合成示蹤標(biāo)記化合物，然后用潔凈的壓縮空氣管道直接送到PET檢查室供使用。整個裝置的配套復(fù)雜，目前只用于研究，臨床難以推廣。生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)57Premier 2D/3D 全身全身PET系統(tǒng)系統(tǒng)GE Advance 全身PET系統(tǒng)是一流的PET掃描儀，系統(tǒng)優(yōu)化可以進(jìn)行常規(guī)2D和3D檢查，功能強(qiáng)大而且足夠靈活使應(yīng)用不受限制，可

29、以滿足所有PET掃描的需要。2D 重復(fù)重建重復(fù)重建Advance的 多層面分組(MSRB)技術(shù)和功能強(qiáng)大的工作站已經(jīng)與一種重復(fù)技術(shù)結(jié)合，為臨床用戶提供重復(fù)重建的益處。它使用排列子集(OS-EM)方法進(jìn)行一種快速運(yùn)算法則，用戶能對視圖、子集和重復(fù)進(jìn)行數(shù)字選擇。結(jié)果：改善成像質(zhì)量用于低計數(shù)研究?？s短最小掃描時間可能應(yīng)用于快速動態(tài)（Fast Dynamics），重建成像顯示膀胱和心臟區(qū)域條紋及溢出減少。片段衰減校正片段衰減校正 片段衰減校正（Segmented Attenuation Correction）技術(shù)使用一種適應(yīng)方法獲得高質(zhì)量成像，能使常規(guī)全身傳送掃描達(dá)到2分鐘傳送掃描/FOV，導(dǎo)致數(shù)據(jù)校

30、正提高五倍。生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)58生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)59MR歷史： 1978年，第一幅人體頭部圖像 1982年，第一幅胸、腹部圖像 MR成像參數(shù)較多，它不但能從形態(tài)上，而且能從器質(zhì)上和新陳代謝的情況上診斷各種疾病。 臨床上，它在顯示顱底及后顱凹的疾病上明顯由于X-CT，是枕骨大孔部位病變最正確的診斷方法，對腦干，大腦和脊髓等中椎神經(jīng)系統(tǒng)的病變有較高的探測靈敏度。生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)60MR成像的系統(tǒng)：成像的系統(tǒng)：生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程2021-10-13醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)61產(chǎn)生主磁場B。（可分為：永磁體，電磁體，超導(dǎo)磁體）永磁體：永磁體：維護(hù)費(fèi)用小，磁場發(fā)射程度小，對周圍環(huán)境影響小。但：熱穩(wěn)定性差，整個磁體的溫度須保持恒定在1范圍內(nèi)電磁體：電磁體：由幾個大線圈以大電流而產(chǎn)生磁場 磁場可以關(guān)斷，制造容易，價格低廉超導(dǎo)磁體：超導(dǎo)磁體：由超導(dǎo)材料制成的線圈組成，磁體浸在致冷劑內(nèi)，磁場強(qiáng)度大，且均勻穩(wěn)定；