醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)技術(shù)體系

醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)技術(shù)體系演講人：日期:目錄CATALOGUE02X射線成像系統(tǒng)03磁共振成像原理04超聲診斷技術(shù)05核醫(yī)學(xué)顯像技術(shù)06技術(shù)前沿與挑戰(zhàn)01成像技術(shù)基礎(chǔ)01成像技術(shù)基礎(chǔ)PART物理原理與能量轉(zhuǎn)換利用原子核的放射性以及磁共振現(xiàn)象進(jìn)行成像。放射性與磁共振利用超聲波在人體內(nèi)的傳播與反射特性進(jìn)行成像。超聲波成像利用生物組織對(duì)光的吸收、散射、熒光等特性進(jìn)行成像。光學(xué)成像信號(hào)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(hào)中重建出圖像。03去除干擾信號(hào)，提高圖像質(zhì)量。02信號(hào)處理與濾波數(shù)據(jù)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(tǒng)性能如探測(cè)器靈敏度、成像速度等。成像物體特性圖像處理技術(shù)如組織密度、吸收系數(shù)等。如圖像增強(qiáng)、復(fù)原、重建等。12302X射線成像系統(tǒng)PARTX射線管構(gòu)造原理陰極發(fā)射電子，由燈絲加熱產(chǎn)生熱電子發(fā)射。01陽(yáng)極吸引電子，由陽(yáng)極靶接受電子轟擊產(chǎn)生X射線。02真空管保證陰極和陽(yáng)極之間的真空度，防止電子在管內(nèi)被氣體分子吸收。03聚焦系統(tǒng)將陰極發(fā)射的電子聚焦成束，提高X射線產(chǎn)生效率。04數(shù)字減影技術(shù)應(yīng)用通過注射造影劑，將血管圖像與其他組織圖像進(jìn)行減影，得到清晰的血管影像。數(shù)字減影血管造影（DSA）利用數(shù)字減影技術(shù)，實(shí)現(xiàn)胃腸道雙對(duì)比造影，提高胃腸道病變的檢出率。如數(shù)字減影膽道造影、數(shù)字減影支氣管造影等，均利用數(shù)字減影技術(shù)實(shí)現(xiàn)特定部位的清晰成像。數(shù)字減影胃腸造影（DGI）通過靜脈注射造影劑，對(duì)尿路進(jìn)行數(shù)字減影成像，可清晰顯示尿路梗阻、結(jié)石等病變。數(shù)字減影尿路造影（DRU）01020403數(shù)字減影其他應(yīng)用輻射劑量控制標(biāo)準(zhǔn)劑量限制原則劑量監(jiān)測(cè)設(shè)備劑量當(dāng)量輻射防護(hù)措施在保證診斷質(zhì)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(chǎn)生的生物效應(yīng)。如劑量計(jì)、劑量?jī)x等，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)患者和工作人員接受的輻射劑量。包括時(shí)間防護(hù)、距離防護(hù)和屏蔽防護(hù)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(chǔ)核磁共振現(xiàn)象核磁共振條件弛豫過程核磁共振信號(hào)原子核在磁場(chǎng)中發(fā)生能級(jí)分裂，吸收射頻輻射后產(chǎn)生共振信號(hào)。滿足共振頻率與射頻輻射頻率相等，且磁場(chǎng)與射頻場(chǎng)垂直。射頻脈沖停止后，原子核從高能態(tài)回到低能態(tài)的過程，包括縱向弛豫和橫向弛豫。通過檢測(cè)原子核弛豫過程中釋放的射頻信號(hào)來獲取圖像信息。梯度磁場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范梯度磁場(chǎng)的作用在成像過程中，梯度磁場(chǎng)用于定位、編碼和解析信號(hào)，使圖像更加清晰。梯度磁場(chǎng)的產(chǎn)生通過梯度線圈中的電流變化來產(chǎn)生線性梯度磁場(chǎng)，其強(qiáng)度與電流大小和線圈形狀有關(guān)。梯度磁場(chǎng)的穩(wěn)定性要求梯度磁場(chǎng)在成像過程中保持穩(wěn)定，以減少圖像失真和偽影。梯度磁場(chǎng)的安全性在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮梯度磁場(chǎng)的快速開關(guān)特性，以及對(duì)人體組織的影響。圖像加權(quán)參數(shù)優(yōu)化重復(fù)時(shí)間（TR）控制縱向弛豫信號(hào)的恢復(fù)程度，影響圖像的對(duì)比度和信噪比。采集矩陣和重建矩陣通過調(diào)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?；夭〞r(shí)間（TE）決定信號(hào)采集的時(shí)刻，影響圖像的亮度和對(duì)比度。翻轉(zhuǎn)角（FA）控制射頻脈沖的功率和持續(xù)時(shí)間，影響圖像的對(duì)比度和分辨率。04超聲診斷技術(shù)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(zhǎng)、頻率和衰減等特性，以及聲波與組織相互作用的基本機(jī)制。聲波的傳播路徑聲波與組織相互作用聲波在人體內(nèi)的傳播路徑，包括直線傳播、反射、折射、衍射和散射等現(xiàn)象，以及這些現(xiàn)象對(duì)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(yīng)臨床應(yīng)用多普勒超聲在臨床的應(yīng)用主要用于心臟、血管、腹部臟器等部位的血流檢測(cè)，以及血流速度、方向、狀態(tài)等參數(shù)的定量分析。03利用多普勒效應(yīng)，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(shí)現(xiàn)血流的可視化。02彩色多普勒超聲多普勒效應(yīng)原理多普勒頻移與聲源和接收器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有關(guān)，通過測(cè)量頻移可以計(jì)算血流速度等參數(shù)。01諧波成像技術(shù)突破利用超聲波在非線性介質(zhì)中產(chǎn)生的諧波信號(hào)進(jìn)行成像，提高圖像的分辨率和對(duì)比度。諧波成像原理通過接收組織產(chǎn)生的諧波信號(hào)進(jìn)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(yīng)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(zhǔn)確的圖像信息。諧波成像技術(shù)的臨床應(yīng)用05核醫(yī)學(xué)顯像技術(shù)PART放射性核素選擇標(biāo)準(zhǔn)放射性核素的種類根據(jù)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(fā)射型、β+發(fā)射型等。02040301半衰期放射性核素的半衰期要適中，過短會(huì)導(dǎo)致劑量不足，過長(zhǎng)則會(huì)造成輻射污染。能量放射性核素發(fā)射的能量要適中，過高過低都不利于圖像的獲取。標(biāo)記化合物的穩(wěn)定性放射性核素與標(biāo)記化合物之間的結(jié)合要穩(wěn)定，不易脫落。SPECT/PET系統(tǒng)比較成像原理分辨率靈敏度定量分析SPECT是通過探測(cè)γ射線進(jìn)行成像，PET則是通過探測(cè)正電子與負(fù)電子湯滅產(chǎn)生的γ光子進(jìn)行成像。PET的分辨率高于SPECT，尤其是在探測(cè)小病灶時(shí)更為顯著。PET的靈敏度比SPECT高，能夠檢測(cè)到更低濃度的放射性藥物。PET可以進(jìn)行更為準(zhǔn)確的定量分析，SPECT的定量結(jié)果則易受多種因素影響。根據(jù)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(nèi)的代謝途徑和分布特點(diǎn)，有助于準(zhǔn)確判斷病變部位和程度。通過建立動(dòng)力學(xué)模型，可以計(jì)算出病變部位對(duì)示蹤劑的攝取速率、清除速率等參數(shù)，為診斷提供重要依據(jù)。示蹤劑代謝后產(chǎn)生的輻射劑量要盡可能低，以減少對(duì)患者的輻射損傷。示蹤劑代謝動(dòng)力學(xué)示蹤劑類型代謝途徑動(dòng)力學(xué)模型輻射劑量06技術(shù)前沿與挑戰(zhàn)PARTAI圖像重構(gòu)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)需要大量的高質(zhì)量醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，同時(shí)需要解決算法的可解釋性和魯棒性問題。03采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）等算法，對(duì)醫(yī)學(xué)影像進(jìn)行特征提取和圖像重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的診斷。02深度學(xué)習(xí)算法AI在圖像重構(gòu)中的應(yīng)用通過深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，對(duì)醫(yī)學(xué)影像進(jìn)行圖像重構(gòu)，提高圖像的清晰度和分辨率。01多模態(tài)融合趨勢(shì)多模態(tài)醫(yī)學(xué)影像包括CT、MRI、PET等多種醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的融合，可以提供更全面、更準(zhǔn)確的診斷信息。融合方法面臨的挑戰(zhàn)采用圖像配準(zhǔn)、多模態(tài)圖像分割等技術(shù)，將不同模態(tài)的醫(yī)學(xué)影像進(jìn)行融合，提高診斷的準(zhǔn)確性。多模態(tài)醫(yī)學(xué)影像的融合需要解決不同模態(tài)圖像之間的配準(zhǔn)和融合算法問題，同時(shí)還需要解決多模態(tài)數(shù)據(jù)的處理和存儲(chǔ)問題。123精準(zhǔn)定量分析瓶頸醫(yī)學(xué)影像的定量分析對(duì)于疾