医学成像系统概论

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1、医学成像系统MedicalImagingSystem主讲教师：肖振国生物医学工程学院xiaozhenguo@tijmu.edu.cn课程介绍医学成像系统作为医学图像研究领域中的一个研究方向，是物理学、电子技术、计算机技术、工程数学及材料科学与精细加工等多种高新技术相互渗透的产物。医学图像由于含有极其丰富的人体信息，能以非常直观的形式向人们展示人体内部组织结构、形态或脏器的功能等，因此，医学图像已成为医学研究及临床诊断中最活跃的领域之一。作为生物医学工程专业的一门重要专业课程，医学成像系统将使学生从医学成像原理、医学成像设备及医

2、学成像系统分析等方面系统掌握该研究领域的基础知识，了解该领域的最新发展方向。掌握X射线成像、超声成像、磁共振成像、核医学成像的基本原理，了解各种基本的成像装置及系统的性能，培养较强的抽象与逻辑思维能力以及用理论解决实际问题的能力，从而初步具备研究医学成像方法、系统以及设备的能力。教学目标教材：医学成像系统（第2版），高上凯，清华大学出版社，2010年参考书：[1]医学成像技术与设备，沈克涵，科学普及出版社，2004年[2]医学成像系统，王学民，清华大学出版社，2006年[3]医学影像物理学，张泽宝，人民卫生出版社，2005年[

3、4]医学影像成像原理，李月卿，人民卫生出版社，2001年[5]医学影像设备学（第2版）徐跃，人民卫生出版社，2005年[6]医学成像的基本原理，黄力宇，电子工业出版社，2009年课时安排总学时：72学时课堂讲授：54学时实验：18学时第一章概论2学时第二章投影X射线成像系统6学时第三章数字X射线成像系统4学时第四章X射线计算机断层成像系统10学时第五章超声成像系统10学时第六章磁共振成像系统12学时第七章核医学成像8学时第八章PACS简介2学时第一章概论医学图像研究领域包含两大分支：医学成像系统（medicalimagings

4、ystem）是指图像形成的过程，包括成像机理、成像设备、成像系统的分析等问题。医学图像处理（medicalimageprocessing）是指对已获得的图像作进一步处理，包括图像增强、图像压缩、图像恢复、图像滤波等问题。1.1医学成像系统、成像设备的发展历程医学成像系统医学成像系统X线成像可见光成像X线计算机体层成像磁共振成像红外、微波成像放射性核素成像阻抗成像超声成像医学成像按其信息载体可分为以下类型：（1）X线成像：测量穿过人体组织、器官后的X线强度；（2）磁共振成像：测量人体组织中同类元素原子核的磁共振信号；（3）核素成

5、像：测量放射性药物在体内放射出的γ射线；（4）超声成像：测量人体组织、器官对超声的反射波或透射波；（5）光学成像：直接利用光学及电视技术，观察人体器官形态；（6）红外、微波成像：测量体表红外信号和体内的微波辐射信号。1.1.1X线投影成像1895年德国物理学家伦琴（WithelmConradRoentgen1845-1923）发现X射线，并为其夫人拍摄了手部的X线透视照片，这是世界上第一幅X射线照片，为医学成像奠定了基础。为此，伦琴获1901年诺贝尔物理学奖。1896年德国西门子公司研制出世界上第一支X线球管。20世纪10-2

6、0年代才出现常规的X线机。体层装置、影像增强器、连续摄影、电视、电影、录像记录系统的应用，20世纪60年代形成了放射诊断学（radiology）。X线设备：摄片和透视两大类。X线成像是通过测量穿透人体的X线来实现。设备主要有:X线机：分辨率较高，可达到0.1mm，但得到的是人体不同深度组织信息叠加到一起的平面像，因此对于病变深度很难区分，对于软组织不够敏感。数字X线摄影设备（CR、DR）：提高了影像的分辨率，扩大了诊断范围，对肠胃和心脏更容易观察。血管数字减影(DSA)等。通用X射线机HITACHI中小型C臂X射线机数字X线影

7、像设备CR（ComputedRadiography)系统DR（DigitalRadiography）数字放射摄影系统DirectRayX光直接数字成像采集系统X线投影成像西门子AXIOMArtisdTA数字减影系统数字造影系统DSA1.1.2X线计算机断层成像设备为了克服在投影X线成像中出现的影像重叠问题，后来出现了对接收到的投影数据进行计算，利用计算机由投影重建图像的数学原理出发，实现了计算机断层成像，即X射线计算机断层成像（X-raycomputedtomography，X-CT）设备。1917年奥地利的数学家Radon提

8、出了投影重建图像的理论。50年代美国物理学家A.Mcormack，不仅证明了在医学领域中X射线投影重建图像的可能性，而且提出了实验的方法，并完成了仿真与实验研究。1972年英国工程师G.N.Hounsfield首先研制出世界上第一台用于颅脑的CT扫描机。为此他们在1979年获