生物医学工程概论 -3幻灯片.pptVIP

医学成像的作用 医学图像在临床诊断中的应用 提高临床诊断的水平 实现治疗中的监护，提高治疗中的有效性 外科手术的规划 图像的计算机管理 医学图像研究所涉及的领域 物理学 电子科学与技术 计算机科学与技术 材料科学与技术 精密机械 …… 成像系统发展模式 随着某种物理现象发现之后出现 X投影成像 依赖于高速运算的计算机的出现 X断层成像：原理Radon变换 与军事技术研究突破密切相关 超声与声纳、雷达 核医学与核反应技术 X-CT的发展历程 1917 奥地利数学家Radon：从投影重建图像的原理 1920-50 美国物理学家A.M.Cormack：可行性证明、试验研究、仿真 1972 G.N.Housfield：装置和断层成像结果 XCT特点：与投影成像比较 能鉴别处较小的衰减系数差，对软组织的分辨能力高； 可获得任意部位的断层图像，并可重建三维图像； 可精确测定组织的衰减系数，有利于组织性质判断； XCT特点：与MRI等成像比较 分辨率高； 骨组织与软组织的分辨能力较强 软组织之间的分辨能力差 对人体有一定的辐射 只给出解剖结构信息，几乎无功能信息 核磁共振现象的发现 1946年Stanford大学的Felix Bloch及哈佛大学Edward Purcell各自发现核磁共振现象，并因此于1952获得诺贝尔奖。 1950~1970，NMR发展成为物理与化学的重要分析仪器。 1977年，Raymond Damadian 示范全身MRI。 1987—美国GE公司的Dr. Charles Dumoulin 完成核磁共振血管影像法（MRA），不需使用对比剂便可得到血液流动的影像。 MRI走向临床 1991—Richard Ernst 因其在脉冲Fourier转换NMR及MRI的成就而获得诺贝尔化学奖。 1993—开发出功能MRI (fMRI)，用于观察人脑各部位的功能。 2003年 诺贝尔生理学或医学奖授予现年74岁的美国科学家保罗·劳特布尔和现年70岁的英国科学家彼得·曼斯菲尔德，以表彰他们在核磁共振成像技术领域的突破性成就。 MRI的突出优点 基于核磁共振，无高能（X－Ray）辐射，故安全、对人体无创 可以对人体组织作出形态和功能的诊断； fMRI：磁共振功能成像 提供精细的解剖结构信息 MRI分辨率可达0.5mm； 获取人体的三维图像数据较容易 直接产生三维数据，无需重建 MRI完成于80年代， 对医学成像产生意义深远的影响 核磁共振成像（MRI）原理 将人体置入一个强磁场中； 对人体施加一个一定频率的交变射频场，使被探测的质子共振并向外辐射能量； 在人体周围的接收线圈中就会有感应电势产生； 接收到电信号经过计算机处理后，得到人体的断层图像； 图像灰度代表磁共振信号的强度及弛豫时间T1和T2 典型的MRI对氢核（或质子）成像 氢核在人体组织中普遍存在 氢核产生强的磁共振信号 放射性核素成像原理 把放射性同位素标记在药物上引入病人体内，当它被吸收后，人体自身便成了放射源。 放射性同位素在衰变过程中，将向体外辐射?射线。 用核子探测器在体外定量地观察这些放射性同位素在体内的分布情况，以此成像。 放射性核素成像设备 ?射线照相机 发射型CT（ECT: Emission Computed Tomography） 单光子发射型CT（Single Photon ECT） 正电子发射型CT（Positron ECT） ECT的优缺点 可给出血流灌注情况 可反映功能和代谢状态 受体的分布与活体（生理断层） 造价高 超声 一个多世纪前，科学家们就发现石英等晶体薄片具有“压电效应”。1928年，R.W.Wood等人首先应用超声波作为生物学方面的研究手段。本世纪四十年代，Firestone等人开创了利用超声波诊断疾病的先例，将工业无损伤检测用的超声脉冲回波技术，即类似于现代雷达或声纳的回波测距技术，移用到医院诊断方面，也就是A型超声仪器，开创了超声显像诊断的历史。 四十年代末，超声医学作为一门学科已初具雏形。五十年代，超声心动图仪，即M型仪器取代了A型超声仪器，它可对心脏瓣膜的运动规律作连续的动态描记。在此基础上，又出现了手动扫描二维断层成像仪，这为发明自动扫描二维断层成像仪即B型超声仪器打下了基础。其间，还有人提出将超声多普勒效应用于医学临床诊断。六十至七十年代是B型超声仪器出现并极大发展的时期，出现了机械直线扫描、机械扇形扫描、电子直线扫描及电子扇形扫描等仪器，并且超声CT的研究工作开始进行，A型超声仪器也逐渐被淘汰。 八十年代，随着微型计算机研究与应用的飞速发展，超声智能化的步伐加快。利用微机与超声诊断仪器相结合，可以简化临床操作，实现信号处理、变换、计算