医学影像设备

作者：刘畅学号：077917班级：93k9b•医学影像设备公司及其站点•四大医学影像产品•X光机•MRI•CT•B超X光机X光简介•1895年，德国菲试堡物理研究所所长兼物理学教授威廉·孔拉德·伦琴把新发现的电磁波命名为X光，这个“X”是无法了解的意思。世人为了表示对发明者的敬意，亦称之为“琴伦线”。X光是一种有能量的电磁波或辐射。当高速移动的电子撞击任何形态的物质时，X光便有可能发生。X光具有穿透性，对不同密度的物质有不同的穿透能力。在医学上X光用来投射人体器官及骨骼形成影象，用来辅助诊断。•1894年，实验物理学家勒纳德在放电管的玻璃壁上开了一个薄铝窗，成功地使阴极射线射出管外。•1895年，物理学家伦琴在探索阴极射线本性的研究中，意外发现了X光。X光的发现，不仅揭开了物理学革命的序幕，也给医疗保健事业带来了新的希望。伦琴因此成为第一个诺贝尔物理学奖得主。•x光是穿透性很强的射线，一种高能量光波粒子，所以一般物体都挡不住，射线要被阻挡，关键由射线强度、频率、阻挡物质与射线作用程度、阻挡物质厚度、阻挡物质大小共同决定。一般情况下，常见的X光（医院用）大约3~5cm的铅块就可以阻挡了。但是也会在背景屏上会显示阻挡物的阴影形状，就好像日食，虽挡住了太阳光，却留下了阴影。•伦琴在一次在暗房里洗照片时，把一个光导管放在了旁边。结果，在没有太阳光照射下，照片竟被过度曝光了。这是只有在洗照片时经阳光直射才可能发生的。难道在可见光之外还有别的光存在？伦琴对这一现象作了仔细研究。经过反复试验，他发现是光导管中无意产生的一种不可见光。他又经过了多次试验，又发现了这种光束能穿透金属以外的物体的特性，把它广泛运用于各个方面，并为后来发现红，紫外线等不可见光奠定了基础。X射線的產生•X射線波長略大於0.5奈米的被稱作軟X射線。波長短於0.1奈米的叫做硬X射線。硬X射線與波長長的(低能量)伽馬射線範圍重疊，二者的區別在於輻射源，而不是波長：X射線光子產生於高能電子加速，伽馬射線則來源於原子核衰變.•產生X射線的最簡單方法是用加速後的電子撞擊金屬靶。撞擊過程中，電子突然減速，其損失的動能會以光子形式放出，形成X光光譜的連續部分，稱之為制動輻射。通過加大加速電壓，電子攜帶的能量增大，則有可能將金屬原子的內層電子撞出。於是內層形成電洞，外層電子躍遷回內層填補電洞，同時放出波長在0.1奈米左右的光子。由於外層電子躍遷放出的能量是量子化的，所以放出的光子的波長也集中在某些部分，形成了X光譜中的特徵線，此稱為特性輻射。•此外，高強度的X射線亦可由同步加速器或自由電子雷射產生。同步輻射光源，具有高強度、連續波長、光束準直、極小的光束截面積並具有時間脈波性與偏振性，因而成為科學研究最佳之X光光源。醫學用途•放射醫學是醫學的一個專門領域，它使用放射線照相術和其他技術產生診斷圖像。的確，這可能是X射線技術應用最廣泛的地方。X射線的用途主要是探測骨骼的病變，但對於探測軟組織的病變也相當有用。常見的例子有胸腔X射線，用來診斷肺部疾病，如肺炎、肺癌或肺氣腫；而腹腔X射線則用來檢測腸道梗塞，自由氣體（freeair，由於內臟穿孔）及自由液體（freefluid）。某些情況下，使用X射線診斷還存在爭議，例如結石（對X射線幾乎沒有阻擋效應）或腎結石（一般可見，但並不總是可見）。•借助計算機，人們可以把不同角度的X射線影像合成成三維圖像，在醫學上常用的電腦斷層掃描（CT掃描）就是基於這一原理。X射线成像的前景•采用平板探测器的前端数字获取技术•Frost&Sullivan在名为“诊断数字成像”的分析报告中指出，X射线摄影检查正在向无胶片数字环境全面挺进，CR和DR都取得了各自的重大进展。促使这种转变的一个关键因素是CR和DR都能提高工作效率，在同样的时间里可以完成更多的检查，医院因此可以增加收入，另外，高分辨率的图像质量和X射线辐射剂量的减少也对这种转化起到了促进作用。•Frost&Sullivan的分析报告认为，采用平板探测器的前端数字获取技术，同时又将后处理环节作为重心，这将是未来几年数字X射线影像技术的发展方向。•Frost&Sullivan的分析师称，最近新推出的采用了平板探测器的便携式数字系统是这一领域的最新进展，尽管便携式系统还有可能取代CR，但与低成本的存储磷系统比，其图像质量仍需提高，在CR方面，一些引人注目的进展包括双面CR读出系统、线模拟CR读出系统和线扫描CR。•人们对动态平板影像系统的憧憬在DR问世时就已经产生了。动态DR方面，一个诱人的领域就是荧光透视检查，也就是采用数字X射线影像系统进行X射线透视。采用这类系统业已完成的研究证明，获取的图像质量有进步，病人受到的X射线辐射剂量减少。探测器DQE和信噪比同时获得改进后，数字透视检查时的图像质量和辐射剂量还会变得更好。平板探测器研制技术的进一步提高，会使集成电路尺寸越来越小，象素越来越小。•更广泛地使用CR和DR系统的障碍依然存在。DR的价格虽然在下降，但整体价格水平依然偏高，其中一个原因是DR研发成本居高不小。另外，如果配套系统更不上，CR和DR的高效率和远期价值就会大打折扣，特别是没有使用PACS的广大落后地区或国家。•此外，分析报告还指出，放射学的发展，图像处理也是一个有很大发展空间的环节。建立在抑制噪音同时减少剂量之上的图像处理性能的高低，也是今后数字X射线影像技术发展的方向之一。因此，开发出能够支持图像处理和图像重建的软件算法也是任何新的数字诊断影像技术的必由之路。•据悉，欲进一步了解报告详情的读者可以向登陆Frost&Sullivan网站，并可索取报告的概述部分。MRIMRIMRI简介•是核磁共振成像，英文全称是：nuclearmagneticresonanceimaging，之所以后来不称为核磁共振而改称磁共振，是因为日本科学家提出其国家备受核武器伤害，为表示尊重，就把核字去掉了。•核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(MR)。•MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。MRI优缺点•MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。•MR也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT，带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物核磁共振成像原理•原子核带有正电，许多元素的原子核，如1H、19FT和31P等进行自旋运动。通常情况下，原子核自旋轴的排列是无规律的，但将其置于外加磁场中时，核自旋空间取向从无序向有序过渡。自旋系统的磁化矢量由零逐渐增长，当系统达到平衡时，磁化强度达到稳定值。如果此时核自旋系统受到外界作用，如一定频率的射频激发原子核即可引起共振效应。在射频脉冲停止后，自旋系统已激化的原子核，不能维持这种状态，将回复到磁场中原来的排列状态，同时释放出微弱的能量，成为射电信号，把这许多信号检出，并使之能进行空间分辨，就得到运动中原子核分布图像。原子核从激化的状态回复到平衡排列状态的过程叫弛豫过程。它所需的时间叫弛豫时间。弛豫时间有两种即T1和T2，T1为自旋-点阵或纵向驰豫时间T2，T2为自旋-自旋或横向弛豫时间。影响磁共振影像因素•(a)质子的密度；(b)弛豫时间长短；(c)血液和脑脊液的流动；(d)顺磁性物质(e)蛋白质。磁共振影像灰阶特点是，磁共振信号愈强，则亮度愈大，磁共振的信号弱，则亮度也小，从白色、灰色到黑色。各种组织磁共振影像灰阶特点如下；脂肪组织，松质骨呈白色；脑脊髓、骨髓呈白灰色；内脏、肌肉呈灰白色；液体，正常速度流血液呈黑色；骨皮质、气体、含气肺呈黑色。核磁共振的特点•流动液体不产生信号称为流动效应或流动空白效应。因此血管是灰白色管状结构，而血液为无信号的黑色。这样使血管很容易软组织分开。正常脊髓周围有脑脊液包围，脑脊液为黑色的，并有白色的硬膜为脂肪所衬托，使脊髓显示为白色的强信号结构。核磁共振已应用于全身各系统的成像诊断。效果最佳的是颅脑，及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软组织及盆腔等。对心血管疾病不但可以观察各腔室、大血管及瓣膜的解剖变化，而且可作心室分析，进行定性及半定量的诊断，可作多个切面图，空间分辨率高，显示心脏及病变全貌，及其与周围结构的关系，优于其他X线成像、二维超声、核素及CT检查。在对脑脊髓病变诊断时，可作冠状、矢状及横断面像。检查目的•颅脑及脊柱、脊髓病变，五官科疾病，心脏疾病，纵膈肿块，骨关节和肌肉病变，子宫、卵巢、膀胱、前列腺、肝、肾、胰等部位的病变。核磁共振检查的注意事项•由于在核磁共振机器及核磁共振检查室内存在非常强大的磁场，因此，装有心脏起搏器者，以及血管手术后留有金属夹、金属支架者，或其他的冠状动脉、食管、前列腺、胆道进行金属支架手术者，绝对严禁作核磁共振检查，否则，由于金属受强大磁场的吸引而移动，将可能产生严重后果以致生命危险。一般在医院的核磁共振检查室门外，都有红色或黄色的醒目标志注明绝对严禁进行核磁共振检查的情况。•身体内有不能除去的其他金属异物，如金属内固定物、人工关节、金属假牙、支架、银夹、弹片等金属存留者，为检查的相对禁忌，必须检查时，应严密观察，以防检查中金属在强大磁场中移动而损伤邻近大血管和重要组织，产生严重后果，如无特殊必要一般不要接受核磁共振检查。有金属避孕环及活动的金属假牙者一定要取出后再进行检查。•有时，遗留在体内的金属铁离子可能影响图像质量，甚至影响正确诊断。•在进入核磁共振检查室之前，应去除身上带的手机、呼机、磁卡、手表、硬币、钥匙、打火机、金属皮带、金属项链、金属耳环、金属纽扣及其他金属饰品或金属物品。否则，检查时可能影响磁场的均匀性，造成图像的干扰，形成伪影，不利于病灶的显示；而且由于强磁场的作用，金属物品可能被吸进核磁共振机，从而对非常昂贵的核磁共振机造成破坏；另外，手机、呼机、磁卡、手表等物品也可能会遭到强磁场的破坏，而造成个人财物不必要的损失。•近年来，随着科技的进步与发展，有许多骨科内固定物，特别是脊柱的内固定物，开始用钛合金或钛金属制成。由于钛金属不受磁场的吸引，在磁场中不会移动。因此体内有钛金属内固定物的病人，进行核磁共振检查时是安全的；而且钛金属也不会对核磁共振的图像产生干扰。这对于患有脊柱疾病并且需要接受脊柱内固定手术的病人是非常有价值的。但是钛合金和钛金属制成的内固定物价格昂贵，在一定程度上影响了它的推广应用。CTCT的发明•自从X射线发现后，医学上就开始用它来探测人体疾病。但是，由于人体内有些器官对X线的吸收差别极小，因此X射线对那些前后重叠的组织的病变就难以发现。于是，美国与英国的科学家开始了寻找一种新的东西来弥补用X线技术检查人体病变的不足。1963年，美国物理学家科马克发现人体不同的组织对X线的透过率有所不同，在研究中还得出了一些有关的计算公式，这些公式为后来CT的应用奠定了理论基础。1967年，英国电子工种师亨斯费尔德在并不知道科马克研究成果的情况下，也开始了研制一种新技术的工作。他首先研究了模式的识别，然后制作了一台能加强X射线放射源的简单的扫描装置，即后来的CT，用于对人的头部进行实验性扫描测量。后来，他又用这种装置去测量全身，获得了同样的效果。1971年9月，亨斯费尔德又与一位神经放射学家合作，在伦敦郊外一家医院安装了他设计制造的这种装置，开始了头部检查。10月4日，医院用它检查了第一个病人。患者在完全清醒的情况下朝天仰卧，X线管装在患者的上方，绕检查部位转动，