醫(yī)學影像學任務及發(fā)展趨勢

1、醫(yī)學影像學任務與發(fā)展趨勢醫(yī)學影像學任務與發(fā)展趨勢青島大學附屬醫(yī)院青島大學附屬醫(yī)院徐文堅徐文堅醫(yī)學影像學的任務醫(yī)學影像學的任務 定位診斷：發(fā)現定位診斷：發(fā)現/檢出病變檢出病變 定量診斷：大小、數目、范圍定量診斷：大小、數目、范圍 定性診斷：良惡性、炎癥定性診斷：良惡性、炎癥 病變分期與判斷預后病變分期與判斷預后 監(jiān)測療效監(jiān)測療效 介入治療介入治療放射診斷學（放射診斷學（diagnostic radiology） Wilhelm Conrad Rntgen 1845.3.27-1923.2.10(78yrs) 1870: Wuerzburg大學助教大學助教 1875：Hohenheim農學院物理學

2、教授農學院物理學教授 1879：Giessen大學物理學教授大學物理學教授 1888： Wuerzburg大學物理系主任、校長大學物理系主任、校長 1895：發(fā)現發(fā)現X線（線（11月月8日）日） 1895.12.28：第一篇論文：第一篇論文 1896.1.23: 正式報告正式報告 1896.3.9：第二篇論文：第二篇論文 1896年用于人體檢查年用于人體檢查 1900：Muenich科學院院士科學院院士 1901：Nobel物理學獎物理學獎1896X線發(fā)展歷史線發(fā)展歷史 1913：Coolidge熱陰極熱陰極X線管線管 1929：旋轉陽極：旋轉陽極X線管線管 1921：Potter-Bucky

3、濾線器濾線器 1930：X線斷層攝影裝置線斷層攝影裝置 1951：多軌跡斷層攝影裝置：多軌跡斷層攝影裝置 1942：光電限時器：光電限時器 1948：影像增強器：影像增強器 1981：CR（Computed Radiology，模擬數字時模擬數字時代代） 1990：DR（digital radiology）X線檢查優(yōu)缺點線檢查優(yōu)缺點X線透視線透視簡單易行，價格便宜簡單易行，價格便宜實時觀察結構或器官動態(tài)變化實時觀察結構或器官動態(tài)變化無記錄，不能保存，不易會診無記錄，不能保存，不易會診輻射量大，結構相互重疊輻射量大，結構相互重疊逐步取消，適應癥逐漸縮窄逐步取消，適應癥逐漸縮窄X線平片線平片簡單易

4、行，價格便宜，常用檢查方法簡單易行，價格便宜，常用檢查方法骨關節(jié)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、有良好天然對比的區(qū)域骨關節(jié)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、有良好天然對比的區(qū)域/組織組織/病變病變空間分辨率高空間分辨率高輻射量小，有膠片記錄，易會診輻射量小，有膠片記錄，易會診密度分辨率低，軟組織分辨力差密度分辨率低，軟組織分辨力差結構相互重疊結構相互重疊X線造影檢查線造影檢查人工產生組織或器官間對比，如胃腸道、支氣管、人工產生組織或器官間對比，如胃腸道、支氣管、血管、泌尿系、子宮輸卵管等血管、泌尿系、子宮輸卵管等對比劑對比劑陽性：含碘類、硫酸鋇陽性：含碘類、硫酸鋇陰性：氣體、脂類陰性：氣體、脂類.缺點缺點輻射量大輻射量大軟組織

5、分辨率差軟組織分辨率差結構相互重疊結構相互重疊檢查項目逐漸被替代或應用量逐漸減少，如支氣檢查項目逐漸被替代或應用量逐漸減少，如支氣管造影、氣腦造影、椎管造影等管造影、氣腦造影、椎管造影等CT影像學進入數字化時代標志影像學進入數字化時代標志 1967: G.N.Hounsfield EMI實驗室實驗室,第一幅圖像第一幅圖像 1971: 第一臺第一臺CTAtkinson Morley醫(yī)院醫(yī)院 1972: 正式宣布正式宣布英國放射學年會英國放射學年會,RSNA 1972: Hounsfield獲獲Mc Roberl獎獎 1974: Ledley,全身全身CTGeoge Town, USA 1979:

6、 Hounsfield獲獲Nobel物理物理獎獎 1985: 滑環(huán)技術滑環(huán)技術 1989: 螺旋技術螺旋技術,單層單層/,多層多層,1,2,4,8,16,64,640 2005: 雙源雙源CTCT檢查優(yōu)缺點檢查優(yōu)缺點 CT檢查檢查 最常用檢查方法，適于全身各部位最常用檢查方法，適于全身各部位 容積掃描，三維容積掃描，三維/二維成像，動態(tài)成像，功能成像等二維成像，動態(tài)成像，功能成像等 層面成像，無遮蓋層面成像，無遮蓋 密度分辨率高密度分辨率高 輻射量大：多次檢查、特殊人群檢查受限輻射量大：多次檢查、特殊人群檢查受限MRI數字化影像新時代數字化影像新時代 1946年：年：Bloch和和Purcel

7、l磁共振現象磁共振現象 1952年：諾貝爾物理獎（年：諾貝爾物理獎（Bloch和和Purcell） 1967年：年：Jackson第一次獲取活體動物第一次獲取活體動物MR信號信號 1971年：年：Damadian發(fā)現腫瘤發(fā)現腫瘤T1、T2時間延長時間延長 1973年：年：Lauterbur二維水質子像二維水質子像 1974年：年：Lauterbur活鼠活鼠MR像像 1977年：年：Damadian人體胸部人體胸部MR像像,MR裝置裝置 1977年：年：Mallard全身全身MR像像 1980年：年：MR設備商品化設備商品化 1983年：年：FDA批準批準 1989年：國產安科年：國產安科永磁型

8、永磁型0.15T 2003年：磁共振梯度系統(tǒng)設計與改進，諾貝爾生理和醫(yī)年：磁共振梯度系統(tǒng)設計與改進，諾貝爾生理和醫(yī)學獎（學獎（Lauterbur和和Mansfield） 2004年：年：3.0-7.0T-Bloch哈佛哈佛大學大學Purcell斯坦福大學斯坦福大學 MR高分辨成像高分辨成像MR檢查檢查最常用檢查方法，適于全身各部位最常用檢查方法，適于全身各部位三維三維/二維成像，容積掃描，動態(tài)成像，功能成像、分二維成像，容積掃描，動態(tài)成像，功能成像、分子成像等子成像等多參數、多方位、多層面成像，無輻射，無遮蓋多參數、多方位、多層面成像，無輻射，無遮蓋軟組織分辨率高軟組織分辨率高缺點：缺點：磁場

9、限制（心臟起搏器、體內金屬異物、體內外磁場限制（心臟起搏器、體內金屬異物、體內外電磁裝置、危重病人電磁裝置、危重病人等）等）超聲檢查超聲檢查最常用檢查方法，簡單易行，價廉最常用檢查方法，簡單易行，價廉實時、動態(tài)、三維實時、動態(tài)、三維/二維成像二維成像軟組織成像為主（空氣、骨骼、脂肪受限）軟組織成像為主（空氣、骨骼、脂肪受限）層面成像，無遮蓋層面成像，無遮蓋無輻射無輻射適應癥：心臟、甲狀腺、肝膽脾胰、泌尿系統(tǒng)、生殖適應癥：心臟、甲狀腺、肝膽脾胰、泌尿系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、肌肉軟組織等系統(tǒng)、肌肉軟組織等核醫(yī)學檢查（核醫(yī)學檢查（SPECT、PET）適于全身各部位適于全身各部位三維三維/二維成像二維成像空間

10、分辨率差空間分辨率差輻射量大輻射量大PET/CT、PET/MR、PET/CT/MR綜合各項優(yōu)點，圖像匹配、融合，克服缺點綜合各項優(yōu)點，圖像匹配、融合，克服缺點結構成像結構成像+功能成像功能成像+分子成像，獲取新信息分子成像，獲取新信息缺點缺點輻射量大輻射量大價格昂貴價格昂貴診斷診斷+治療治療血管內血管內血管外血管外未來治療手段：微創(chuàng)未來治療手段：微創(chuàng)醫(yī)學影像學特點醫(yī)學影像學特點 1. 檢查方法（信息載體）多樣化，各具優(yōu)缺點檢查方法（信息載體）多樣化，各具優(yōu)缺點 X線：線：普通平片、體層、普通平片、體層、CR、DR、CT等等 超聲：超聲：A超、超、B超、超、M超、超、Doppler等等 磁場：磁

11、場：MRI、磁源成像等磁源成像等 核素（射線）：核素（射線）：SPECT、PET等等 紅外線：紅外線：乳腺成像乳腺成像 融合成像：融合成像：PET/CT、PET/MR、PET/CT/MR.醫(yī)學影像學醫(yī)學影像學特點特點 2. 成像成像數字數字化化 非數字化成像非數字化成像 模擬數字模擬數字 數字化數字化 傳統(tǒng)傳統(tǒng)X線攝片線攝片 DR/CR CT/MR醫(yī)學影像學醫(yī)學影像學特點特點 3. 全方位獲取人體內不同器官和組織信息全方位獲取人體內不同器官和組織信息 骨關節(jié)系統(tǒng)：骨、軟骨、骨髓、肌腱、韌帶、肌肉、脂肪、外周骨關節(jié)系統(tǒng)：骨、軟骨、骨髓、肌腱、韌帶、肌肉、脂肪、外周神經、血管神經、血管 呼吸系統(tǒng)：

12、肺、支氣管、淋巴呼吸系統(tǒng)：肺、支氣管、淋巴 循環(huán)系統(tǒng)：心臟、瓣膜、心肌、血管循環(huán)系統(tǒng)：心臟、瓣膜、心肌、血管. 消化系統(tǒng)：胃腸道、肝、膽、脾、胰消化系統(tǒng)：胃腸道、肝、膽、脾、胰 泌尿生殖系統(tǒng)：腎臟、輸尿管、膀胱、子宮、卵巢、泌尿生殖系統(tǒng)：腎臟、輸尿管、膀胱、子宮、卵巢、輸卵管輸卵管. 神經系統(tǒng)：腦灰質、白質、纖維束、腦室神經系統(tǒng)：腦灰質、白質、纖維束、腦室 頭頸五官：眼、耳、鼻及鼻竇、鼻咽頭頸五官：眼、耳、鼻及鼻竇、鼻咽. .醫(yī)學影像學醫(yī)學影像學特點特點 4. 由單維度到二維、三維、四維成像由單維度到二維、三維、四維成像仿真氣管鏡仿真氣管鏡醫(yī)學影像學醫(yī)學影像學特點特點 5.反映體內不同層次信息

13、反映體內不同層次信息宏觀成像宏觀成像 細胞細胞/亞細胞、分子水平成像亞細胞、分子水平成像形態(tài)學成像形態(tài)學成像 功能成像功能成像靜態(tài)成像靜態(tài)成像 動態(tài)成像動態(tài)成像間接成像間接成像 直接成像直接成像醫(yī)學影像學醫(yī)學影像學特點特點 6.診斷診斷+治療治療(介入介入放射放射學學) 7. 交叉學科（跨界學科）交叉學科（跨界學科） 臨床醫(yī)學：診斷臨床醫(yī)學：診斷 + 治療治療 生物學生物學 醫(yī)學技術學：檢查、攝影技術醫(yī)學技術學：檢查、攝影技術 物理學：光學（物理學：光學（X線、紅外線）、聲學、磁物理線、紅外線）、聲學、磁物理學學 理工科學：理工科學：X線機、線機、CT、MR、超聲構造、超聲構造 計算機與信息科

14、學計算機與信息科學 .醫(yī)學影像學特點醫(yī)學影像學特點醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢X線檢查線檢查CT檢查檢查MR檢查檢查PET/CTPET/MR結結構構/形形態(tài)態(tài)成像成像細細胞胞/亞細亞細胞水平成像胞水平成像分子水平成像分子水平成像系系統(tǒng)統(tǒng)/器官器官組織結組織結構構細細胞胞蛋白蛋白質質mRNA,DNAn 不同影像學檢查各有優(yōu)缺點，單一模態(tài)成像精確診斷困難不同影像學檢查各有優(yōu)缺點，單一模態(tài)成像精確診斷困難n 特異性診斷方法（分子影像學）特異性診斷方法（分子影像學）?n 系統(tǒng)系統(tǒng)/器官結構、形態(tài)成像器官結構、形態(tài)成像 + 細胞水平細胞水平 + 分子水平成像分子水平成像 = 高高度敏感、特異、準

15、確的影像診斷系統(tǒng)度敏感、特異、準確的影像診斷系統(tǒng)精精準影像準影像學學時時代代新新方法？方法？ Spiral CT、MR、DSA Dynamic、DWI、BOLD Perfusion醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢醫(yī)學影像信息存儲方式變化醫(yī)學影像信息存儲方式變化 PACS：1999（picture archiving and communication system） 圖像存儲與傳輸系統(tǒng)圖像存儲與傳輸系統(tǒng) 內容：內容：CR、DR、CT、MRI、US、病理、內窺鏡等病理、內窺鏡等 RIS : 1990（radiology information system） 放射科放射科信息系統(tǒng)信息系統(tǒng) 功

16、能：分診，功能：分診， 電子報告，查詢，信息管理，設備利用率，工電子報告，查詢，信息管理，設備利用率，工作量，完成金額作量，完成金額等等 HIS（hospital information system） 醫(yī)院信息系統(tǒng)醫(yī)院信息系統(tǒng) RIMS，RIS，PACS，MIIMS，LIS，PIS，Medical Archiving System LIS、PISCT MR DSAECTDR&FXRadiotherapyDICOM Printer DICOM NetworkDICOM ModalitiesContent Addressable StorageOnline StorageClinical

17、 BrowserDRPETUS 2CL-Color28x C-RA1000 Workstations1BP-3M Grayscale?x C-RA1000 Workstations2BP-5M Grayscale?x C-RA1000 Workstations4BP-Grayscale1x C-RA1000 Workstations2BP-Grayscale4x C-RA1000 WorkstationsRISPACSCoreFilmPrinter醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢信息閱讀與分析載體變化信息閱讀與分析載體變化 顯示器顯示器技術技術改進改進 CRT CCD LED 分辨率：分辨

18、率：1M 3M5M 體積、亮度、視力保護體積、亮度、視力保護 固定、臺式固定、臺式 移動、便攜式（筆記本、掌上電腦）移動、便攜式（筆記本、掌上電腦） 圖像圖像后處理：固定模式后處理：固定模式 個性化模式個性化模式 軟片軟片技術技術改進改進 黑白黑白 彩色、無毒彩色、無毒 膠片、紙膠片、紙質載體質載體 電子載體（光盤、電子載體（光盤、U盤盤）醫(yī)學影像醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢學發(fā)展趨勢 圖像數據解讀方式發(fā)生變化圖像數據解讀方式發(fā)生變化 硬讀片硬讀片 軟軟讀片讀片 模糊讀取模糊讀取 量化讀取量化讀取 人工讀取人工讀取 計算機輔助讀?。ㄓ嬎銠C輔助讀?。–AD）醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢 信息類型變

19、化信息類型變化 宏觀（結構）宏觀（結構） 微觀（細胞、分子微觀（細胞、分子） 靜態(tài)靜態(tài) 動態(tài)動態(tài) 單維度單維度 多維度多維度GFPGFP細胞示蹤細胞示蹤組織水平標志物分布組織水平標志物分布多模態(tài)多模態(tài)分子分子成像成像MRI / CT/ PET-CT免疫組化熒光檢測醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢 影像設備類型變化影像設備類型變化 現有設備改造，獲取更多信息現有設備改造，獲取更多信息 CT：單排：單排雙排雙排16排排320排排 MR：0.15T1.0T3.0T18.4T 檢查技術改進：序列優(yōu)化、新序列檢查技術改進：序列優(yōu)化、新序列 研發(fā)新設備，探索未知信息研發(fā)新設備，探索未知信息 X線：線：

20、CR/DR、CT、DSA. 磁場：磁場：MR、腦磁圖、腦磁圖. 超聲：超聲：A超、超、B超、超、M超、超、D超超. 核素：核素：射線、射線、射線射線. 紅外線紅外線 可見光可見光CT ？醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢 圖像圖像/信息融合技術信息融合技術 優(yōu)勢互補優(yōu)勢互補 獲取新信息獲取新信息 PET/CT、PET/MR、PET/CT/MR醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢 大大數據處理數據處理影像影像/臨床臨床/病理病理/檢驗信息整合與關聯(lián)檢驗信息整合與關聯(lián) 島式數據聯(lián)接與島式數據聯(lián)接與整合整合 信息相關性信息相關性 預測預測潛在危險性潛在危險性 影像影像“價值價值”數據的新開發(fā)與再挖

21、掘數據的新開發(fā)與再挖掘 彈性成像、流速測量、張力成像彈性成像、流速測量、張力成像 溫度、黏滯度、柔軟度溫度、黏滯度、柔軟度 .功能成像功能成像 組織成分分析組織成分分析醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢 自助式影像三維后處理自助式影像三維后處理-個性化個性化 影像學科提供詳細、合理數據影像學科提供詳細、合理數據 臨床醫(yī)生根據需要自助進行三維重建臨床醫(yī)生根據需要自助進行三維重建 實時重建實時重建 “多模態(tài)多模態(tài)”重建重建 工作站、工作站、PC機機、掌上電腦、掌上電腦.醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢醫(yī)學影像學發(fā)展趨勢 3D打印打印 疾病模型打印疾病模型打印 診斷、治療設計與實施診斷、治療設計與實施 教學教學 人體器官或結構打?。盒迯汀⒅踩?、替代人體器官或結構打印：修復、植入、替代 假肢：美國假肢：美國有約有約200萬人使用萬人使用3D打印打印假肢假肢 助聽器助聽器 齒齒科手術科手術模板模板 左心耳（杭州師范大學附屬醫(yī)院）左心耳（杭州師范大學附屬醫(yī)院） 脊椎（青島大學附屬醫(yī)院骨科）脊