医学影像学任务与发展趋势

医学影像学任务与发展趋势青岛大学附属医院徐文坚医学影像学的任务•定位诊断：发现/检出病变•定量诊断：大小、数目、范围……•定性诊断：良恶性、炎症……•病变分期与判断预后•监测疗效•介入治疗放射诊断学（diagnosticradiology）•WilhelmConradRöntgen–1845.3.27-1923.2.10(78yrs)–1870:Wuerzburg大学助教–1875：Hohenheim农学院物理学教授–1879：Giessen大学物理学教授–1888：Wuerzburg大学物理系主任、校长–1895：发现X线（11月8日）•1895.12.28：第一篇论文•1896.1.23:正式报告•1896.3.9：第二篇论文•1896年用于人体检查–1900：Muenich科学院院士–1901：Nobel物理学奖1896X线发展历史•1913：Coolidge热阴极X线管•1929：旋转阳极X线管•1921：Potter-Bucky滤线器•1930：X线断层摄影装置•1951：多轨迹断层摄影装置•1942：光电限时器•1948：影像增强器•1981：CR（ComputedRadiology，模拟数字时代）•1990：DR（digitalradiology）X线检查优缺点X线透视简单易行，价格便宜实时观察结构或器官动态变化无记录，不能保存，不易会诊辐射量大，结构相互重叠逐步取消，适应症逐渐缩窄X线平片简单易行，价格便宜，常用检查方法骨关节系统、呼吸系统、有良好天然对比的区域/组织/病变空间分辨率高辐射量小，有胶片记录，易会诊密度分辨率低，软组织分辨力差结构相互重叠X线造影检查人工产生组织或器官间对比，如胃肠道、支气管、血管、泌尿系、子宫输卵管等对比剂阳性：含碘类、硫酸钡……阴性：气体、脂类…..缺点辐射量大软组织分辨率差结构相互重叠检查项目逐渐被替代或应用量逐渐减少，如支气管造影、气脑造影、椎管造影等CT—影像学进入数字化时代标志•1967:G.N.Hounsfield@EMI实验室,第一幅图像•1971:第一台CT@AtkinsonMorley医院•1972:正式宣布@英国放射学年会,RSNA•1972:Hounsfield获McRoberl奖•1974:Ledley,全身CT@GeogeTown,USA•1979:Hounsfield获Nobel物理奖•1985:滑环技术•1989:螺旋技术,单层/,多层,1,2,4,8,16,64,……640…•2005:双源CTCT检查优缺点•CT检查–最常用检查方法，适于全身各部位–容积扫描，三维/二维成像，动态成像，功能成像等–层面成像，无遮盖–密度分辨率高–辐射量大：多次检查、特殊人群检查受限MRI—数字化影像新时代•1946年：Bloch和Purcell—磁共振现象•1952年：诺贝尔物理奖（Bloch和Purcell）•1967年：Jackson第一次获取活体动物MR信号•1971年：Damadian发现肿瘤T1、T2时间延长•1973年：Lauterbur二维水质子像•1974年：Lauterbur活鼠MR像•1977年：Damadian人体胸部MR像,MR装置•1977年：Mallard全身MR像•1980年：MR设备商品化•1983年：FDA批准•1989年：国产安科—永磁型0.15T•2003年：磁共振梯度系统设计与改进，诺贝尔生理和医学奖（Lauterbur和Mansfield）•2004年：3.0-7.0T---Bloch哈佛大学Purcell斯坦福大学•MR高分辨成像MR检查最常用检查方法，适于全身各部位三维/二维成像，容积扫描，动态成像，功能成像、分子成像等多参数、多方位、多层面成像，无辐射，无遮盖软组织分辨率高缺点：磁场限制（心脏起搏器、体内金属异物、体内外电磁装置、危重病人……等）超声检查最常用检查方法，简单易行，价廉实时、动态、三维/二维成像软组织成像为主（空气、骨骼、脂肪受限）层面成像，无遮盖无辐射适应症：心脏、甲状腺、肝胆脾胰、泌尿系统、生殖系统、肌肉软组织等核医学检查（SPECT、PET）适于全身各部位三维/二维成像空间分辨率差辐射量大PET/CT、PET/MR、PET/CT/MR……综合各项优点，图像匹配、融合，克服缺点结构成像+功能成像+分子成像，获取新信息缺点辐射量大价格昂贵诊断+治疗血管内血管外未来治疗手段：微创医学影像学特点•1.检查方法（信息载体）多样化，各具优缺点–X线：普通平片、体层、CR、DR、CT等–超声：A超、B超、M超、Doppler等–磁场：MRI、磁源成像等–核素（射线）：SPECT、PET等–红外线：乳腺成像–融合成像：PET/CT、PET/MR、PET/CT/MR…….医学影像学特点•2.成像数字化–非数字化成像模拟数字数字化–传统X线摄片DR/CRCT/MR……医学影像学特点•3.全方位获取人体内不同器官和组织信息–骨关节系统：骨、软骨、骨髓、肌腱、韧带、肌肉、脂肪、外周神经、血管……–呼吸系统：肺、支气管、淋巴……–循环系统：心脏、瓣膜、心肌、血管…..–消化系统：胃肠道、肝、胆、脾、胰……–泌尿生殖系统：肾脏、输尿管、膀胱、子宫、卵巢、输卵管…….–神经系统：脑灰质、白质、纤维束、脑室…–头颈五官：眼、耳、鼻及鼻窦、鼻咽…..–……..医学影像学特点•4.由单维度到二维、三维、四维成像仿真气管镜医学影像学特点•5.反映体内不同层次信息–宏观成像细胞/亚细胞、分子水平成像–形态学成像功能成像–静态成像动态成像–间接成像直接成像医学影像学特点•6.诊断+治疗(介入放射学)•7.交叉学科（跨界学科）–临床医学：诊断+治疗–生物学–医学技术学：检查、摄影技术–物理学：光学（X线、红外线）、声学、磁物理学……–理工科学：X线机、CT、MR、超声构造……–计算机与信息科学–…...医学影像学特点医学影像学发展趋势X线检查CT检查MR检查PET/CTPET/MR结构/形态成像细胞/亚细胞水平成像分子水平成像系统/器官组织结构细胞蛋白质mRNA,DNA不同影像学检查各有优缺点，单一模态成像精确诊断困难特异性诊断方法（分子影像学）?系统/器官结构、形态成像+细胞水平+分子水平成像=高度敏感、特异、准确的影像诊断系统精准影像学时代新方法？•SpiralCT、MR、DSA……•Dynamic、DWI、BOLD•Perfusion……医学影像学发展趋势医学影像信息存储方式变化•PACS：1999（picturearchivingandcommunicationsystem）–图像存储与传输系统–内容：CR、DR、CT、MRI、US、病理、内窥镜等•RIS:1990（radiologyinformationsystem）–放射科信息系统–功能：分诊，电子报告，查询，信息管理，设备利用率，工作量，完成金额等•HIS（hospitalinformationsystem）–医院信息系统–RIMS，RIS，PACS，MIIMS，LIS，PIS，MedicalArchivingSystem•LIS、PIS……CTMRDSAECTDR&FXRadiotherapyDICOMPrinterDICOMNetworkDICOMModalitiesContentAddressableStorageOnlineStorageClinicalBrowserDRPETUS2CL-Color28xC-RA1000Workstations1BP-3MGrayscale?xC-RA1000Workstations2BP-5MGrayscale?xC-RA1000Workstations4BP-Grayscale1xC-RA1000Workstations2BP-Grayscale4xC-RA1000WorkstationsRISPACSCoreFilmPrinter医学影像学发展趋势信息阅读与分析载体变化•显示器技术改进–CRT→→CCD→→LED–分辨率：1M→3M→5M→……–体积、亮度、视力保护–固定、台式→→移动、便携式（笔记本、掌上电脑）–图像后处理：固定模式→→个性化模式•软片技术改进–黑白→→彩色、无毒–胶片、纸质载体→→电子载体（光盘、U盘…）医学影像学发展趋势•图像数据解读方式发生变化–硬读片→→软读片–模糊读取→→量化读取–人工读取→→计算机辅助读取（CAD）医学影像学发展趋势•信息类型变化–宏观（结构）→→微观（细胞、分子……）–静态→→动态–单维度→→多维度GFP细胞示踪组织水平标志物分布多模态分子成像MRI/CT/PET-CT免疫组化荧光检测医学影像学发展趋势•影像设备类型变化–现有设备改造，获取更多信息•CT：单排→双排→…→16排→…→320排→…•MR：0.15T→1.0T→…→3.0T→…→18.4T……•检查技术改进：序列优化、新序列……–研发新设备，探索未知信息•X线：CR/DR、CT、DSA…..•磁场：MR、脑磁图…..•超声：A超、B超、M超、D超…….•核素：γ射线、β射线…….•红外线•可见光CT？？？？？医学影像学发展趋势•图像/信息融合技术–优势互补–获取新信息–PET/CT、PET/MR、PET/CT/MR……医学影像学发展趋势•大数据处理•影像/临床/病理/检验信息整合与关联–岛式数据联接与整合–信息相关性–预测潜在危险性•影像“价值”数据的新开发与再挖掘–弹性成像、流速测量、张力成像…–温度、黏滞度、柔软度…….功能成像–组织成分分析……医学影像学发展趋势•自助式影像三维后处理---个性化–影像学科提供详细、合理数据–临床医生根据需要自助进行三维重建–实时重建–“多模态”重建•工作站、PC机、掌上电脑…..医学影像学发展趋势•3D打印–疾病模型打印•诊断、治疗设计与实施•教学–人体器官或结构打印：修复、植入、替代•假肢：美国有约200万人使用3D打印假肢•助听器•齿科手术模板•左心耳（杭州师范大学附属医院）•脊椎（青岛大学附属医院骨科）•……医学影像学发展趋势•关注电离辐射–辐射剂量•胸片：0.2－0.9mSv•上腹部常规平扫：2.37mSv～4.41mSv•动态增强扫描：≈（2.4mSv～4.5mSv）X3----高辐射检查•国家标准–排险作业人员：每年250mSv–放射作业人员：每年50mSv•每年60万次儿童CT扫描可能导致500例死亡（AJR，2001,176:289）•成年男性一次辐射100mSv，可致不孕；500mSv，WBC下降•降低辐射剂量措施–合理使用影像学检查，减少检查次数–检查时提供防护–使用低剂量技术：ASIR，iDOSE，Safire……–X线球管改进与屏蔽–探测器技术改进：敏感材料、敏感技术–图像信息提取与重建技术改进：信息处理技术（软件）改进–……医学影像学发展趋势小结•临床医学支柱学科、公共平台•影像信息多而繁杂，“价值”信息待再挖掘•影像新技术获取新信息，待认识与最大化利用•影像信息与临床信息有机整合/关联，拓展影像学价值范畴（精准影像学）•医学影像学是交叉学科/跨界学科，医工结合助于学科发展，造福人类Thanksforyourattention！！