醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)課件課程概述課程目標(biāo)本課程旨在使學(xué)生掌握醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)的基本原理和應(yīng)用，為臨床醫(yī)學(xué)、放射醫(yī)學(xué)等專業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。課程內(nèi)容涵蓋X射線成像、核磁共振成像、超聲波成像、正電子發(fā)射斷層掃描、光學(xué)成像等多種醫(yī)學(xué)影像技術(shù)。電離輻射基礎(chǔ)知識1原子結(jié)構(gòu)原子由原子核和電子構(gòu)成。2放射性放射性是指原子核自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象。3電離輻射電離輻射是指能夠使物質(zhì)電離的輻射，如X射線、γ射線等。原子結(jié)構(gòu)與X射線原子結(jié)構(gòu)原子核包含質(zhì)子和中子，電子繞核運(yùn)動。X射線X射線是電磁波譜中的一種，具有高能量和穿透力。X射線的產(chǎn)生和特性1X射線管X射線通過高速電子撞擊金屬靶而產(chǎn)生。2特性X射線具有波粒二象性，可以穿透物質(zhì)，并引起電離作用。X射線成像原理1吸收X射線穿透物體時，不同物質(zhì)對X射線的吸收程度不同。2衰減X射線穿透物體后，強(qiáng)度會發(fā)生衰減。3成像通過記錄X射線的衰減信息，可以重建物體的圖像。X射線成像設(shè)備X射線機(jī)用于產(chǎn)生X射線并進(jìn)行成像。數(shù)字X射線成像系統(tǒng)利用數(shù)字技術(shù)獲取和處理X射線圖像。X射線成像成像質(zhì)量評價(jià)清晰度圖像細(xì)節(jié)的清晰程度。對比度圖像中不同組織的灰度差異。噪聲圖像中隨機(jī)出現(xiàn)的噪點(diǎn)。放射線劑量測量單位100mSv毫西弗常用單位，用于衡量人體受到的輻射劑量。輻射防護(hù)基礎(chǔ)知識時間減少暴露時間。距離增加與輻射源的距離。屏蔽使用屏蔽材料阻擋輻射。放射性示蹤劑及其應(yīng)用示蹤劑放射性示蹤劑是帶有放射性同位素的物質(zhì)。應(yīng)用用于醫(yī)學(xué)診斷、藥物研究、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。核磁共振成像基本原理1核磁共振現(xiàn)象原子核在磁場中會發(fā)生共振吸收能量。2信號檢測通過檢測核磁共振信號，可以獲得組織的信息。3圖像重建根據(jù)信號強(qiáng)度和位置，重建組織的圖像。核磁共振成像影像獲取1磁場強(qiáng)磁場使原子核排列整齊。2射頻脈沖射頻脈沖激發(fā)原子核發(fā)生共振。3信號接收接收原子核釋放的信號。核磁共振成像影像質(zhì)量評價(jià)信噪比圖像信號強(qiáng)度與噪聲強(qiáng)度的比值。分辨率圖像中能分辨的最小細(xì)節(jié)。對比度圖像中不同組織的灰度差異。超聲波成像基本原理超聲波超聲波是指頻率高于20kHz的聲波。回聲超聲波在傳播過程中遇到組織邊界會發(fā)生反射。成像通過接收回聲信號，重建組織的圖像。超聲波成像影像獲取探頭發(fā)射超聲波并接收回聲信號。信號處理處理接收到的回聲信號。圖像顯示顯示處理后的圖像。超聲波成像影像質(zhì)量評價(jià)分辨率圖像中能分辨的最小細(xì)節(jié)。對比度圖像中不同組織的灰度差異。穿透深度超聲波能穿透的組織深度。正電子發(fā)射斷層掃描基本原理1示蹤劑注射帶有放射性同位素的示蹤劑。2正電子發(fā)射示蹤劑在體內(nèi)衰變時，會發(fā)射正電子。3湮滅正電子與電子相遇后，會發(fā)生湮滅，產(chǎn)生兩個γ射線。4探測器探測器接收γ射線并記錄其位置和時間信息。5圖像重建根據(jù)γ射線的信息，重建組織的圖像。正電子發(fā)射斷層掃描影像獲取1注射示蹤劑將帶有放射性同位素的示蹤劑注射到患者體內(nèi)。2數(shù)據(jù)采集患者平躺在掃描床上，探測器圍繞患者旋轉(zhuǎn)，采集γ射線信息。3圖像重建利用計(jì)算機(jī)算法，根據(jù)采集到的γ射線信息，重建組織的圖像。正電子發(fā)射斷層掃描影像質(zhì)量評價(jià)分辨率圖像中能分辨的最小細(xì)節(jié)。靈敏度探測器對放射性信號的敏感程度。噪聲圖像中隨機(jī)出現(xiàn)的噪點(diǎn)。光學(xué)成像基本原理光學(xué)原理光學(xué)成像利用光波的特性來成像。成像過程光線照射物體，反射或透射的光線被鏡頭收集，形成圖像。光學(xué)成像系統(tǒng)構(gòu)成1光源提供照明光線。2鏡頭收集光線并聚焦。3傳感器將光信號轉(zhuǎn)換為電子信號。4圖像處理對電子信號進(jìn)行處理，形成圖像。光學(xué)成像影像獲取相機(jī)利用鏡頭收集光線，形成圖像。顯微鏡放大物體細(xì)節(jié)，形成圖像。光學(xué)成像影像質(zhì)量評價(jià)1分辨率圖像中能分辨的最小細(xì)節(jié)。2對比度圖像中不同區(qū)域的亮度差異。3清晰度圖像細(xì)節(jié)的清晰程度。醫(yī)學(xué)影像后處理技術(shù)圖像增強(qiáng)提高圖像對比度和清晰度。圖像分割將圖像中不同組織分離。三維重建將二維圖像重建成三維模型。醫(yī)學(xué)影像人機(jī)交互技術(shù)交互方式包括鼠標(biāo)、鍵盤、觸控屏等。交互功能包括圖像瀏覽、測量、標(biāo)注等。醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用1數(shù)據(jù)存儲建立安全的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。2數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的有效管理和檢索。3數(shù)據(jù)應(yīng)用將醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)應(yīng)用于臨床診斷、科研、教學(xué)等領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)影像輔助診斷系統(tǒng)功能提供圖像分析、病灶識別、診斷建議等功能。應(yīng)用輔助醫(yī)生進(jìn)行疾病診斷，提高診斷效率和準(zhǔn)確性。醫(yī)學(xué)影像人工智能應(yīng)用圖像識別利用人工智能技術(shù)識別醫(yī)學(xué)圖像中的病灶。疾病預(yù)測利用人工智能技術(shù)預(yù)測疾病發(fā)展趨勢。精準(zhǔn)治療利用人工智能技術(shù)輔助制定個性化治療方案。醫(yī)學(xué)影像未來發(fā)展趨勢更高分辨率更清晰的圖像細(xì)節(jié)，有助于