按照影像信息载体的不同，医学影像诊断设备可分为：X线设备、MRI设备、超声成像设备、核医学成像设备、热成像设备、医用光学成像设备（医学内镜）。

 任务一  X线设备特点理解

X线设备以穿透人体的X线为图像信息载体，是通过测量透射X线来实现人体成像的。常见的X线设备有出现最早、发展历程最长的常规X线机；有以CR、DR、DSA等为代表的数字X线设备；有能获取人体断面图像的X-CT等。

用X线作为图像信息的载体，应考虑两个制约因素，即分辨力和衰减系数。从分辨力来看，为了获得有价值的图像，X线波长应小于25px。另一方面，X线通过人体时，将被衰减，若衰减过大，在测量透过人体的X线时，由于噪声的存在，很可能导致测量结果失去意义；反之，若X线透过人体时几乎无衰减，则因无法区分人体对X线的衰减，也使测量结果失去意义。只有波长为1.0×10-12～5.0×10-11m的X线(对应1.0～250keV)，其波长比所要求的图像分辨力短得多，并沿直线传播，且穿过人体时对大部分组织呈现明显的衰减差别，才能应用于X线诊断。

在X线设备中，X线机图像分辨率较高，极限空间分辨率达10LP/mm，且使用方便，价格较低，广泛应用于各级医院。但它得到的是人体不同深度组织重叠在一起的二维平面图像，故病变组织深度很难区分，且对软组织病变的对比度分辨率低。数字X线设备可提高图像的对比度分辨率，有利于发现微细病变，扩大了诊断范围，便于进行胃肠道和心脏等部位的诊断。CT以横断面体层成像为主，不受层面间组织的干扰，解决了X线投影成像的重叠难题，密度分辨率比X线摄影图像高10～20倍，能分辨出0.1%～0.5%的X线衰减差异，在颅脑及腹部的肝、胆、胰和后腹腔、肾、肾上腺等影像诊断方面占据着主导地位。

任务二  MRI设备特点理解

MRI设备通过对处于静磁场中的人体施加某种特定频率的射频脉冲，使人体内的氢质子受到激励而发生NMR现象。射频停止后，质子在弛豫过程中产生MR信号。通过对MR信号的接收、空间编码和图像重建，输出MR图像。MR图像的空间分辨率一般为0.5～1.7mm，没有CT高，但它对人体组织某些方面的成像远优于CT，可清楚地呈现骨骼、软骨、肌肉、肌腱、脂肪、韧带、神经、血管等各种组织结构。此外，它还有一些特殊的优点:①MRI剖面的定位，完全是通过调节梯度磁场，用电子方式确定的，可在任意方向上按要求选择断面成像；②对软组织的成像远优于X线机、CT，能非常清楚地显示脑灰质与白质；③MR信号含有丰富的生理生化信息，可功能性显像；④可在活体组织中探测到化学物质的成分和含量，获取脏器或细胞新陈代谢信息；⑤没有电离辐射，不存在辐射危害，目前还没有查阅到MRI检查发生危害的报道。

MRI设备的缺点：①与CT相比，成像时间较长；②植入金属假体的受检者，特别是植入心器起搏器或神经刺激器的受检者，禁止进入MRI检查室，不能进行MRI检查；③设备价格昂费，超导型MRI设备运行费用高。

总之，MRI设备可对人体任意断面成像，可呈现生理、生化等方面的功能性信息，有利于某些疾病(如钟瘤)的早期或超早期诊断。

任务三  超声成像设备特点理解

超声成像设备分为利用超声回波成像的超声诊断仪和利用超声透射成像的超声CT两大类。超声CT目前仍没有达到实用化程度。根据所利用的物理特性不同，超声诊断仪可分为回波幅度式（A型、B型、M型等）和多普勒式。近年来，临床应用最多的是B型超声诊断仪（B超）和超声多普勒系统（彩超）。超声成像设备在甲状腺、乳房、心血管、肝脏、胆囊、泌尿科、妇产科等检查方面有独到之处。

从分辨力角度考虑，诊断用超声频率应高于0.15MHz（波长小于25px）。因超声频率越高，衰减越强，故对较深部位的诊断，常选用的频率为1.0～3.0MHz，而对较浅部位（如眼球），可选用20MHz。与X线不同，超声成像通常是利用回波(反射波)成像，由已知的声速来计算传播深度。需要指出的是，适用于软组织成像的超声波，要考虑空气的衰减特性，而X线则不存在这一问题，空气对X线的衰减作用可忽略不计。因此，人体的某些部位不宜用超声检查，特别是肺部。但是，整个胸部并非全被肺部所覆盖，左胸的前面有一个被称为心脏窗口的非覆盖区，通过这个“窗口“，仍可用超声(如超声扇扫诊断仪)检查疾病，这种检查正日益受到重视。

超声成像与X线成像之间的一个重要区别是对受检者有无危害。实践表明，长期大剂量的电离辐射（如X线）将增加癌症、白血病和白内障等疾病的发病率。而目前诊断用超声剂量还没有使受检者发生不良反应的报道。

超声和X线的物理特性不同，决定了它们有各自适宜的临床应用范围。例如，对于胸部组织，X线检查因胸部有良好的X线自然对比可获得较为满意的诊断图像，但因肺部含有空气而不宜用超声检查。骨关节与软组织有良好的密度对比，X线检查至今仍是骨骼肌肉系统影像诊断的基本检查。超声脉冲回波法适用于腹部实质性结构或心脏的显像，而利用X线对腹部检查只能观察部分器官的形态，采用X线造影方法则可显示空腔性脏器的形态和功能方面的改变。

20世纪80年代初，超声内镜问世。它是将超声探头和内镜连在一起，在内镜的引导下，将超声探头送入体内进行扫查，所得到的信息要比在体表扫查获得的信息准确、详细。目前，这类设 备主要用线形和扇形两种扫描方式，采用凸式扫描做彩色多普勒和B型图像显示较为少见。

任务四  核医学成像设备特点理解

核医学成像设备是通过有选择性地测量摄入体内的放射性核素所发出的γ射线来实现受检者成像的设备。此类设备主要有γ照相机、SPECT和PET。

γ照相机属于功能性显像设备，临床上可用它对脏器进行静态或动态显像，动态显像主要用于心血管疾病的检查。因为SPECT既具有γ照相机的功能，又具有体层成像功能，所以明显提高了疾病诊断的定位能力，加上各种新开发出来的放射性药物，使其在临床上得到日益广泛的应用。SPECT在动态功能显像和早期疾病诊断方面有独到之处，其缺点是图像分辨率不如X线机和CT，操作中要使用放射性药物，比较麻烦。PET可用人体组织构成元素（如15O、11C、13N等）来制造放射性药物，特别适合做人体生理和功能方面的医学研究，尤其是代谢功能的研究，其缺点是需要有专门生产半衰期较短的放射性核素的加速器和建立放射化学实验室，而且检查费用较昂贵。

核医学成像的横向分辨力很难达到25px，图像较为模糊。这是因为核医学成像所用的放射性物质浓度较低，透射出体外的射线光子数（射线剂量）有限所致。相比之下，X线成像具有较高的分辨力和较低的量子噪声，但X线成像只能显示解剖学结构，不能进行功能性显像。

PET作为核医学成像设备发展的新代表，正日益受到临床工作的重视。它是目前唯一用解剖形态方式进行功能、代谢和受体显像的设备。将发射正电子的放射性同位素标记在示踪化合物上，再注射到受检者体内，这些示踪物就可对活体进行生理、生化过程的示踪，显示生物物质相应的生物活动的空间分布、数量及时间变化，以达到研究受检者病理和生理过程的目的。由于PET所需的放射性药物与受检者体内自然存在的组织元素相近，因此PET也被称为“受检者生化代谢显像”设备。

任务五  多种医学影像设备的融合的理解

20世纪90年代后期，随着图像数据融合技术的发展，医学影像学又发生了新的飞跃，核医学影像和CT影像相融合成为整个核医学影像设备发展的方向，功能影像与解剖影像的相互完善与优势互补，形成了一种全新的影像学，即解剖-功能影像学，而这种新兴的影像设备将成为21世纪重要的影像设备之一，PET/CT就是其代表。PET/CT能将PET在细胞和分子水平反映的生理和病理特点，与CT在解剖学方面反映的结构变化有机地结合在一起。二者的融合并不是PET功能和CT功能的简单相加，它所具备的同机图像融合功能，以及利用X线对核医学图像进行衰减校正的功能，都是各自在独立状态下不具备的。同机CT图像及PET图像进行图像融合时，因为PET和CT共用一个机架，同一扫描床和同一图像处理工作站，所以能进行PET和CT图像的精确定位，可方便地实现准确的同机图像融合。PET/CT从根本上解决了核医学影像解剖结构关系不明确的缺点，同时，实现了CT图像对核医学成像进行全能量校正的功能，使核医学图像真正达到定量分析的目的，可以更早期、更准确、更客观地诊断和指导治疗多种疾病，对肿瘤的早期诊断、神经系统的功能检查和冠心病的诊断等起着越来越重要的作用。在SEPET和PET设备基础上配置CT或MRI系统，实现衰减校正（attenuation correction，AC)与同机图像融合，可同时获得病变部位的功能代谢状况和精确解剖结构的定位信息，使核医学显像发展到了功能-解剖学的成像时代。

任务六  热成像和医用光学成像设备特点理解

热成像设备是通过测量体表红外信号和体内的微波信号，实现人体成像的设备。红外辐射与温度有关，因此又可以说，热成像就是利用温度信息成像的技术。医用热成像设备一般包括红外成像、红外照像、红外摄像和光机扫描成像等。光机扫描热成像仪是将人体的热像转变为连续变化的图像电信号，经放大处理后在显示器显示可见的热像，其温度分辨率为0.1～0.01K，且具有灵敏度高、空间分辨率高等优点，目前已用于乳腺癌的普查、血管瘤和血管闭塞情况诊断、妊娠的早期诊断等。还有一种热释电摄像机，将输入的热辐射由红外透镜聚焦在摄像管靶面上，产生空间和强度变化与热体温度分布相同的电荷图形，最后把反映温度变化情况的电信号转变为视频信号输出。热释电摄像机在整个红外光谱区工作相当平稳，且无需制冷，具有电子扫描、能与电视兼容等优点，是一种很有发展前途的热成像系统；但目前，它存在着灵敏度低、工作距离近、性能指标比光机扫描热成像仪差等缺点，有待进一步完善和提高。由于引起人体组织温度异常分布的原因很多，因此，利用热成像成像无法得到准确的诊断结果，它所提供的信息仅供提示和参考。

医学内镜可以直观地观察体内部器官的形态，可直接观察内脏空腔器官的粘膜组织形态和病理状态，从而提高诊断的准确性。医学内镜的诊疗优势，已成为医学界的共识。医学内镜的种类很多，以往临床上使用最多的是光导纤维内镜(纤镜)，而最有发展潜力的还是电子内镜。电子内镜应用了微电子和计算机等高新技术，其功能比光导纤维内镜强大。它主要由内镜、光源、视频处理中心、视频显示系统、影像与病人数据记录系统及附属装置组成。它的最大优点是采用电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)摄像机，将观察到的物像转换成电信号，并传输到视频中心进行处理，最终通过显示器呈现直观、实时的动态影像。显示器上的影像可放大80～100倍，利于观察微小病变，影像记录系统可将影像记录保存起来，或者打印输出，亦可传输到异地同时观察。激光内镜和三维内镜处在快速发展之中，激光内镜是一种将诊断与治疗结合在一起的新一代内镜。三维内镜可提供立体图像，可使许多高难度手术得以顺利实施，为手术安全提供可靠保证，也使医学内镜技术迈上了一个新的台阶。