任务一 X线设备的发展的认知

自1895年德国物理学家伦琴(Wilhelm Conrad Rontgen)发现X线并用X线为其夫人拍摄了世界上第一张X线照片以后，X线便广泛应用于多个领域，特别是在临床诊断上发挥着极其重要的作用。

（一）X线机的发展

迄今，X线管（X-raytube）经历了四次重大发展：①从早期的充气管发展到真空管，提高了X线量的可控性(1913年)，使X线机由初始阶段发展到实用阶段；②从固定阳极发展到旋转阳极，提高了X线管的输出功率和图像质量(1929年)，使X线机进入到提高完善阶段；③高速旋转阳极和复合材料阳极靶面的应用，进一步提高了X线管的输出功率和连续负荷能力(20世纪60年代)；④阳极直冷、电子束定位、飞焦点等新技术的应用，使X线管的连续负荷能力提高到了一个更高的水平(2003年)。

X线机的发展，经历了五个阶段：①初始阶段；②实用阶段；③提高完善阶段；④影像增强器阶段；⑤数字化阶段。

 （二）CT设备的发展

1972年，英国工程师豪斯菲尔德(G.N.Hounsfield)在英国放射学会上宣布了世界上首台用于颅脑检查的CT设备研制成功。CT的成功研制和临床应用，极大地促进了医学影像技术的发展，为现代医学影像设备体系的建立奠定了基础，被誉为是自伦琴发现X线以来的又一里程碑。

20世纪70年代后的30年间，CT设备更新了四代，扫描时间由最初的3～5min缩短到了0.5s甚至更短，空间分辨力提高到0.1mm量级以上。20世纪80年代先后研制开发的超高速CT（ultra-fast CT，UFCT）、螺旋CT（helical/spiral CT，SCT），以及现今广泛应用于临床的多层螺旋CT（multislice spiral CT，MSCT），进一步扩大了CT的检查范围，提高了病变的检出率和诊断的准确率。不管是CT的发展历程，还是CT的发展趋势，都是从以下几个方面提高设备的应用性能：提高速度 、提高图像质量、拓展应用范围、减少辐射剂量.

   任务二 MRI设备的发展的认知 

 20 世纪80年代初开始应用于临床的MRI设备，是一种新型的、非电离辐射式的医学影像设备。MRI是利用含奇数电荷的原子核在磁场内共振所产生的信号，经计算机重建成像的一种影像技术。

主磁体、梯度场、射频系统是MRI设备的核心结构。

（一）主磁体

磁体是MRI设备的核心部件之一，目前朝着高场强、短腔磁体、开放式方向发展。

（二）梯度场

梯度场在很大程度上决定着MRI系统的性能。近年来，MRI的梯度场技术快速发展，使用级联脉冲宽度调制（pulse width modulation，PWM）技术的梯度放大器可输出2000V电压、500A电流，并支持任意形状的梯度脉冲波形。对于全身应用，其梯度强度达到45mT/m，爬升时间升至200μs，切换率达到200mT/(m.ms)。

（三）射频系统

射频系统的线圈技术经历了线性极化线圈、圆形极化/正交线圈、相控阵线圈及全景化一体线圈（total imaging matrix，Tim）几个阶段。目前，支持并行扫描的线圈技术飞速发展，可支持4～128个接收通道的多通道线圈，使MRI设备的图像分辨率更高、扫描速度更快。

 MRI检查无电离辐射、软组织分辨率高，可任意方位、多序列、多参数成像，可提供生理、生化及功能方面的信息，对中枢神经系统、心血管系统、盆腔实质脏器、四肢关节和软组织的诊断准确率优于CT。MR波谱可提供机体物质代谢的功能信息，功能MRI可用于研究脑组织的解剖生理，可为脑部手术设计提供详尽的功能分区信息，并有利于超早期或早期脑梗死的疾病诊断。

   任务三 超声成像设备的发展的认知

20世纪初，物理学家朗之万首次研制成了石英晶体超声发生器，从此揭开了发展与推广超声成像技术的历史篇章。1946年，A型超声反射法开始用于疾病诊断；其后，有些学者相继用M型超声进行了多种心血管疾病的诊断，并称此显像为超声心动图）。

20世纪60年代中期，快速实时超声成像法研究有了新进展。1967年，提出了电子扫描法；1973年，机械扇形扫查和电子相控阵扇形扫查等实时成像法成功应用于临床；1975年，计算机技术、灰阶及数字扫描变换器、数字图像处理技术开始应用于超声成像，使超声成像设备体积大幅度缩小、图像质量进一步提高，并很快在医学领域得到普及。

20世纪90年代以来，随着计算机图像重建、对比谐波和组织谐波成像、彩色多普勒血流成像、超声介入等技术的快速发展，使超声成像能够为临床医师提供更多敏感性和特异性的诊断信息，并因此广泛应用于几乎所有疾病的影像诊断、结构成像和运动成像。超声心动图三维重建技术的应用，也使组织成像和器官成像呈现出新的发展态势。

目前，超声成像在定量分析方面还有待提高，还需要通过提高设备空间分辨力、时间分辨力和探测深度来改进其性能。因此，提高超声成像设备的定量分析能力，是超声成像技术发展的重要方面，需要进一步加快研究进度。

 任务四  核医学成像设备的发展的认知

核医学成像是一种功能性显像，它是在不同脏器之间、不同组织之间、同一组织的正常组织与病变组织之间，以放射性浓度差别为基础，实现脏器或病变组织的功能代谢信息显像。

核医学成像的过程是将标记好的放射性药物引人体内（口服、静脉，皮内或鞘内注射），在体外用成像设备对体内的放射性药物浓度分布情况进行探测，最终由计算机重建图像。核医学成像可以从不同角度呈现人体脏器内细胞的功能、脏器的血流供应及分布、脏器的代谢过程、抗原或受体的分布特性等信息，即所谓的功能和代谢成像。一般情况下，由于疾病引起的功能性改变早于形态学改变，因此，核医学检查有利于疾病的早期诊断、疗效判断、预后评价和机制分析、基础医学研究等。

1951年，美国加州大学的Cassen研制出第一台线性扫描机，这是最早的一台核医学成像设备。

1957年，安格(Hal O.Anger)研制出第一台γ照相机。

1974年，基于Anger型γ照相机的SPECT面世。SPECT是在γ照相机的机架上安装了旋转装置，使探头围绕受检者身体，进行体层图像采集所必需的360度旋转扫描。SPECT克服了体内各层面组织的放射性重叠干扰，可以单独分析某一层面内的放射性分布情况，这不仅有利于发现深部和较小的病变，还能够更准确地进行放射性分布的定量分析，并由此提高了核医学成像在临床检查和诊断中的应用地位。

与SPECT几乎同时出现的另一类核医学成像设备是PET。PET与SPECT的不同之处在于，PET探测的是发射正电子的放射性核素。

为了克服核医学成像空间分辨率低、对脏器解剖结构和空间位置关系显示不清晰等缺点，自2000年以来，将SPECT或PET与CT结合，构成如SPECT/CT或PET/CT这类的融合型影像设备成为一种新的趋势。CT的引入，不仅克服了核医学成像设备的不足，还继承了CT的成像优势，进而把两类成像设备的优势叠加，生成融合图像，使受检者一次检查就可呈现出丰富的诊断信息，它提高了影像检查的工作效率和诊断准确率，减低了受检者的临床检查费用。

目前，虽然SPECT和PET已经成为核医学乃至分子影像学检查的主要设备，但仍需从以下几个方面提升其性能：进一步改进系统灵敏度、提高空间分辨率、提高图像重建速度和精度、增强与其它影像设备的融合能力、将呼吸和心电门控技术应用其中，以及获取“运动”时相的图像、扩展临床应用范围等，逐渐克服核医学成像设备的固有缺点，使其更有效地发挥功能代谢成像的优势，为临床提供更清晰、更准确的诊断依据。