医学成像系统试题库（A ） 试卷（一） 一．填空 1．磁共振的频率ω= 。 2．在磁共振中，若质子的能级差B 2E μ=?，B 为外加磁场。质子产生共振的条件 ，共振频率 。 3．在磁共振中用部分饱和序列采集MRI 信号，图像的灰度值主要由 决定，对 的变化不敏感。1T 的组织图像要比1T 的组织显得亮。 4．在B 超成像中对组织器官的轮廓显示主要取决于 回波，反映组织特征的图像由 回波决定。 A ．反射 B. 衍射 C. 散射 D. 透射 5．B 超设备中的DSC （数字扫描变换器）在图像后处理的主要功能有：1. 2. 3. 4. 5. 6．在B 超成像中显示图像的数据插补方案有： 。 7 ． 核 医 学 成 像 的 辐 射 检 测 器 有 哪 几 类 。 8．可以完成对正电子探测成像的设备有： 成像设备，双探头 成像设备， 成像设备，与CT 相结合的 成像设备。
9．γ照相机准直器的类型有。 二．简答题 1．画出超声换能器基本结构的示意图，并作简单说明。 2．超声探头晶片D=10mm，频率f=1.25MHz , λ=1.22mm ,定量求出超声场轴线上的声压分布情况并画图，说明远场和近场的特点以及远场扩散角是多少？ 3．在磁共振成像中，用二维付里叶法对16个层面进行检查时，如果脉冲周期的重复时间为1.5S，图象平均次数为2，整个图像数据采集时间为多少（假设图象像素矩阵为128×128）。 4．磁共振信号的采集脉冲有哪几种？并说明激励脉冲信号的组成。 5．画出双探头的SPECT符合检测成像设备中的符合检测电路的基本结构、并说明基本工作原理。 6．画出γ照相机的基本结构图以及简单说明信号流程。 7．画出PACS的基本工作框图，并对其做简要说明。 三．回答下列问题 1．说明X-CT成像、核医学成像、超声成像、磁共振成像的各自特点及共性。2．画出超声彩色血流图（CFM）的原理框图，并说明其工作原理。 3．B超设备中声束的扫描方式有哪几种？请说明各种扫描方式的基本特点。4．在磁共振成像中利用付里叶变换法成像，请说明其成像原理（包括磁梯度场的选取、相位编码、频率编码，和最后的成像）。
仪器名称：小动物近红外二区荧光活体影像系统 百购生物网为您提供 型号：Series II 900/1700 简介： 针对传统活体荧光成像技术面临的低组织穿透深度（<3毫米）和低空间分辨率（~毫米）、高自发荧光背景等瓶颈，苏州影睿光学科技有限公司的研究团队历经多年潜心研究，于2012年推出了第一款基于近红外二区荧光（NIR-II,900-1700nm）的小动物活体影像商业化系统（Series II 900/1700），实现了高组织穿透深度（>1.5cm）、高时间分辨率（50ms）和高空间分辨率（25μm）的活体荧光成像。 Series II 900/1700可针对不同的研究体系，在小动物活体水平进行实时、无创、动态、定性和定量的影像研究，包括肿瘤早期检测、肿瘤发展、转移和治疗过程、药物筛选、靶向药物和靶向治疗、干细胞活体示踪及其再生医学研究等。影睿光学拥有世界领先的量子点制备和应用专利技术、活体荧光影像设备，以及强大的数据处理和分析功能，为用户提供完整的科研产品及解决方案。 目前，影睿光学Series II 900/1700系统已成功销往美国埃默里大学，并与美国哈弗大学医学院、美国康奈尔大学、美国埃默里大学、北京大学、复旦大学附属华山医院、南京大学附属鼓楼医院、中国科学院北京动物研究所、中国科学院上海药物研究所等数十家国内外优秀研究机构建立了良好的商业伙伴及合作关系。
技术优势： 荧光活体成像解决方案：近红外二区荧光成像
活体组织对近红外二区荧光（1000-1700nm）具有更低的吸收和散射效应，以及可以忽略的自发荧光背景，因此，在活体荧光成像中，与传统荧光（400-900nm）相比，近红外二区荧光具有更高的穿透深度、更高的时间和空间分辨率，以及更高的信噪比。 近红外二区荧光探针解决方案：Ag2S 量子点
Principles of Medical Imaging (医学成像原理) 生物医学工程研究所邓振生Zhensheng Deng from Institute of Biomedical Engineering
Principles of Medical Imaging (医学成像原理)
?Personal Data： ?Email Address: dzs@https://www.doczj.com/doc/019851733.html,，or ?bmedzs@https://www.doczj.com/doc/019851733.html, ?Tel. No. : 8836362 (Work) ?Office Location: #226, Di Xue Lou ?Text Book: Physical Principles of Medical Imaging, Second Edition, By Perry Sprawls & Ye-cho Huang ?Reference-book： Medical Imaging Physics, Fourth Edition, By William R. Hendee, & E. Russell Ritenour
Chapter 1. Preface (前言)
1.1 对医学成像过程理解的意义 任何医学成像模式的有效利用和图像的解释都要求对图像形成过程的物理原理的理解。这是因为显化特定解剖结构或病理状态的能力取决于由使用者选定的特定模式的固有特征和成像因素组。能见度和成像因素之间的关系相当复杂，并通常涉及到图像质量的各方面的折衷和平衡。
Some Words Important In This Paragraph ?1. anatomical structures, ?2. pathologic conditions, ? 3. medical imaging modality, ?4. compromise, ?5. trade off, ?6. visibility, ?7. visualize.
红外成像系统性能参数测试系统 摘要：经过近几十年的发展，红外成像系统经历数次变革，已经由最初的点源和线阵扫描型发展到现在的第三代红外焦平面凝视型系统，目前国外对红外成像系统实验室测试的性能参数多达十六七项。本文对其最主要的信号传递函数（SITF）、噪声等效温差（NETD）和三维噪声模型、调制传递函数（MTF）、最小可分辨温差（MRTD）五个参数进行研究，阐述了它们的定义、物理意义和测量方法。 关键字：红外成像系统性能参数定义测量方法 1 红外成像系统性能参数测试研究的意义 基于光电图像的测量，是以图像的获取及其处理为手段，来确定被测对象的诸如空间、时间、温度、速度以及功能等等有关参数或者特性的一种测量方法。把图像当作检测和传递的手段或载体加以利用，是一种建立在光学成像技术基础上并融入了计算机技术、光电子学数字图像处理技术以及光机电一体化的综合测量技术，其目的在于从图像中提取有用的信号。由于其具有非接触、高灵敏度和高准确度等特点，在信息科学、生命科学、工农业生产和制造业、航空航天、国防军事、科学研究以及人们的日常生活等领域中得到了广泛应用，是当代先进测试技术之一[1]~[3]。 自然界中凡是温度高于绝对零度的物体，就会一直向外辐射能量。通过探测并收集这些辐射能，再现物体的辐射起伏，进而显示出物体的特征信息，这样的成像系统就是红外成像系统。红外成像系统利用景物本身各部分辐射的差异获取被测对象的细节，可以穿透烟、雾、霾以及雪等不利因素以及识别伪装，具有较强的抗干扰和全天时远距离观察目标的能力，这些特点使红外成像系统广泛应用于军事领域。现代军事应用中，要求红外系统不仅具有高灵敏度、大视场、高空间分辨率、高帧频、适装性好的特点，为了适应恶劣的环境条件，还同时要求具有很好的结构稳定性和温度特性等。传统的红外光学系统的结构形式有反射式、折射式和折反式，它们共同的特点是结构简单，这往往不能满足现代军用特殊条件下的高质量的成像要求，需要增加辅助器件，就使得结构变得复杂，更加促使了人们开发新型的结构[4]。 世界各国都以巨额投资竞相开展这一领域的研究工作。经过近几十年的发展，红外成像系统经历数次变革，已经由最初的点源和线阵扫描型发展到现在的第三代红外焦平面（IRFPA）凝视型系统。同时，红外成像系统的性能测试技术也必须适应红外焦平面成像技术的发展，因此，对红外成像系统的性能评估也变
Xenics液氮制冷相机在第二近红外小动物活体荧光成像方面的应用 1、应用背景介绍 癌症作为四大不治症之一，一直以来都是全球各国希望攻克的难题。World Cancer2014报告指出：全球范围内每年癌症新增病例高达1400万，死亡病例高达820万，而2010年全球在癌症上投入的资金为1.16万亿美金，为全球生产总值的2%。 影像方法一直以来都是癌症研究、药物开发，以及一般医疗行业重要的辅助研究手段；传统的获取影像的方法主要包括X-Ray成像、可见光成像以及核磁成像。X-Ray 成像主要是通过X光探测器来探测穿透人体组织后的X光影像，主要包括DR、CT、PET 等设备，但是X光成像由于有辐射，对人体有伤害，且这些成像技术的空间分辨率有限，很难实现微小病灶的早期检测，进而影响早期治疗。同样，由于这些设备的时间分辨率有限，不适合外科医生长期手术使用；可见光成像主要通过探测400nm—700nm范围内的可见光来获取影像信息，但是可见光无法获得被探测人和物内部的信息；MRI也是医疗行业一个有力的手段，但是MRI设备拍摄时间长、费用昂贵，无法在术中使用。 图1：CT、PET探测设备 基于上述背景，越来越多的生命科学工作者开始了其他影像方法对癌症检测价值的研究。近红外成像由于能够获得更高的空间分辨率和更高的时间分辨率，获得了越来越多研究者的喜爱。同时，由于更深的探测深度，以斯坦福大学为首的众多科研院所和高
校开始了第二近红外成像的研究。 图2：红外成像探测深度VS 可见光成像探测深度 2、第二近红外荧光成像研究原理 近红外成像，由于时空分辨率都比Micro-CT和PET高，又没有辐射，同时可以在手术中使用等，被广泛研究。近红外成像主要分为第1近红外（0.75um—0.9um）成像和第2近红外（1.1um--1.4um）成像，而第2近红外成像由于可以获得更深的探测深度（1 - 3毫米），更高的空间分辨率（~ 30毫米），更高的时间分辨率（< 200 ms 每帧），更受期待。 图3：可见光成像、红外成像，以及可见光和红外成像融合图 小动物体内的荧光基团，在激光的照射下，会辐射出比激发光波长更长的光子信号，辐射出来的光子穿透组织到达体表，被能够探测到900nm-1700nm近红外谱段的InGaAs材料的液氮制冷相机获取并成像，通过对荧光信息成像的分析，进而获取小动物体内血管、肿瘤等信息；
医学成像系统的危害与相关防护 医学影像技术 0808 李振涛学号：200802150832 指导老师：陈龙北京市积水潭医院放射科 【摘要】：随着医学影像事业的发展，各种新技术的引进，使防护的内涵与外延不仅限于过去的常规Ｘ线机，围绕医学成像系统的危害与相关防护，应提到议事日程上来。 【关键词】：成像系统；危害；防护 1、常规Ｘ线 常规Ｘ线透视采用影像增强器取代普通荧光屏，可提高影像质量，照射量降低系数为０.２；如辅以非检查部位的屏蔽，则降低系数为０.１８；加之实施远距离或隔室操作，则更有利于Ｘ线工作人员的防护。稀土增感屏取代钨酸钙屏，影像质量无明显差别，但可使患者受照剂量降低近１／２【１】。胸部摄影使用稀土屏，并辅以限束装置，其剂量降低系数为０.３４，若再将胸部摄影取代胸部透视，降低系数为０.０８，加之使用高千伏技术，则更利于防护。在Ｘ线摄影中，照射野普遍偏大，据有关资料表明：我国照射野面积与胶片面积比值平均为４.３２，而美国、日本等国平均仅为１.２，一方面可能与部分Ｘ线机无可调式限束装置有关，另一方面在一定程度上也反映出部分Ｘ线工作人员防护意识较差。这就要求技师们加强职业道德修养，增进防护意识，配备可调式限束装置。Ｘ线检查时，有的病人在投照室内候诊，重复受照率高；非适应证检查控制不严格，不符合Ｘ线应用正当化原则。 ２、体层 在体层摄影时【２】眼晶体和甲状腺吸收剂量达１２ｍＧｙ以上，主要原因为用此方法检查时，照射野较大，且曝光时间较长。经铅玻璃眼镜和铅胶颈围防护后，上述两个器官吸收剂量减少为０.５ｍＧｙ，仅为屏蔽前的４％。在【３、４】数字成像体层摄影可最大限度降低１／１０～１／２的照射量。 ３、口腔全景 眼睛的晶体，甲状腺和下颌骨的骨髓都是Ｘ线敏感组织，而在全景Ｘ线拍片中这些组织都受到照射，眼晶体的吸收剂量为０.１１８ｍＧｙ。儿童的头部
红外热成像智能视觉监控系统 “红外热成像智能视觉监控系统”是我司采用国内国际先进厂商监控设备并进行二次开发的“智能监控管理系统”。包括“红外热成像防火图像监控系统”、“嵌入式智能视觉分析安保系统”及“防感应雷系统”三部分。 该系统具有热成像防火检测、防盗入侵检测、非法停车检测、遗弃物检测、物品搬移检测、自动PTZ跟踪、徘徊检测等功能模块，可以很好为场区周界防范提供各种监控管理需求。而且产品具有自学习自适应能力，即使是在各种极端恶劣的环境和照明条件下也可以保持极高的性能——在保持%超高检测率的同时，只有极低的误报率（少于1个/天）。 防火检测： 通过红外热成像防火图像监控系统，工作人员在监控中心可对监控点周边半径1公里至5公里或更大的区域（设置动态轮循状态）进行24小时实时动态系统监控，能在第一时间侦察到地表火情或烟雾，并及时触发联动报警。帮助尽早发现灾情或隐患，及时处理可能突发的火灾及其他异常事件，并且为灾情发生时现场指挥提供依据。 防盗检测： 基于嵌入式智能视觉分析技术的监控跟踪系统，具有入侵检测和自动PTZ跟踪功能模块。支持无人值守、自动检测、报警触发录像、短信自动外发报警等功能。 车辆监控： 支持车容车貌监控、场区路线、远程实时WEB监控、监控录像、视频
存储、回放查询等功能。满足中心或其他相关单位对车辆运输的监控管理。防雷系统： 考虑到野外环境下系统运行的稳定性，防止外界强电压、大电流浪涌串入系统，损坏系统的设备，造成系统不能正常运行，我们将从视频信号、RS485控制信号、网络信号、电源四个方面做好防雷保护措施，以保证系统较好的抗干扰性。 系统拓扑图： 技术说明详解： ◆前端热成像仪技术详述 1）红外成像原理 自然界中一切温度高于绝对零度（－273．16摄氏度）的物体都不断地辐射着红外线，这种现象称为热辐射。红外线是一种人眼不可见的光波，无论白天黑夜，物体都会辐射红外线，但红外线不论强弱，人们都看不到。红外热像仪就是利用红外探测器、光学成像物镜接收被测目标的红外辐射信号（一切物体，只要其温度高于绝对零度，就会有红外辐射），经过红外光学系统红外探测器的光敏源上利用电子扫描电路对被测物的红外热像进行扫描转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热图像。利用这种原理制成的仪器为红外热成像仪。下图为一个典型的红外热成像系统工作原理图： 红外热成像系统，产生的图像是热图像，这种热像图与物体表面的热分布场相对应，实质上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图，由于信
使用红外热成像仪检测中存在的问题及对策 开封供电公司变电运行部运行部赵阳 摘要：随着”三集五大”体系建设和变电设备“状态检修”的大力推进，传统的传统的变电设备检修和运行模式发生了根本性改变，能够实时、有效、动态地评价设备健康状况成为确保设备安全、稳定运行的前提，红外成像仪是目前变电运行人员检测运行设备健康状况的有力保证，可以有效的避免因设备发热而造成的非计划停电，为提高供电可靠率做出了贡献 关键词：变电红外热成像仪检测规范存在的问题对策 引言：本文针对当前变电设备红外成像检测技术的应用中存在问题及改进方法进行了思考以及对红外测温未来发展的展望。由于这种技术无需对所测设备停电，即可准确发现安全隐患，所以更要充分利用好、发挥好红外成像检测这一高科技手段，夯实变电设备“状态检修”基础，确保运行的可控、在控、预控。 一目前在使用中所存在的问题： （1）重设备，轻人员，培训工作不到位。 目前，红外成像设备已基本覆盖到重要的生产班组，极大提高了生产一线的技术装备水平，然而，好的检测设备必须得到正确和规范的应用，才可能发挥其最好的性能，不能只重视检测设备的配置，而忽略了对人员进行必要的培训，目前对红外成像仪方面培训的主要方
式还是以产品说明书为主，没有专业的培训教材和权威的培训师资，虽然厂家的技术人员会不定期到各基层单位组织测温培训，但由于运行人员倒班的原因，造成了一线人员缺乏热像仪的操作技能培训，同时，昂贵的机器也需要专业的使用和维护技巧，没有经过专业培训，在使用红外线成像器材时就不可避免要出现：保养不当、充电电池报废、昂贵的红外线镜头被划损等等现象，既造成了经济损失，也影响了测温工作的正常开展。 对策：（1）建立完善的红外成像检测制度，对红外检测工作的准备、风险预控、规范、安全注意事项等进行详细的规定。同时根据各站所管辖的一、二次设备详细列表并建立测温表单，以表单的形式使测温制度和规范落到实处；（2）加强红外热成像仪使用技术的培训，考虑到运行人员工作的特殊性，可以首先由相关厂家的技术人员对各个部门的技术专责进行培训并考核，然后由各个部门的专责负责对各个集控站，变电站站长进行培训，最后由各个集控站，变电站站长在现场向各自站运行人员进行现场培训，由各个部门专责不定期到各站检查培训效果并加以考核，同时将培训和考核结果与每个月的绩效工资挂钩。制定针对红外测温的奖罚措施，这样才能从根本上保证运行人员“愿意学，学的会” 2、重测温，轻分析，技术标准不到位 目前，能够娴熟掌握红外成像分析软件的运行人员寥寥无几，怕麻烦、图省事，直接把测温照片复制粘贴，往缺陷上报系统上一传了
医学影像技术 专业简介 医学影像技术专业为我院的重点专业之一，该专业具有一支成熟稳重且富有创新精神的教学和管理团队。经过近几年不断地探索和努力，已经成为办学特色鲜明，培养目标定位准确，培养模式和教学手段先进，师资力量雄厚，办学条件优良，教学质量高，社会声誉好的特色专业。 该专业共招收届学生，累计两千余人，近三年来，毕业生平均就业率在%以上，专升本及从医从教人数均超过年级毕业人数的%，用人单位对毕业生的反馈信息良好。 随着医疗科技的进步和行业的进一步规范化，社会对医学影像技术人才的需求将不断加大，我院医学影像技术专业也将面临良好的发展前景。 培养目标 培养具有一定创新精神和良好职业道德，体魄健全、心理健康，在掌握本专业所必需的基础医学和临床医学知识基础上，系统地掌握医学影像的基本理论、基本知识和基本技能，具有独立的实践操作能力及一定发展潜力的“一专多能”高端技能型医学影像技术及相关岗位群需要的专门人才。 师资队伍 该专业具有一支师德高尚、素质优良、高效精干、专兼结合的教师队伍。教师队伍年龄结构、职称结构及学历结构逐步优化。现有专兼职教师人。其中双师型教师人，高级职称教师人，专业带头人人，骨干教师人，院级教学名师人。完成卫生部科学研究基金立项课题项，省级科研基金立项课题项，院级精品课程门，参编教材部，校内自编教材部，发表论文余篇，正在申报省级科学研究课题项。 实训基地 拥有校内实训室个，校外三甲以上实训基地余家，具备优秀的实训、实习带教老师和先进的MRI机、CT机、X线机和超声诊断仪器等，能够满足学生见习、毕业实习要求，从而保证了实践教学质量。 课程设置 职业基础学习领域：医学影像解剖学、生理学、病理学、医学影像成像原理、医学影像电子学基础、放射物理与防护
医学影像成像理论教学大纲（供医学影像学专业用） 山东万杰医学院 2010年12月1日
《医学影像成像理论》课程教学大纲 课程名称：医学影像成像理论 课程类型：专业基础课 总学时：108 讲课学时：86 实验学时：22 其他学时：0 学分：6 适用专业：医学影像学 先修课程：高等数学、医学物理学、模拟电子、数字电子 一、课程性质、目的与任务 本门课程是综合理、工学的理论和技术，并将其应用于医学影像成像领域的一门综合性、边缘性学科，是医学影像学专业的主要专业基础课程之一。 本课程的目的是研究医学影像领域的各种医学成像设备的理论基础、成像过程、影像处理技术和影像的质量评价的理论和方法，要求学生了解和熟悉医学影像成像的手段和方法，并熟练掌握模拟X线成像、数字X线成像、CT成像、MR成像、US成像、核医学成像的原理和理论，熟悉获得质量高的影像照片的成像条件和方法，掌握医学影像质量评价的参数、理论与方法。 二、教学内容及要求 通过本课程的学习，使学生能正确认识和掌握医学影像设备成像的基本理论、成像过程、影像处理和影像质量评价的知识和体系，正确把握医学影像领域的主要设备的应用和临床实践的密切关系，使医学影像学专业的学生能较全面、完整和系统的获得有关医学影像设备的成像知识，为以
后学习其它专业课打下必需的基础。 三、教学方法 在教学中以学生为主体，从学生的实际出发，根据教学内容的特点，采取灵活多样的教学方法，尤其注意将计算机多媒体技术与传统教学手段相结合，充分利用计算机网络教学资源，增加图片与视频，加强学生的感性认识，调动学生学习的积极性和主动性。 在传授知识的同时，还应注重对学生学习方法的指导，努力提高学生的自学能力。 重视实验教学，积极培养学生动手操作能力和理论联系实际，分析问题、解决问题的能力，全面提高学生素质。 四、正文 第一章概论 [目的要求] 1、熟悉医学成像技术的分类； 2、掌握医学影像成像的基本条件和医学成像系统的评价； 3、了解医学影像技术发展的前景。 [教学内容] 第一节医学成像技术的分类 一、X线成像 了解X线成像的历史、物理原理以及成像系统。 二、X线计算机体层成像 了解CT的历史、物理原理以及优势和劣势。 三、磁共振成像 了解MRI的历史、物理原理以及优势和劣势。 四、超声成像 了解超声的物理原理和发展趋势。 五、放射性核素成像 了解放射性核素的物理原理。
医学影像系统PACS
一、医学影像系统PACS简介 PACS系统就是Picture Archivingand Communication Systems的缩写,意为影像归档与通信系统。它就是应用在医院影像科室的系统,主要的任务就就是把日常产生的各种医学影像(包括核磁,CT,超声,各种X光机,各种红外仪、显微仪等设备产生的图像)通过各种接口(模拟,DICOM,网络)以数字化的方式海量保存起来,当需要的时候在一定的授权下能够很快的调回使用,同时增加一些辅助诊断管理功能。它在各种影像设备间传输数据与组织存储数据具有重要作用。PACS也就是近年来随着数字成像技术、计算机技术与网络技术的进步而迅速发展起来的,旨在全面解决医学图像的获取、显示、存贮、传送与管理的综合系统。它主要分为影像采集系统、数据处理与管理系统(PACS控制器)、影像通讯网络、影像显示系统(显示工作站)、影像存档系统、影像打印与输出系统等6个单元。 二、PACS产生的背景与原因 伦琴发现X射线后的一百多年里,医学成像科学与技术对放射诊断学的主要贡献就是创造了多种成像方式,例如:CT、MRI、SPECT、PET、DSA、NM、US、CR 等,这些新的医学成像技术为临床提供了丰富的影像学资料,极大地方便了医生的诊断,但与此同时所产生的大量的影像资料对医院的管理提出了更高的要求。传统的胶片备份,人工管理的方法不仅要耗费大量的资金、场地与人力,而且存在着丢失资料、查找困难、存储时间短等问题。显然这种方法已经远远不能满足医院迅速增长的业务要求,迫切需要一种自动化的影像管理系统来代替它,这已成为每一家医院面临的急迫需要解决的问题。 伴随着高速计算设备、网络通讯及图像处理技术的飞速发展而产生的“医学影像存取与传输系统”(Picture Archiving and Communication System)为以上问题的彻底解决提供了一种先进的技术手段。据估算,在一家医院中放射成像(radiography,即将医学影像成像到传统的胶片上)的工作,其工作量通常占影像室工作量的60％至70％。PACS系统可以大大降低该工作量的比例,提高影像室的工作效率。PACS系统的使用不但为医院达到无胶片化环境提供了解决的
1，光声成像结合近红外光学，两种成像模式的融合： 近红外超声成像技术的原理：当近红外脉冲激光照射到生物组织上,生物组织吸收光能量而产生热膨胀，在脉冲间隙释放能量发生收缩。伴随着热胀冷缩的过程会产生高频超声波，吸收光能量的多少决定了产生的超声波的强度。因为不同的组织对近红外光的吸收不同，于是就会产生不同强度的超声波，这个技术对于血管成像十分理想，因为血红蛋白是近红外超声成像内源性的造影剂。利用这个技术，在肿瘤学的研究中可以用来区分正常组织和病变组织（因为癌症组织的血管十分丰富）。另外，光声成像技术检测的是超声信号（该技术克服了纯光学成像技术在成像深度与分辨率上不可兼得的不足），反映的是光能量吸收的差异（补充纯超声成像技术在对比度和功能性方面的缺陷），结合近红外光学和超声这两种成像技术各自的优点，能实现对组织体较大深度的高分辨率、高对比度、高灵敏度的结构成像和功能成像的结合，并且能对感兴趣区域（肿瘤部位）做断层成像，效果要优于小动物CT。并且近红外成像由于其穿透力较深和组织背景低等特点，特别适合于体内的成像；并且该系统所配备的近红外实时成像系统，可实时指导小动物乃至大动物的手术操作，在造影剂的辅佐下，可完成靶向部位的探测成像，指导手术的细微操作。因此，该成像平台不仅可以完成无标记的组织结构和功能成像（光声部分），又可在造影剂的增强效果下完成手术的导航（近红外光学部分），是科研定量研究和转化医学的结合产物。近红外超声成像平台是近年来发展起来的一种无损医学成像方法，它结合了纯光学成像的高对比度特性和纯超声成像的高穿透深度特性，可以提供高分辨率和高对比度的组织成像。并可对组织进行3D定量分析，可完成多波长激发的断层扫描，可实时指导动物模型的手术操作过程，它是近几年来新兴的无损医学成像方法，也是动物模型研究中不可或缺的工具之一。 目前应用近红外超声技术的文章多在国际前沿杂志上发表，如nature等，它代表了新型的小动物成像发展的趋势，也给小动物成像带来了技术上的革新。所以能够购买此平台将会大大提高科研技术水平，缩短与国际领先实验室的技术差距。 近红外光学部分在染料、探针或造影剂的选择上与光声成像是兼容的，因为光声成像的波长就是在近红外区域，所以从实验设计上来讲，就能够做到完全与光声成像同步。不需要设计和增加额外的探针或造影剂，就能够实时同步确证的实验，从而节约了研究成本，也能够确保数据对比的可靠性。 近红外光学部分具有实时光学成像的特点，可以持续对研究对象进行成像并录制成连续动态的电影，观察探针或造影剂在体内分布的时间分布。这种实时成像同时还具有开放的特点，即不需要专业暗室，动物也不需要进行麻醉，只要将近红外光学探头对准动物即可。这种简单易用的操作，不需要特殊试验条件的特点使得近红外光学更具有较强的实用性。由于它具有实时成像、实时录影的特点，因此对于某些吸收较快、清除较快的探针具有特别重要的现实意义。任何一个时间段的荧光信号变化都能够被完全捕获下来，不会漏掉某
第一章肿瘤放射治疗中的医学影像成像系统 引言 医学影像成像系统是现代精确放疗的基础。在过去三十多年里，医学影像技术的发展促进了3D根治放疗剂量计算、传输和控制革命性进展。医学影像对评估肿瘤的进展程度、修改治疗计划和引导剂量传输方面起到了不可或缺的作用，其中一个最重要的进步就是实现了患者解剖信息在断层层面上的可视化显示。恶性肿瘤可改变正常器官的空间位置关系。现代医学影像系统可以从以下三个方面协助实现精确放疗： ①医学影像系统可提供肿瘤和临近器官的形状、体积和位置的准确信息。 ②CT图像反映出的组织密度（电子密度）是放射剂量准确计算的基础。 ③连续的动态影像成像系统可用于观察和评估生理运动造成的肿瘤和器官形态、位置的变 化。 随着逆向调强放射治疗（intensity modulated radiotherapy，IMRT）、重离子放射治疗等剂量传输技术的应用，放射治疗可实现高适形度的剂量传输，如图1-1所示。这些高精度剂量传输技术的发展与应用，增加了大家对运动靶区成像和治疗的兴趣。治疗机房内成像系统的发展为在线图像引导放疗的实现提供了可能，通过获取患者治疗期间每日的影像信息,可减小由摆位和器官运动造成的误差，并可通过后台图像处理定量监测病灶变化，可更客观、真实的评估靶区及危及器官的真实受量，最终实现自适应放射治疗（Adaptive radiotherapy，ART）。本章节着重讲述医学影像成像系统与调强适形放疗相关的成像手段和图像处理技术。 a:横断面b:冠状面c:矢状面d:三维重建 图1-1 一例鼻咽癌患者IMRT计划的剂量分布图 通过回顾性的检查、统计和分析放射治疗过程中不确定性的来源，可更好的开发用以提高治疗精度的成像系统。放疗过程中的不确定性因素从靶区的勾画就已经存在。在治疗计划中应用电子计算机X射线断层扫描技术（computed tomography，CT）扫描图像的初步研究表明，若未使用CT扫描，约20%的患者肿瘤靶区覆盖是不够的，约27%刚好处于临界状态，只有约53%的患者肿瘤靶区的覆盖度是足够的。因此应用一个准确、有效而又稳定的靶区范围确定方法非常重要，如图1-2所示。对器官因生理运动（如呼吸、膀胱充盈程度等)造成的靶区位置的不确定性，更应该给予动态的靶区足够的剂量覆盖。
附录： X-CT 成像及重建原理 成像基本原理 X 射线被准直后成为一条很窄的射线束。当X 射线管沿一个方向平移时，与之相对应的检测器也跟着作平移运动。这样，射线束就对整个感兴趣的平面进行了一次扫描，检测器接收到了与脏器衰减系数直接相关的投影数据。一次扫描过程结束后，整个X 射线源及检测器系统将沿圆弧旋转一个角度（如每次旋转1°）， 然后再重复平移扫描过程，直至在整个180°圆周上扫描一遍。当把全部投影数据送入计算机后，就 可以通过图像重建算法来重构关于探测平面的二 维图像，图像的灰度值与组织的衰减系数相对应。 左图为一幅只含四个像素的图像，每个像素的衰减系数的值是未知的。根据公式，入射X 射线强 度为I o ，透射后的强度为I ，则在水平方向上可以得到以下方程： 同理还可以在垂直方向与对角线方向列出类似的方程。从原理上讲，只要把其中四个相互独立的方程联立起来求解，就能得出μ1~μ4四个未知数的值。所形成的这幅关于衰减系数的图像就是所要的X-CT 图像，它将向人们显示探查平面上脏器的结构。这就是X-CT 能够从投影数据重建图像的基本原理。 第一代CT 的数据采集方法是用一个X 射线源，一个检测器作同步平移运动，并旋转进行扫描来获得投影数据。它的基本问题是扫描时间比较长(约几分钟），因此只能对那些相对稳定的部位（如头部）成像。 图像重建技术 d o e I I )(232μμ+-=d o e I I )(141μμ+-=图2 第一、二代CT 扫描方式 图1 CT 成像原理说明
0 0 根据投影数据计算出原始图像就是图像重建。重建图像的计算方法有迭代法和反投影法。 (1)迭代法 迭代法的目的是寻找二维分布度函数f(x,y)，使它与检测到的投影数据相匹配。具体做法为：先假设一个最初的密度分布(如假设所有各点的值为0)，根据这个假设得出相应的投影数据，然后与实测到的数据进行比较。如果不符，就根据所使用的迭代程序进行修正，得出一个修正后的分布。这就是第一次迭代过程。以后，就可以把前一次迭代的结果作为初始值，进行下一次迭代。在进行了一定次数的迭代后，如果认为所 得结果已足够准确，则图 像重建过程就到此结束。 一种最简单的迭代算法是所谓的代数重建技术，右图 给出了一幅由四个象素组成的图像，若四个象素的值分别为5、7、6、2。则可以分别获得6个投影数据，包括两个 水平方向，两个垂直方向和两个对角线方向，分别是7、11、9、13、12和8。这就是所能得到的所有的已知数据。 迭代开始，先令所有的重建单元的值为0，第一步计 算出垂直方向的投影值，分别都是0，如图4。把这个计算值与实测值11和9相比较后，将其差值除以2以后分别加到相应的单元上去，就可得到垂直方向的迭代结果，如图5所示。 在此基础上可以再做水平方向的迭代，此时有计算值10、10，实测值为12、8，将它们比较后求出差值，分别加到有关的象素上去，结果如图6所示： f 1=5 f 2=7 f 3=6 f 4=2 11 7 8 12 13 图3 CT 重建说明1 图4 CT 重建说明2
专家解答体内荧光成像技术难点 1.如何解决组织吸收问题 来自斯坦福大学放射学系助理教授Jianghong Rao领导的研究小组在进行“Examining protease involvement in tumor metastasis and cell migration”（肿瘤转移与细胞迁移过程中涉及的蛋白酶）这一项研究中遇到了一个难题：利用标准的荧光分子标记观测深部组织，激发荧光的光源必须能穿透具有强吸收力和光散射的组织，并且当标记分子发出光时，也要能通过同样的组织块，从而被检测到。 为了解决这个难题，研究人员采用了一种称为生物发光共振能量转移（Bioluminescence Resonance Energy Transfer，BRET）的方法进行组织成像。不同于利用生物体外激发光源的能量转移方法，BRET主要依赖于生物发光的荧光素酶来提供荧光标记需要的能量转移。一般而言，进行BRET实验的研究人员是将与荧光素酶与荧光蛋白相交联，后者会吸收生物荧光，并重新发出光，但是由于这些BRET交联物的光仍然有大部分会被吸收和散射掉，因此剩下的信号依然很弱。 Rao改进了这一方法，他将荧光素酶交联在quantum dots (QDs)，而不是荧光蛋白上，这就将发出的光线变成了依然是长波长，但吸收和散射不强的光。为了能对深部组织进行成像，Rao等人又将luciferase-QD这个结构连接上了一个配体——这个配体与目的分子相连。这样当将底物，复合体（包括荧光素酶的荧光基团）注入小鼠的尾静脉的时候，BRET标记就能发出两种特殊的光：蓝色的生物荧光和红色的quantum-dot光，这样就能更清楚的观测组织。 这里Rao用于解决组织吸收问题的是一类新型的荧光探针，即量子点Qdot或称为半导体纳米晶体，所谓Qdot，指的是准零维(quasi-zero-dimensional)的纳米材料，由少量的原子所构成。粗略地说，量子点三个维度的尺寸都在100纳米(nm)以下，外观恰似一极小的点状物，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以量子局限效应(quantum confinement effect)特别显著。 这种纳米材料对于体内光学成像来说有着得天独厚的光学特点，这就是吸收性高、量子产量高、发射谱带窄、斯托克司频移大以及光褪色抗性强等，能够发射不同波长光谱，可以为单一波长所激发，适用于在一个实验中检测多靶点，因此非常适合活细胞成像和动态研究，甚至有人认为这种纳米荧光是纳米技术的真正代表，给荧光技术带来革命性的突破。 其具体特点如下： ·QDs的发射谱单一而且很“窄”。其半峰宽（FWHM）大都在40nm以下，更好的可以达到30nm甚至十几个nm，因此，QDs作为探针，可以很方便的区别于背景信号或者其它探针的信号。 ·QDs的激发谱很宽，可以在低于发射谱的广泛区间内任意选择激发波长。这个属性使得对设备（光源）的选择变得更加方便，而不必受限于特殊激光器。QDs的这个特点还可以让我们在同一固定激发波长下，同时激发不同颜色的QDs，从而使需要实时观测多种目标分子运
医学成像系统的最新发展现状医学成像是指外科医生用以诊断从身体外部无法看到的身体部位的过程，比较常见的方式包括使用内视镜、X光等方式。医学成像又称卤化银成像，因为从前的菲林(胶卷)是用感光材料卤化银化学感光物成像的。 根据成像的形式，可以有影像诊断学、医学超声检查、超声诊断学、乳房摄影术、X射线断层成像、核磁共振成像（又称磁振造影）、X光成像、萤光成像等。 医学图像在医学中占有重要地位。显微镜的发明对医学的发展是一次重大推动。因为它使人们以图像的形式观察到了直接由眼睛所不能看到的微观世界。德国物理学家伦琴(Wilhelm Conrad Rontgen)于1895年11月8日发现X射线，促使医学图像第二次得到重大发展。由于X线在医学上的应用使得人们能观察到过去看不到的人体内部的形态结构。1972年X 线计算机断层成像设备〔X-CT)的问世，使医学成像技术出现了崭新的面貌，它可以给出无重叠的、清晰度相对比度有很大提高的断层图像，这是发现x线以来医学图像的又一次重大发展。100多年来放医学影像设备迅速发展。条件日臻完善，医学成像技术日新月异。特别近些年来，医学影像设备又有一些新的发展动向。第一动向是，技术的发展充实与完善了设备的硬件与软件功能；第二个动向是高档设备的技术指标主要用于临床研究与功能的开发，代表了生产厂家的技术实力，低档设备则在努力充实与不断提高硬件的性能，并且迅速把高、中档设备较成熟的功能与软件移植过来，从而显著改善了低档设备的性能指标，拓宽了低档设备的适用范围。 不同的成像方式经历着不一样的发展阶段，但却给医学带来了客观的贡献。 一、X线成像技术 1895年伦琴发现了X射线，这是19世纪医学诊断学上最伟大的发现。X-ray透视和摄影技术作为最早的医学影像技术，直到今天还是使用最普遍且有相当大的临床诊断价值的一种医学诊断方法。X线成像系统检测的信号是穿透组织后的X线强度，反映人体不同组织对X 线吸收系数的差别，即组织厚度及密度的差异；图像所显示的是组织、器官和病变部位的形状。 随着计算机的发展，数字成像技术越来越广泛地代替传统的屏片摄影。数字X线检查技术包括计算机X线摄影、直接数字X线摄影、数字减影血管造影和X－CT等。X－CT的问世被公认为伦琴发现X射线以来的重大突破，是标志着医学影像设备与计算机相结合的里程碑。自20世纪70年代初开始在临床应用以来，经过多次升级换代，由最初的普通头颅CT机发展到现在的高档滑环式螺旋CT和电子束CT。其结构和性能不断完善和提高，可用于身体任何部位组织器官的检查，因其密度分辨率高，解剖结构显示清楚，对病变的定位和定性较高，已成为临床常用的影像检查方法。 此外，双源CT 系统以及真三维容积成像技术成为近年来医学成像的研究热门。西门子
红外热成像组件测试分析系统 Thermal Infrared Imaging Component Measurement System 作者：寇小明沈强 职务：高级工程师 公司：陕西海泰电子有限责任公司 应用领域：产品测试 挑战：寻求一种可以兼顾科研分析和生产过程工艺控制以及现场试验与维修检测的一体化便携式红外热成像组件测试分析系统。 应用方案：采用National Instruments公司PXI模块化仪器结构，在LabVIEW、IMAQ Vision、Digital Multimeters等工具软件下开发了可以实现分级测试、系统测试调试及系统性能分析功能的红外热成像组件虚拟仪器检测调试分析系统，具有良好的灵活性和扩展性。 使用的产品：LabVIEW, IMAQ Vision, Digital Multimeters, NI Scope, PXI 5112, PXI6115, PXI5411, PXI4060等 介绍 本文论述了红外热成像组件虚拟仪器检测调试分析系统的设计思想和实现方案。通过采用PXI模块化仪器结构，利用虚拟技术强大的采集分析能力和机器视觉技术结合起来实现整个系统，在极大地缩减了测试仪器规模的情况下，提供了丰富的测试、调试分析功能，并提供了良好的可灵活性与扩展性。 引言 红外热成像组件通常由 红外镜头、光机扫描器、探测 （制冷）器、信号处理单元、控 制通讯及显示装置等组成。信 号处理单元是红外热成像组 件的重要组成部分，它包括探 测器输出的红外视频放大电 路、数字扫描转换电路、数字 图像处理电路、光机扫描伺服 控制指令电路和模拟／数字输 出显示电路等。对红外热成像 组件而言，除系统的光学性能 外，传感器的响应特性如信号 传递函数、图像均匀性、图像 信噪比，扫描与图像时钟信号 的同步精度、热图的控制性能 及其通讯控制能力等也是系 统的主要性能指标。由于内含 复杂、精密的光学部分和电子 线路，影响产品性能的因素非 常之多，如传感器的响应特性 曲线、处理单元的冲击响应、 系统的本征电噪声和热噪声 以及工艺差别等，每一个因素 在不同的环境条件下的影像 程度也不同，使得批生产时组 件的性能一致性差别非常大， 成品率很低。因此，必须针对 信号处理单元的主要技术性 能及为达到系统最佳性能而 进行的匹配调试工艺建立专 用的性能检测与监控系统，以 保证系统的质量。 为了从研制水平和生产 工艺控制两个方面同时采取 措施提高系统的成品率，通常 需要进口专用的红外综合检 测仪，这种仪器测试的参数 全、精度高的，但造价非常高， 且只能进行整机测试，不能进 行仿真和控制，不易维护和升 级。如果采用标准箱式仪器搭 建这套测试系统，则需要示波 器、万用表、任意波形发生器 （多台）、高速同步数据记录 仪（多台）、动态信号分析仪、 传递函数分析仪、逻辑分析仪 等设备。由于是分立测试，不 能保证信号之间的同步时序， 体积庞大、接线复杂，即使如 此，对热图像分析来说，仍然 是无能为力的，特别是对于系 统的MTF、SiTF、MRTD、 MDTD、NETD等系统总体性 能指标的测量，无法实现专用 的算法和测试方法。 为了兼顾科研过程中的 分级测试、单元仿真测试、系 统性能分析和生产过程的工 艺参数积累分析和工艺过程 控制，并兼顾现场试验和检测 维修，经过充分的调研和分 析，决定采用ＰＸＩ模块化虚拟
Advances in Analytical Chemistry 分析化学进展, 2016, 6(4), 109-115 Published Online November 2016 in Hans. https://www.doczj.com/doc/019851733.html,/journal/aac https://www.doczj.com/doc/019851733.html,/10.12677/aac.2016.64017 文章引用: 黄红香. 菁染料及其功能化的纳米材料在生物分析和近红外荧光成像方面的应用研究进展[J]. 分析化学 Research Progress in Cyanine Dyes and Their Functionalized Nanocomposites Used for Bioanalysis and Near-Infrared Molecular Fluorescent Imaging Hongxiang Huang Department of Macromolecular Science of Fudan University, State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Shanghai Received: Oct. 11th , 2016; accepted: Nov. 1st , 2016; published: Nov. 7th , 2016 Copyright ? 2016 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/019851733.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Cyanine (Cy) compounds can produce strong fluorescent emission in the near infrared region after radiation and be easily modified with various substituents, thus they have been recently widely used as fluorescent probes to bind with bio-molecules, cells and tissues. The as-prepared lumi-nescent materials have provided a facile route for the bioanalysis, molecular fluorescent imaging and clinicopathologic analysis, especially for the tumour diagnosis and treatment. In this work, we reviewed the latest achievement of applications of several well-known cyanine derivatives such as Cy3, Cy5, Cy7, Cy3.5, Cy5.5, and their bio-nanocomposites produced with inorganic nanoparticles as luminescent probes in the fields of bioanalysis and near infrared molecular imaging. Keywords Cyanine, Bioanalysis, Near Infrared Image, Bio-Nanocomposite, Fluorescence 菁染料及其功能化的纳米材料在生物分析和 近红外荧光成像方面的应用研究进展 黄红香 Open Access