《核磁共振影像技术》PPT课件

∵S1→S2
S1PPRS2PRP S1P1 R1P1 S2P2 R2P2
∴R1P1=R2P2 且P1、P2在胶片中心位置不 变 ∴R点的影像即R1R2位置也 不变，即可获得清晰的断 层图像。
1、 NMR现象的发现（属于原子核物理研究范畴）
1945年12月，哈佛大学的 Purcell和他的小组， 在石蜡样品中观察到质子的核磁共振吸收信号
不仅为MRI奠定了基础，而且鼓舞了这一 领域的学者。
1988年Damadian和Lauterbur获美国最高科 技奖（总统奖）。
Lauterbur和英国Mansfield共同获2003年 Nobel医学及生理学奖。
2003 Nobel Prize in Physiology or Medicine
（2）奇偶核:质子数是奇数，中子数是偶数；或 质子数是偶数，中子数是奇数的核，自旋量子数 I=1/2，3/2，5/2…等半整数；
（3）奇奇核:质子数是奇数，中子数也为奇数的 核，I=1，2，3…等正常数。
只有自旋量子数 I 0 的原子核要进行自旋运动，原 子核的自旋运动用自旋角动量L描述，L的方向与自旋 轴重合。
原子核的一般特性 核中的质子数核的电荷； 核中的质子数目（Z）+中子数（N）核的质量（A）
2、核素
Z、N相同且有相同能量状态的一类原子核称为核素； 或Z、A相同且有相同能量状态的一类原子核称为核素；
4.1.2 原子核的电荷
原子核带正电荷，其电荷量Q=Ze 即核中的质子数核的电荷；
4.1.3 原子核的质量
RF信号包含人体内组织空间的定位信息， MR图像就是一个显示来自人体层面内每个体 素RF信号强度大小的象素陈列。图像象素的亮 度取决于相应体素所发射的RF信号的强度，而 RF的强度又取决于组织的性质。

磁共振成像技术在以下几个方面取得很大进 展：
•
1.回波平面成像（echoplannar maging,EPI），使MR 的成像时间大大缩短，可在100～200ms内得到高分 辨率的图像（像素宽度＜1.5mm＝。分辨率较低的 图像（像素宽度＞3mm）只需50ms就可得到。
2.磁共振血管造影（magnetic esonance angiography，MRA），不需要造影剂即可得到血管 造影像，优于CT和X线血管造影。还有磁共振的灌 注和渗透加权成像，不仅提供了人体组织器官形态 方面的信息，还提供了功能方面的信息。
磁场强度:0.1~0.4T 磁场均匀性:C≤10ppm 瞬时稳定性：≤（0.5~1.5） ppm/h 磁体孔径：1m×0.5m
磁场强度:0.5~9.4T,多为0.5~3T 磁场均匀性:10~15ppm 瞬时稳定性：≤0.1ppm/h 磁体孔径:0.9~1.0m 充磁时间：0.2~0.5h
梯度磁场系统
有效梯度场两端的磁
场强度差值除以梯度场施
加方梯向度场上强有示效意图梯度场的范 围（长度）即表示梯度场
强，即：
•
梯度场强（mT/M）＝
梯度场两端的磁场强度差
值/梯度场的长度
• 切换率（slew rate）是指 单位时间及单位长度内的 梯度磁场强度变化量，常 用每秒每米长度内磁场强 度变化的毫特斯拉量 （mT/M.S）来表示，切换 率越高表明梯度磁场变化 越快，也即梯度线圈通电 后梯度磁场达到预设值所 需要时间（爬升时间）越 短
现代新型的发射线圈由高功率射频放大器供能所现代新型的发射线圈由高功率射频放大器供能所发射的射频脉冲强度增大因而所需要的持续时间发射的射频脉冲强度增大因而所需要的持续时间缩短加快了缩短加快了mrimri的采集速度的采集速度接收线圈接收线圈接收线圈离检查部位越近所接收到的信号越强接收线圈离检查部位越近所接收到的信号越强线圈内体积越小所接收到的噪声越低因而各产线圈内体积越小所接收到的噪声越低因而各产家开发了多种适用于各检查部位的专用表面线圈家开发了多种适用于各检查部位的专用表面线圈如心脏线圈肩关节线圈直肠内线圈脊柱线圈如心脏线圈肩关节线圈直肠内线圈脊柱线圈计算机系统计算机系统射频发射射频线圈射频接收梯度形成梯度放大与线圈梯度控制计算机重建控制显示控制射频控制阵列机ap显示设备计算机系统计算机系统cpu缓存器梯度驱动直接控制梯度存储器缓存器计算机间接控制rf地址计数器数据寄存器rf存储器rf数据锁存储器rfdacrf脉冲控制部分原理框图计算机系统磁共振成像技术在以下几个方面取得很磁共振成像技术在以下几个方面取得很大进展

纵向磁化的驰豫 Mzt M0
横向磁化的驰豫 Mxyt
Mzt=M0(1-exp- t/T1)
饱和
在射频脉冲激发后，纵向磁化由平衡态变 成激发态，称为磁饱和。纵向磁化完全消 失称为完全饱和，纵向磁化部分消失称为 部分饱和。
T1的物理学意义
其物理学意义相当于一个“弛豫周期”， 每 的6经3过%一。个由T于1时纵间向则弛纵豫向是磁高化能恢态复自其旋剩释余放值 能量恢复低能态的过程，所以高能态自旋 必须通过有效的途径将能量传递至周围环 境（晶格）中去，因此又称其为自旋――晶 格弛豫。
根据不同原子自旋量子数的不同，在磁场作 用下，产生不同的能级数，这种现象称为塞曼效 应。
如11H的自旋量子数I=1/2，其能级数n=2S+1=2。 即具有两种形式的量子化能级分布。
即为E(＋1/2)和E(-1/2).
静磁场对样本的作用
E+1
E0
E+2
E-1 E-2
自旋磁矩的能量呈量子化分布。
这种运动方式称为进动或旋场中的自旋磁矩必然绕磁场进动，进动频率 与磁场强度成正比。

f=ω/2 π
,
ω＝ γB0
f为线频率(Hz)，ω 为角频率（弧度/秒）， 与磁场强度成正比，γ为旋磁比常数。

Larmor进动
上旋态 下旋态
进动磁矩的 空间效应
2，对应一个复数S=Sx+iSy，复数S的模 (Sx2+Sy2)1/2 对应于Mxy。矢量的相位＝模角θ =arctangSy/Sx
3, 实部信号Sx、虚部信号Sy及其衍生的模信号 (Sx2+Sy2)1/2 和相位信号θ 都可作为图像模式，分 别称为实像、虚像、模像及相位图像。

X
X
体各类组织均有特定T1
（4）停止后一定时间
（p5p）t课件恢复到平衡状态
、T2值，这些值之间的
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差异形成信号对比
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纵向弛豫或称 自旋－晶格弛 豫 (T1弛豫)
横向弛豫或 称自旋自旋 弛豫 (T2弛豫)
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● 人体——进入磁场——磁化——施加射频脉冲、H核磁矩发生90。偏转， 产
生能量——射频脉冲停止、弛豫过程开始，释放所产生的能量（形成MR信 号）——信号接收系统——计算机系统 ● 在弛豫过程中，即释放能量（形成MR信号），涉及到2个时间常数：纵向 弛豫时间常数—T1；横向弛豫时间常数—T2 ● 加权（weighted ）的概念：MR成像过程中，T1、T2弛豫二者同时存在， 只是在某一时间内所占的比重不同。如果选择突出纵向（T1）弛豫特征的 扫描参数（脉冲重复时间和回波时间，以毫秒计）用来采集图像，即可得 到以 T1弛豫为主的图像，当然其中仍有少量T2弛豫成分，因是以T1 弛豫 为主，故称为T1加权像（weighted Imaging WI）。如果选择突出横向 （T2）弛豫特征的扫描参数采集图像……… 加权或称权重，有侧重、为主的意思 ● 因为人体各种组织如肌肉、脂肪、体液等，各自都具有不同的T1和T2弛豫 时间值，所以形成的信号强度各异，ppt课因件此可得到黑白不同灰度的图像 18
造影剂入血行——病变组织间隙—— 与病变组织大分 子结合——T1驰豫接近脂肪或Larmor频率———T1缩短 ——强化（白），（称间接增强）
影响因素：病变区的血流；灌注；血脑屏障。与血液 内的药浓度不绝对成正比，ppt课达件一定浓度后不起作用。26
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特殊检查：

• 1983年，MRI设备进入市场。 • MRI设备具有对软组织成像好的优点。把大量的波谱分析技术运用到医用MRI设
备上，使MRI设备不仅可获得解剖学信息，而且可获得其他方面的信息，如生理 和生化方面的信息。
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二、主要特点及临床应用
MRI 与 CT 各 有 优 点 ， 可 以 互 相 补 充 。 通 过 MRI设备与CT扫描机的性能比较和临床应用比较， 可以看出：MRI设备的优点为： ①多参数成像，可提供丰富的诊断信息 ②多方位成像 ③大视野成像 ④组织特异性成像 ⑤人体能量代谢研究 ⑥无电离辐射，即无创性检查 ⑦无骨伪影干扰
曲（Spin Warp）成像法。 • 1977年，达马丁完成了首例动物活体肿瘤检测成像，并获得首张人体活体
MRI设备图像。
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• 1980年，阿勃亭（Aberdeen）领导的研究小组发表了利用二维傅立叶变换对 图像进行重建的成像方法。该成像方法效率高、功能多、形成的图像分辨力高、 伪影小，目前医用MRI设备均采用该算法。
从每个体素的MR信号中获得与像素灰度值有关的数 据并产生MR图像，MR图像重建是采用傅里叶变换的 方法。
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幅度
幅度
时间
频率
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感谢您的观看！
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三、驰豫
驰豫是指自旋系统由激发态恢复至其平衡态 的过程，也就是纵向磁化恢复和横向磁化衰减 的过程。
Z
B0 Mxy
M Mz
X
Y
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（1）纵向驰豫及纵向驰豫时间

核磁共振技术
概 述
• 核磁共振的方法与技术作为分析物质的手段 ，由于其 可深入物质内部而不破坏样品 ，并具有迅速、准确、 分辨率高等优点而得以迅速发展和广泛应用 ，已经从 物理学渗透到化学、生物、地质、医疗以及材料等学
科 ，在科研和生产中发挥了巨大作用 。
• 核磁共振是1946年由美国斯坦福大学布洛赫(F.Block)和
布洛赫(Felix Bloch )
珀赛尔 (Edward Purcell)
1991年诺贝尔化学奖：恩斯特R.R.Ernst（1933－） 瑞士物理化学家
他的主要成就在于他在发展高分辨 核磁共振波谱学方面的杰出贡献。 这些贡献包括： 一.脉冲傅利叶变换核磁共振谱 二.二维核磁共振谱 三.核磁共振成像
2002诺贝尔化学奖:
瑞士科学家库尔特· . 维特里希“for his development of nuclear
magnetic resonance spectroscopy for determining the threedimensional structure of biological macromolecules in solution".
原子核的基本属性
• （１）、原子核所带电荷和质量：
•
原子核是有带正电荷的质子和中子组成。与 核外电子类似，原子核也有自旋现象。
如同电子具有自旋角动量和自旋磁矩一样， 核也具有自旋角动量和自旋磁矩。
• （２）、原子核的自旋与核磁矩： •
1. 原子核的磁性
众所周知，原子是由原子核及绕核旋转的电子组成的，原子核带正电 核，这些正电荷主要分布在原子核的表面上。由于原子核的自转，根 据电磁学原理，电子的运动产生磁场，于是原子核就有了磁性。原子 核磁性大小一般用磁矩μ表示 ：

利进行和结果的准确解读。
THANK YOU
发展历程
从1970年代的初期研究，到1980年代初期的初步应用，再到现在的广泛应用 ，MRI技术不断发展。
未来趋势
随着技术的进步，MRI将更加快速、高分辨率、高灵敏度，并有望与其他医学 影像技术结合，提高疾病的诊断准确率。
02
MRI系统构成与技术
MRI系统的硬件组成
01
02
03
04
磁体系统
产生静磁场，是MRI系统的核 心部分。
关节病变
MRI能够观察关节的结构 和病变，有助于诊断关节 炎、关节损伤等疾病。
肿瘤的诊断与分期
肿瘤定位
MRI能够准确地定位肿瘤的位置 ，有助于医生制定手术或治疗方
案。
肿瘤分期
MRI可以评估肿瘤的侵犯范围和分 期，为医生提供制定治疗计划的依 据。
肿瘤疗效评估
MRI可以监测肿瘤治疗的效果，为 医生调整治疗方案提供参考。
磁共振成像与应用ppt课件
汇报人：可编辑 2024-01-11
目录
• 磁共振成像（MRI）概述 • MRI系统构成与技术 • MRI在医学诊断中的应用 • MRI在科研领域的应用 • MRI的安全与防护 • 案例分析与实践经验分享
01
磁共振成像（MRI）概述
MRI的定义与原理
定义
磁共振成像（MRI）是一种利用 磁场和射频脉冲来检测人体内部 结构的非侵入性成像技术。
梯度系统
用于空间定位，产生不同的磁 场强度。
射频系统
发射和接收射频信号，实现信 号的激发和接收。
计算机系统
处理和显示图像，实现数据采 集、重建和显示等功能。
MRI的扫描序列与参数
自旋回波序列（Spin Echo）：最常 用的序列，通过90度和180度脉冲组 合获取信号。

人体危害
由于射频线圈的电流所致的电阻率丧失，组 织中可产生热量，高场强的MRI扫描机比低 场强者更有可能产生能被测到的体温升高。
尽管证明没有危害，但对那些散热功能障碍 的病人，高热的病人，必须谨慎处理，防止 产生过多的热量，特别是在热而又潮湿的环 境下更应注意
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人体危害
磁共振检查时，要把人体置于强大的 外加静磁场和变化着的梯度磁场内
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03 MRI检查注意事项
人体危害
目前，经过各国医药工业管理部门批准生产的MR 成像仪都是安全的，均证明对人体没有不良作用
六类人群不适宜进行核磁共振检查
安装心脏起搏器的人 有或疑有眼球内金属异物的人 动脉瘤银夹结扎术的人 体内金属异物存留或金属假体的人 有生命危险的危重病人 幽闭恐惧症患者等
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13 24
属无创伤 无射线检查
成像参数多 信息量大
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MRI检查的限制
01 体内有金属异物，尤其被 检部位有磁铁性金属异物
02 重危病人需要生命监护 系统和生命维持系统者 扫描时间较长，噪声大。严
03 重不合作者，精神病患者， 危重病人，幽闭恐惧症患者
04 妊娠病人，尤其妊娠3个月内 急诊（脊髓损伤除外）
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发展前景
快速成像技术
MR扫描时间过长和人体的生理运动之 间的矛盾仍是目前MR成像诊断中的一 大问题。如果屏气一次或数次即可完 成图像采集的话，那么胸部和腹部的 成像质量就能改善。工程技术人员在 这方面进行了很多研究并且仍在不断 改进完善中
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MRI优点
具有较高 的分辨率 具有任意方向直 接切层的能力
进入扫描室前勿穿戴任何金属 物品如手表、发夹、眼镜、活 动假牙等，女性带有金属节育 环时，检查前一周取出节育环

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三、病理组织的信号特点
• 出血：影像表现很复杂，与出血的部位、 时间有关
① 《24h仅见周围水肿征象； ② 1~3天急性期，脱氧血红蛋白可使T2缩短
且水肿更明显； ③ 3~14天亚急性期，红血球溶解破坏，脱
氧血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，T1弛豫 明显缩短T2弛豫延长，周围水肿存在； ④ 》14天慢性期，高铁血红蛋白氧化为半 色素，含铁血红蛋白沉积血肿周边部。
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三、病理组织的信号特点
• 坏死：坏死组织的水分增多，肉芽组织形 成，慢性纤维结缔组织形成；
• 钙化：质子密度很少，不如CT敏感； • 囊变：囊内容物-纯水物质，蛋白质水分； • 肿瘤：病理组织成分复杂，影像特点与其
所含成分有关，一般来讲肿瘤组织的质子 密度较正常组织高，T1延长不明显，T2延 长明显。
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一、磁共振成像基本原理
• 值得注意的是，MRI的影像虽然也以不同的 灰度显示，但其反映的是MRI信号强度的不 同或弛豫时间T1与T2的长短，而不象CT图 像，灰度反映的是组织密度。
• 一般而言，组织信号强，图像所相应的部分 就亮，组织信号弱，图像所相应的部分就暗， 由组织反映出的不同的信号强度变化，就构 成组织器官之间、正常组织和病理组织之间 图像明暗的对比。
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目录
一、磁共振成像基本原理 二、磁共振常见物质的信号特点 三、病理组织的信号特点 四、中枢神经系统磁共振成像常用序列 五、磁共振图片展示
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四、中枢神经系统MRI常用序列
• 自旋回波（SE）序列 采用“90°-180°” 脉冲组合形式构成。 其特点为可消除由于磁场不均匀性所致 的去相位效应，磁敏感伪影小。但其采集 时间较长，尤其是T2加权成像，重T2加权 时信噪比较低。该序列为MRI的基础序列。

化学交换饱和转移成像（Chemical Exchange Saturation Transfer，CEST）：通过测量化学交换过程中产生的磁共振 信号来反映组织内的特定代谢物浓度，常用于神经退行性疾 病和肿瘤的研究。
05 磁共振的优势与局限性
优势
无电离辐射
磁共振成像技术利用磁场和射频脉冲，而 不是X射线，因此没有电离辐射，对病人
磁场均匀度
为了保证检测结果的准确性，磁体 系统需要提供高均匀度的磁场环境 。
射频系统
发射器
射频系统中的发射器负责 产生高频电磁波，用于激 发人体内的氢原子核。
接收器
接收器负责接收氢原子核 返回的信号，并将其转换 为可供计算机系统处理的 电信号。
射频线圈
射频线圈是发射和接收电 磁波的重要部件，其设计 和性能对信号质量和成像 质量有重要影响。
研究和发展分子成像技术，实现从分子水平上对疾病进行早期诊断 和疗效评估。
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磁共振的发展历程
1946年，美国科学家Bloch和Purcell 共同获得了诺贝尔物理学奖，因为他 们发现了核磁共振现象。
1977年，美国科学家Mansfield和 Maudsley开发出了基于快速扫描的 磁共振成像技术，大大缩短了成像时 间。
1971年，美国科学家Damadian发明 了第一台核磁共振成像仪，并获得了 专利。
无害。
高软组织分辨率
磁共振成像能够清晰地显示软组织结构， 对于脑、关节、肌肉等部位的病变诊断具
有优势。
多参数成像
磁共振成像可以获取多种参数，如T1、T2 、质子密度等，从而提供丰富的诊断信息 。
功能成像
除了结构成像外，磁共振还可以进行功能 成像，如灌注成像和弥散成像，有助于疾 病的早期诊断和预后评估。

• VENC选择大于血精流选p时pt ，血管中心信号增37
流速编码梯度
精选ppt
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各部位血管内血液流速
精选ppt
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PC MRA的优缺点
优点：
• 对各种流速的血流均敏感 • 对FOV内流动的血流敏感 • 减小了失相位的影响 • 增大了背景的抑制 • 可作血流测定
缺点：
• 3D需较长的成像时间 • 对湍流更为敏感
临床应用：
➢ 颈动脉成像 ➢ 颅内静脉系统成像 ➢ 作为CEMRA的定位像
参数设置和定位：
➢TE = min; TR = min
➢ 翻转角＝50～60 ˚
➢层面定位方向逆血流而行以减小饱和效应
精选ppt
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3D TOF法
利用流入增强效应来增强血流信号采 用了无间隔的容积扫描，分辨力好， 但是由于是容积采集，血流在成像容 积内要经过较长的距离，而流入增强 效应持续的距离较短，在血液流出成 像容积前，血液的信号减弱 。
SAT脉冲 ：在扫描容积和 不需要的血管源之间放置 SAT脉冲。
在进入扫描块前接收到 SAT脉冲的血流被饱和 掉。
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TOF家族
2D TOF GRE/SPGR 3D TOF GRE/SPGR 2D FAST TOF GRE/SPGR 3D FAST TOF GRE/SPGR
精选ppt
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2D TOF法
临床应用：
➢ 颅内动脉成像
参数设置和定位：
➢TE = min or outphase; TR = 30ms＋
➢ 翻转角＝20 ˚
➢采用斜坡脉冲使厚块内血流信号强度均一
➢可加磁化对比转移增加背景抑制
➢多块采集时厚块之间须有至少1/4的层面重叠

穿着要求
穿着舒适、无金属纽扣或拉链的衣 服进行检查。
检查中的安全问题
保持静止
在检查过程中，需要保持静止不动，以免影 响成像效果。
遵循医生指导
在检查过程中，需要遵循医生的指导，如保 持正常呼吸、不要憋气等。
观察身体反应
在检查过程中，需要观察身体是否有不适反 应，如有异常应及时告知医生。
避免携带电子设备
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磁共振成像系统
磁体系统
01
磁体类型
磁体系统是磁共振成像的核心 部分，主要分为永磁型、超导
型和脉冲型三种类型。
02
磁场强度
磁场强度是衡量磁体性能的重 要指标，通常在0.5-3.0特斯拉
之间。
03
磁场均匀性
为了获得高质量的图像，磁场 的均匀性必须得到保证，通常
要求在±0.01ppm之内。
梯度系统
• 技术挑战：高场强磁共振成像技术需要更高的技术和资金投入，同时还需要解决磁场均匀性、信噪比和安全性等问题。
快速成像技术
总结词
快速成像技术能够缩短成像时间，提高成像效率 ，减轻患者的痛苦和不适感。
发展趋势
随着快速成像技术的不断改进和完善，其应用范 围也将不断扩大，未来可能会成为磁共振成像技 术的主流之一。
02
详细描述
多模态成像技术是当前研究的 热点之一，它能够综合利用多 种成像模式的信息，如磁共振 成像、超声成像、X射线成像 等，从而提供更加全面和准确
的诊断结果。
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发展趋势
多模态成像技术的应用范围将 不断扩大，未来可能会成为医
学影像技术的主流之一。
04
技术挑战
多模态成像技术需要解决不同 模态之间的兼容性和同步性问 题，同时还需要进一步提高图