一、课程简介

医学影像成像理论(Theory of Medical imaging)是医学影像技术专业(本科)的专业基础课程,主要讲解X射线成像、磁共振成像、放射性核素成像、超声波成像的理论基础。其主要任务是：使学生通过本课程的学习,在已有的数学、物理学、电子学理论知识的基础上,较系统地掌握地掌握医学影像原理的基本理论、基本知识,为专业课的学习及以后的工作打下良好的基础。

医学影像成像理论课程总时数为48学时，其中理论讲授48学时，第4学期上课，为必修考查课，学分2.5。

二、课程目标

（一）基本理论知识

绪 论

X线成像基本理论

模拟X线成像

数字X线成像

医学影像成像相关基础

CT成像基本原理

CT特殊成像原理

CT图像质量

磁共振成像原理

磁共振成像序列

特殊磁共振成像原理

磁共振图像质量

核医学成像理论

（二）基本技能

医学影像成像理论将为学生奠定有关医学影像原理的物理基础，为学生的图像诊断提供物理学依据。

（三）基本素质

通过理论知识的讲授加强对学生抽象与逻辑思维能力的培养；强调理论与实际相结合；在教学过程中，要注意培养学生的自学能力，分析问题和解决问题的能力，课后应给予学生一定数量的习题作业，并介绍一些课外参考书。

三、学时分配

四、理论教学目标与内容

理论讲授部分的学习要求分为三个方面：1.要求学生掌握的内容；2.要求学生熟悉的内容；3.要求学生了解的内容。掌握内容要求学生深入全面领会贯通这些知识，并能熟练地联系实际加以运用，做到牢固掌握；熟悉的内容要求学生深刻理解，并能加以运用；了解的内容，要求学生应知道其要点，学到有关知识。

第一单元 绪论

目标

1.掌握：①普通X线成像基础，CT、MRI成像理论；②各类成像方式的特点；③医学影像成像理论新进展。

2.熟悉放射性核素成像原理。

内容

1.详细讲解：①普通X射线成像基础；②CT成像理论概述；③MRI成像理论概述。2.一般介绍：①各类成像方式的特点；②医学成像理论新进展。

第二单元 X线成像基本理论

目标

1.掌握：①X射线与物质的几种相互作用过程；②X射线衰减规律。

2.熟悉影响X线衰减的因素。

3.了解X线在诊断放射学中各种发生作用的概率。

内容

1.重点阐述：①线性衰减系数；②光电效应；③康普顿效应；④电子对效应。

2.详细讲解：①单能X线的衰减；②半价层。

3.一般介绍：①连续X线的衰减；②X线滤过；③X线在人体内的衰减。

第三单元 模拟X线成像

目标

1.掌握：①X线透视和普通X线摄影的基本原理；②软X线摄影和高千伏X线摄影。

2.熟悉：①X线影像信息的形成；②X线影像信息的转换与显示。

3.了解：①X线影像质量评价参数；②影响X线摄影图像质量的因素。

内容

1.重点阐述：①X线成像原理；②X线透视基本原理；③X线摄影基本原理。

2.详细讲解：①软X线摄影；②高千伏X线摄影；③X线影像信息形成的基本原理。

3.一般介绍：①X线影像质量评价参数；②影响X线摄影图像的因素。

第四单元 数字X线成像

目标

1.掌握：①数字成像的特点；②CR的成像过程，CR成像理论；③数字X线摄影的特点；④DSA的成像原理及基本过程，DSA的减影方法及图像图像处理功能；⑤数字体层摄影的基本原理及双能X线DR成像基本理论。

2.熟悉：①数字成像概念，CR系统成像原理和IP的结构及特性；②CR的后处理方法；③DR直接成像和DR间接成像原理；④影响DSA图像质量因素以及改善图像质量的措施；⑤DTS图像重建的不同算法。

3.了解：①数字X线成像原理；②影响CR图像质量的因素；③影响DR图像质量因素；④DSA成像方式及DSA系统的成像链；⑤DTS及DE的特点、适应症及临床应用。

内容

1.重点阐述：①数字图像；②数字成像基本概念；③数字图像的形成；④数字图像的基本处理；⑤数字X线摄影。

2.详细讲解：①CR系统工作流程与成像原理；②成像板；③CR系统的图像处理；④影响CR影像质量因素；⑤DR直接成像原理；⑥DR间接成像原理；⑦DSA成像原理。

3.一般介绍：①影响DR图像质量因素；②DSA图像处理；③影响DSA图像质量因素；④数字体层摄影原理；⑤图像重建算法；⑥双能X线DR成像基本理论；⑦DTS及DE的特点、适应症及临床应用。

第五单元 医学影像成像相关基础

目标

1.掌握：①胶片分类和胶片基本参数、基本成像原理；②显示器及激光打印技术的基本分类；③X线对比剂及MRI顺磁性对比剂的分类、特点、作用机理及不良反应机理；④高压注射器的工作原理、工作流程、主要参数及各参数对图像质量的影响。

2.熟悉：①数字胶片累心核特点；②显示器的技术参数；③激光打印机的基本原理；④MRI对比剂的分类及特点，MRI超顺磁性和铁磁性对比剂的增强机制，MRI对比剂不良反应的表现，预防及处理，对比剂外渗的原因及处理；⑤常用碘对比剂的化学名及临床应用，对比剂的引入方式及体内代谢作用机理，水溶性碘对比剂不良反应的分类、预防及处理；⑥高压注射器的基本结构和功能，工作特点及临床应用。

3.了解：①数字胶片结构；②CRT、LED显示器，激光相机的具体结构；③MRI特异性对比剂的作用机理及临床应用，对比剂肾病的诊断标准及发生机制；④高压注射器的种类。

内容

1.重点阐述：①胶片分类；②胶片结构、参数和成像原理；③显示系统与显示器；④激光打印技术分类。

2.详细讲解：①影像增强对比剂的分类；②对比剂的作用机理；③对比剂不良反应机理。

3.一般介绍：①高压注射器工作原理；②高压注射器的主要参数及各参数对图像质量的影响。

第六单元 CT成像基本原理

目标

1.掌握：①CT图像本质特点，CT成像相关基本概念，CT成像的基本原理；②非螺旋CT扫描方式、螺旋CT扫描方式；③Radon变换，中心切片定理的原理；④显示处理及二维、三维重组。

2.熟悉：①CT成像基本过程；②单层螺旋CT扫描与多层螺旋CT扫描方式的区别；③滤波反投影算法与迭代重建算法的基本原理及优缺点；④兴趣区域测量、最大密度投影及最小密度投影。

3.了解：①断层螺旋CT扫描与多层螺旋CT扫描方式的优缺点；②各种重建算法的数学原理；③容积再现及仿真内镜。

内容

1.重点阐述：①CT图像本质特点；②CT成像相关基本概念；③CT成像的基本原理与过程；④CT图像重建的数学基础；⑤CT图像重建算法。

2.详细讲解：①非螺旋CT成像；②单层螺旋CT成像；③多层螺旋CT成像；④二维重组的原理、显示方法、临床应用；⑤三维重组的原理、显示方法、临床应用。

3.一般介绍最大密度投影原理、显示方法、临床应用。

第七单元 CT特殊成像原理

目标

1.掌握：①CT剂量的表征量和CT扫描参数与辐射剂量的关系；②能量/能谱成像的物质分离、单能量成像和能量曲线；③灌注成像的灌注参数和灌注特点。

2.熟悉：①辐射剂量CT成像的理念；②能量/能谱成像的各项功能和参数的应用特点；③灌注模型的分类和参数的应用特点。

3.了解：①综合降低CT辐射剂量的方法；②能量/能谱成像的定义、原理、临床应用范畴；③灌注成像的概念、临床应用。

内容

1.重点阐述：①CT剂量的表征量；②CT扫描参数与辐射剂量的关系；③综合降低CT辐射剂量的方法。

2.详细讲解：①双能量CT成像；②能谱CT成像。

3.一般介绍CT灌注成像。

第八单元 CT图像质量

目标

1.掌握空间分辨力、密度分辨力、信噪比、伪影的定义及其影响因素。

2.熟悉影响CT图像质量的因素。

3.了解：①常用CT图像质量测试方法；②CT图像质量控制；③质量控制基本内容的测试方法。

内容

1.重点阐述：①空间分辨力；②密度分辨力；③信噪比。

2.详细讲解：①与机器性能及CT成像技术有关伪影影响因素；②与病人相关因素的伪影；③螺旋CT固有特征引起的伪影。

3.一般介绍：①因CT操作者导致的伪影；②机器的校准。

第九单元 磁共振成像原理

目标

1.掌握：①原子核的性质及在静磁场中的运动规律；②自旋核的宏观特性及磁化强度矢量M的运动规律；③弛豫概念；④自由感应衰减信号；⑤选层、相位编码、频率编码；⑥K空间的基本概念。

2.熟悉：①磁共振概念及产生条件；②射频磁场的作用及发生；③自由感应衰减信号的形成与检测；④梯度磁场的作用原理和MRI的空间定位；⑤K空间的填充方式。

3.了解：①磁共振成像发展史；②磁共振成像的特点及局限性；③FID信号的傅立叶变换和化学移位；④二维磁共振数据采集；⑤傅立叶变换图像重建。

内容

1.重点阐述：①原子核与核磁矩；②静磁场中的核自旋；③宏观磁化；④磁共振成像空间定位。

2.详细讲解：①磁共振产生条件；②磁化强度矢量M的激发和章动；③弛豫和弛豫时间。

3.一般介绍：①磁共振信号检测；②图像重建与K空间。

第十单元 磁共振成像序列

目标

1.掌握：①脉冲序列概念以及自旋回波序列和快速自旋回波序列的基本原理和序列特点；②IR序列的基本形式和序列特点，TI时间的概念；③GRE序列的基本形式、原理和序列特点；④EPI序列的概念、成像原理和常用分类。

2.熟悉：①自旋回波序列和快速自旋回波序列的基本原理及特点；②IR序列的基本原理及特点；③GRE序列基本原理及特点；④EPI序列的临床应用。

3.了解：①自旋回波序列及快速自旋回波序列的临床应用；②IR序列的临床应用；③GRE序列的临床应用；④EPI序列伪影产生的原理及降低伪影的因素。

内容

1.重点阐述：①快速自旋回波序列的基本形式；②快速自旋回波序列的特点；③快速自旋回波序列的衍生序列；④翻转恢复序列的基本形式；⑤IR序列的特点；⑥翻转恢复序列的衍生序列。

2.详细讲解：①GRE序列与SE序列的区别；②梯度回波序列的特点；③梯度回波序列的衍生序列。

3.一般介绍：①平面回波的特点；②平面回波序列的分类。

第十一单元 特殊磁共振成像原理

目标

1.掌握：①组织抑制成像技术的基本原理和参数设置；②弥散加权成像；③弥散张量成像；④磁共振灌注成像；⑤磁共振波谱；⑥磁共振功能成像及磁敏感成像。

2.熟悉：①血管成像技术的种类、基本原理和应用过程；②弥散加权成像、弥散张量成像、磁共振灌注成像、磁共振波谱、磁共振功能成像及磁敏感成像的相关评价指标及分类。

3.了解：①组织抑制技术的基本方法；②血流类型及不同血流的流动效应；③弥散加权成像、弥散张量成像、磁共振灌注成像、磁共振波谱、磁共振功能成像及磁敏感成像的作用、序列特点。

内容

1.重点阐述：①脂肪抑制成像；②水抑制成像；③磁化传递技术。

2.详细讲解磁共振血管成像。

3.一般介绍：①弥散加权成像和弥散张量成像；②磁共振灌注成像；③磁共振波谱成像；④磁共振功能成像；⑤磁敏感成像。

第十二单元 磁共振图像质量

目标

1.掌握常见伪影的解决方案。

2.熟悉：①磁共振图像信噪比，对比度和空间分辨率的影响因素；②常见磁共振图像伪影的表现和成因。

3.了解磁共振图像的质量指标和内涵。

内容

1.重点阐述磁共振成像设备的质量参数。

2.详细讲解磁共振图像伪影。

3.一般介绍磁共振图像质量的内涵。

第十三单元 核医学成像理论

目标

1.掌握：①原子核的放射衰变和核医学成像原理；②g照相机成像原理和图像采集；③SPECT成像、PET成像；④图像融合的基本原理和影响图像的因素。

2.熟悉：①放射性核素示踪技术的原理、显像剂摄取的机制；②g照相机的基本结构；③SPECT、PET的信息采集、重建校正以及SPECT/CT、PET/CT基本原理。

3.了解：①核医学成像特点；②g照相机的性能指标；③ECT与TCT的区别，PET/MRI的进展。

内容

1.重点阐述：①b衰变、g衰变；②核医学成像原理；③g照相机结构、原理。

2.详细讲解：①SPECT结构、成像原理；②PET结构、成像原理。

3.一般介绍：①SPECT/CT；②PET/CT；③PET/MRI。

五、措施与评价

（一）措施

1.以教学目标的要求和教学大纲来指导教学的各个环节（包括备课、授课、实验、考试等），教师应根据教学目标的要求进行教学活动。理论课讲授内容应把教材的先进性、科学性、实用性结合起来，尽可能作到深入浅出、循序渐进。

2.适当组织课堂讨论，逐步开展专题讲座，充分应用计算机多媒体教学手段，以利于开拓学生的视野，激发学生的学习兴趣。

3.利用学习通平台进行微课教学，尝试PBL、PI（同伴）教学法、翻转课堂颠倒教室等先进教学手段。

4.加强课外辅导，指定参考资料，注意培养同学的自学能力、独立思考和独立解决问题的能力及科学思维能力。

5.定期召开学生座谈会，师生交流教学信息，根据反馈情况，进一步改进教学工作，努力提高教学质量。

（二）评价

1.授课质量评价

按教务处制定的“教师教学质量评价表”，由专家、同行、学生和教研室予以评定。

2.学生成绩评价

依据教学大纲进行期末理论考试，学科满分100分。

编写 刘东华