1、医学影像学讲议第一章 医学影像学总论general introduction of medical imageology要求1、掌握X线的发现和影像学内容、分析病 变的要点；2、熟悉各种检查方法的临床应用，X线的特性及 应用3、了解X线的发生及成像原理。4、掌握CT、 MRI图像特点及临床应用、MRI与CT 比较的优缺点 ；5、熟悉CT和MRI 的 检查技术、看片方法；6、了解CT和MRI 的成像原理、机器结构。前言（一）X线的发现1895.11.8德国物理学家伦琴(Wilhelm Conrad Rontgen)发现X 线，形成了放射诊断学(diagnostic radiology)，奠定了今
2、天医学影像学(medical imaging)的基础。（二）Medical Imaging 的发展：1、X线 成像（Diagnostic Radiology）1895发现，1896年正式用于临床2、超声成像（ultrasonography,USG ）从A型到B 型， 20世纪50-70年代3、核素显像：r- 闪烁成像 (-scintigraphy )，50年代发射体层成像（emission computed tomography, ECT）正电子发射体层成像（positron emissioncomputed tomography ,PET ）单光子发射体层成像（single photon e
3、mission computed tomography, SPECT）：20世纪8090年代：4、X线计 算机体层摄影（X-ray computed tomography,CT）7080年代：5、磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）7080年代：6、数字减影血管造影(digital subtraction angiography ,DSA)7、介入性放射学（interventional radiology, IR）：70年代兴起。是在影像学的监视下对某些疾病进行诊断或治疗的一种新技术。8、数字X线成像(digital radiography,DR)，放射
4、学信息系统（radiology information system, RIS）: 远程放射学（teleradiology）图像存档与传输系统(picture achiving and communication system, PACS)等。21世纪影像学最新进展（1）脑磁（源）图（magnetic source imaging, MSI）：（2 ）分子影像学(molecular imaging)：（3）功能成像(functional imaging)：（三）医学影像学（ Medical Imaging）内容 X线成像(包括数字X线成像)、CT、MRI、DSA、USG 、ECT、IR等。第一
5、节 X线成像一、X线的产生和特性（一）X线的产生1、设备：X线管、高 压发 生器、控制台。2、X线 的产生过程：阴极6-12V低压- 游离电子群聚集-两极高压-电势差-游离 电子群高速向阳极行进-撞击钨靶-1%游离电子转为X线，99%转为热能。图1(二）X线的特性 电磁波，波长0.08-0.31 纳米（150-40Kv)1、穿透性：X线能穿过被照物体，被照物体 对X线有吸收作用，因此受三个因素的影响。（1）被照物质的密度：密度越大，吸收X线 越多，穿透力越低。（2）被照物体的厚度：厚度越大，吸收X线 越多，穿透力越低。（3）X线球管电压：电压越高，X线波长越短，穿透力越强。穿透性是X线成像的基
6、础。2、荧光作用（效应）：波长短，肉眼看不见的X 线能使荧光物质（氢化铂钡等）产生波长较长，肉眼可见的荧光。荧光作用（效应）是X线透视的基础。3、摄影作用（感光效应）：X线-胶片感光-潜影 -显、定影：感光溴化银中的Ag+被还原为Ag,在片中呈黑色；未感光的Ag+被洗掉，呈白色。摄影作用（效应）是X线摄片的基础。4、生物电离作用（电离效应）：X线能使生物 电离，对人体有害（杀伤人体细胞）也有利（放疗）。二、X线的成像原理：三个条件（一）X线有穿透性，能穿过被照物体。（二）人体组织器官有不同的密度和厚度差，使透过人体后的剩余X 线量不均匀。1、不同密度的组织器官对成像的影响：高、中、低密度2、不
7、同厚度的组织器官对成像的影响： （三）显像设备：荧光屏，胶片等。三、数字X线成像(digital radiography,DR)数字X线成像是将X线成像装置与计算机相结合，使形成影像的X 线信息由模拟信息转变为数字信息，然后形成图像的成像技术。包括计算机X线成像（Computed Radiography，CR）、数字X线荧光成像（digital fluorography，DF）及平板探测器数字X线成像（direct digital radiography,DDR简称DR）。CR是用影像板（image plate, IP）取代传统X线摄影的暗盒（暗盒内装有胶片）作为介质，X线曝光后，IP上的影像
8、信息 经激光扫描读取 、通过计算机处理获得数字化图像。DF 是将透视图像用高分辨摄像管获得数字化图像。DR 是用平板探测器（电子暗盒electronic cassete）取代IP，将模拟信息直接转变为电信号，通过计算机处理形成数字化图像。数字图像的特点是病人接受X线量少，图像分辨率高，曝光 宽容度大，多种后处理功能可调节，数字图像便于存档与传输。四、X线图像特点（一）灰阶图像：密度高白，密度低黑； （二）平面图像，结构重叠： （三）图像的放大：五、X线检查技术（一）普通检查：1、透视： 2、摄片：（二）特殊检查： 软X线摄影，用钼靶。用于软组织 特别是乳腺摄影（三）造影检查人为引入一种物质到人
9、体器官或间隙使其产生密度差异而后进行的X线检查称为造影检查。引入的这种物质 称对比剂或造影剂。1、对比剂：（1）阴性造影剂（低密度造影剂）： 气体，如CO2，已少用（2）阳性造影剂：(高密度造影剂)：钡剂（硫酸钡）、碘剂（有机和无机）目前使用的有机碘水溶性对比剂有离子型和非离子型。A、离子型：60-76%泛影葡胺；与非离子型造影剂相比，有价格便宜的优势，但渗透压高，不良反应率高；用于静脉尿路造影、CT增强、心血管和子宫输卵管造影等。B、非离子型： 与离子型造影剂相比，有渗透压低，不良反应率低等优点；常用的有：欧乃派克、优维显、碘海醇等；用于心血管造影、静脉尿路造影、CT增强和子宫输卵管造影等。
10、2、造影方式（1）直接引入法：A、口服法：胃肠道。B 、插管法：胃肠道、支气管、子宫输卵管、胆道、泌尿道。 C、穿刺注入法：心血管、关节囊等。（2）间接引入法： 静脉尿路造影；3、使用有机碘水溶性对比剂检查时需观察有无过敏反应，使用离子型造影剂前，先做碘过敏试验。第二节 数字减影血管造影（DSA）在血管造影时利用计算机处理数字影像信息，消除无关解剖结构影像，使血管影像清晰的技术。第三节 计算机体层成像 Computed Tomography 一、基本概念CT由英国工程师Hounsfield在1969年发明，1972年公布，Hounsfield因此 获1979 年诺贝尔医学奖。二、成像原理： 体
11、素-数字矩阵-像素。 X线-体素-探测器、光电转换、X线吸收系数-模/数转换-数字矩阵、可储存-数/模转换，每个数字转为由黑到白的不同小点（pixel）-按矩阵排列构成图像。三、CT设备：（一）扫描机架部分和病床1、X线 管：高热容量（7.5M），高散热率。2、准直器：C 、过滤器： D、探测器： E、病床：（二）数据采集系统：探测器、缓冲器、积分器、放大和A/D 转换器；（三）计算机系统：主计算机，阵列处理器；并行处理。（四）操作台和显示器：（五）照相机，磁盘机：四、CT的进展（一）普通CT： （二）螺旋CT：1、单螺旋 2、多螺旋：增加探测器的排数，可达256层（三） 双源CT双球管，多排
12、探测器。五、CT图像特点（一）黑白图像： 白-组织密度高，吸收X线 多。黑-组织密度低，吸收X线 少（二）密度分辨率高： 可分辨软组织器官：腹部、颅内等。（三）能量化人体组织：单位为HU(Hounsfield Unit), 设水为0，骨+1000，气体为-1000 ，脂肪 为-70，80， 软组织为 20-50。（四）常规横断面图像：也可重建冠状面、矢状面和三维图像。五、检查技术（一）定位扫描： （二）平扫：无造影剂。（三）增强扫描：常规用非离子型碘水：如 欧乃派克、优维显、碘海醇等。 也可用离子型碘水：如60-76%泛影葡胺。用量1-2.5ml/kg。（四）造影扫描：先做器官造影再扫描。 （
13、五）动态扫描： （六）CTA：（七）图像后处理：3D图像1、容积再现技术（volume rendering technique, VRT) 2、仿真内镜显示技术（virtual endoscopy, VE) 3、多平面重建技术（multiplanar reformation ,MPR)六、CT的阅片与诊断（一）图像内容：一般项目：病人资料，编号，日期等。扫描技术：KV，MA，时间，增 强等。窗技术：窗位和窗宽，将兴趣区的CT值范围转为视觉可辨的灰阶（16个）。窗位（window level）又称窗中心，是指CT图像上灰白刻度中心点的CT值。一般窗位与欲观察组织的CT值接近。窗宽和窗位在CT机上
14、可任意调节。（二）部分容积效应（VOLUME）及伪影（骨伪影、移动伪影）原理：以图表示意义：可漏掉病变或造成假像。（三）病变密度特点：平扫：与该处本身密度比较：高密度，低密度，等密度，混杂密度增强：与平扫时该处的密度对比，密度高于平扫为有强化，与平扫时一致为无强化。观察病变有无强化及强化程度：明显强化， 中等强化，无强化有强化者需描述 均匀强化 不均匀强化 周边强化（环状强化）（四）熟悉人体解剖，特别是横断面。（五）对病理性质的诊断有限度，结合其它资料。七、CT的临床应用：对有器质性病变的有用。普通CT用途有限，（一）心血管： 16-64层螺旋CT、Ultrafast CT 才能做。（二）胃肠
15、道：用途有限，病变的腔外范围，与邻近器官的关系和淋巴转移等。（三）胸部： A、心血管：B、双肺：病灶、支气管、肺门。C、纵 隔：淋巴结 等。 D、胸廓： （四）腹部： 空腹、提前用药，常规强化。 （五）盆腔：空腹、提前用药，常规强化。（六）颅脑： （七）五官：耳部、鼻窦、咽部、喉部等。（八）脊柱：见关节系统讲 （九）骨关节：见骨关节系统第四节 磁共振成像 Magnetic Resonance Imaging（MRI）用磁共振现象所产生的信号而重建图像的成像技术。一、成像原理（一）含单数质子的原子核（如体内大量存在的氢原子），有自旋运动，产生磁矩，如小磁体，小磁体自旋轴排列无规则。（二）外加均匀
16、强磁场，小磁体按两极重新排列。（三）用特定频率射频脉冲激发，氢原子核吸收能量而共振，产生磁共振。（四）停止射频脉冲，氢原子核逐步释放吸收的能量，并恢复磁力线排列状态。T1和T2时间（五）人体组织和病理组织的T1、T2是相对的，但有差别，造成信号不均匀，这是MRI 成像的基础。（六）收集信息-体素化-数字化- 数/ 模转换- 模拟灰度图像。二、MRI 设备 ：磁体、梯度线圈、供 电部分与射频发生器、 MRI信号接收器负责MRI信号 产生、探 测与编码；模拟转换器， 计算机，磁盘机等负责数据处理，图像重建、显示与储存。三、MRI 图像特点（一）灰阶成像：各种组织转变为模拟灰度的黑白图像，反映的是MRI信号的强度。T1加权 像：有利于看解剖结构。T2加权 像：显示病变组织较好。人体不同组织在T1WI 与T2WI 上的灰度T1WI T2WI脑白质 白 灰脑脊液 黑 白脂 肪 白 灰白（二）流空效应：有血流流动，测不到信号，T1和T2均为黑色。（三）三维成像：横断、冠状、矢状、任意层面， MRI。（四）运动器官成像：用呼吸和心电门控技术。四、MRI 与CT 比较的优 缺点：*MRI优点：（一）软组织分辨率非常高：脑灰白质分界。
