《医学影像学：第一章 影像诊断学总论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《医学影像学：第一章 影像诊断学总论（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、X线成像二、X线计算机体层成像三、超声成像四、磁共振成像五、不同成像技术的临床应用、比较与综合应用六、图像的观察和分析与影像诊断原则七、影像检查的申请和影像诊断报告的应用八、图像存档和传输系统与信息放射学（PACS)九、分子影像学第一篇第一篇 影影 像像 诊诊 断断 学学 第一章 影像诊断学总论发展简史n医学影像学概念 影像诊断学： 介入放射学：介入诊断学和介入治疗学n1940年心血管造影n1950年瑞典seldinger技术应用套管针、导丝等n1980年我国开始开展 X线线成像成像（CR,DR)1895年年CT1970-1980年年核磁共振核磁共振影像影像诊诊断用断用对对比比剂剂分子影像
2、学分子影像学形态学形态功能代谢医学影像学的临床应用价值n影像诊断学影像诊断学：n应用价值：筛查；诊断，鉴别诊断；TNM分 期；疗效评估 局限性：同病异影，异病同影-DWI,SWI,MRS 介入放射学介入放射学：微创诊疗教学目的和要求熟悉X线的产生、主要特性、成像原理和防护；了解传统及数字X线检查技术。了解CT、MR基本结构、成像原理及分子影像学的概念及特点。了解造影检查概念,对比剂分类、对比剂不良反应预防。 重点掌握：X线、CT、MR相关基本概念、图像特点； X线、CT、MR的优势及限制；难点：核磁的成像原理。 第一第一节节 X线线成像成像X线成像原理X线设备与X线成像性能X线检查方法X线检查
3、的安全性X线图像特点一、 X线成像原理nX线线是由高速运行的电子群撞击物质突然受阻时产生的。nX线发生装置线发生装置：X线球管、变压器、控制器三部分。1895年年 德国科学家德国科学家伦伦琴琴发现发现X线线基督之光 X线主要部件示意图X线球管灯丝受热，在阴极附近产生自由电子。当升压变压器向X线球管两极提供高压电时，阴极与阳极电势差陡增，自由电子自由电子受吸引，成束以高速由阴极成束以高速由阴极向阳极移动向阳极移动，撞击阳钨靶阳钨靶而产生能量转换。其中约1%的能量转换成X线。穿透性荧光效应物理效应物理效应放射防护学和放射治疗学的基础放射防护学和放射治疗学的基础 生物细胞受抑制、生物细胞受抑制、损伤
4、、坏死损伤、坏死生物效应生物效应感光效应感光效应化学效应化学效应X线成像的基础线成像的基础 X线的特性电离效应X线穿透性是线穿透性是X线成像的基础线成像的基础 透视检查的基础透视检查的基础 伦琴夫人的手部X线片形成形成X线影响的三个必备基本条件线影响的三个必备基本条件： 1.X线要具备一定的穿透力穿透力。 2.被穿透的组织结构必须存在密度和厚密度和厚度的差异度的差异，从而导致穿透物质后剩余X线量的差别。 3.有差别的剩余有差别的剩余X线量线量，仍为不可见的，必须经过载体显像的过程才能获得黑白对比、层次差异的X线影像。人体组织结构有密度、厚度的差别是影像对比的基础，是X线成像的基本条件基本条件。
5、二、 X线设备与X线成像性能（一）（一）计算机计算机X线摄影线摄影（Computed Radiography ，CR） ：使用可记录并由激光读出X线影像信息的成像板（IP）作为载体，经X线曝光及信息读出处理，形成数字式平片影像。优势：优势：不足：不足：提高图像分辨及显示能力。图像后处理功能，能得到最佳效果患者接受的X线量较少实现X线摄影信息的数字化存储、再现及传输。时间分辨率差，不能满足动态器官和结构的显示。细微结构的显示有时稍有不足。（二）（二）数字数字X线摄影线摄影（digital radiography，DR）：是采用平板探测器（FPD)在X线电视系统的基础上，利用计算机数字化处理，使模
6、拟视频信号经过采样和模/数转换后直接进入计算机形成数字化矩阵图像。优点优点高分辨率，图像锐利度好，细节显示清楚。放射剂量小，曝光宽度大。可进行各种图像后处理，直接进入图像存档与传输系统PACS，便于临床应用、教学及远程会诊。（三）数字减影血管造影（DSA）右右侧颈总动侧颈总动脉狭窄脉狭窄右肺上、中、下叶右肺上、中、下叶动动脉狭窄脉狭窄位于左侧小脑前下动脉分支的小动脉瘤位于左侧小脑前下动脉分支的小动脉瘤主干及回旋支狭窄主干及回旋支狭窄成像方式：成像方式：静脉注射数字减影血管造影静脉注射数字减影血管造影(IVDSA) 方法：经静脉注入造影剂方法：经静脉注入造影剂 优点：操作简便优点：操作简便 缺点
7、：造影剂用量大、图像质缺点：造影剂用量大、图像质量差，目前已量差，目前已较少应用较少应用。 动脉注射数字减影血管造影动脉注射数字减影血管造影(IADSA) 方法：经选择性动脉插管注入方法：经选择性动脉插管注入造影剂（股动脉或肱动脉）造影剂（股动脉或肱动脉）优点：密度、对比分辨率高。优点：密度、对比分辨率高。 对比剂应用剂量少。对比剂应用剂量少。临床应用：临床应用： 全身各部位血管性病变的诊全身各部位血管性病变的诊断。断。 介入治疗。介入治疗。 肿瘤的经血管化疗栓塞。肿瘤的经血管化疗栓塞。 三、X线检查方法透视平片（一）普通检查1.透视：优点-简单易行，缺点-敏感性低，细节不清楚2.X线摄影（平
8、片）：最常用最基本的检查手段。优点-成像效果好，永久性资料保存，便于复查对比和会诊。缺点-范围限制(二）特殊检查1.软X线摄影：用于乳腺、阴茎、咽喉等软组织摄影。2.X线减影技术：使某一选定层面上组织结构的影像显示清晰，单纯软组织或骨组织图像。3.体层容积成像：（三）造影检查：对比剂类型及应用：硫酸钡，水溶性有机硫酸钡，水溶性有机碘对比剂：离子型和碘对比剂：离子型和非离子型非离子型引入途径：直接引入直接引入法，间接引入法法，间接引入法上消化道造影上消化道造影-硫酸钡硫酸钡钡剂灌肠钡剂灌肠ERCP-水溶性有机碘化合物水溶性有机碘化合物静脉泌尿造影静脉泌尿造影四、X线检查的安全性 技术方面技术方面
9、：时间防护、距离防护、屏蔽防护。 患者方面：选择恰当X线检查方法，注意对性腺等敏感器官的防护。 放射工作人员方面：执行有关放射防护卫生标准。铅衣隔离门五、X线图像特点n密度：高、中、低-白、灰、黑n叠加图像第二第二节节 计计算机体算机体层层成像成像(CT)基本原理基本原理设备与成像性能设备与成像性能CT检查方法检查方法安全性安全性CT图像特点图像特点 CT发明人Hounsfield1969 Hounsfield设计成功1972 英国放射学会发表1979 获诺贝尔医学生物学奖1974 Ledley设计成功全身CT1989 螺旋CT问世1998 四层螺旋CT问世2001 16层螺旋CT问世2004
10、 64排螺旋CT问世 256排螺旋CT 320排螺旋CT CT发展简史一、一、CT基本原理基本原理CT摄影摄影球管球管感光胶片普通普通X线摄影线摄影获取层面数字化信息各个体素的X线吸收系数获取CT灰阶图像（一）体素和像素（一）体素和像素 CT图像是假定将人体某一部位有一定厚度的层面分成按矩阵排列的若干个小的立方体，即基本单元，以一个CT值综合代表每个单元的物质密度，这些小单元即称为体素体素。与体素相对应，一幅CT图像是由许多按矩阵排列的小单元组成，这些组成图像的基本单元被称为像素。像素。 像素实际上是体素在成像时的表现，像素越小，图像分辨率越高。像素越小，图像分辨率越高。（二）矩阵（二）矩阵
11、矩阵矩阵表示一个橫成行、纵成列的数字阵列，将受检层面分割为若干小立方体，这些小立方体即为像素像素。当图像面积为一固定值是，像素尺寸越小，组成CT图像的矩阵越大，图像的清晰度就越高。目前多数CT图像的矩阵为512512。数字矩阵CT图像n扫描速度扫描速度 270s 0.4snZ-轴分辨率轴分辨率 10mm 0.5mmn球管热容量球管热容量: 低低 高高 低低 n30s可扫描范围可扫描范围 (屏气屏气扫描扫描) 1cm 260cm19712003二、设备与成像性能1998年年 多层螺旋多层螺旋CT的发明是影像诊断的一次革命的发明是影像诊断的一次革命多层螺旋多层螺旋CT(容积容积CT),256层、层
12、、320层、双源层、双源CT和能和能谱谱CT心脏扫描心脏扫描64排扫描方式排扫描方式320排扫描方式排扫描方式传统CT心脏数据采集180数据，一扇区采集机架需旋转180度 330 ms2Temporal Resolution = 165 msRotation Time2=Phase ShiftSOMATOM Definition Dual source CT: A quarter gantry rotation is sufficient for an image 330 ms4Temporal Resolution = 83 msRotation Time4=Phase ShiftCT有史以
13、来在组织分辨率方面有所作为有史以来在组织分辨率方面有所作为不在单纯依靠不在单纯依靠CT值，而是根据组织的化学组成的值，而是根据组织的化学组成的不同导致的对不同不同导致的对不同KV的的X线的衰减差别分辨不同线的衰减差别分辨不同组织组织肿瘤的鉴别诊断肿瘤的鉴别诊断 Contrast agent?Red: tissue Blue: fat Green: contrast agent Yellow: boneHypo-lipid area!CT成像的主要优势：1、 密度分辨率：能分辨两种组织之间最小密度差异的能力。CT的密度分辨率比X线高。2、CT值值：体素的相对X线衰减度（即该体素组织对X线的吸收系
14、数），表现为相应像素的CT值，单位为亨氏单位（Hu）。 空气空气 脂肪脂肪 水水 软组织软组织 骨皮质骨皮质-100001000（Hu单位）单位）（二）CT成像性能 窗宽与窗位： 人体组织CT值范围有2000个分度，但人眼一般仅能分辨16个灰阶。1.窗宽窗宽：指图像上16个灰阶所包括的CT值范围。在此CT值范围内的组织均以不同的模拟灰度显示，CT值高于次范围的组织均显示为白色，而CT值低于此范围的组织均表示为黑色。 影响图像的对比度。2.窗位窗位：为窗的中心位置，一般应该选择欲观察组织的CT值为中心。 影响图像的亮度。CT成像的局限性：成像的局限性：伪影伪影：指在扫描或信息处理过程中，由于某一
15、种或几种原因而出现的人体本身并不存在而图像中却显示出来的各种不同类型的影像，主要包括运动伪影、高密度（硬化）伪影和机器故障伪影。部分容积效应部分容积效应：在同一扫描层面内含有两种以上不同密度的物质是，所测CT值是它们的平均值，不能如实反映其中任何一种物质的CT值。辐射剂量：常规增强扫描常规增强扫描（二）（二）增强扫描增强扫描：血管内注射对比剂后再进行扫描的方法。（一）平扫：（一）平扫：指不用对比剂增强或造影的扫描。三、 CT检查方法平扫动脉期门脉期平衡期动态增强扫描动态增强扫描CT造影造影：对某一器官或结构进行造影再行扫描的方法，能更好地显示结构和发现病变。CTACTA三维重建MSCT-MIP
16、DSA四、CT检查安全性n自动电压n自动毫安技术n数据迭代重建(IR)五、CT图像特点n黑白灰度反映组织结构n横断图像n受窗技术影响nCT增强n图像后处理技术第四第四节节 磁共振成像磁共振成像（MRI)基本原理基本原理设备与成像性能设备与成像性能MRI检查方法检查方法MRI检查的安全性检查的安全性MRI图像特点图像特点一、 基本原理 MRI是通过对静磁场中的人体施加某种特定频率的射频脉冲，使人体组织中的氢质子受到激励而发生磁共振现象，当终止射频脉冲后，质子在弛豫过程中感应出MR信号；经过对MR信号的接收、空间编码和图像重建等处理过程，即产生MR图像。核核磁共振磁共振 = 磁共振磁共振 NMR
17、= MR二、 基本概念（一）纵向磁化（一）纵向磁化：在人体进入静磁场以前，体内质子的磁矩取向是任意和无规律的，因此磁矩相互抵消，质子总的静磁矢量为零。如果进入一个强度均匀的静磁场，质子的磁矩按外磁场线方向呈有序排列，由此产生一个与静磁场磁力线方向一致的静磁矢量，称为纵向磁化。（二）进动：（二）进动：在静磁场中，有序排列的质子不是静止的，而是做快速的锥形旋转，称为进动。弛豫：弛豫：是射频脉冲终止后，磁化矢量逐渐向平衡恢复的过程。 所用时间成为弛豫时间。弛豫时间。 1.纵向弛豫纵向弛豫：中断脉冲后，纵向磁化矢量逐渐增大，直至恢复到原来的状态，此过程呈指数规律增长。 横向弛豫：横向弛豫：与此同时，横
18、向矢量逐渐恢复为零，此过程亦呈指数规律衰减。 2. 纵向弛豫时间（纵向弛豫时间（T1）：）：纵向磁化有零恢复到原来数值的63%时所需时间。 横向弛豫时间（横向弛豫时间（T2）：横向磁化由最大衰减到原来数值的37%时所需时间。脑白质脑白质脑灰质脑灰质肌肉肌肉脑脊液和水脑脊液和水脂肪脂肪骨皮质骨皮质骨髓质骨髓质脑膜脑膜T1WIT1WI较高较高中等中等中等中等低低高高低低高高低低白灰白灰灰灰灰灰黑黑白白黑黑白白黑黑T2WIT2WI中等中等较高较高中等中等高高较高较高低低中等中等低低灰灰白灰白灰灰灰白白白灰白灰黑黑灰灰黑黑几种正常组织在几种正常组织在T1WI和和T2WI上的信号强度和影响灰度上的信号强
19、度和影响灰度多参数成像：长T1-低信号-黑，长T2-高信号-白（三）MR对比剂的临床应用钆螯合剂：钆螯合剂：最常用为Gd-DTPA，主要应用于中枢神经系统检查，目前也广泛应用于腹部、乳腺、肌肉系统病变增强检查以及血管成像，可显示病变的血供情况、勾画肿瘤的轮廓、区别病变组织与正常组织、发现平扫不能显示的微小病变以及进行灌注成像等功能研究。超顺磁性氧化铁超顺磁性氧化铁：主要作为肝脏的靶向对比剂用于肝恶性肿瘤诊断。MRA血管成像血管成像n高场强1.5T和3.0T超导型n低场强0.2-0.35T永磁型MR机二、设备与成像性能优势：组织分辨力高直接水成像：MRCP，MRU直接血管成像：MRA组织和病变代
20、谢物分析：MRSFMRI：DWI,DTI,PWI,BOLD局限性：不能显示整体速度慢部分容积效应伪影钙化成像性能MR水成像：使体内静态或缓慢流动的液体呈现高信号，而快速流动的液体呈低信号的技术。MRCPCT胆管造影胆管造影MR胰胆管水成像胰胆管水成像发病发病35分钟的脑卒中分钟的脑卒中磁共振弥散成像：磁共振弥散成像：DWI发现两小时以内的脑卒中发现两小时以内的脑卒中磁共振弥散张量成像：磁共振弥散张量成像：DTI显示脑白质纤维束的走行显示脑白质纤维束的走行胶质瘤胶质瘤脑膜瘤脑膜瘤PWI-DWI=缺血半暗带缺血半暗带 灌注成像：灌注成像：PWI反应组织微循环的分布及其血流灌注情况，评估局部组织的活
21、力和功能反应组织微循环的分布及其血流灌注情况，评估局部组织的活力和功能手指运动区手指运动区 血氧水平依赖成像血氧水平依赖成像 ：BOLD 检出相应脑功能的皮层激活的区域检出相应脑功能的皮层激活的区域各感觉运动中枢各感觉运动中枢反射区测定反射区测定N-乙酰天门冬氨酸（NAA）2.02ppm谷氨酸类化合物复合峰（Clu+Gln，Glx）3.78ppm总肌酸（Cr）3.03ppm总胆碱（Cho）3.22ppm肌醇（mI）3.56ppm移动脂峰（0.9-1.3ppm） 磁共振波谱成像：磁共振波谱成像：MRS活体观察组织细胞代谢及生长变化的无创性技术。活体观察组织细胞代谢及生长变化的无创性技术。正正常常
22、转转移移瘤瘤静脉显像，无需造影剂静脉显像，无需造影剂脑微出血脑微出血超早期脑出血超早期脑出血帕金森：灰质核团异常铁沉积帕金森：灰质核团异常铁沉积常规未能发现的静脉畸形常规未能发现的静脉畸形鉴别出血和钙化鉴别出血和钙化反映血管含氧水平反映血管含氧水平磁共振磁敏感加权成像：磁共振磁敏感加权成像：SWI-脑血管畸形、脑出血、脑外伤、脑肿瘤顺、磁性物质沉积等。脑血管畸形、脑出血、脑外伤、脑肿瘤顺、磁性物质沉积等。弥散成像（弥散成像（DWI）MRI灌注成像灌注成像四、MR安全性n金属物n怀孕三个月以内n幽闭恐惧症n肾源性系统性纤维化五、不同成像技术的临床应用、比较nX线-胸部、骨、乳腺，泌尿，急腹症nC
23、T-各个部位诊断和鉴别诊断，但是软组织密度分辨力不如MRnMR-中枢、头颈、乳腺、心脏、纵膈等，很少用于肺部疾病；微小病变；早期发现；鉴别诊断六、观察、分析和诊断原则（一）影像诊断前准备（一）影像诊断前准备 1.核对图像上患者信息 2.图像应符合观察和分析的需求 3.识别图像类型（二）影像诊断原则：（二）影像诊断原则： 1.图像全面观察和分析 2.图像重点观察和分析 3.图像对比观察和分析：对称部位、不同成像技术、不同检查方法、不同时间影像诊断原则n熟悉正常表现n辨认异常表现n异常影像表现的分析和归纳：部位，数目，形状和边缘，密度、信号，增强表现，临近器官和结构改变n结合临床资料综合诊断：年龄
24、和性别，职业史和接触史，生长和居住史，家族史，临床症状、体征和实验室检查七、影像检查的申请和报告的应用合理选择影像技术n诊断价值高n无创或微创n易行、费用低n安全性高正确填写影像检查申请单n一般资料n临床资料n初步诊断和检查目的n检查部位、成像技术和检查方法影像诊断报告应用n如何看待：确定性，符合性，可能性，否定性如何应用：核对一般资料，对比影像报告和图像，及时与诊断医师沟通（一）PACS定义：是以高速计算机设备及海量存储介质为基础，以高速传输网络连接各种影像设备和终端，管理并提供、传输、显示原始的数字化图像和相关信息，具有查找快速准确、图像质量无失真、影像资料可共享等特点。（二）PACS组成
25、：1.数字化图像的采集； 2.网络的分布； 3.数字化影响的管理和海量存储； 4.图像的浏览、查询及硬拷贝输出； 5.与医院信息系统、放射信息系统的无缝集成。（三）PACS的意义和限度： 意义：意义：1.医用影响的数字化，节约了购买、冲洗和保存胶片的费用。 2.能够快速、高效的调用影像和信息资料，提高工作效率。 3.可永久保存图像。 4.提供强大的后处理功能，可同时看到不同时期和不同成像手段的多帧图像，便于对照、比较。 5.实现资料共享，便于会诊及远程医疗。 限度：限度：投资较高，需要日常维护和不断更新八、 图像存档与传输系统第九第九节节 分子影像学分子影像学 分子影像学分子影像学是在医学影像学和分子生物学、化学、物理学、材料学、生物工程学等多学科发展基础上，相互结合而形成的一门新兴科学。是指在活体状态下，在细胞和分子水平上应用影像学方法对生物过程进行定性、定量研究的一门学科。PETCT分子成像：临床前药物动力学分布试验n四个基本条件：n高度特异性和亲和力分子探针n探针能克服生物屏障进入靶器官和细胞内n适度（化学或生物)扩增办法n敏感、快速清晰地成像技术铁染色阳性铁染色阴性MRIMRI分子成像分子成像
