醫(yī)學影像學總論

1、 第一章第一章 醫(yī)學影像學總論教師：汪湍 講師 主治醫(yī)師 新醫(yī)大三附院 目的目的：通過總論X線相關內(nèi)容學習，掌握X線檢查技術、X線觀察、分析與診斷 。為各論學習打下基礎。 要求要求： 1、了解X線的產(chǎn)生、X線成像的基本原理。骨、關節(jié)X線檢查方法。 2、熟悉X線的特性。 3、掌握X線檢查技術，X線成像的觀察、分析、診斷 。 概述 醫(yī)學影像學(Medical Imaging)或放射學（Radiology)包括： 透視（透視（fluoroscopyfluoroscopy） X X線攝影（線攝影（x-ray radiographyx-ray radiography） 常規(guī)體層攝影（常規(guī)體層攝影（con

2、ventional tomographyconventional tomography）、）、 造影檢查（造影檢查（contrast examinationcontrast examination） 計算機體層成像（計算機體層成像（computed tomographycomputed tomography，CT)CT) 磁共振成像（磁共振成像（magnetic resonance imagingmagnetic resonance imaging，MRI)MRI) 超聲成像（超聲成像（ultrasonographyultrasonography，USG)USG)放射治療學（Therapeut

3、ic Radiology）:利用利用輻射線進行治療輻射線進行治療 核醫(yī)學（Nuclear Medicine）:利用放射性核利用放射性核素（素（radionuclideradionuclide）診斷（功能成像）與治療）診斷（功能成像）與治療介入放射學（Interventional Radiology）:在在影像診斷設備監(jiān)視和引導下，利用介入器材，影像診斷設備監(jiān)視和引導下，利用介入器材，經(jīng)皮操作，對疾病進行診斷和治療經(jīng)皮操作，對疾病進行診斷和治療放射診斷學 1895 W.C.RoentgenW.C.Roentgen（德）發(fā)現(xiàn)（德）發(fā)現(xiàn)X X線，線，19011901獲獲 諾貝爾物理學獎諾貝爾物理學獎

4、 1896 第一張人體第一張人體X X線照片，放射診斷學誕生線照片，放射診斷學誕生 傳統(tǒng)放射診斷學主要包括：傳統(tǒng)放射診斷學主要包括： 透視（透視（fluoroscopyfluoroscopy）、平片（）、平片（plain filmplain film）、造）、造 影檢查（影檢查（contrast examinationcontrast examination）、常規(guī)體層成像）、常規(guī)體層成像（conventional tomographyconventional tomography） 1969 G.H.Hounfield( G.H.Hounfield(英）設計成功英）設計成功CTCT裝置，裝置

5、，19721972發(fā)表第一幅發(fā)表第一幅CTCT圖像，圖像，19791979獲諾貝爾醫(yī)學生獲諾貝爾醫(yī)學生理學獎理學獎螺旋螺旋CT(spiral or helical CT)CT(spiral or helical CT)多層螺旋多層螺旋CT(multi-slice spiral CT)CT(multi-slice spiral CT)超高速超高速CT(ultrafast CT,UFCT)CT(ultrafast CT,UFCT)電子束體層攝影電子束體層攝影(electron beam (electron beam tomography,EBT)tomography,EBT) 1977 P.C.L

6、auterbur( P.C.Lauterbur(美）發(fā)表第一幅美）發(fā)表第一幅MRIMRI圖圖像，像，19801980第一臺商用第一臺商用MR MR 機問世機問世MRMR血管成像（血管成像（MR angiography , MRAMR angiography , MRA）MR MR 波譜（波譜（MR spectroscopy , MRSMR spectroscopy , MRS）功能性功能性MRIMRI（functional MRI, fMRIfunctional MRI, fMRI） 1970s 介入放射學介入放射學 其它 數(shù)字減影血管造影（數(shù)字減影血管造影（digital subtracti

7、on digital subtraction angiography , DSA angiography , DSA） 計算機計算機X X線攝影（線攝影（computed radiography , CRcomputed radiography , CR） 數(shù)字式數(shù)字式X X線攝影（線攝影（digital radiography , DRdigital radiography , DR） B B型超聲和多普勒超聲型超聲和多普勒超聲 圖像存檔和通訊系統(tǒng)（圖像存檔和通訊系統(tǒng)（picture archiving and picture archiving and communication syst

8、en ,PACS communication systen ,PACS） 目前，醫(yī)學影像學已從顯示宏觀結(jié)構發(fā)展到反目前，醫(yī)學影像學已從顯示宏觀結(jié)構發(fā)展到反映分子、生化方面的變化；從顯示形態(tài)改變到反映分子、生化方面的變化；從顯示形態(tài)改變到反映功能變化；從單純診斷向診斷與治療方向發(fā)展，映功能變化；從單純診斷向診斷與治療方向發(fā)展，成為醫(yī)療工作中的重要支柱，也是目前發(fā)展最迅成為醫(yī)療工作中的重要支柱，也是目前發(fā)展最迅速、最活躍的臨床學科之一速、最活躍的臨床學科之一 學習放射診斷學與介入放射學應注意掌握各學習放射診斷學與介入放射學應注意掌握各種影像設備的成像原理、檢查方法、影像診斷、種影像設備的成像原理、

9、檢查方法、影像診斷、診斷價值及限度診斷價值及限度第一章第一章 成像技術與成像技術與臨床應用臨床應用第一節(jié) X線成像一、X線的產(chǎn)生X線的產(chǎn)生必須具備以下三個條件：自由活動的電子群自由活動的電子群電子群在高壓電場和真空條件下高速進行電子群在高壓電場和真空條件下高速進行電子群在高速運行時突然受阻電子群在高速運行時突然受阻二、X線的特性X X線是波長很短的電磁波。診斷用線是波長很短的電磁波。診斷用X X線波長為線波長為0.0080.031nm0.0080.031nm，比可見光短得多，肉眼不，比可見光短得多，肉眼不可見。主要特性如下：可見。主要特性如下： 1.穿透性 能穿透一般可見光不能穿能穿透一般可見

10、光不能穿 透的物質(zhì)透的物質(zhì); ; 波長越短，穿透力越強波長越短，穿透力越強; ; X X線管線管電壓越高，產(chǎn)生的電壓越高，產(chǎn)生的X X線波長越短線波長越短 X X線成像的基礎線成像的基礎2.熒光效應 能激發(fā)熒光物質(zhì)（如硫化鋅鎘、能激發(fā)熒光物質(zhì)（如硫化鋅鎘、鎢酸鈣等）產(chǎn)生肉眼可見的熒光鎢酸鈣等）產(chǎn)生肉眼可見的熒光 X X線透視的基礎線透視的基礎3.感光效應 可使涂有溴化銀的膠片感光可使涂有溴化銀的膠片感光 X X線攝影的基礎線攝影的基礎4.電離作用 x x線穿過任何物質(zhì)都可使之電線穿過任何物質(zhì)都可使之電離。物質(zhì)的分子分解為正、負離子?？諝獾碾婋x。物質(zhì)的分子分解為正、負離子?？諝獾碾婋x程度（正負離

11、子量）與空氣吸收的離程度（正負離子量）與空氣吸收的X X線量成線量成正比正比 放射劑量學的基礎放射劑量學的基礎5.生物效應 可使機體和細胞結(jié)構受到可使機體和細胞結(jié)構受到 損害甚至壞死，損害程度與吸收損害甚至壞死，損害程度與吸收X X線量的大小線量的大小有關有關 放射治療學的基礎和放射防護必要性的依據(jù)放射治療學的基礎和放射防護必要性的依據(jù)三、X線機的基本結(jié)構 X線管 常用的是熱陰極真空管，陰極為常用的是熱陰極真空管，陰極為金屬鎢燈絲，陽極為鎢靶金屬鎢燈絲，陽極為鎢靶 變壓器 降壓變壓器供應低壓電流，使降壓變壓器供應低壓電流，使陰極燈絲周圍產(chǎn)生自由電子云；高壓變陰極燈絲周圍產(chǎn)生自由電子云；高壓變壓

12、器使壓器使X X線管兩極產(chǎn)生電壓差線管兩極產(chǎn)生電壓差 控制器 用于調(diào)節(jié)電壓、電流、控制用于調(diào)節(jié)電壓、電流、控制X X線線的量和質(zhì)的量和質(zhì) X X線管線管 變壓器變壓器 檢查床檢查床 操作臺操作臺 IITVIITV四、X線成像原理 X X線能使人體在熒光屏上或膠片上形成影線能使人體在熒光屏上或膠片上形成影像，主要是由于像，主要是由于X X線具有穿透性、熒光作用和線具有穿透性、熒光作用和感光作用等特性，同時也因為人體組織結(jié)構有感光作用等特性，同時也因為人體組織結(jié)構有密度和厚度的差別，這種差別，導致密度和厚度的差別，這種差別，導致X X線透過線透過人體各種不同組織結(jié)構時，被吸收的程度不同，人體各種不

13、同組織結(jié)構時，被吸收的程度不同，到達熒光屏或到達熒光屏或X X線片上的線片上的X X線量出現(xiàn)差異，從而線量出現(xiàn)差異，從而在熒光屏或在熒光屏或X X線片上形成黑白對比不同的影像。線片上形成黑白對比不同的影像。不同的人體組織結(jié)構，根據(jù)其密度的高低及其對X線吸收的不同可分三類：骨骼密度高，吸收密度高，吸收X X線量多，在線量多，在X X線片上顯示為線片上顯示為 白色，稱為高密度影像白色，稱為高密度影像軟組織包括皮膚、肌肉、結(jié)締組織、內(nèi)臟及液包括皮膚、肌肉、結(jié)締組織、內(nèi)臟及液體等，體等，X X線片上顯示灰白色，稱為中等密度影像線片上顯示灰白色，稱為中等密度影像脂肪組織比一般軟組織密度低，在比一般軟組織

14、密度低，在X X線上顯示線上顯示灰黑色；灰黑色；氣體的密度最低，吸收的密度最低，吸收X X線最大，在線最大，在X X線線片上呈深黑色，稱為低密度影像片上呈深黑色，稱為低密度影像不同方位投照時的影像變化 X線圖像是從黑到白不同灰度的影像所線圖像是從黑到白不同灰度的影像所組成，是組成，是X線束穿透某一部位的不同密度和線束穿透某一部位的不同密度和厚度組織后的投影總和，是該穿透路徑上各厚度組織后的投影總和，是該穿透路徑上各個結(jié)構影像相互疊加在一起的影像。個結(jié)構影像相互疊加在一起的影像。五、X線檢查技術 X X線檢查方法可分為常規(guī)檢查、特殊檢線檢查方法可分為常規(guī)檢查、特殊檢查和造影檢查三大類，常規(guī)檢查包

15、括查和造影檢查三大類，常規(guī)檢查包括透視和透視和X X線攝影，是線攝影，是X X線檢查中最基本線檢查中最基本和應用最廣泛的方法和應用最廣泛的方法（一）X線常規(guī)檢查 透視： 適用于人體天然對比較好的部位，適用于人體天然對比較好的部位， 如胸部透視，可觀察肺、心臟和如胸部透視，可觀察肺、心臟和 大血管。腹部則僅常用于觀察膈大血管。腹部則僅常用于觀察膈 下游離氣體和胃腸道梗阻以及致下游離氣體和胃腸道梗阻以及致 密的異物。胃腸道鋇餐檢查和鋇密的異物。胃腸道鋇餐檢查和鋇 劑灌腸時必須應用透視檢查劑灌腸時必須應用透視檢查 優(yōu)點：簡便易行，可轉(zhuǎn)動病人體位進優(yōu)點：簡便易行，可轉(zhuǎn)動病人體位進 行多方位觀察，除可觀

16、察形態(tài)行多方位觀察，除可觀察形態(tài) 變化外還可了解器官的動態(tài)活變化外還可了解器官的動態(tài)活 動，如呼吸和膈肌運動，心臟動，如呼吸和膈肌運動，心臟 和大血管的搏動，胃腸道的蠕和大血管的搏動，胃腸道的蠕 動和排空等動和排空等 主要缺點：不能顯示細微改變和觀察主要缺點：不能顯示細微改變和觀察 厚部位，不能留下永久的厚部位，不能留下永久的 記錄記錄 攝影 最基本的檢查手段最基本的檢查手段適用于人體任何部位適用于人體任何部位優(yōu)點：受檢者受照優(yōu)點：受檢者受照X X線量較少，能使人體厚、線量較少，能使人體厚、薄的各種結(jié)構較清晰地顯示，可作永久性資料薄的各種結(jié)構較清晰地顯示，可作永久性資料保存保存缺點：不能觀察運

17、動功能缺點：不能觀察運動功能 透視及攝影所獲影像均為重疊影像透視及攝影所獲影像均為重疊影像（二）特殊攝影檢查（二）特殊攝影檢查軟線攝影（soft ray radiography）體層攝影（tomography) 通過特殊裝置和操作獲得某一特定層通過特殊裝置和操作獲得某一特定層面上的組織結(jié)構影像，而不屬于該選定層面上的組織結(jié)構影像，而不屬于該選定層 面的結(jié)構則被模糊掉面的結(jié)構則被模糊掉 常用于觀察平片難于顯示、重疊較多常用于觀察平片難于顯示、重疊較多和和 處于較深部位的病變，了解病變內(nèi)部結(jié)處于較深部位的病變，了解病變內(nèi)部結(jié)構有無破壞、空洞或鈣化以及病變的確切構有無破壞、空洞或鈣化以及病變的確切部

18、位和范圍部位和范圍放大攝影（放大攝影（magnification radiography） 高千伏攝影（high kV radiography)用高于用高于120kV120kV（常用（常用120150kV120150kV）的管電）的管電壓進行攝影壓進行攝影可在致密影像中顯示出被隱蔽的病變可在致密影像中顯示出被隱蔽的病變（三）造影檢查 天然對比：天然對比： 人體組織自然存在的密度差別。人體組織自然存在的密度差別。 骨骼骨骼軟組織軟組織氣體氣體 人體組織結(jié)構中相當一部分，只依靠人體組織結(jié)構中相當一部分，只依靠自身密度與厚度差異不能在普通自身密度與厚度差異不能在普通X線檢查中線檢查中顯影。顯影。 此

19、時，通過此時，通過“人工對比人工對比”，將高于或，將高于或低于組織結(jié)構的物質(zhì)引入器官內(nèi)或其周圍低于組織結(jié)構的物質(zhì)引入器官內(nèi)或其周圍間隙使之產(chǎn)生對比顯影，稱為造影檢查，間隙使之產(chǎn)生對比顯影，稱為造影檢查，引入的物質(zhì)稱為對比劑引入的物質(zhì)稱為對比劑 對比劑主要分為兩大類：對比劑主要分為兩大類： 陽性對比劑，如原子量及比重大的碘、鋇陽性對比劑，如原子量及比重大的碘、鋇等；等； 陰性對比劑，如空氣等（較少使用）陰性對比劑，如空氣等（較少使用） 高密度對比劑：高密度對比劑： 鋇劑：醫(yī)用硫酸鋇粉末鋇劑：醫(yī)用硫酸鋇粉末 主要用于食管及胃主要用于食管及胃腸道腸道 碘劑：有機碘碘劑：有機碘 離子型離子型-泛影葡胺

20、泛影葡胺 非離子型非離子型-歐乃派克歐乃派克 低密度對比劑：二氧化碳、氧、空氣低密度對比劑：二氧化碳、氧、空氣造影方法 直接引入法：包括胃腸道造影、瘺道造影、脊包括胃腸道造影、瘺道造影、脊髓造影、子宮輸卵管造影、選擇性心血管造影、髓造影、子宮輸卵管造影、選擇性心血管造影、支氣管動脈造影等支氣管動脈造影等 生理排泄法：經(jīng)口服、靜脈注入，使對比劑在經(jīng)口服、靜脈注入，使對比劑在人體內(nèi)選擇性地經(jīng)過某一器官的生理性排泄作用，人體內(nèi)選擇性地經(jīng)過某一器官的生理性排泄作用，暫時停留在其通道內(nèi)，使該器官得以顯影。包括暫時停留在其通道內(nèi)，使該器官得以顯影。包括靜脈尿路造影、靜脈膽系造影、口服碘番酸膽囊靜脈尿路造影

21、、靜脈膽系造影、口服碘番酸膽囊造影等造影等造影檢查的注意事項掌握各種造影的適應癥掌握各種造影的適應癥嚴格控制禁忌癥，有過敏史者、甲亢病人、嚴格控制禁忌癥，有過敏史者、甲亢病人、 心臟代償不全及無尿癥病人都禁用對比劑，心臟代償不全及無尿癥病人都禁用對比劑，肝腎功能嚴重損害、多發(fā)性骨髓瘤患者，應肝腎功能嚴重損害、多發(fā)性骨髓瘤患者，應權衡得失，慎重考慮權衡得失，慎重考慮過敏實驗過敏實驗根據(jù)具體情況，術前應用鎮(zhèn)靜劑（戊巴比根據(jù)具體情況，術前應用鎮(zhèn)靜劑（戊巴比妥鈉）、抗痙攣藥（妥鈉）、抗痙攣藥（654-2654-2）或抗組織胺藥）或抗組織胺藥等等準備好急救藥品準備好急救藥品對比劑及其副反應、并發(fā)癥的處理

22、 輕度反應：全身燒灼感、面部潮紅、胸悶、氣全身燒灼感、面部潮紅、胸悶、氣急、流淚、惡心、嘔吐、頭暈及蕁麻疹等，一般急、流淚、惡心、嘔吐、頭暈及蕁麻疹等，一般不需要特殊治療不需要特殊治療 重度反應：呼吸困難、喉部痙攣、支氣管痙攣、呼吸困難、喉部痙攣、支氣管痙攣、血壓下降、昏迷、驚厥、心律失常，肺水腫等。血壓下降、昏迷、驚厥、心律失常，肺水腫等。應立即停止造影，進行抗休克、抗過敏和對癥治應立即停止造影，進行抗休克、抗過敏和對癥治療；呼吸困難者應給氧；周圍循環(huán)衰竭者應給去療；呼吸困難者應給氧；周圍循環(huán)衰竭者應給去甲腎上腺素，心跳停止者，須即行心臟按摩甲腎上腺素，心跳停止者，須即行心臟按摩六、X線檢查

23、中的防護 原則時間防護 盡可能減少在盡可能減少在X X線場內(nèi)停留線場內(nèi)停留的的 時間，盡量縮短照射時間，時間，盡量縮短照射時間，減少減少受照受照劑量劑量距離防護 遠離遠離X X線源，病人與線源，病人與X X線球線球管管 的距離不能小于的距離不能小于35cm35cm屏蔽防護 如鉛玻璃、混凝土墻壁、鉛如鉛玻璃、混凝土墻壁、鉛圍圍 裙等裙等七、X線診斷的新進展 影像的數(shù)字化是影像的數(shù)字化是X X線診斷最新和最重要線診斷最新和最重要的進展。醫(yī)學影像以數(shù)字方式輸出，的進展。醫(yī)學影像以數(shù)字方式輸出，利用計算機對影像數(shù)據(jù)進行存儲、處利用計算機對影像數(shù)據(jù)進行存儲、處理、傳輸和顯示。理、傳輸和顯示。 X線攝影的

24、數(shù)字化方式主要有以下3種： 1.直接成像方式 以以CRCR方式為代表，使用可記錄并可由激光方式為代表，使用可記錄并可由激光讀出讀出X X線影像信息的成像板（線影像信息的成像板（imaging imaging plate,IPplate,IP）作為載體，經(jīng)）作為載體，經(jīng)X X線曝光及信息讀出線曝光及信息讀出處理，形成數(shù)字式平片影像處理，形成數(shù)字式平片影像2.間接成像方式 經(jīng)經(jīng)X X線曝光在影像增強管線曝光在影像增強管- -電視鏈上形成電視鏈上形成視頻影像，再使視頻影像數(shù)字化，形成視頻影像，再使視頻影像數(shù)字化，形成數(shù)字式平片影像數(shù)字式平片影像 ，稱數(shù)字式，稱數(shù)字式X X線攝影線攝影 ( ( dig

25、italradiography,DRdigitalradiography,DR）3.過渡方式 采用專門的讀出裝置，掃描常規(guī)采用專門的讀出裝置，掃描常規(guī)X X線膠片，線膠片，使膠片上的模擬信息數(shù)字化使膠片上的模擬信息數(shù)字化（一） CR系統(tǒng)1.工作原理 CRCR是將是將X X線影像信息記錄在成像線影像信息記錄在成像板，構成潛影，用激光束對成像板進行掃板，構成潛影，用激光束對成像板進行掃描讀取，經(jīng)計算機圖像處理系統(tǒng)處理，將描讀取，經(jīng)計算機圖像處理系統(tǒng)處理，將影像顯示在熒光屏上或記錄在膠片上。數(shù)影像顯示在熒光屏上或記錄在膠片上。數(shù)字化圖像信息還可用磁帶、磁盤和光盤作字化圖像信息還可用磁帶、磁盤和光盤作

26、長期保存長期保存2.CR影像特點高靈敏度 可采集很弱的信號可采集很弱的信號高分辨力 像素可多達像素可多達2000200020002000個個高線性度 信號與真實影像的光強度呈良好的信號與真實影像的光強度呈良好的線性關系線性關系數(shù)字化輸出和存貯強大的后處理功能 測量、局部放大、對測量、局部放大、對 比度轉(zhuǎn)換、影響增強、邊緣增強和減影等比度轉(zhuǎn)換、影響增強、邊緣增強和減影等3.CR系統(tǒng)的主要臨床應用 對解剖結(jié)構的顯示優(yōu)于傳統(tǒng)平片對解剖結(jié)構的顯示優(yōu)于傳統(tǒng)平片頭頸及骨關節(jié)系統(tǒng)：骨鹽含量的定量分析；觀察骨鹽含量的定量分析；觀察骨質(zhì)改變；檢查關節(jié)軟骨、關節(jié)周圍軟組織的改骨質(zhì)改變；檢查關節(jié)軟骨、關節(jié)周圍軟組織

27、的改變；顯示聽小骨、前庭、半規(guī)管等結(jié)構變；顯示聽小骨、前庭、半規(guī)管等結(jié)構胸部：易于觀察與縱隔和膈肌重疊的部分；對肺易于觀察與縱隔和膈肌重疊的部分；對肺部結(jié)節(jié)性病變的檢出率及顯示縱隔結(jié)構，如血管、部結(jié)節(jié)性病變的檢出率及顯示縱隔結(jié)構，如血管、氣管等，也優(yōu)于傳統(tǒng)平片；對間質(zhì)性病變和肺泡氣管等，也優(yōu)于傳統(tǒng)平片；對間質(zhì)性病變和肺泡病變的顯示，不如傳統(tǒng)病變的顯示，不如傳統(tǒng)X X線片線片胃腸道和泌尿系統(tǒng)：CRCR影像的密度分辨力影像的密度分辨力明顯高于傳統(tǒng)明顯高于傳統(tǒng)X X線照片，在顯示腸管積氣、線照片，在顯示腸管積氣、氣腹和結(jié)石等病變方面優(yōu)于傳統(tǒng)氣腹和結(jié)石等病變方面優(yōu)于傳統(tǒng)X X線影像；線影像；顯示胃小彎、微小病變、粘膜皺襞及結(jié)顯示胃小彎、微小病變、粘膜皺襞及結(jié)腸無名溝等結(jié)構優(yōu)于傳統(tǒng)的腸無名溝等