醫(yī)學(xué)影像學(xué)(12)[可修改版ppt]課件

1、華中科技大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)(12) 定 義： 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)學(xué)是研究在某種能量發(fā)射物質(zhì)的作用下，圖像成像鏈的形成過程、圖像后處理、圖像存儲、圖像顯示和圖像記錄，以及影響圖像成像鏈各種因素的科學(xué)。 內(nèi) 涵： 普通X線成像技術(shù) 數(shù)字X線成像技術(shù) CT成像技術(shù) MR成像技術(shù) DSA成像技術(shù) 超聲成像技術(shù) 核醫(yī)學(xué)成像技術(shù) 激光打印技術(shù) 外 延： 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)學(xué)涵蓋了醫(yī)學(xué)、工學(xué)、理學(xué)、信息學(xué)等學(xué)科，其技術(shù)涉及到電子計算機技術(shù)、電學(xué)、電子學(xué)、光電子學(xué)、微電子學(xué)、生物工程學(xué)、材料學(xué)等，是多學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科。 特 點： 年輕的學(xué)科 各種先進技術(shù)向其滲透 新生與消亡并存 發(fā)展迅速、不斷擴展、周期變短 發(fā) 展： 18

2、95年11月8日發(fā)現(xiàn)X線 20世紀(jì)60年代出現(xiàn)影像增強技術(shù) 20世紀(jì)70年代出現(xiàn)CT、介入治療 20世紀(jì)80年代出現(xiàn)DSA、MR、ECT、CR 20世紀(jì)90年代出現(xiàn)DR、激光打印、PACS、功能圖像、圖像融合。 基 本 淘 汰 的 技 術(shù)： 心臟計波攝影 心臟造影 腦室、膝關(guān)節(jié)、膽囊、腹膜后等造影 體層攝影 手工沖洗照片 具 有 生 命 力 的 技 術(shù)： 普通平片的體位及攝影方法 胃腸道鋇劑檢查 泌尿系碘劑檢查 生殖等部位碘劑檢查基 本 理 論 X線成像的基本理論 激光與光電子理論 電磁理論 核素理論 超聲波理論 在X線發(fā)現(xiàn)的最初70年代時間里，傳統(tǒng)X線成像一直采用模擬影像技術(shù)，即X線穿透人體

3、后照射在熒光屏使之發(fā)光進行透視，或作用于膠片使溴化銀離子感光進行照相。其技術(shù)的發(fā)展主要集中在X線管、熒光屏、膠片、增感屏以及影像增強器的制作和性能的提高。 近40多年來，隨著物理學(xué)、電子學(xué)、光電子技術(shù)和計算機科學(xué)的飛速發(fā)展以及在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的應(yīng)用，衍生出一系列新的X線成像技術(shù)。如CT、DSA、CR、DR、正電子發(fā)射CT等，這些方法提供的影像不僅反映人體內(nèi)的解剖結(jié)構(gòu)，還包括一些生理代謝過程。伴隨著電子計算機和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生了數(shù)字成像技術(shù)，以及用數(shù)字方法處理、存儲、傳輸圖像，用高分辨率顯示器顯示圖像。 我國X線機大約10萬臺（全球約44萬臺），但普通X線檢查仍是最主要的方法，約占影像

4、檢查的50%以上。X線機的基本結(jié)構(gòu)由X線發(fā)生裝置，X線成像裝置和輔助設(shè)備三大部分構(gòu)成。X線發(fā)生裝置包括X線管、高壓發(fā)生器；X線成像裝置包括影像增強器、熒光屏、膠片、電視系統(tǒng)、影像板、平板采測器等。輔助設(shè)備包括檢查床、各種支撐和保持裝置等。 在普通X線機的發(fā)展道路上，普通數(shù)字化成像技術(shù)的發(fā)展更為重要，主要包括CR、DR、CCD。CR裝置包括圖像采集的影像板，圖像掃描的讀取器，圖像后處理的計算機，CR用一種具有特殊輝盡性熒光物質(zhì)的影像板取代傳統(tǒng)的X線膠片，影像板感光后形成的潛影通過讀取器中的激光束掃描，其信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化圖像。它的最大優(yōu)勢在于充分利用原有的X線機，又具有數(shù)字化特點。

5、 DR的關(guān)健部件是電子成像板，由大量微小的帶有薄膜的晶體管（TFT）的探測器排列而成。可分為間接DR板和直接DR板，前者使用含碘化銫閃爍體的單片非結(jié)晶硅面板，將X線先轉(zhuǎn)變成可見光，通過光電轉(zhuǎn)化方式被探測器接收，后者使用非晶硒直接釋放電子被探測器接收。隨著成像速度的提高，DR正在由靜態(tài)向動態(tài)方向發(fā)展，使數(shù)字化透視成為可能。 影像增強電耦合技術(shù)（I、I-CCD）是在X線影像增強透視的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，將X線信號通過影像增強器在熒光屏上轉(zhuǎn)換成可見光信號，再通過電荷耦合器（CCD）作為探測器采集熒光影像并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換和計算機處理得到數(shù)字化圖像。這種方式常用于數(shù)字胃腸機和DSA系統(tǒng)。改變了傳統(tǒng)

6、的影像保存模式膠片作為圖像載體的缺點:占地?zé)o法對圖像進行后處理傳遞限制QC困難、以及運行成本高昂數(shù)學(xué)化成像的特點 （1）圖像分 辨 率：數(shù)學(xué)化圖像是由許許多多的像素構(gòu)成，它的空間分辨率不如傳統(tǒng)膠片的模似圖像（3.6lpmn_10lpmn)，而數(shù)學(xué)圖像的密度分辨率遠高于傳統(tǒng)膠片（214-216），通過計算機軟件實現(xiàn)圖像優(yōu)化，可以顯示出摸似圖像不能顯示的軟組織內(nèi)玻璃和木塊 。 （2）圖像質(zhì)量穩(wěn)定：自動曝光控制技術(shù)(AEC)是通過設(shè)定不同的探測區(qū)域（電離室），在曝光前準(zhǔn)確測量了打在患者身后X線探測器的輻射劑量，當(dāng)達到預(yù)定劑量時自動關(guān)閉X線系統(tǒng)。通過AEC技術(shù)，配合工作站上的多種處理模式，無需進行人為

7、的調(diào)整和再處理，使成像質(zhì)量穩(wěn)定且操作簡單化。 （3）圖像后處理；數(shù)學(xué)化圖像能進行多種后處理，如圖像濾波，窗寬窗位調(diào)節(jié)、放大縮小、圖像拼接，以及距離、面積、密度測量等，為影像診斷中的細節(jié)觀察、前后對比、定量分析提供支持，同時可對圖像進行注釋、標(biāo)記、測量大小、多幅顯示、多幅打印、測量多種角度，具有減影處理和加偽影功能。 （4）數(shù)字圖像的質(zhì)量取決于信噪比，與X線劑量密切相關(guān)。X線量子檢測率（DQE）有機結(jié)合了圖像對比度、噪聲、空間分辨率和X線劑量等因素。DQE高說明X線轉(zhuǎn)換率高，X線的利用率就高。數(shù)字化成像在對比度和寬容度上有較大的動態(tài)范圍，再加上DR探測器的高靈敏度，使數(shù)字成像的DQE從傳統(tǒng)膠片的

8、20-30%提高到60-70%，X線劑量卻降低了2/3以上。 （5）圖像存儲與傳輸；傳統(tǒng)模擬圖像存儲是通過膠片，需要大量存儲空間，人力和管理成本。數(shù)學(xué)圖像的中短期存儲用磁盤或磁盤陣列，長期存儲可用光盤或數(shù)字磁帶。數(shù)字存儲將以往膠片存儲的死信息變成了活信息，隨時調(diào)出并進行圖像后處理。數(shù)字圖像可通過網(wǎng)絡(luò)在院內(nèi)外傳輸，提高信息利用率，做到資源共享。 （6）優(yōu)化流程、節(jié)約資源：傳統(tǒng)X線診斷過程是在完成攝影、膠片沖洗后才開始，而數(shù)字化成像是在攝影完成1-2分鐘后就可以通過網(wǎng)絡(luò)終端進行無膠片診斷。數(shù)字化圖像節(jié)約資源包括四方面：圖像質(zhì)量高，無廢片率。 節(jié)約硬拷貝膠片。節(jié)約膠片存儲空間。節(jié)約顯、定影液消耗，有

9、利于環(huán)保。 數(shù)字圖像密度分辨率高,動態(tài)范圍大,X線劑量僅為常規(guī)攝影的110。可進行多種圖象后處理，調(diào)節(jié)不同的灰階對比。 數(shù)字圖像使影像診斷變得直觀，診斷與技術(shù)正共同向影像方法學(xué)融合和發(fā)展,影像技術(shù)工作將轉(zhuǎn)移到圖像形成的前期技術(shù)、圖像后處理技術(shù)、圖像存儲與傳輸、開發(fā)影像學(xué)設(shè)備。從單純的技術(shù)操作，向發(fā)揮設(shè)備，軟件功能最優(yōu)化的能力轉(zhuǎn)移。 C R 普通X線機 激光讀取 圖像重建 影像板（IP） 數(shù)字化采集D R DDR、IDR、CCD、LDRD DDR：X線非晶硒電子空穴對分離信息電流 FFT接收計算機 IDR： X線熒光體光圖像電子圖像數(shù)字圖像 計算機 CCD：X線熒光屏光信號電信號數(shù)字圖像 計算機

10、 LDRD：X線多絲正比室氣體分子電離數(shù)據(jù)采 集計算機數(shù) 字 圖 像 共 性 曝光動態(tài)范圍大 密度分辨率高 數(shù)字化存儲與傳輸 量子檢測率高（DQE） 圖像多種后處理 省去膠片、暗室、貯片室激光打印技術(shù) 激光膠片：分干式和濕式；干式分含銀鹽 和不含銀鹽； 激光打印機：分干式和濕式；氦氖激光和 半導(dǎo)體激光； 干式相機分鹵化銀激光成像，熱敏成像和 噴墨成像； 干式熱敏相機分助烙熱敏、升華熱敏和直 式熱敏；C T 成 像 20世紀(jì)70年代單層CT 多層CT和電子束CT 三維乃至四維重建圖像 仿真內(nèi)鏡 20世紀(jì)90年代低壓滑環(huán)技術(shù)（原理變化） 平板容積CT 功能CT（動態(tài)、灌注、CT-PET） CT介入

11、CT成像技術(shù) 自20世紀(jì)70年代CT應(yīng)用臨床以來，經(jīng)歷了掃描架結(jié)構(gòu)及掃描方式的多次改進，在掃描速度、圖像質(zhì)量方面有幾次飛躍。CT數(shù)據(jù)從單純斷層到斷層與三維重建相結(jié)合；靜態(tài)影像與動態(tài)影像相結(jié)合；單純定性診斷到定性、功能診斷相結(jié)合。 CT掃描機分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括X線管、高壓發(fā)生器、準(zhǔn)直器、濾過器、探測器、掃描機架、病床和前置放大器及接口電路等；計算機和圖像重建系統(tǒng)和圖像顯示、記錄和存儲系統(tǒng)。 CT的技術(shù)基礎(chǔ)是計算機技術(shù)和X線斷層攝影技術(shù)，成像原理實質(zhì)是濾波反投影重建技術(shù)。工作過程是首先通過對三維物體的某一斷層進行掃描采集數(shù)據(jù)，根據(jù)一定的數(shù)學(xué)原理對數(shù)據(jù)進行逆運算，最后將這些參數(shù)值轉(zhuǎn)換為灰度圖像。

12、簡單地概括為圖像掃描、圖像重建和圖像顯示三階段。 掃描架的進步經(jīng)歷四代主要變革，從第一代2-3個探測器的旋轉(zhuǎn)平移式掃描架到第二代有幾十個探測器的扇形掃描架，再發(fā)展為幾百個探測器的旋轉(zhuǎn)方式掃描架，最后發(fā)展到數(shù) 十個探測器的旋轉(zhuǎn)固定式掃描架。 掃描方式經(jīng)歷了單層斷面掃描到螺旋掃描的進步；一個掃描序列的完成從幾十分鐘縮短到幾十秒鐘；探測器從單排到多排，以及現(xiàn)在臨床應(yīng)用的64排；單層螺旋CT掃描速度從幾十秒提高數(shù)秒；將單層的時間分辨從1秒提高到0.33秒；將單層的空間分辨率從幾毫米提高到0.33mm。 電子束CT(EBCT)是CT的一種特殊類型，X線源用電子槍發(fā)射電子束，使用環(huán)形排列的探測器收集信息。

13、這種技術(shù)使掃描時間縮短到50ms，適應(yīng)心臟大血管快速掃描檢查。由于成本高、輻射劑量大。加之32排和64排CT的出現(xiàn)，該CT沒有得到廣泛普及。 影像分析方式的改變是現(xiàn)代CT進步的另一種表現(xiàn)，主要有多平面重建（MPR）、表面遮蓋重建（SSD）、最大密度投影MIP）、三維容積渲染（VR）、仿真內(nèi)窺鏡等。 多平面重建（multi-plane reformation, MPR）是將多個連續(xù)的平面斷面圖像組成三維模型，再將模型沿冠狀面、矢狀面或任意斜面甚至曲面斷開，形成新的斷層圖像，從不同角度反映興趣區(qū)的解剖關(guān)系，可進行密度測量。 表面遮蓋重建（surface shacling display, SSD）

14、是將連續(xù)平面圖像形成的三維模型, 以不同CT值為界線形成多組平面，并以光照和投影方式，顯示不同界面之間的關(guān)系。優(yōu)點是三維關(guān)系清晰，各組織器官邊界明確，可進行三維關(guān)系測量。但不能作內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分析，圖像失真。 最大（最?。┟芏韧队爸亟ǎ╩aximum/minimun intersity projection, MIP）應(yīng)用廣泛，它是在三維的數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)密度變化比率，提取與周圍密度對比最大（最?。┑牟糠謽?gòu)建實體的三維模型。這種方法由于使用了計算機自動提取模型，使用標(biāo)的形態(tài)準(zhǔn)確，失真小，可信度高，目標(biāo)的三維關(guān)系顯示清晰。 容積渲染重建（Volume rendering, VR）又稱容積再現(xiàn)，這種方法

15、采集全部體素，將特定CT值體素賦予相應(yīng)的顏色亮度、對比度和透明度，并把相應(yīng)結(jié)果映射到顯示平面上，人為改變體素的亮度和對比度，在不失真的情況下，改變組織與周圍的對比度，突出目的的形態(tài)。 虛擬內(nèi)窺鏡（Virtual endosoope, VE）技術(shù)并不是一種三維重建方法，而是一種三維顯示技術(shù)。普通顯示方式是把不同方法建立的三維模型旋轉(zhuǎn)并投射到顯示平面上觀察，而虛擬內(nèi)窺鏡方法是將視點沿一定線路進入三維模型內(nèi)部飛行，將內(nèi)部結(jié)構(gòu)的投影顯示在平面上。它象普通纖維內(nèi)窺鏡一樣沿空腔臟器（腸管、氣管）內(nèi)部飛行，或沿著有固定邊界的非空腔臟器（血管、輸尿管）內(nèi)部飛行，以了解興趣區(qū)的走行及內(nèi)部有無狹窄、隆起和凹陷性病

16、變。 在以上方法的三維重建技術(shù)基本上，又衍生出許多智能分析軟件。最常見的血管分析軟件、冠狀動脈分析軟件、心臟功能分析軟件，肺結(jié)節(jié)自動檢測及分析軟件、肺功分析軟件、結(jié)腸病變自動檢測軟件、頭部及體部灌注分析軟件等。 CT未來的發(fā)展方向，依然面臨著提高時間和空間分辨率，減少輻射劑量，提高輔助診斷水平的挑戰(zhàn)。人們正在探索通過提高探測器的性能，改善X線管的響應(yīng)參數(shù)來減少無效的X線輻射，在圖像質(zhì)量允許時盡量選擇低劑量掃描方式。D S A 成 像 基本原理 DSA與介入治療結(jié)合 動態(tài)DSA（旋轉(zhuǎn)、步進、高速） 平板DSA、CCD-DSA、攝影管-DSA 高壓注射器DSA成像原理 DSA是利用影像增強器將透過

17、人體后已衰減的未造影圖像的X線信號增強,再用高分辨率攝像機對該圖像作系列掃描,此時將圖像按一定矩陣分成若干像素,所得的信息經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)值存儲起來。再將造影圖像經(jīng)上述處理后與未造影圖像相減，得到二者的差值信號，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換成不同的灰階，在監(jiān)視顯示減影圖像。 總之，DSA是將未造影圖像和造影圖像分別增強，經(jīng)攝像機掃描矩陣化，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后數(shù)字化，兩者相減獲得它們的差值，最后經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換成減影圖像，其結(jié)果消除了造影心血管以外的結(jié)構(gòu)，突出了心血管單一影像。DSA成像原理DSA減影方式： 時間減影、能量減影和混合減影。目前主要是時間減影，其中以脈沖方式和超脈沖方式應(yīng)用為多。DSA的信號: DSA使用投射

18、X線成像,通過造影像與未造影像相減得到減影像,而兩幅圖像的差值就是DSA信號。DSA信號是由血管內(nèi)的碘濃度與血管直徑的乘積決定，DSA信號隨二者乘積的增加而增加。 在DSA中，血管顯像所需最低限度的碘量與血管直徑成反比。較大血管顯像時，在顯像高峰增加碘濃度使之超過最低限度值并無助于獲取更多的信息。相反，在直徑較小的血管，增加血管內(nèi)的碘濃度將改善其顯示率。:DSA的信號: DSA一個極為重要的特性是，DSA顯示血管的能力與血管內(nèi)碘濃度曝線量的平方根的乘積成正比。若值一直徑2mm的血管與4mm的血管同樣清晰成像，要么碘濃度加倍，要么曝線量提高4倍。:DSA的信號: 旋轉(zhuǎn)DSA：它是利用C臂兩次旋轉(zhuǎn)

19、動作，第一次旋轉(zhuǎn)采集一系列蒙片像，第二次旋轉(zhuǎn)時注射對比劑，在相同角度采集的兩幅圖像進行相減，以獲得序列不同角度的多維空間血管減影像，提高病變血管的顯示率。用于頭頸部、腹部和盆腔的血管病變。 3D-DSA：它是近幾年在旋轉(zhuǎn)DSA技術(shù)上發(fā)展起來的新技術(shù)，是旋轉(zhuǎn)血管造影術(shù)、DSA技術(shù)及計算機三維圖像處理技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。作用原理為通過二次旋轉(zhuǎn)DSA采集圖像，送至工作站進行容積重建（VR）、多曲面重建（MPR）和最大密度投影（MIP）的圖像后處理，可任意角度觀察血管及病變的三維關(guān)系。清晰顯示動脈瘤、動脈狹窄、腫瘤的供血動脈，便于介入治療。 歲差運動：是相對旋轉(zhuǎn)DSA的另一種運動形式，利用C臂支架兩個方

20、向的旋轉(zhuǎn)，精確控制其轉(zhuǎn)動方向和速度，形成X線焦點在同一平面的圓周運動，探測器則在支架的另一端做相反方向圓周運動，從而形成歲差運動，它對觀察血管結(jié)構(gòu)的立體關(guān)系十分有利。如腦、腹部、盆腔血管。 RSM-DSA：它是利用間隔很短的兩次曝光，第一次曝光時增強器適當(dāng)散焦，獲得一幅模糊的圖像，間隔33ms后再采集一幅清晰的造影圖像。兩者減影可獲得有骨骼背景的血管圖像。由于蒙片像隨時更新，且相間隔僅為33ms，因此不會產(chǎn)生運動性偽影。適用于不能屏氣或緊張抖動的病人。 步進DSA：即為下肢血管造影的跟蹤攝影，控制床面移動速度，分段采集血管造影圖像，計算機減影后拼接且實時顯示減影像。特點為對比劑用量少，追蹤顯影

21、，顯示雙下肢血管并行雙側(cè)對比，利用病變血管的顯示及正常變異的識別。（9）步進式DSA圖：8. DSA成像方式: Compas：是從兩個投影角度大于45的血管圖像，計算出兩條平行走向的血管在360球體范圍內(nèi)最佳展示投射角度。實際上是利用正側(cè)位DSA圖像，測算指出某段迂曲走行血管的投射角度，一次調(diào)整到顯示此血管的最佳角度，有利于病變的診斷和介入器材的置入。 軟組織像：它是平板探測器DSA與CT結(jié)合的產(chǎn)物，不同的廠家名稱不一樣。它利用C臂快速旋轉(zhuǎn)采集數(shù)據(jù)重建圖像，一次旋轉(zhuǎn)可獲得多個層面的圖像。圖像可與3D血管圖像相重疊，更直觀顯示栓塞效果，尤其是腦動脈栓塞中，有無再次出血及微彈簧圈的位置，有無彈簧圈

22、外逸出動脈瘤腔等。避免介入治療中需要用CT檢查的不便。 3D路徑圖：最初的路徑圖采用“冒煙”和峰值保持技術(shù)，將導(dǎo)管前端血管分布圖像與連續(xù)透視圖像重合，利于指導(dǎo)導(dǎo)管導(dǎo)絲送入病變區(qū)血管內(nèi)。3D路徑圖技術(shù)則是對該部位行血管重建，形成三維血管圖后，隨著對三維圖像的旋轉(zhuǎn)，C臂支架則自動跟蹤，自動調(diào)整投射角度，使透視圖與三維圖重合，最大程度顯示血管的主體分布，以利于指導(dǎo)導(dǎo)管絲順利進入靶血管內(nèi)。 虛擬支架置入術(shù)：該技術(shù)可在準(zhǔn)備進行支架置入的病變血管形象地展示支架置入的效果，清晰模擬顯示內(nèi)支架置入后的情況，包括支架置入的位置和大小是否合適、支架貼壁情況、封閉部位是否合適等。虛擬支架置入系統(tǒng)在提高有待置入支架的

23、幾何數(shù)據(jù)方面具有有效快速和可觀性等優(yōu)點，能更好地指導(dǎo)臨床血管內(nèi)介入治療的操作。另外，還可用于介入醫(yī)師的培訓(xùn)。M R 成 像 利用原子核的磁性和自旋原理，在外加磁場 作用下接受特定射頻脈沖引起共振，通過計 算機重建圖像。 特點：多參數(shù)、多方位、大視野、組織特異 性、無創(chuàng)。 波譜行分子水平成像，血管和水成像、功能 和動態(tài)成像。 MR成像設(shè)備一般由磁體系統(tǒng)、譜儀系統(tǒng)、計算機圖像重建和顯示系統(tǒng)及附屬裝置組成。 磁體系統(tǒng)由主磁體、梯度線圈、勻場線圈和射頻線圈組成，是磁共振發(fā)生和產(chǎn)生信號的主體部分。 譜儀系統(tǒng)是以脈沖方式的射頻場加到掃描體上，產(chǎn)生磁共振現(xiàn)象并采集磁共振信號的裝置，主要由梯度場發(fā)生和控制，M

24、R信號接收和控制等部分組成。計算機圖像重建和顯示系統(tǒng)要求配備大容量計算機和高分辨的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以完成數(shù)據(jù)采集、累加、傅里葉變換、數(shù)據(jù)處理和圖像顯示。MR成像特點：（1）多參數(shù)成像：如弛豫時間T1、T2、核子密度、液體流速這4個參數(shù)分別成像。（2）任意截面成像：MRI可作橫斷面、冠狀面、任意斜位的多方位成像，而不移動病人。用GX、GY和GZ三個梯度或者三者任意組合來確定層面。 （3）高的軟組織對比成像：人體體重的70%以上是水，而水的氫核是MR信號的主要來源，使之對軟組織呈高對比度。 （4）高的組織學(xué)和分子學(xué)特征：MR除顯示人體形態(tài)學(xué)影像外，還能提供分子水平的診斷信息，對人體的組織代謝，生化環(huán)境

25、及化合物進行定量分析。 （5）多種特殊成像：如磁共振電影、血管成像、水和脂肪成像、腦功能成像，無需對比劑可顯示心臟血管，泌尿系和膽胰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 （6）其它：設(shè)備、運動和金屬性偽影；無電離輻射；成像范圍大；成像時間相對長，費用高。 MR成像機理：MRI設(shè)備是通過被成像物體在靜磁場、梯度場和射頻場共同作用下產(chǎn)生的電磁脈沖與人體內(nèi)已被磁化的自旋核發(fā)生共振，通過共振發(fā)射和共振接收的方式采集數(shù)據(jù)，再由圖像重建，實現(xiàn)被激發(fā)的自旋核在退激發(fā)過程中與周圍物質(zhì)相互作用，以形成相應(yīng)對比度的圖像。MR設(shè)備的進展： （1）掃描參數(shù)改進，掃描速度加快。由于軟硬件系統(tǒng)、脈沖序列和實時成像的發(fā)展，成像速度從以前每層以分計

26、算到目前每層以秒計算，實現(xiàn)快速實時成像，為功能性影像技術(shù)研究提供了保證。 （2）磁體和場強的定位趨勢呈兩極化趨勢，高場設(shè)備以1.5T為普及型，3.0T已應(yīng)用臨床，4.7T、7T也逐漸完善；低場設(shè)備大量應(yīng)用了高場設(shè)備的先進技術(shù)，具有良好的性能和影像質(zhì)量，已成為開放型設(shè)備。 （3）專用機的臨床應(yīng)用；專用機用途明確，可集中體現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)的優(yōu)勢，如頭部、脊柱、關(guān)節(jié)、肢體血管、乳腺等專用機。 （4）開放型MR應(yīng)用臨床：在MR檢查過程中，出現(xiàn)“幽閉恐懼癥”而不完成檢查，或介入MR成像和運動醫(yī)學(xué)研究的開展，低場磁和中場開放型超導(dǎo)已用于臨床。 MRI技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了四個階段，第一階段為20世紀(jì)70-80年代

27、，是發(fā)展成熟和自我完善階段；第二階段為20世紀(jì)80-90年代，MRI廣泛用臨床診斷和生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究，局限于剖面成像；第三階段為20世紀(jì)90年代初，由于彌散成像、灌注成像、血管成像、水成像、磁化傳遞成像、化學(xué)位移成像、波譜成像的發(fā)展，MR被用于生物體功能與活動機制的研究；第四階段為20世紀(jì)90年代未，彌散張量成像和腦功能成像進一步成熟和發(fā)展，開始了MR功能學(xué)和分子學(xué)的研究。 MR形態(tài)學(xué)顯示時相從實時重建，發(fā)展為動態(tài)器官的實時動態(tài)顯示和多期相采集（如肝臟），使腦卒中患者CT在發(fā)病區(qū)后24小時提早到2小時顯示病變；腦白質(zhì)束成像是彌散張量成像的直接結(jié)果，對神經(jīng)內(nèi)外科有重要意義；MR腦皮層功能定位，M

28、R腦與心肌灌注成像的研究，對臨床醫(yī)學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)沖擊很大。 MRI技術(shù)未來發(fā)展主要體現(xiàn)在功能性成像和分子水平成像。如灌注、彌散、血氧水平依賴性、張力、運動、介入、血管、水、血管、臟器功能、波譜、動脈質(zhì)子自旋標(biāo)記、抗血管生成因子輔助MR功能等成像技術(shù)，使MR成像向細胞信號傳導(dǎo)、基因表達、生化代謝、受體、功能性指標(biāo)等方面發(fā)展。X線對比劑定義：人體某些組織成像時，缺乏組織間影像的自然對比（如肝組織與胃腸道），人為地在體內(nèi)給予某種物質(zhì)來增加組織間影像的對比度，以擴大診斷范圍和提高診斷準(zhǔn)確性，這種方法稱為人工對比法，所用的物質(zhì)稱為對比劑（contrast media），這個過程稱為造影檢查。理想對比劑應(yīng)具

29、備的條件1、與人體組織的密度對比相差較大，顯影效果良好；2、無味、無毒性及刺激性，副作用??；3、易于排泄；4、理化性能穩(wěn)定，久貯不變質(zhì)；5、價廉且使用方便。對比劑引入途徑1、直接引入法2、間接引入法直接引入法 系通過人體自然孔道、病理瘺管或體表穿刺等途徑，將對比劑直接引入造影部位的檢查方法。1口服法 如食管、胃腸道造影等。2灌注法 如支氣管造影，尿路逆行造影，子宮輸卵管造影，直腸、結(jié)腸的灌注造影等，屬于經(jīng)自然孔道直接灌入法；腸道瘺管造影，軟組織瘺管造影，術(shù)后膽道造影等，屬于經(jīng)病灶瘺管直接灌入法。3穿刺注入法 如椎管造影，肝、膽管造影，淺表血管造影等，屬于體表穿刺直接注入法；心腔造影，大血管及各

30、種深部血管造影等，是直接穿刺利用導(dǎo)管將對比劑注入。另外，某些部位的膿腫、囊腫亦可用直接穿刺方法，抽出腔內(nèi)所含液體而注入對比劑進行造影。間接引入法系將對比劑經(jīng)血管注入體內(nèi)，使其聚集于擬顯影的器官或組織并使之顯影的方法。主要方法是生理排泄法，即利用某些器官的排泄功能將對比劑排至需要檢查的部位，使臟器顯影的方法。靜脈腎盂造影是由靜脈注入對比劑，經(jīng)腎小球濾過，將對比劑排泄至尿中，可使腎盂、腎盞、輸尿管和膀胱顯影。對比劑的評價1、水溶性血液中的主要成分是水，對比劑必須要有較高的水溶性。2、粘滯性一般血管造影對比劑需要低粘滯性。對比劑的粘滯性隨碘濃度的增加而呈指數(shù)性增加，當(dāng)濃度不變時，粘滯性隨溫度增加而降

31、低。3、滲透壓滲透壓大小與單位體積中溶質(zhì)的顆粒數(shù)成正比，離子型對比劑較非離子型對比劑的滲透壓高。對比劑滲透壓高時，易導(dǎo)致血容量增加，紅細胞變形、皺縮，血管通透性增加等，出現(xiàn)不良反應(yīng)。4、電荷離子型對比劑在水溶液中離解成帶電荷的正、負離子，增加了體液的傳導(dǎo)性，干擾體內(nèi)電解質(zhì)的平衡，影響神經(jīng)組織的生物學(xué)過程。另外，這些帶電荷的離子易與蛋白質(zhì)結(jié)合，發(fā)生特異質(zhì)反應(yīng)的幾率明顯增加。5、化學(xué)毒性對比劑的化學(xué)毒性除各種分子的固有因素外，主要與對比劑的親水性和親脂性有關(guān)，親脂性越大，與血漿蛋白結(jié)合率越高，毒性就越大。X線對比劑分類根據(jù)吸收X線性能不同，可分為陰性對比劑（X線可透性）和陽性對比劑 (X線不透性)

32、。陰性對比劑(negative contrast media)為原子序數(shù)低、密度小的物質(zhì)。一般都為氣體，常用的有空氣、氧氣和二氧化碳。此類對比劑常被用于直接注入體腔，如膀胱以及胃腸道等。少數(shù)情況下也可用于血管內(nèi)注射造影，如二氧化碳血管造影。陽性對比劑陽性對比劑(positive contrast media)為原子序數(shù)較高的物質(zhì)，通常可分成四類：難溶性固體對比劑；主要經(jīng)腎臟排泄的對比劑；排泄性膽道對比劑；油脂類對比劑。后三類陽性對比劑主要是含碘化合物，其顯影效果與碘含量成正比。難溶性固體對比劑目前主要是醫(yī)用硫酸鋇（barium sulfate），它是良好的胃腸道對比劑，若同時與氣體對比劑合用就

33、稱為雙重造影(double contrast)，能顯示腔道內(nèi)表面的細致結(jié)構(gòu)。醫(yī)用硫酸鋇為白色粉末，無味，性質(zhì)穩(wěn)定，耐熱，不怕光，久貯不變質(zhì)，難溶于水、有機溶劑及酸堿性溶液。能吸收較多量X線，進入體內(nèi)胃腸道后,能較好地涂布于腔道粘膜表面，與周圍組織結(jié)構(gòu)密度對比差異較大。從而顯示出這些腔道的位置、輪廓、形態(tài)、表面結(jié)構(gòu)和功能活動等情況。醫(yī)用硫酸鋇在胃腸道內(nèi)不被機體吸收，以原形從糞便中排出 含碘化合物碘與不同物質(zhì)化合形成不同的含碘化合物，主要分為無機碘化物、有機碘化物及碘化油三類。含碘對比劑同樣不被機體吸收，以原形經(jīng)腎臟或肝臟排瀉，少量經(jīng)糞便排出。人體某些感器官對碘的化學(xué)毒性、滲透壓、陽離子成分和濃度

34、等有特殊要求，應(yīng)合理選擇。主要經(jīng)腎臟排泄的水溶性有機碘化物此類對比劑大多數(shù)為三碘苯環(huán)的衍生物，它們在水中溶解度大，粘稠度低，能制成高濃度溶液。注入血管后迅速經(jīng)腎臟排泄，少量經(jīng)肝、膽排泄。除用于泌尿系造影外，還被應(yīng)用于心臟和血管造影。經(jīng)血管注入的水溶性有機碘化物包括離子型對比劑（ionic contrast media ）和非離子型對比劑(non-ionic contrast media) ，它們都是三碘苯環(huán)的衍生物。血管注射后，藥物幾乎都游離于血漿中。由于血-腦屏障作用，腦、脊髓和腦脊液中幾乎不含對比劑。大部分對比劑在注射后24小時內(nèi)排出體外，72小時內(nèi)基本排完。離子型對比劑：這類對比劑都是三

35、碘苯甲酸的鹽，主要是鈉和葡甲胺鹽，在水溶液中都可離解成帶有電荷的正離子和負離子，稱之為離子型對比劑，如泛影葡胺(urografin)。離子型對比劑的滲透壓可高達l400mOsm/(kgH2O)2000mOsm/(kgH2O)，比血液滲透壓（300mOsm/kgH2O）高數(shù)倍，故又稱為高滲對比劑(high osmolar contrast media，HOCM)。非離子型對比劑：是單體或雙聚體三碘苯環(huán)碘對比劑，在水溶液中保持穩(wěn)定，不產(chǎn)生帶電荷的離子，故稱為非離子型對比劑。如優(yōu)維顯(ultravist)、歐乃派克(omnipaque)、碘必樂(iopamiro)等，其滲透壓在634mOsm/(kg

36、H2O)800mOsm/(kgH2O)范圍內(nèi)；雙聚體對比劑以碘曲侖（iotrolan）、威視派克（iodixonal）為代表,其滲透壓幾乎等于血液滲透壓（300mOsm/(kgH2O)）。它們的滲透壓相對較低，故又統(tǒng)稱為低滲對比劑(low osmolar contrast media，LOCM)。碘對比劑毒性反應(yīng)的機理碘對比劑毒性反應(yīng)的性質(zhì)、程度及發(fā)生率，一方面取決于對比劑本身的的滲透性、電荷、分子結(jié)構(gòu)等；另一方面取決于注入對比劑的劑量、部位、患者的高危因素及造影方法等。特異質(zhì)反應(yīng)即使小劑量的對比劑也可引起過敏反應(yīng)，是難以預(yù)防的。其機理主要有：1細胞釋放介質(zhì) 碘對比劑損傷血管內(nèi)皮系統(tǒng)，引起組織

37、胺的釋放，導(dǎo)致一系列的臨床癥狀。2抗原-抗體反應(yīng) 血清中對比劑抗體活性較高，與抗原（對比劑）結(jié)合發(fā)生過敏反應(yīng)。3激活系統(tǒng) 補體系統(tǒng)的激活使人體處于致敏狀態(tài)，當(dāng)注入對比劑后，易產(chǎn)生反應(yīng)。另外，病人的焦慮、緊張等精神因素也可導(dǎo)致自主神經(jīng)功能紊亂引起反應(yīng)。碘過敏反應(yīng)的臨床癥狀主要表現(xiàn)為：蕁麻疹、支氣管痙攣、結(jié)膜充血、血管性水腫、呼吸困難等，嚴(yán)重者可發(fā)生休克、呼吸和心跳驟停。物理-化學(xué)反應(yīng)此類反應(yīng)臨床較多見，是可以預(yù)防的。臨床表現(xiàn)主要是與神經(jīng)、血管功能調(diào)節(jié)紊亂有關(guān)的癥狀，如惡心、嘔吐、面色潮紅或蒼白、胸悶、心慌、出汗、四肢發(fā)冷等。引起物理-化學(xué)反應(yīng)主要與碘對比劑本身的因素有關(guān)：1滲透壓滲透壓越高，副反應(yīng)越多。當(dāng)靜脈快速注入大劑量對比劑時，會引起紅細胞內(nèi)水分喪失而變形、皺縮和集聚，使其通過細小毛細血管的能力下降，導(dǎo)致血液循環(huán)障礙；滲透壓高，導(dǎo)致血容量增加，加重心臟的負荷，；對比劑可使血管內(nèi)皮細胞之間的聯(lián)結(jié)變得松散，增加了血管的通透性，導(dǎo)致碘離子易于通過毛細血管壁進入血管外的神經(jīng)組織液內(nèi)，對神經(jīng)細胞造成損害；還可以引起腎血管、腎小球和腎小管的損害，最終誘發(fā)腎臟衰竭。2電荷離子型對比劑在血液中離解成帶電荷的正