醫(yī)學(xué)影像診斷學(xué)總論

第一章總論姜興岳醫(yī)學(xué)影像學(xué)教研室

X線的發(fā)現(xiàn)1895年德國(guó)物理學(xué)家倫琴（WilhelmConradR?ntgen）發(fā)現(xiàn)了X線，不久被用于人體疾病檢查，由此而形成了放射診斷學(xué)1896年，X線即已應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。倫琴夫人成為第一個(gè)接受X線照射并得到手部X線照片的人影像技術(shù)的發(fā)展20世紀(jì)50年代開始，相繼出現(xiàn)了超聲成像（ultrasonography）和核素γ-閃爍顯像（γ-scintigraphy）70和80年代分別開發(fā)了X線計(jì)算機(jī)體層成像（CT）、磁共振成像（MRI）和發(fā)射體層顯像，包括單光子發(fā)射體層顯像（SPECT）和正電子發(fā)射體層顯像（PET）放射診斷學(xué)領(lǐng)域的擴(kuò)展

醫(yī)學(xué)影像診斷學(xué)（diagnosticimaging）常規(guī)X線診斷超聲診斷核素顯像診斷(SPECT,PET,PET-CT,PET-MRI)CT診斷MRI診斷醫(yī)學(xué)影像診斷學(xué)的目的各種成像技術(shù)的成像原理與方法不同，診斷價(jià)值與限度亦各異，都是使人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和器官成像，借以了解人體解剖與生理功能狀況及病理變化達(dá)到疾病診斷和治療的目的數(shù)字化成像的發(fā)展與優(yōu)勢(shì)數(shù)字化成像有利于圖像信息的保存和傳輸圖像存檔與傳輸系統(tǒng)（picturearchivingandcommunicationsystem，PACS）極大地方便了病人的就診，使遠(yuǎn)程放射學(xué)（tele-radiology）得以發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程會(huì)診醫(yī)學(xué)影像學(xué)在臨床中的作用醫(yī)學(xué)影像診斷學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)大，診斷水平亦在不斷地提高，已成為臨床醫(yī)學(xué)中的重要學(xué)科之一，是醫(yī)院中作用特殊，任務(wù)重大，不可或缺的重要臨床科室與臨床各學(xué)科互相促進(jìn)，互相發(fā)展醫(yī)學(xué)影像學(xué)醫(yī)師的要求影像診斷專業(yè)的基本理論知識(shí)和技能掌握醫(yī)學(xué)影像診斷的基本原則和步驟掌握正確書寫診斷報(bào)告書了解專業(yè)發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)熟悉臨床相關(guān)學(xué)科的專業(yè)知識(shí)第一節(jié)不同成像技術(shù)的特點(diǎn)和臨床應(yīng)用影像診斷的主要依據(jù)或信息來(lái)源是圖像各種成像技術(shù)（X線、超聲、CT或MRI）獲得的圖像，絕大多數(shù)都是以由白到黑不同灰度的影像來(lái)顯示不同成像技術(shù)的成像原理不相同，其圖像上的灰度所反映的組織結(jié)構(gòu)或表示的意義也不同不同成像技術(shù)的成像基礎(chǔ)X線與CT：依據(jù)組織間的密度差異，黑、白灰度所反映的是對(duì)X線吸收值的不同MRI：依據(jù)組織間的弛豫時(shí)間差異，黑、白灰度所反映的是代表弛豫時(shí)間長(zhǎng)短的信號(hào)強(qiáng)度超聲：依據(jù)不同組織所具有的聲阻抗和衰減的聲學(xué)特性，黑、白灰度代表的是回聲的弱與強(qiáng)一、X線圖像的特點(diǎn)和臨床應(yīng)用X線產(chǎn)生一般來(lái)說(shuō)，高速行進(jìn)的電子流被物質(zhì)阻擋即可產(chǎn)生X線具體說(shuō)，X線是在真空管內(nèi)高速行進(jìn)成束的電子流撞擊鎢（或鉬）靶時(shí)產(chǎn)生X線發(fā)生裝置，主要包括X線管、變壓器和操作臺(tái)X線的特性屬于電磁波波長(zhǎng)范圍為0.0006～50nm目前X線診斷常用的X線波長(zhǎng)范圍為0.008～0.031nm（相當(dāng)于150～40KV）電磁輻射譜中，居γ射線與紫外線之間，短于可見光的波長(zhǎng)，肉眼看不見X線成像相關(guān)的特性穿透性：成像基礎(chǔ)熒光效應(yīng)：透視的基礎(chǔ)攝影效應(yīng)：攝影的基礎(chǔ)電離效應(yīng)：生物治療或防護(hù)X線成像基本原理X線影像形成的三個(gè)基本條件X線應(yīng)具有一定的穿透力被穿透的結(jié)構(gòu)，存在密度和厚度的差異顯像設(shè)備，如X線片、熒光屏或電視屏幕X線成像示意圖X線人體組織結(jié)構(gòu)的密度可分為三類高密度：骨組織、鈣化灶等中等密度：軟骨、肌肉、神經(jīng)、實(shí)質(zhì)器官、結(jié)締組織以及體內(nèi)液體等低密度：脂肪組織以及存在于呼吸道、胃腸道、鼻竇和乳突內(nèi)的氣體等X線圖像的特點(diǎn)1、灰度圖像X線圖像由自黑到白不同灰度的影像組成，屬于灰度成像這種灰度成像是通過密度及其變化來(lái)反映人體組織結(jié)構(gòu)的解剖和病理狀態(tài)X線圖像的特點(diǎn)人體組織結(jié)構(gòu)的密度是指人體組織單位體積物質(zhì)的質(zhì)量X線圖像上的密度指圖像上所示影像的黑白程度兩者間關(guān)系：物質(zhì)的密度高，比重大，吸收的X線量多，在圖像上呈白影；物質(zhì)的密度低，比重小，吸收的X線量少，在圖像上呈黑影X線圖像的特點(diǎn)2、重疊影像X線圖像是X線束穿透某一部位內(nèi)不同密度和厚度組織結(jié)構(gòu)后的投影總和，是該穿透路徑上各個(gè)結(jié)構(gòu)影像的相互疊加一些組織結(jié)構(gòu)或病灶的投影因累積增益而得到很好的顯示，但也可使一些組織或病灶的投影被覆蓋而較難或不能顯示3、圖像放大、失真和伴影X線投射束呈錐形投射中心區(qū)只有放大，無(wú)失真和變形投射邊緣部位，有放大，又有失真和變形X線圖像的特點(diǎn)X線圖像的特點(diǎn)4、數(shù)字化優(yōu)勢(shì)普通X線圖像是模擬灰度圖像，圖像上的影像灰度和對(duì)比度與攝片參數(shù)、沖洗條件密切相關(guān)數(shù)字化X線成像（digitalradiography，DR）通過灰階處理和窗顯示技術(shù)，可改變影像的灰度和對(duì)比度，從而使組織結(jié)構(gòu)及病灶得到最佳顯示正常胸片正常DR胸片X線診斷的臨床應(yīng)用影像學(xué)診斷中使用最多和最基本的檢查方法乳腺、骨骼系統(tǒng)和胸部病變主要靠X線平片檢查食管及胃腸道病變主要靠X線造影檢查腦、脊髓及腹、盆腔實(shí)質(zhì)性臟器的病變X線檢查作用較小二、CT圖像的特點(diǎn)和臨床應(yīng)用CT成像基本原理X線人體探測(cè)器光/電轉(zhuǎn)換器模/數(shù)轉(zhuǎn)換器計(jì)算機(jī)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器CT圖像的特點(diǎn)一、灰階圖像CT圖像是數(shù)字化模擬灰度圖像，是經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換重建模擬圖像由一定數(shù)目從黑到白不同灰度的像素按固有矩陣排列而成的灰階圖像用灰度反映器官和組織對(duì)X線的吸收程度二、密度分辨力（densityresolution）高CT的密度分辨力高，相當(dāng)于普通X線圖像的10~20倍可以清楚顯示由軟組織構(gòu)成的器官，如腦、脊髓、縱隔、肝、胰、脾、腎及盆部器官可以在良好圖像背景上確切顯示病變影像CT圖像的特點(diǎn)CT圖像的特點(diǎn)三、能進(jìn)行密度量化分析（CT值）CT圖像能以不同的灰度顯示組織器官和病變的密度高低?？蓱?yīng)用X線吸收系數(shù)量化密度的高低程度CT密度的量化標(biāo)準(zhǔn)用CT值，單位為Hu（HunsfieldUnit）水的吸收系數(shù)為1，CT值為0HU骨皮質(zhì)的吸收系數(shù)為2，CT值為HU空氣的吸收系數(shù)為0，CT為-1000HU窗技術(shù)：窗寬與窗位窗寬：CT圖像上灰階所反映的CT值范圍窗位：即窗寬的中心值，又名窗中心同一部位的掃描資料，通過調(diào)節(jié)窗寬和窗位可觀察不同的組織結(jié)構(gòu)提高窗位，熒光屏上所顯示的圖像變黑降低窗位，圖像變白增大窗寬，圖像層次增多，組織間對(duì)比度下降縮小窗寬，圖像層次減少，組織間對(duì)比度增加舉例說(shuō)明腦窗：窗寬100HU、窗位+40HU觀察到的組織結(jié)構(gòu)的CT值范圍-10～+90HU每個(gè)灰階代表的CT值為6.25HU提高窗位至+60HU，觀察范圍改為+10～+110HU，腦組織變黑增大窗寬至200HU

，每個(gè)灰階代表的CT值為12.5HU，圖像上的層次增多，組織間對(duì)比度下降，易漏診病變四、CT圖像為斷層圖像克服了普通X線圖像重疊的限度，提高了病變檢出率，連續(xù)觀察多幅圖像，要有整體觀當(dāng)一個(gè)掃描層面內(nèi)同時(shí)含有兩種或兩種以上密度不同、走行與掃描層面平行組織時(shí)，其所顯示的密度不代表任何一種組織，所測(cè)得的CT值為它們的平均值，這種現(xiàn)象稱為部分容積效應(yīng)CT圖像的特點(diǎn)

五、強(qiáng)大的后處理功能

CT圖像是數(shù)字化圖像，能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行各種后處理CT圖像后處理技術(shù)涵蓋二維、三維顯示技術(shù)及其它多種分析、處理和顯示技術(shù)二維顯示技術(shù)電影顯示（cinedisplay）多平面重組（multiplanarreformation，MPR）曲面重組（curvedplanarreformation，CPR）三維顯示技術(shù)最大密度投影（MIP）最小密度投影（mIP）表面遮蓋顯示（SSD）容積再現(xiàn)（VR）CT仿真內(nèi)鏡（CTVE）組織透明投影（TTP）MPRMIPVRCT仿真內(nèi)窺鏡顯示技術(shù)組織透明投影（TTP）CT診斷的臨床應(yīng)用CT檢查具有很高的密度分辨力，易于檢出病灶，特別是能夠較早地發(fā)現(xiàn)小病灶近年來(lái)，多層螺旋CT的應(yīng)用，以及多種后處理軟件的開發(fā)，使得CT的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)大CT診斷的臨床應(yīng)用目前，CT檢查的應(yīng)用范圍幾乎函概了全身各個(gè)系統(tǒng)特別是對(duì)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、頭頸部、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)（消化管除外）、泌尿系統(tǒng)骨、關(guān)節(jié)系統(tǒng)病變的檢出和診斷都具有突出的優(yōu)越性CT檢查的限度CT檢查使用X線，具有輻射性損傷，限制了在產(chǎn)科領(lǐng)域中的應(yīng)用CT檢查雖能發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)疾病，對(duì)于某些系統(tǒng)和病變準(zhǔn)確地顯示病灶的部位和范圍，CT對(duì)疾病的定性診斷仍然存在一定的限度三、磁共振圖像的特點(diǎn)和臨床應(yīng)用MRI圖像的特點(diǎn)一、數(shù)字化模擬灰階圖像具有窗技術(shù)顯示，進(jìn)行各種圖像后處理的特點(diǎn)用信號(hào)的高低與圖像的白與黑對(duì)應(yīng)---反映組織的弛豫時(shí)間的長(zhǎng)短MRI圖像的特點(diǎn)

二、多參數(shù)圖像MRI檢查有多個(gè)成像參數(shù)T1WI：反映T1弛豫時(shí)間的T1值T2WI：反映T2弛豫時(shí)間的T2值PDWI：反映質(zhì)子密度的參數(shù)MRI圖像的特點(diǎn)T1加權(quán)像（T1weightedimage,T1WI）：主要反映組織間T1值差別，利于觀察解剖結(jié)構(gòu)T2加權(quán)像（T2weightedimage,T2WI）：主要反映組織間T2值差別，顯示病變組織較好質(zhì)子密度加權(quán)像（protondensityweightedimage,PdWI）：主要反映組織間質(zhì)子密度弛豫時(shí)間差別MRI圖像的特點(diǎn)組織間以及組織與病變間弛豫時(shí)間的差別，是磁共振成像診斷的基礎(chǔ)MRI圖像根據(jù)灰度變化進(jìn)行疾病診斷三、多種序列成像最常應(yīng)用經(jīng)典序列：自旋回波（SE）和快速自旋回波（TSE，F(xiàn)SE）其他序列：梯度回波（gradientecho，GRE）序列、反轉(zhuǎn)恢復(fù)（inversionrecovery，IR）序列、平面回波成像（echoplanarimaging，EPI）MRI圖像的特點(diǎn)MRI圖像的特點(diǎn)四、直接多方位成像MRI檢查可以直接獲得軸位、冠狀位和矢狀位以及任何方位的傾斜斷層圖像MRI圖像的特點(diǎn)五、組織分辨率高借助多參數(shù)及多序列的特點(diǎn)，MRI圖像能夠區(qū)分各種不同的組織器官，如腦質(zhì)灰白質(zhì)分界分明，前列腺周圍帶和中央帶清晰顯示，神經(jīng)、血管與周圍結(jié)構(gòu)可較容易區(qū)分MRI圖像的特點(diǎn)六、流空效應(yīng)流動(dòng)的液體在成像過程中采集不到信號(hào)而呈無(wú)信號(hào)黑影，即流空效應(yīng)不使用對(duì)比劑，即可使血管和血管病變成像，即磁共振血管造影（magneticresonanceangiography，MRA）MRA不但能顯示血管的形態(tài)學(xué)表現(xiàn)，而且可以反映血流方向和血流速度等方面的信息常用的MRA方法有時(shí)間飛越（timeofflight，TOF）法和相位對(duì)比（phasecontrast，PC）法近年，新的MRA方法稱對(duì)比增強(qiáng)MRA（contrastenhancementMRA，CE－MRA）臨床上最常用的MRI對(duì)比劑為釓劑TOF法PC法七、MRI水成像（MRIhydrography）利用重T2WI技術(shù)，使流動(dòng)緩慢或相對(duì)靜止的富含游離水的液體呈高信號(hào)，T2較短的實(shí)質(zhì)器官和組織及流動(dòng)的血液呈低信號(hào)，使含液體的器官結(jié)構(gòu)顯影MR胰膽管成像（MRCP）、MR泌尿系成像（MRU）、MR椎管成像（MRM）、MR內(nèi)耳成像、MR涎腺管成像、MR淚道成像及腦室系統(tǒng)成像等MRI圖像的特點(diǎn)八、MRI功能成像（functionalMRI,fMRI）擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusionwightedimaging,DWI）灌注加權(quán)成像（perfusionwightedimaging,PWI）腦功能成像（BOLD）MRI圖像的特點(diǎn)化膿性腦膿腫DWI上膿腔顯示為高信號(hào)DWIT1WIC+T2WI擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）彌散張量成像（DTI）DTI可用于觀察白質(zhì)神經(jīng)束各向異性的彌散，但難于顯示神經(jīng)束各向異性的彌散方向和空間關(guān)系采用特殊設(shè)計(jì)的方法，如彩色編碼的FA（部分各向異性）圖和神經(jīng)束成像術(shù)，即可觀察白質(zhì)神經(jīng)束的走行方向和空間關(guān)系FA圖胼胝體內(nèi)囊前肢扣帶回額橋束皮丘束內(nèi)囊后肢（皮質(zhì)脊髓束，皮質(zhì)球束,皮質(zhì)橋腦束）外囊視放射扣帶回胼胝體FA圖上不能顯示各神經(jīng)束的走行方向彩色編碼FA圖胼胝體內(nèi)囊前肢扣帶回額橋束皮丘束內(nèi)囊后肢（皮質(zhì)脊髓束，皮質(zhì)球束,皮質(zhì)橋腦束）外囊視放射扣帶回胼胝體彩色編碼的FA圖上能顯示各神經(jīng)束的走行方向，紅色=左右走行，綠色=前后走行，藍(lán)色=上下走行a胼胝體的神經(jīng)束圖冠狀面

(與彩色編碼的FA圖融合）橫斷面

矢狀面MR腦活動(dòng)功能成像（BOLD）九、磁共振波譜（magneticresonancespectroscopy,MRS）磁共振波譜是利用磁共振化學(xué)位移現(xiàn)象來(lái)測(cè)定組成物質(zhì)的分子成份的一種檢測(cè)技術(shù)是目前唯一可測(cè)得活體組織