醫(yī)學(xué)影像學(xué)概論

醫(yī)學(xué)影像學(xué)概論

Overviewofmedicalimaging一、X線總論倫琴夫人的手部X線片X線成像的基本原理X線的基本性質(zhì)：X線的穿透性，熒光效應(yīng)，感光效應(yīng)X線設(shè)備與X線成像性能傳統(tǒng)X線設(shè)備與X線成像性能數(shù)字化X線設(shè)備與X線成像性能數(shù)字減影血管造影設(shè)備與X線成像性能X線檢查方法普通檢查----X線攝影；熒光透視。特殊檢查----軟X線攝影；X線減影技術(shù)；體層容積成像。X線造影檢查----X線對(duì)比劑類型及應(yīng)用；X線對(duì)比劑引入途徑。X線檢查的安全性輻射防護(hù)基本原則；屏蔽防護(hù)距離防護(hù)時(shí)間防護(hù)X線圖像特點(diǎn)二、CT總論計(jì)算機(jī)體層攝影

(computedtomography,CT)是近代飛躍發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)和X線檢查技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。1971年英國EMI公司Hounsfield工程師研制成功第一臺(tái)頭部CT掃描機(jī)。這種診斷價(jià)值高、無痛苦、無創(chuàng)傷的診斷方法,是放射領(lǐng)域的重大突破。Hounsfield也因此獲得了1979年的諾貝爾醫(yī)學(xué)生物獎(jiǎng)。GodfreyHounsfield基本概念1.體素和象素

CT圖像實(shí)際上是人體某一部位有一定厚度的體層圖像。組成圖像的基本單元被稱為象素。象素實(shí)際上是體素在成像時(shí)的表現(xiàn)。象素是一個(gè)二維的概念，體素是一個(gè)三維的概念2.矩陣

一個(gè)橫成行、縱成列的數(shù)字陣列，將受檢層面分割為無數(shù)小立方體．這些小立方體就是體素。當(dāng)圖像面積為一固定值時(shí)，象素尺寸越小，組成CT圖像矩陣越大，圖像清晰度越高。反之亦然。基本概念3.空間分辨率

又稱高對(duì)比度分辨率，指在圖像中可辨認(rèn)的相鄰物體空間幾何尺寸的最小極限，即對(duì)影像細(xì)微結(jié)構(gòu)的分辨力。在保證一定的密度差前提下，顯示待分辨組織幾何形態(tài)的能力。4.密度分辨率

又稱對(duì)比分辨率，是指在低對(duì)比情況下分辨組織密度細(xì)小差別的能力。CT的密度分辨力較普通X線高10~20倍。基本概念5.CT值

X線穿過人體的過程中，計(jì)算出每個(gè)單位容積的X線吸收系數(shù)(亦稱衰減系數(shù)μ值)。將μ值換算成CT值，以作為表達(dá)組織密度的統(tǒng)一單位。單位為HU（HounsfieldUnit）水的CT值為0HU，骨皮質(zhì)最高為1000HU，空氣最低為-1000HU，人體中密度不同的各種組織的CT值在-1000～+1000HU的2000個(gè)分度之間6.窗寬與窗位窗寬(windowwidth)

人體組織CT值范圍有2000個(gè)分度，將不同灰度在熒屏上表示，由于灰度差別小，人的肉眼僅能分辨16個(gè)灰度，即16個(gè)灰階。用不同的窗寬提高不同組織結(jié)構(gòu)的分辨率。

例如用16個(gè)灰階反映2000個(gè)分度，所分辨的CT值是125Hu，也就是說兩組織間的CT值差別小于125Hu的則不能分辨。6.窗寬與窗位窗位(windowlevel)

又稱窗中心，觀察某一組織結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)時(shí)，以該組織CT值為中心觀察。

例如腦CT值約35Hu，選窗位就是35Hu，而窗寬常用100Hu，在熒屏圖像上16個(gè)灰階CT值的范圍為－15Hu～85Hu。意義窗口技術(shù)對(duì)顯示病變是很有意義的，在熒屏圖像上，加大窗寬，圖像層次增多，組織對(duì)比減少，細(xì)節(jié)顯示差；窗寬調(diào)至最低，則沒有層次，只有黑白圖像。提高窗位，熒屏上所顯示的圖像變黑，降低窗位則圖像變白。7.偽影偽影是指在被掃描物體中并不存在而圖像中卻顯示出來的各種不同類型的影像。與病人及CT機(jī)性能有關(guān)。8.部分容積效應(yīng)

在同一掃描層面內(nèi)含有兩種以上不同密度的物質(zhì)時(shí)．其所測(cè)CT值是它們的平均值，不能如實(shí)反映其中任何—種物質(zhì)的CT值，這種現(xiàn)象為部分容積效應(yīng)或部分容積現(xiàn)象。CT成像基本原理1.X線掃描數(shù)據(jù)的收集和轉(zhuǎn)換

X線射入人體，被人體吸收而衰減，受檢部位密度影響最大，密度越高，對(duì)x線衰減越大。探測(cè)器組合收集衰減后的X線信號(hào)(X線光子)，將光子轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽饩€，再將光線集中，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)并放大借模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)字信號(hào)后，送入計(jì)算機(jī)。

2.掃描數(shù)據(jù)處理和重建圖像計(jì)算機(jī)將輸入的原始數(shù)據(jù)加以校正處理，再進(jìn)行重建圖像；

3.圖像的顯示及貯存經(jīng)過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌野刀鹊墓恻c(diǎn)，形成圖像，可由熒光屏顯示，亦可拍成照片。CT檢查方法（一）平掃（二）增強(qiáng)掃描

1.普通增強(qiáng)掃描；2.多期增強(qiáng)掃描；3.CT血管成像（CTA）；4.CT灌注成像（三）造影掃描CT設(shè)備多層螺旋CT（MSCT）雙源CT能譜CTCT的主要優(yōu)勢(shì)密度分辨力高可進(jìn)行密度量化分析組織結(jié)構(gòu)影像無重疊可進(jìn)行多種圖像后處理CT圖像后處理二維顯示技術(shù)1.薄層面重組2.多平面重組（MPR）3.曲面重組（CPR）三維顯示技術(shù)1.最大強(qiáng)度投影（MIP）2.最小強(qiáng)度投影（minIP）3.表面遮蓋技術(shù)（SSD）4.容積再現(xiàn)技術(shù)（VR）CT診斷的臨床應(yīng)用CT診斷由于它的特殊診斷價(jià)值，已廣泛應(yīng)用于臨床。應(yīng)在了解其優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，合理的選擇應(yīng)用。CT圖像三、MR總論磁共振成像MRI磁共振成像是利用原子核在磁場(chǎng)內(nèi)所產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)重建成像的一種影像技術(shù)。核磁共振現(xiàn)象是由bloch和Purcell在1946年發(fā)現(xiàn)的,1952年獲諾貝爾物理獎(jiǎng).1973年Lauterbur發(fā)表了MRI成像技術(shù)。MRI現(xiàn)已成為臨床的一個(gè)重要的檢查手段。MRI成像基本原理1.人體在強(qiáng)外磁場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生縱向磁矢量和H1進(jìn)動(dòng)。2.發(fā)射特定的RF脈沖引起磁共振現(xiàn)象。3.停止RF脈沖后H1恢復(fù)至原有狀態(tài)并產(chǎn)生MR信號(hào)。4.采集，處理MR信號(hào)并重建為MRI圖像。MRI成像基本概念1.核磁:

氫原子核中只有一個(gè)質(zhì)子,質(zhì)子有沿自身軸旋轉(zhuǎn)（自旋)的固有本性,質(zhì)子距原子核中心有一定的距離,因此質(zhì)子自旋就相當(dāng)于正電荷在環(huán)行線圈中流動(dòng),同樣地在其周圍也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)磁場(chǎng),此即為核磁.MRI成像基本概念2.磁場(chǎng)用磁矩來表示。磁矩本身有大小,又有方向(又稱磁化矢量).如將生物組織置于一個(gè)大的外加磁場(chǎng)中(主或靜磁場(chǎng)),則質(zhì)子磁距方向發(fā)生變化,結(jié)果是較多的質(zhì)子磁距指向與主磁場(chǎng)方向相同.因此,出現(xiàn)與主磁場(chǎng)方向一致的宏觀磁化矢量.MRI涉及和討論的主要是宏觀磁化矢量的變化規(guī)律.MRI成像基本概念核磁弛豫

給予符合Larmar頻率的射頻脈沖,被激勵(lì)的質(zhì)子群發(fā)生共振,宏觀磁化矢量離開平衡狀態(tài)。但脈沖停止后,宏觀磁化矢量又自發(fā)地回復(fù)到平衡狀態(tài),這個(gè)過程稱為“核磁弛豫”MRI成像基本概念縱向弛豫時(shí)間(T1時(shí)間):

為縱向宏觀磁化矢量回復(fù)到最終平衡狀態(tài)的63%所需時(shí)間.橫向弛豫時(shí)間(T2時(shí)間):

橫向磁化矢量衰減到其原來值37%所需的時(shí)間.MRI成像基本概念MRI圖像若主要反映組織間T1特征參數(shù)時(shí)，為T1加權(quán)像（T1WI)。若主要反映組織間T2特征參數(shù)時(shí)，為T2加權(quán)像（T2WI)。幾種正常組織在T1及T2上的信號(hào)強(qiáng)度與影像灰度腦白質(zhì)腦灰質(zhì)腦脊液和水腦膜肌肉脂肪骨皮質(zhì)骨髓T1WI信號(hào)強(qiáng)度較高中等低低中等高低高影像灰度白灰灰黑黑灰白黑白T2WI信號(hào)強(qiáng)度中等較高高低中等較高低中等影像灰度灰白灰白黑灰灰白黑灰MRI的設(shè)備1.高場(chǎng)強(qiáng)1.5T和3.0T超導(dǎo)性MR機(jī)2.低場(chǎng)強(qiáng)0.2-0.35T永磁型MR機(jī)3.0TMRI掃描器MRI的主要優(yōu)勢(shì)1.組織分辨率高2.直接進(jìn)行水成像3.直接進(jìn)行血管成像4.直接進(jìn)行功能磁共振檢查：擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI），灌注加權(quán)成像（PWI）和腦功能定位成像等檢查。MRI診斷的臨床應(yīng)用適應(yīng)癥：1對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的定位定性診斷極其優(yōu)越。除對(duì)顱骨骨折及急性出血不敏感外，其他均具較大優(yōu)勢(shì)。2對(duì)后顱窩及頭頸交接區(qū)的診斷優(yōu)于CT。3可清晰顯示咽、喉、頸部淋巴結(jié)、血管及頸部肌肉。4由于縱隔內(nèi)血管流空效應(yīng)及縱隔內(nèi)脂肪的高信號(hào)特點(diǎn)，可用于縱隔及肺門淋巴結(jié)腫大和占位性病變的診斷。MRI