醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)課件：第一篇 總論

醫(yī)學(xué)影像學(xué)總論

1895年，倫琴發(fā)現(xiàn)X線，奠定了醫(yī)學(xué)影像學(xué)的基礎(chǔ)20世紀(jì)50—60年代超聲、核素和影像增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用20世紀(jì)60—70年代，介入放射學(xué)的興起20世紀(jì)70—80年代CT、MRI、DSA、ECT、SPECT、PET、PET/CT、MR/PET以及腦磁圖等現(xiàn)代成像技術(shù)的應(yīng)用形成了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)的五大理念：綜合化、微觀化、診療一體化、功能與結(jié)構(gòu)互補(bǔ)化及網(wǎng)絡(luò)智能化概述1895年11月8日永遠(yuǎn)值得紀(jì)念的日子德國(guó)物理學(xué)家威廉.倫琴（1845－1923）獲1901年Nobel獎(jiǎng)1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X線，奠定了醫(yī)學(xué)影像學(xué)基礎(chǔ)

第一章X線成像第一節(jié).X線特性、設(shè)備及成像基本原理一.X線特性:X線是波長(zhǎng)極短，肉眼看不見(jiàn)的電磁波1.穿透性：X線波長(zhǎng)極短，具有強(qiáng)穿透力，是X線成像基礎(chǔ)2.熒光效應(yīng)：X線能激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光，熒光效應(yīng)是透視檢查基礎(chǔ)3.感光效應(yīng)：X線能使膠片感光，感光效應(yīng)是X線攝片基礎(chǔ)4.電離效應(yīng)：X線穿過(guò)任何物質(zhì)都可使之電離，即生物效應(yīng)，這是放射防護(hù)和治療的基礎(chǔ)

二.X線設(shè)備及X線產(chǎn)生：X線設(shè)備主要包括：X線管、變壓器、操作臺(tái)、檢查床以及影像增強(qiáng)系統(tǒng)X線是X線管內(nèi)高速行進(jìn)的電子流轟擊鈀面時(shí)產(chǎn)生的1%X線99%熱能二.X線成像基本原理

三.X線成像設(shè)備

（一）常規(guī)（經(jīng)典）X線成像系統(tǒng)影像接收器采用屏/膠結(jié)構(gòu)的形式已有100多年歷史隨著CR、DR的先后出現(xiàn)，屏/膠結(jié)構(gòu)的影像接收器已逐漸由CR的IP板、DR的平板接收器所取代從而使常規(guī)（經(jīng)典）X線成像正在向數(shù)字化方向發(fā)展普通X線機(jī)（非數(shù)字化）非數(shù)字化產(chǎn)生的X線圖像（二）數(shù)字化X線機(jī)1.X線數(shù)字化技術(shù)-CR計(jì)算機(jī)X線攝影(computedradiography,CR)，成像板(IP板)采集信息→數(shù)字化處理→貯存→傳輸→成像CR技術(shù)的發(fā)明是X線邁向數(shù)字化的第一步，使經(jīng)典X線影像的空間和密度分辨力大大提高（1）成像板(IP板)向高分辨方向發(fā)展,空間分辨率在4.0-5.0LP(線對(duì))/mm,掃描像素10Pixel/mm,高質(zhì)量圖像可達(dá)4K,大大超過(guò)X線膠片的清晰度

（2）閱讀器對(duì)IP板的閱讀實(shí)際上就是圖像數(shù)字化采集過(guò)程，閱讀器包括兩大部分：對(duì)IP板高速高分辨的激光掃描系統(tǒng)和放大與高速機(jī)械傳送系統(tǒng)CR自動(dòng)掃描機(jī)-閱讀器IP板CR掃描機(jī)錄入控制臺(tái)CR圖像后處理系統(tǒng)CR正常胸片2.直接X(jué)線數(shù)字化成像技術(shù)-DR平板探測(cè)器(Detector)的發(fā)明是實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字化X線攝影(digitalradiography,DR)的關(guān)鍵真正在空間、密度以及時(shí)間分辨率上有質(zhì)的飛越。其過(guò)程是：平板探測(cè)器采集信息→數(shù)字化處理→成像雙板DR雙板DR控制臺(tái)DR正常胸片清楚顯示葉間裂

3.胸部能量減影攝片能量減影(energysubtraction)是DR的重要功能之一，其原理是利用兩次不同劑量X線對(duì)同一部位的曝光而獲得的圖像根據(jù)診斷的需要可顯示不同的組織結(jié)構(gòu)如骨骼、軟組織或肺等胸部正位雙能量減影

DR雙能量減影肺窗位肺部多發(fā)結(jié)節(jié)病灶DR攝影骨窗位示外傷性肋骨骨折第二節(jié)X線成像特點(diǎn)一.密度分辨率：

高、中、低和混雜密度二.空間分辨率：

一維、二維、三維空間第三節(jié)X線檢查技術(shù)一.普通檢查二.特殊檢查三.造影檢查

1.對(duì)比劑

2.造影方式

3.造影反應(yīng)處理四.X線檢查方法的選擇原則第四節(jié)X線征像分析與診斷原則發(fā)現(xiàn)病變病變的位置及分布病變的形狀病變的邊緣病變的數(shù)目病變的密度鄰近器官和組織的改變器官功能的改變結(jié)合臨床動(dòng)態(tài)觀察第五節(jié)X線診斷的臨床應(yīng)用第二章計(jì)算機(jī)體層成像（CT）1969年設(shè)計(jì)成功1972年問(wèn)世1979年Hounsfield獲諾貝爾獎(jiǎng)一.CT發(fā)展歷史1969年GodfreyHounsfield發(fā)明了以X線為放射源的計(jì)算機(jī)體層攝影術(shù)(computedtomography，簡(jiǎn)稱CT)1972年第一臺(tái)CT機(jī)應(yīng)用于臨床，進(jìn)行頭部檢查。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械工藝的發(fā)展，CT機(jī)掃描速度、功能和形成的圖像質(zhì)量都不斷提高，CT檢查范圍也從頭發(fā)展到全身Hounsfield和AllenCormack因此獲得了1979年度諾貝爾獎(jiǎng)1983年美國(guó)DouglasBoys發(fā)明了電子束CT，掃描速度快（10倍）1989年CT滑環(huán)掃描架的出現(xiàn)以及在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了螺旋式掃描近年來(lái)，錐形線束CT(conebeamCT)問(wèn)世。由X線球管發(fā)生錐形X線束，探測(cè)器在Z軸方向呈多排結(jié)構(gòu)(multirowdetector)，X線球管旋轉(zhuǎn)一圈就能采集一定容積組織的數(shù)據(jù)，將CT技術(shù)推上了一個(gè)新的水平X線計(jì)算機(jī)體層攝影（CT）1969年設(shè)計(jì)成功1972年公諸于世1979年獲Nobel獎(jiǎng)CT發(fā)明人英國(guó)科學(xué)家C.N.Hounsfield

科馬克(A.M.Cormack,1924～)美國(guó)物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)人體不同組織對(duì)X射線的透過(guò)率不同，并得出了計(jì)算公式，為X射線斷層掃描機(jī)(CT)的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)

1971年9月

第一臺(tái)頭顱CT在英國(guó)問(wèn)世，由于此項(xiàng)杰出發(fā)明，豪斯菲爾德（CT機(jī)的設(shè)計(jì)和制造者）與科馬克（CT算法的發(fā)明者）共同獲得了1979年度諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)第一節(jié)CT成像基本原理與設(shè)備一.基本原理二.CT設(shè)備（一）普通CT普通CT（二）螺旋CT1.CT技術(shù)進(jìn)展-高速化近年來(lái)，隨著高熱容量CT管球、高速計(jì)算機(jī)、高靈敏度探測(cè)器和高度精確系統(tǒng)的出現(xiàn)，CT掃描速度不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬,從24小時(shí)—5分鐘—5秒—1秒—0.5秒—0.27秒/圈平行移動(dòng)－窄扇型旋轉(zhuǎn)－扇型旋轉(zhuǎn)－扇型固定－錐形束南京軍區(qū)福州總醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像中心Philips128排-256SliceCTScanner2.CT技術(shù)進(jìn)展-多排化螺旋CT使用滑環(huán)技術(shù)和高熱容量CT管球，可連續(xù)不停地掃描整個(gè)需要檢查的范圍多層CT在螺旋CT的基礎(chǔ)上，使用多排探測(cè)器矩陣，每一排探測(cè)器數(shù)據(jù)可單獨(dú)完成一層圖像重建，也可多層探測(cè)器數(shù)據(jù)區(qū)同完成一層圖像重建MDCT(4detectors,

0.8s)–Jan2000MDCT(4detectors,0.5s)–Feb2001MDCT(8detectors,0.5s)–Aug2001MDCT(16detectors,0.5s)–Aug2002MDCT(64detectors,0.4s)–Nov2004MDCT(128、320detectors,0.27s)

–Feb2009多排螺旋CT（64排）Philips128排-256SliceCTScanner東芝AquilionONE320排CT西門子雙源CTSOMATOMDefinitionFlash3.CT技術(shù)進(jìn)展—智能化在所有的CT技術(shù)發(fā)展中，要突出實(shí)現(xiàn)更低的X線劑量、更快的采集與重建速度更便捷和多樣化的重建處理、更短的病人等候時(shí)間及更好的病人舒適度腺癌，細(xì)分葉呈表面多結(jié)節(jié)狀，有血管集中低劑量掃描重建CTA三維圖像重建：冠狀動(dòng)脈4.CT設(shè)備下一階段的發(fā)展（1）超寬檢測(cè)器的多層螺旋CT：

16排CT32排CT40排CT64排CT128排CT320排CT目前已經(jīng)研制了640排的超寬探測(cè)器，采集必將是大范圍的容積信息東芝AquilionONE320排CT第二節(jié)CT圖像特點(diǎn):

1、密度

2、空間

3、時(shí)間

4、后處理最大密度投影、最大表面重建MIPVR不同重建技術(shù)顯示骨盆骨折（MIP與VR）CT三維圖像重建第三節(jié)CT檢查技術(shù)一.普通CT掃描

1.平掃

2.對(duì)比增強(qiáng)掃描

3.造影增強(qiáng)掃描二.高分辨率CT掃描（HRCT）三.CT特殊技術(shù)：后處理和重建技術(shù)平掃：肝多發(fā)性血管瘤增強(qiáng)：肝多發(fā)性血管瘤常規(guī)CT高分辨率CTCT腹腔動(dòng)脈造影增強(qiáng)CT：肺動(dòng)脈栓塞

薄層三維重建CT三維重建：頜面部骨折CT血管造影成像（CTA）：最大密度投影-MIPProjectionofonlybrighteststructuresCTangiographythick-slabMIPFeatures:real-timerotationinteractive,thresholdorseed-basedmaskinginclude/excludemasksMIP:MPR和CPR圖像RCALCXLADCTA三維圖像重建：冠狀動(dòng)脈

CTA重建MIP-中央型肺癌CTA三維重建容積再現(xiàn)CT三維圖像重建CT灌注成像：顯示左側(cè)腦梗死半暗區(qū)第四節(jié)CT圖像分析與診斷發(fā)現(xiàn)病變病變的位置及分布病變的形狀病變的邊緣病變的數(shù)目病變的密度鄰近器官和組織的改變器官功能的改變結(jié)合臨床動(dòng)態(tài)觀察第五節(jié)CT臨床應(yīng)用

CTA三維重建顯示大腦中動(dòng)脈瘤CTA重建成像顯示門靜脈VRMIPVR和MIP重建成像顯示腹部動(dòng)脈MIPVR不同重建技術(shù)顯示骨盆骨折（MIP與VR）不同重建方式成像顯示冠狀動(dòng)脈（VR與MIP）第三章.數(shù)字減影血管造影（DSA）1977年獲得第一張DSA圖像第一節(jié).DSA成像基本原理與設(shè)備1.造影劑引入2.數(shù)字化成像DSA檢查設(shè)備雙C臂DSA設(shè)備

全數(shù)字化平板DSA設(shè)備第二節(jié)DSA檢查技術(shù)1.靜脈DSA：少用2.動(dòng)脈DSA：最常用3.血管造影：動(dòng)脈/靜脈插管技術(shù)Seldinger技術(shù)經(jīng)皮穿刺股動(dòng)脈插管技術(shù)：Seldinger技術(shù)平板DSA冠狀動(dòng)脈造影示血管閉塞第三節(jié)DSA臨床應(yīng)用1.常規(guī)DSA2.三維成像DSA造影血管圖像，顯示頸內(nèi)動(dòng)脈巨大動(dòng)脈瘤DSA三維重建圖像，清楚顯示頸內(nèi)動(dòng)脈巨大動(dòng)脈瘤三維重建DSA三維技術(shù)顯示動(dòng)脈瘤血管透明技術(shù)子宮肌瘤介入栓塞術(shù)

消化道出血介入栓塞術(shù)

箭頭所示空腸出血用明膠海綿微粒栓塞后造影示出血點(diǎn)消失移植腎動(dòng)脈狹窄PTA及支架置入術(shù)術(shù)前造影示：移植腎動(dòng)脈狹窄（箭示）擴(kuò)張及支架植入術(shù)后造影示：左腎動(dòng)脈狹窄消失，腔內(nèi)可見(jiàn)支架（箭示）支擴(kuò)大咯血支氣管動(dòng)脈栓塞術(shù)術(shù)前造影：右下支氣管動(dòng)脈增粗，血管末端相當(dāng)于右下肺野內(nèi)帶見(jiàn)呈片狀染色影支氣管動(dòng)脈栓塞術(shù)后造影，未見(jiàn)出血灶顯影不同檢查技術(shù)成像顯示冠狀動(dòng)脈（CTA與DSA）比較第四章磁共振成像（MRI）1946年Bloch等人發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象1952年Bloch和Purcell同獲Nobel獎(jiǎng)1973年Lauterbur等開(kāi)發(fā)了MR成像技術(shù)，并應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域2003年Lauterbur等獲得了諾貝爾獎(jiǎng)磁共振成像（MRI）EdwardPurcellFelixBloch1952年同獲Nobel獎(jiǎng)

2003年10月6日，兩位科學(xué)家因在核磁共振成像技術(shù)領(lǐng)域的突破性成就而共同分享諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)第一節(jié)MRI成像基本原理與設(shè)備一.MRI成像基本原理（一）縱向磁化（二）縱向磁化減小與橫向磁化（三）弛豫與弛豫時(shí)間（四）弛豫時(shí)間與MR成像（五）脈沖序列與加權(quán)像（六）自旋回波脈沖序列二.MR設(shè)備

1.磁體（1）永久磁體：小于0.3T（2）阻抗磁體：也稱常導(dǎo)磁體或電磁體，場(chǎng)強(qiáng)比永久磁體稍高（3）超導(dǎo)磁體：大于0.5T，空間分辨率和對(duì)比度好，但價(jià)格貴低場(chǎng)永磁開(kāi)放式磁共振設(shè)備1.5T高場(chǎng)超導(dǎo)磁共振成像設(shè)備3.0TSiemensMR

第二節(jié)MRI圖象特點(diǎn)

一.多參數(shù)成像T1加權(quán)T2加權(quán)水抑制脂肪抑制彌散加權(quán)……

T1加權(quán)像（T1WI）

T1加權(quán)像是MR成像最基本的脈沖序列，顯示組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：水為低信號(hào),肪 為高信號(hào)，亞 急性出血為高 信號(hào)

T2加權(quán)像（T2WI）

T2加權(quán)像是MR成像最基本的脈沖序列特點(diǎn)：水為高信號(hào)，脂肪為高信號(hào)，亞急性出血為高信號(hào)

彌散加權(quán)成像（DWI）不同組織1H，其布朗運(yùn)動(dòng)特征不同，通過(guò)測(cè)定此運(yùn)動(dòng)特征的彌散系數(shù)及成像來(lái)反應(yīng)腦組織的病理變化MR灌注成像（PWI）外源性對(duì)比劑法：通過(guò)團(tuán)注造影劑Gd，測(cè)定組織MR信號(hào)，通過(guò)測(cè)量CBV、CBF值來(lái)反應(yīng)組織的血供，常用于腫瘤分級(jí)等二.多方位性成像三維成像三.流動(dòng)效應(yīng)成像黑血和白血四.增強(qiáng)效應(yīng)成像對(duì)比增強(qiáng)正常鞍區(qū)（軸位、冠狀、矢狀位MRI）DTI、DTT與fMRI三維圖像融合多方位成像：肝癌伴門脈癌栓心臟運(yùn)動(dòng)功能檢查流動(dòng)效應(yīng)成像—

白血技術(shù)心臟運(yùn)動(dòng)功能檢查流動(dòng)效應(yīng)成像-黑血技術(shù)腹主動(dòng)脈增強(qiáng)成像增強(qiáng)效應(yīng)成像：門靜脈系統(tǒng)成像第三節(jié)MR檢查技術(shù)及臨床應(yīng)用一.檢查技術(shù)（一）SE序列（TR、TE）：基本成像序列（二）梯度回波序列（GRE）：快速成像技術(shù)（三）回波平面成像（EPI）：另一種快速成像技術(shù)

二.臨床應(yīng)用T1加權(quán)像T2加權(quán)像水抑制成像脂肪抑制成像水成像血管造影成像(MRA/V)功能成像：彌散成像(DWI&DTI)

灌注成像(PWI)：內(nèi)外源波譜成像(MRS)

功能磁共振成像(BOLD-fMRI)磁敏感加權(quán)成像（SWI）圖像融合

腦脫髓鞘病變

T2WI

T1WI水抑制DWI腫瘤性病變：T1WI、T2WI、T1WI增強(qiáng)脂肪抑制技術(shù)

脂肪抑制成像對(duì)各種病理改變有助于進(jìn)一步明確診斷特點(diǎn)：脂肪為低信 號(hào)

水成像磁共振水成像是真正的無(wú)創(chuàng)造性檢查，對(duì)空腔器官疾病診斷具有重要價(jià)值MR膽胰管造影（MRCP）MR泌尿系造影（MRU）MR脊髓造影（MRM）內(nèi)耳水成像

胰膽管水成像(MRCP)血管造影成像彌散成像與ADC（表觀彌散系數(shù)）

DWIADCADC圖像可定量測(cè)定局部腦組織自由水的彌散程度灌注成像（PWI）負(fù)性增強(qiáng)圖(NEI)灌注成像（PWI）-外源灌注南京軍區(qū)福州總醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像中心MR腦功能成像(Bold-fMRI)

MRI最活躍的領(lǐng)域：精神與神經(jīng)疾病認(rèn)知心理手術(shù)計(jì)劃康復(fù)成癮MR波譜成像(MRS)正常波譜圖MR頻譜分析（MRS）磁敏感加權(quán)成像：急性腦外傷微小點(diǎn)狀出血灶conventional:T2*SWIDTI、DTT與fMRI三維圖像融合第五章數(shù)字化和信息化放射學(xué)

第一節(jié)數(shù)字化X線成像

1.CT、DSA、MRI：均為數(shù)字化成像

2.20世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā)出CR技術(shù)，數(shù)字化X線成像

3.90年代推出DR技術(shù)，直接數(shù)字化X線成像以上數(shù)字化圖像的應(yīng)用適應(yīng)了圖像處理、存檔、傳輸、遠(yuǎn)程放射學(xué)及信息放射學(xué)的發(fā)展和需要一.CR和DR成像基本原理與設(shè)備1.X線數(shù)字化技術(shù)-CR計(jì)算機(jī)X線攝影(computedradiography,CR)，成像板(IP板)采集信息→數(shù)字化處理→貯存→傳輸→成像。CR技術(shù)的發(fā)明是X線邁向數(shù)字化