醫(yī)學(xué)影像學(xué)課件

醫(yī)學(xué)影像學(xué)第一篇總論

1895年德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)X線，X線即用于了對人體疾病的診斷，形成了放射診斷學(xué)（diagnosticradiology)，放射診斷學(xué)是醫(yī)學(xué)影像學(xué)基礎(chǔ)，至今仍是醫(yī)學(xué)影像學(xué)的重要內(nèi)容影像學(xué)的概況20世紀(jì)70年代是以CT為代表的一系列計算機(jī)輔助成象裝置的發(fā)明，包括MRI、USG、DSA、ECT、PET等，形成包括放射診斷的影像診斷學(xué)。

世紀(jì)之交影像學(xué)從形態(tài)成像診斷發(fā)展為形態(tài)、功能、代謝成像并用綜合診斷。

70年代迅速發(fā)展的介入放射學(xué)(interventionalradiology)使影像診斷學(xué)發(fā)展成為，繼內(nèi)、外之后第三大診療手段。影像學(xué)的進(jìn)展在臨床醫(yī)學(xué)上產(chǎn)生重大影響

1、范圍不斷擴(kuò)大

2、發(fā)展最快

3、運(yùn)用高科技手段最多

4、依賴型學(xué)科，促進(jìn)臨床各學(xué)科的發(fā)展建國以來，我國影像學(xué)迅猛發(fā)展

學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)影像學(xué)應(yīng)當(dāng)注意以下幾點：影像診斷主要依據(jù)或信息來源是圖像,不同的成像手段,其成像原理不同。需要了解其成像原理和圖像特點并推斷其組織性質(zhì)影像診斷主要是通過對圖像的觀察、分析、歸納與綜合而作出的

①掌握對圖像的觀察和分析方法②認(rèn)識正常和異常的圖像③了解異常圖像的病理基礎(chǔ)和臨床意義不同的成像技術(shù)在診斷中都有自己的優(yōu)勢和不足,選擇一種或幾種成像手段,進(jìn)行診斷影像診斷是肯定的,但是對疾病診斷還有一定的限度,要結(jié)合臨床資,相互印證介入放射學(xué)有自身特點X線成像第一節(jié)普通X線成像一、X線的產(chǎn)生和特性

X線的產(chǎn)生是真空管內(nèi)高速行進(jìn)的電子流轟擊鎢靶時產(chǎn)生的。X線的特性X線屬電磁波。成像波長0.031~0.008nm，是不可見光·穿透性X線具有強(qiáng)穿透力，其穿透力和電壓與物體密度有關(guān)。是X線成像的基礎(chǔ)。

·熒光效應(yīng)X線激發(fā)熒光物質(zhì)，轉(zhuǎn)變成可見的熒光，稱熒光效應(yīng)。

·感光效應(yīng)X線照射涂有溴化銀的膠片，感光而產(chǎn)生潛影，經(jīng)化學(xué)處理，將銀離子轉(zhuǎn)化成金屬銀。是X線攝影的基礎(chǔ)。

·

電離效應(yīng)X線通過任何物質(zhì)都可產(chǎn)生電離效應(yīng)。X線射入人體，可引起生物學(xué)改變，即生物效應(yīng)。X線成像基本原理與設(shè)備X線成像基于三個基本條件X線有一定的穿透力，能穿透人體組織結(jié)構(gòu)X線穿透人體組織結(jié)構(gòu)后，剩余的X線量有差別剩余的X線可顯示出黑白對比、層次差異的X線圖像

軟組織含氣、脂肪X線X線X線膠片

熒屏骨、鈣化不同組織密度與X線的關(guān)系高壓發(fā)生器ObjctX線電子管成像裝置+-二、X線成像基本原理三、

X線成像設(shè)備

X線管支架變壓器檢查床操作臺影像電視系統(tǒng)X線圖像特點

X線圖像是由從黑到白不同灰度的影像組成。這些不同灰度的影像是以密度來反應(yīng)人體組織結(jié)構(gòu)的解剖及病理狀態(tài)。人體組織結(jié)構(gòu)的密度是指組織中單位體積內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量影像的密度是指圖像上的黑白影X線圖像是各個結(jié)構(gòu)影像相互疊加構(gòu)成X線圖像有一定的放大、失真及產(chǎn)生伴影X線檢查技術(shù)自然對比：由組織結(jié)構(gòu)密度的差別，所產(chǎn)生X線影像的對比人工對比：對于缺乏自然對比的組織和器官，給予一定量的在密度上高或低于它的物質(zhì)，使之產(chǎn)生對比一、普通檢查透視①轉(zhuǎn)動體位②動態(tài)觀察③方便價廉①對比度及清晰度差②對密度大部位厚的觀察有限X線攝影①對比度及清晰度好②對密度大部位厚均可顯示③有記錄①需

攝正側(cè)位二、特殊檢查體層攝影放大攝影熒光攝影三、造影檢查對比劑造影方式檢查前的準(zhǔn)備及副反應(yīng)的處理四、X線檢查方法的選擇原則使用造影劑要注意：對比劑的禁忌證做好解釋，爭取合作對比劑的過敏試驗對對比劑的過敏反應(yīng)的認(rèn)識，有槍救對比劑的過敏反應(yīng)的準(zhǔn)備和能力；根據(jù)各種方法的適應(yīng)證、禁忌證和優(yōu)缺點結(jié)合臨床的需要,選擇首選方法選擇安全、準(zhǔn)確、簡便而經(jīng)濟(jì)的方法先普通再特殊

X線診斷的臨床應(yīng)用

從倫琴1895年12月22日第一張X線片以來，X線用于診斷有一個世紀(jì)。在醫(yī)學(xué)影像學(xué)發(fā)生巨大變化的今天，X線所具有的成像清晰、經(jīng)濟(jì)、簡便仍是影像診斷中使用最多和最基本的方法。在許多方面是首選，是不能取代的。放射防護(hù)使用低輻射的設(shè)備采用屏蔽防護(hù)和距離防護(hù)選擇適當(dāng)?shù)臋z查方法，注意照射的范圍和條件，避免重復(fù)檢查遵照國家防護(hù)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定X線檢查中的防護(hù)第二節(jié)數(shù)字化成像

普通X線成像，是以膠片為介質(zhì)的模擬成像。攝影技術(shù)條件要求嚴(yán)格，曝光寬容度小照片上的灰度不能調(diào)節(jié)密度分辨力低，圖像不可能十分清晰照片不易存儲和管理數(shù)字X線成像（digitalradiography,DR)，是把普通X線攝影裝置和計算機(jī)結(jié)合，把模擬信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信息，而獲得數(shù)字成像技術(shù)。一、計算機(jī)X線成像

Computedradiography,CR

以成像板(imagingplate,IP)代替X線膠片為介質(zhì)，經(jīng)X線曝光、信息讀出及處理，形成的數(shù)字圖像。激光100101101A/D轉(zhuǎn)換器存儲增強(qiáng)濾過光電倍增管反射

光學(xué)特定裝置

平移CPUClock灰階處理窗位處理減影處理：

X線吸收率減影處理數(shù)字減影血管造影處理CR的基本構(gòu)成CR與普通X線成像比較：實現(xiàn)了數(shù)字X線成像提高了密度分辨力行圖像處理，增加了信息顯示功能曝光寬容度大，相對降低了X線曝光量可進(jìn)入PACS

成像速度慢無透視功能圖像質(zhì)量仍不夠滿意。是過度產(chǎn)品。二、數(shù)字X線熒光屏成像

digitalfluorography,DFIITV光電轉(zhuǎn)換快所以成像速度快、有透視功能、圖像較好二、數(shù)字X線攝影平板探測器

DigitalDetectorRadiography，DDR

用平板探測器將X線信息轉(zhuǎn)換成電信號，在進(jìn)行數(shù)字化，全過程都在平板內(nèi)進(jìn)行。信息損失少、圖像好、成像時間短可用于透視和實時DAS，擴(kuò)大了X線檢查范圍。間接數(shù)字平板探測器的斷面模式圖·碘化層（CSI）玻璃襯底TFTS發(fā)光二極管表面反射層X線信息光信號數(shù)字信號直接數(shù)字平板探測器的斷面模式圖＋－－－－＋－＋－＋＋＋－－－頂層電極半導(dǎo)體絕緣層電子封閉層電荷收集電極信號存儲電容玻璃襯底薄膜晶體管電荷放大器X線可程控高壓電源門脈沖E硒（Se)X線信息數(shù)字信號CR、DF、DDR共同優(yōu)點是成像比普通X線成像好，而觀察與分析與傳統(tǒng)的X線成像相同具有多種后處理功能。并可對圖像進(jìn)行調(diào)節(jié)，改善圖像質(zhì)量病人的曝光量減少數(shù)字化存儲和通信，對于發(fā)展信息放射學(xué)，是必由之路三、DR的臨床應(yīng)用

血管造影是將水溶性碘對比劑注入血管內(nèi)，使血管顯影的方法數(shù)字減影血管造影（DSA）是利用計算機(jī)處理數(shù)字化的影像信息，以消除骨和軟組織影的技術(shù)第二節(jié)數(shù)字減影血管造影一、DSA成像基本原理與設(shè)備

目前常用的是時間減影法

Temporalsubtractionmethod

將同一興趣區(qū)最早沒有顯示血管片作為蒙片把不同時間的顯示血管片的每一幀與蒙片(減影對)進(jìn)行數(shù)字減影經(jīng)計算機(jī)處理，只留下清晰的、不同時間的血管像。DF二、DSA檢查技術(shù)對比劑注入途徑分為動脈DSA靜脈DSA操作方法動脈DSA操作是將導(dǎo)管插入動脈后，經(jīng)導(dǎo)管注入肝素3000~5000U。將導(dǎo)管尖端插入欲查動脈開口，導(dǎo)管尾端接高壓注射器，將IITV對準(zhǔn)檢查部位，團(tuán)注對比劑。于造影前及整個過程中，以1~3f/s或更快速度采集。經(jīng)處理即可得減影的血管像。三、DSA臨床應(yīng)用DSA取代了一般的血管造影功能檢查的重要手段DSA用于心臟大血管、冠脈DSA用于頸、顱內(nèi)、腹主動脈及其分支、下肢血管DSA主要用于血管內(nèi)介入計算機(jī)體層成像第一節(jié)CT成像基本原理與設(shè)備一、CT成像基本原理與設(shè)備

高壓發(fā)生器檢測器A/D計算機(jī)D/A對比增強(qiáng)器照相機(jī)顯示器普通CT掃描方式專用球管高轉(zhuǎn)換率探測器高性能計算機(jī)軟件功能螺旋CT連續(xù)容積掃描快速成像高分辨率強(qiáng)大成像功能電子束CT用電子槍發(fā)射電子束，轟擊四個靶；有兩個探測器接受，產(chǎn)生四幅圖像。用于心臟檢查，近年來受到MSCT及MRI的挑戰(zhàn)，使用受到限制。

CT圖像是一定數(shù)目的像素按矩陣排列構(gòu)成，反映相應(yīng)體素對X線吸收系數(shù)。像素大小和數(shù)目決定圖像細(xì)致即空間分辨力CT圖像是以不同灰度表示，反映組織器官對X線吸收程度。有高的密度分辨力，能顯示軟組織密度差較小的組織和器官CT圖像用密度表示，但無量的概念。CT密度用CT值來表示，具有一個量的概念CT常為橫斷面斷層圖像，可通過多幅圖像重建成冠狀或矢狀面斷層圖像第二節(jié)CT圖像的特點第三節(jié)CT檢查技術(shù)一、普通CT平掃增強(qiáng)掃描造影掃描高分辯力CT二、CT的新技術(shù)再現(xiàn)技術(shù)CTA仿真內(nèi)鏡技術(shù)三、CT灌注成像團(tuán)注對比劑后，對ROI器官，在固定層面連續(xù)掃描，得到不同時間血流的動態(tài)變化。rCBFrCBVMTT第五節(jié)CT診斷的臨床應(yīng)用合理的選擇應(yīng)用CT診斷在各系統(tǒng)中的優(yōu)勢

磁共振成像MRI是利用原子核在磁場內(nèi)發(fā)生共振所產(chǎn)生的信號經(jīng)圖像重建的一種成像技術(shù)英國科學(xué)家彼得·曼斯菲爾德DamadianMRI裝置的創(chuàng)始人FelixBloch美國物理學(xué)家EdwardPurcell美國物理學(xué)家Lauterbur美國紐約大學(xué)BO

一、MR成像基本原理每個原子核排列雜亂無章,一但處于外磁場(BO)中,質(zhì)子作為小磁矩與外磁場順磁力線和逆磁力線排列。兩種狀態(tài)的能級差：

E=?

BOZXY第一節(jié)MRI成像基本原理與設(shè)備

原子核載有電荷圍繞一個軸自旋旋轉(zhuǎn)的電荷實際上就是環(huán)形電流，這種環(huán)形電流產(chǎn)生特殊形狀的磁場。

1H原子核具有自旋性，可被看作是一個小磁體,產(chǎn)生圍繞自身磁場。NSZMO凈磁化矢量形成也是縱向磁化的過程縱向磁化縱向磁化減少和橫向磁化ZZXXYYRFY縱向磁矢量從0恢復(fù)到最大值的63%時間(T1)橫向磁矢量從最大值減小到最大值的37%時間(T2)弛豫和弛豫時間縱向弛豫是高能原子核恢復(fù)到低能態(tài)的過程，所以要通過有效途徑將能量傳遞到晶格中去。晶格是影響縱向弛豫的決定因素（縱向弛豫又叫自旋-晶格弛豫）。在脈沖停止后，質(zhì)子又回到原來的相位的過程。（橫向弛豫又叫自旋-自旋弛豫）大分子物質(zhì)熱運(yùn)動頻率慢，小分子物質(zhì)熱運(yùn)動頻率快，影響了能量有效傳遞。只有中等大小物質(zhì)熱運(yùn)動頻率接近Larmor頻率,所以T1值短MR信號強(qiáng)?？v向磁化產(chǎn)生信號具有T1依賴性。大分子其晶格固定，分子間的自旋-自旋相對橫定持久，所以橫向弛豫快，T2值短MR信號弱。小分子因有快速運(yùn)動，橫向弛豫慢，T2值長MR信號強(qiáng)。橫向磁化產(chǎn)生信號具有T2依賴性。

主磁體、梯度系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、信號接收、計算機(jī)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和輔助設(shè)備。主磁體分為永磁、常導(dǎo)、超導(dǎo)梯度系統(tǒng)由線圈及放大器組成射頻系統(tǒng)和信號接收計算機(jī)系統(tǒng)二、MRI設(shè)備第二節(jié)MRI圖像的特點

人體不同器官的正常組織和病理組織的T1是相對固定的,而它們之間有一定差別,是磁共振成像的基礎(chǔ)。由組織所反映出不同信號強(qiáng)度變化，在圖像上表現(xiàn)出正常組織和病理組織之間的黑白對比。通過調(diào)整重復(fù)時間（repetitiontime,TR)回波間隔時間（echotime,TE)參數(shù),就可得到不同的圖像。

TRTET1WI短（<500ms）短（<25ms）

T2WI長（>2000ms）長（>75ms）

PdWI長（>2000ms）短（<25ms）多參數(shù)成像

MRI主要為T1特征參數(shù)時，反映了組織間T1的信號差別，這種由T1的差別形成的圖像為T1WI（短TE短TR）。脂肪（短TE組織）呈高信號，腦積液、水（長TE組織）呈低信號。T1WI成像有利于觀察解剖結(jié)構(gòu)。

T1WI成像

MRI主要為T1特征參數(shù)時，

所形成的圖像為T2WI（長TE長TR）。腦積液、水呈高信號。T2WI顯示病變組織較好。

T2WI成像

組織間有質(zhì)子密度上的差別，質(zhì)子密度也影響組織對比，由質(zhì)子密度差別所形成的圖像為PdWI（短TE長TR）。

PdWI成像

第二節(jié)MRI檢查技術(shù)MRI可直接獲得橫、冠、矢及任意方向斷面像，即多方位成像

1、自旋回波（spinecho,SE)序列采用90°-180°脈沖組合。圖像清晰，但采集時間長。為MR的基礎(chǔ)序列。一、序列技術(shù)快速自旋回波（shrboSETSE;fastSEFSE)序列采用90°-180°-180°……脈沖組合。成像速度快。2、反轉(zhuǎn)恢復(fù)（InversionRecovery，IR）序列

采用180°-

90°-180°脈沖組合。其特點具有較強(qiáng)的T1對比，同時具有較強(qiáng)的T2對比。

在1800脈沖后，當(dāng)TI較短接近脂肪組織的T1值，脂肪的縱向磁化接近0，在900脈沖后，橫向磁化時脂肪組織信號最低；可以達(dá)到脂肪組織抑制的目的，即STIR序列（短TI返轉(zhuǎn)恢復(fù)）。短TI返轉(zhuǎn)恢復(fù)（STIR）

把由脂肪成份形成的高信號抑制下去使其信號減低，而非脂肪成份的高信號不被抑制，信號不變。

如在1.5T、約為2000ms時，經(jīng)過1800脈沖，水在縱向磁化完全返轉(zhuǎn)后，水的縱向磁化接近0，再經(jīng)過900脈沖后，水的橫向磁化信號最低，達(dá)到抑制水信號的目的；當(dāng)與快速FSE結(jié)合，形成FLAIR序列（即快速減液返轉(zhuǎn)恢復(fù)序列）

快速減液反轉(zhuǎn)恢復(fù)（FLAIR）信號射頻選層梯度相位編碼頻率編碼

采用小于90°小翻轉(zhuǎn)角，只將部分磁化矢量到橫斷面內(nèi)，部分縱向磁化矢量仍沿Z軸方向，因此只要很短的時間就可以讓縱向磁化矢量完全恢復(fù)。從而縮短TR，縮短了成像時間。3、梯度回波（gradientecho,GRE）序列常用序列：快速小角度激發(fā)（FLASH）序列和穩(wěn)態(tài)進(jìn)動快速成像（FISP）序列。能夠在非常短的時間內(nèi)完成成像（100ms－幾秒的時間）。較SE成像時間短，空間分辨率不變，而信/噪比低。4、回波平面成像技術(shù)(ehcoplanarimaging,EPI)最早由Mansifield提出：是FSE和梯度回波的結(jié)合體。在一次RF后短時間內(nèi)連續(xù)采集一系列GRE，用于一個平面MRI圖像。和GRE不同的是：①采用正負(fù)振蕩頻率編碼梯度，②在每個TR內(nèi)回波數(shù)超過n個，③K空間采用相鄰兩條線方向相反填充方式，填充速度非常快。大大縮短了成像時間。二、MRI對比增強(qiáng)Gd-DTPA：能縮短組織的T1和T2馳豫時間，并不通過正常的血腦屏屏障；能使大多數(shù)病理組織T1縮短，信號增高，對比增強(qiáng)；根據(jù)增強(qiáng)的規(guī)律、程度達(dá)到診斷和鑒別診斷的目的

質(zhì)子弛豫增強(qiáng)一些順磁性或超順磁性物質(zhì)產(chǎn)生的局部磁場，使周圍質(zhì)子弛豫時間縮短

MR血管造影(magneticresonanceangiography,MRA)技術(shù)是用或不用對比劑使血管成像的MRI技術(shù)。簡便、安全、無創(chuàng)。其信號和血液流動方向流速以及序列有關(guān)，如常用的序列有TOF、PC、MTC、MOTSA等。三、MR血管造影技術(shù)MR電影(magneticresonancecine,MRC)成像技術(shù)是用快速成像序列對運(yùn)動器官實施快速成像，把不同過程的“靜態(tài)”像，按運(yùn)動次序連續(xù)顯示。

MRC具有很好的空間分辨力，還有很好的時間分辨力，對運(yùn)動器官評價其功能有重要的價值。四、MR電影成像技術(shù)MR水成像（MRhybrography）技術(shù)是靜態(tài)液體具有長T2弛豫特點，采用長TE技術(shù)，獲重T2WI，結(jié)合抑制脂肪技術(shù)。簡便、安全、無創(chuàng)，圖像清楚。五、MR水成像技術(shù)擴(kuò)散成像（diffusionweightedimaging,DWI）六、腦功能性成像灌注成像（perfusionweightedimaging,PWI）腦功能成像（functionalMRI,

fMRI）活體磁共振波譜成像（MRspectroscopy,MRS)技術(shù)21世紀(jì)發(fā)展最快的分子生物影像學(xué)；被稱為“新世紀(jì)分子影像學(xué)生物探針技術(shù)”七、活體磁共振波譜成像技術(shù)第四節(jié)MRI診斷的臨床應(yīng)用MRI的對神經(jīng)系統(tǒng)病變（除骨折、早期急性出血外）診斷極其優(yōu)越。MRI不產(chǎn)生骨偽影，對后顱凹及顱頸交界區(qū)顯示好。心臟大血管方面應(yīng)用在腹部方面應(yīng)用骨髓與關(guān)節(jié)警告：任何體內(nèi)外的金屬不得進(jìn)如機(jī)房！帶有磁性物品不得進(jìn)如機(jī)房！早期妊娠是禁忌癥。不同成像的觀察、分析及綜合應(yīng)用以圖像為基礎(chǔ)，全面觀察，重點突出，分辨正常與異常，了解圖像與病理的關(guān)系，結(jié)合臨床，綜合判斷。發(fā)現(xiàn)病變要分析：①病變的位置和分布②病變的數(shù)目③病變的形狀④病變的邊緣⑤病變的密度⑥臨近組織、器官的改變⑦器官功能的改變——做出初步診斷結(jié)合臨床資料包括體證、年齡、性別、職業(yè)史和接觸史、其他重要檢查一、X線分析與診斷定位定形定性第一節(jié)不同成像的觀察、分析二、CT分析與診斷了解技術(shù)與方法：①平掃或增強(qiáng)②窗技術(shù)③在重點觀察每幅圖像時，結(jié)合多幅圖像觀察病變顯示：①密度②病變的位置、大小、數(shù)目、形狀和邊緣③強(qiáng)化情況④病變與鄰近組織的關(guān)系⑤結(jié)合臨床資料CT對病理性質(zhì)的診斷同樣有一定的限度三、MRI分析與診斷了解信號強(qiáng)度，有助于認(rèn)識T1WI、T2WI和PdWI對圖像應(yīng)全面觀察，比較不同加權(quán)像信號變化和強(qiáng)化觀察病變位置、大小、、形狀、邊緣、輪廓和周圍組織情況。1、定位：觀察不同序列、方位的圖像，判斷病變的起源和部位2、信號：觀察病變的信號強(qiáng)度和強(qiáng)化方式是定性的關(guān)鍵3、病變的位置、大小、、形狀、數(shù)目及毗鄰關(guān)系，有助于定性診斷4、特殊檢查是定性診斷的重要補(bǔ)充四、醫(yī)學(xué)影像學(xué)征象診斷與鑒別診斷