医学影像学医学影像学总论(修改.10.23PPT文档资料.ppt
医学影像学（Medical Imageology)是借助于不同成像手段使人体内部器官和结构显出影像，通过对影像变化的观察，了解人体解剖与生理功能状况；发现病理变化，以达到诊断目的或在其导向下对疾病进行治疗目的的一门科学 是观察活体器官的组织形态及功能最好的方法。,一.X线的发现和放射诊断学的形成 1895.11.8日 Wilhelm Conrad Rntgen发现X射线,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,1895.12.22日 世界上第一张X线照片,1896.1.23日 Rntgen揭示其本质后对外公布这一伟大发现，命名其为X线。同年，为1例手外伤患者拍片进行诊断，从此，开创了一门新的医学诊断科学放射诊断学1901年 获物理学诺贝尔奖,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,透 视,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,第一章 X 线 成 像,Wilhelm Conrad Rntgen,（一）X线的特性 X线是一种电磁波，波长范围为0.0006 50nm 用于诊断者为0.0080.031nm，肉眼不可见。X线具有以下与医学相关的特性,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,第一节 普通X线成像,穿透性：是指X线波长很短、因而具有的能穿透不同密度物质的能力。在穿透过程中受到不同程度吸收。其穿透力与X线管电压成正比，还与被照体的密度和厚度相关。是X线成像的基础。荧光效应：X线能激发荧光物质，使波长短的X线转换为肉眼可见的荧光，这种转换即荧光效应。荧光效应也可用于摄片时的增感屏。是透视的基础。,3 摄影效应：是指X线可使胶片上的溴化银感光，产生潜影。经显定影处理后，感光的溴化银中，Ag+被还原成Ag，沉淀于胶膜内，在胶片上呈黑色。而未感光的溴化银在冲洗时不沉淀，被洗掉，而显出片基的透明本色。依Ag在胶膜内沉淀的多少而产生黑白程度不同的影像。是摄片的基础。,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,4 电离效应：X线通过任何物质都能使该物质发生电离，这一作用称电离效应。X线穿过人体时产生的电离作用可使人体组织发生生物学改变，造成损伤。称生物效应。是放射治疗学和放射防护学的基础。,BACK,（二）X线的产生与设备 X线产生的必备条件 自由活动的电子群；电子群以高速运行；高速运行的电子群突然受阻。,2 X线发生装置（设备）为X线机，根据影像诊断的需要X线机有许多专用类型，但都必须具备有：具有阴、阳两极的球管（阴极钨丝，阳极钨靶）变压器（升压变压器、降压变压器）控制器（控制灯丝电流及曝光时间，调节球管两极电压）,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,（三）X 线 影 像 形 成 的 基 本 原 理X线成像必须具备三个基本条件：1 应具备有一定穿透力的X线 2 被X线穿透的物质，必须存在有密度和厚度的差异 3 穿过物质后剩余的X线必须作用于载体（荧光屏、胶片、影像板、探测器等）并经过显像过程,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,（四）密度与天然对比：1 物质密度 是指单位体积内物质的质量，与其比重成正比。物质密度越大，比重就越大，对X线的吸收就越多 2 影像密度 是指各种X线成像方法所显示的物质影像的黑白度,3 物质密度与X线影像密度的关系 概念不同 表达一致（物质密度高，影像密度也高）被照物体厚度影响影像密度（厚度 影像密度)4 天然对比 是指人体组织本身存在的密度和厚度差别造成的对比。大致可归纳为三类：,高密度如骨组织、钙化灶中等密度 各种软组织器官、结构及血液等体内液体低密度 如脂肪及气体 各组织器官的病理变化也会造成影像密度的差异,三 X 线 图 像 特 点 1.X线图像是由从黑到白不同灰度的影像组成，这些影像以密度来反映人体组织结构的解剖及病理状态。图像上的白影表示高密度，灰影表示中等密度，黑影为低密度,2.影像的密度由人体组织组成元素的密度和组织结构的厚度决定 3.是某检查部位所有组织结构相互重叠的影像 4.可因X线束锥形投射，造成放大、产生伴影,四 X 线 检 查 技 术,普通检查,特殊检查,造影检查,1,2,3,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,（一）普通检查 1 透视（Fluoroscopy）是指利用X线的穿透作用和荧光效应，让穿过人体不同器官组织的X线作用于荧光屏，并转换为可见的荧光，从而形成黑白度不同的影像,透视影像以黑色显示高密度，白色透亮为低密度优点：简便易行，可任意转动体位、方向，多角度观察病变；可对某些器官的运动及功能动态观察。缺点：对病变没有记录，不利于讨论、研究及复查对比。不易显示微小病变,现代隔室透视，医生与患者分开，电视荧屏显示检查部位,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,2 摄片(Radiography)是指利用X线的穿透作用和摄影效应，让人体不同组织器官在X线胶片上显示影像。胶片显示的影像，一般都以白色表示高密度，黑色为低密度 优点：成像清晰，有客观图象记录，可长期保存，利于讨论、研究和复查对比。缺点：不能了解器官的活动情况并可能遗漏被遮掩的病变。,仰卧位摄片,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,X线球管,胶片暗盒在床下,站立位摄片（胸片）,X线球管,胶片暗盒,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,正 位 侧 位,胸部各种组织器官具有良好天然对比,（二）特殊检查 软X线摄影（Soft ray radiography）是指采用以钼、铑等金属为靶面的球管进行摄影，产生的X线波长平均为0.07nm（标识射线）。让密度相近的软组织之间产生影像密度差别的检查方法，用以检查乳腺、睾丸等软组织病变或小儿腕关节等,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,软X线摄影显示乳腺结构与乳腺病变,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,（三）造影检查 将某种物质导入所要检查的器官、组织结构内或其周围间隙，使之与其周围结构产生对比而显影的方法即造影检查。其形成的对比称人工对比,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,（一）造影剂 指造影检查中使用的对比物质，又称对比剂。分为两类：高密度（阳性）造影剂 原子序数高、比重大 低密度（阴性）造影剂 原子序数低、比重小,1 高密度造影剂钡剂：医用BaSO4粉末，根据需要加水，配成混悬液。主要用于食管和胃肠造影碘剂：种类繁多，应用广泛，分有机碘及无机碘制剂两类,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,1）有机碘 离子型 价格便宜，因高渗性、高黏度、高毒性，常有毒副反应 非离子型 价格高，但有低渗性、低黏度、低毒性等优点，毒副反应少2）无机碘 碘化油、碘苯脂等，常用于支气管、瘘管与子宫输卵管造影等,2 低密度造影剂（空气、O2、CO2）可用于关节囊、腹腔、胸腔及软组织间隙造影 空气吸收最慢，氧气次之，二氧化碳吸收最快。因此，空气和氧气不能注入正在出血的器官，以免发生气栓,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,高密度造影剂,左上图为消化管道造影剂（BaSO4）左下图为有机碘溶液,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,非离子型高密度造影剂,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,（二）造影方式直接引入 口服法：如食管和胃肠钡餐检查 灌注法：如钡灌肠 支气管造影 逆行胆管造影 逆行尿路造影 瘘管、脓腔造影 子宫输卵管造影等 穿刺注入法：如心血管造影 关节造影 脊髓造影等,间接引入 先将造影剂引入特定的某一组织或器官内，让其经吸收或循环代谢聚集于欲造影的组织器官中，从而使之显影。多用静脉注射法，也可用口服法（如胆囊造影）,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,消化道造影（口服）,直接引入（钡餐造影）,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,支 气 管 造 影（插管灌注直接引入）,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,静脉肾盂造影,间接引入（排泄性造影）,（三）注意事项（针对含碘造影剂）了解病史（禁忌症、过敏体质、严重心肾疾病）解释（争取患者合作）过敏实验（1ml 30%造影剂静脉注射，观察15分钟）阳性表现：胸闷、咳嗽、气促、恶心、呕吐和荨麻疹。要警惕假阴性表现,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,作好抢救准备（严重反应时）严重反应主要表现为出现周围循环衰竭、心跳停止、惊厥、喉头水肿、肺水肿、哮喘发作等 应立即终止造影检查，进行抗休克、抗过敏和对症治疗，如输氧、给去甲肾上腺素、心脏按摩等,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,五 X 线 检 查 方 法 的 选 择 原 则 1.必须熟悉各种X线检查方法的适应症、禁忌症和优缺点。严格掌握适应症 2.一般应以安全、准确、简便、经济作为首选的原则。根据检查目的考虑检查方法 3.对复杂病例及准备手术的患者，应针对病变使用多种检查方法，以印证诊断结果,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,BACK,六 X 线 检 查 中 的 防 护1.防护的意义 X线的生物效应对人体有一定损伤，采取有效防护措施，安全合理使用X线检查，尽可能避免不必要的曝光，具有保护患者和工作人员身体健康的重要意义,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,2.防护的方法和措施 屏蔽防护：利用原子序数高的物质（如铅）作为屏障，吸收不必要的X线 距离防护：利用X线曝射量与距离平方成反比的原理，增加X线源与人体间的距离,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,七 X 线 图像的解读（一）阅片按照一定的顺序全面观察1.方向：左右，上下2.组织结构：,1.病变位置与分布,（二）分析要点,2.病变的边缘、密度,3.病变数目和形态,4.邻近器官的改变,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,静脉肾盂造影,5.器官功能的变化,X 线 的临床应用 胸部、骨关节系统、胃肠道疾病。,数字化影像技术：形成于20世纪70 90年代。即把电子计算机技术与各种不同原理的影像成像技术相结合而发明产生的一大批全新的成像技术。如：超声、DR、DSA、CR、CT、MRI、ECT、SPECT、PET等,第二章 数字化影像技术,普通X线成像是以胶片为介质采集、显示并存储图像信息的模拟成像技术，其成像质量取决于严格的摄影技术条件，曝光宽容度小，形成的图像灰度不可再调节，密度分辨率低。数字化影像技术是指通过模/数转换，首先把影像信息数字化，再进行计算机处理的图像重建技术；形成的图像可根据需要进行各种再处理。如：CT、MRI、CR、DR、DSA、SPECT、PET、PET-CT、B型超声等。数字化已成为当今影像技术的主流，是现代医学影像学的一个主要组成部分,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,将照射后的IP置于读取装置（激光扫描系统）进行精确而均匀的扫描,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,转换后的数字影像信息在处理系统的荧屏上显示为数字化图象,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,经后处理的图象即可送往打印或存储,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,激光打印机,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,冲洗好的数字化相片,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,3 数字X线摄影的优点 图像清晰，密度分辨力高 可根据需要随时调节影像至最佳视觉效果或显示效果（后处理）图像可用光盘等方式长期保存，随时调取回 放，可通过PACS进行远程会诊 明显减少X线曝光量,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,（二）数字减影血管造影（DSA）数字化X线成像技术的一种，是利用计算机处理数字化的影像信息，使之消除骨骼和软组织影像，而只显示血管的一种成像技术；是新一代血管造影的成影技术,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,（一）DSA成像基本原理 时间减影法 经导管向血管内快速注入有机碘水造影剂，在造影剂到达欲查血管之前，血管内造影剂浓度处于高峰和造影剂被廓清这三段时间内，使检查部位连续成像。取其中一帧血管内尚无造影剂进入的图像，再取其中一帧造影剂充盈最多的图像，用这两帧同一部位、不同时间的图像数字矩阵，经计算机行数字相减（数字减影）处理,这样，两个数字矩阵中代表骨骼和软组织的数字被抵消，而只留下代表血管的数字，再经数/模转换器变为图像，则只有血管影像，没有了骨骼和软组织影像，即为时间减影法DSA,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,未经数字减影的图象,经数字减影后骨骼影消逝,数字减影法选取的在同一部位、不同时间两帧用于减影处理的图象称为减影对,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,2.DSA的临床应用 用于心脏、大血管的检查 用于显示颈段和颅内动脉。诊断颈段动脉或颅内动脉的异常、了解颅内肿瘤的供血和肿瘤染色等 用于腹主动脉及其大分支、肢体大血管的检查,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,第三章 C T 成 像,CT（Computed Tomography）是电子计算机技术与X线检查技术相结合的产物，是一种数字断层技术 1969 Hounsfield 1972 Ambose 1979年获诺贝尔奖（Hounsfield）,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,第一节 C T 设 备 及 其 发 展 一 CT设备 1 扫描部分 由X线发生系统和X线探测系统等构成。作用是产生稳定、高度准直的束状X线。用于对检查部位进行扫描 2 计算机系统 将扫描收集到的X线信息转换为数字信息进行存储运算，经计算机处理后重建为图象 3 图像显示和存储系统,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,第二节 C T 成 像 的 基 本 原 理 X线球管围绕人体选定部位的层面作360匀速转动，用高度准直的X线束进行扫描，穿过人体的X线由探测器接收 被探测器接收到的X线信息由光电转换器转变为电信号，再经模/数转换器（A/D）将其变成数字信号，输入计算机，计算出该断面中多个单位体积的X线吸收值，并排列成数字矩阵 数字矩阵经数/模转换器（D/A）用黑白不同的灰度等级在显示器荧屏上显示，从而获得该部位横断面结构的图像，即CT图像,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,第三节 C T 图 像 的 特 点一、CT图像是人体某一断层面的影像，无该层面以外组织器官的重叠。二、CT图像是由一定数目的由黑到白不同灰度的象素按矩阵排列所构成的灰阶图像。象素的灰度反映单位容积内（相应体素）的X线吸收系数。图像上：黑低吸收区低密度 白高吸收区高密度,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,CT,图像的特点,三、CT图像的质量由像素的大小和数目决定。像素矩阵越大，像素就越小，像素数目也越多。构成的图像越细致。四、CT图像密度分辨力远高于普通X线图像。五、CT图像上不仅以不同灰度显示组织结构的密度，还可用组织结构对X线的吸收系数说明其密度高低的程度。即以数值来表示密度的量 CT值：表示组织密度的量的概念、CT检查中特定的密度单位。由单位体积内各种组织结构的X线吸收系数换算而来。,规定CT值单位为Hu 规定人体组织结构对X线的吸收系数为10001000。纯水的CT值为0Hu，并以骨皮质和空气的吸收系数分别作为上、下限进行分度计算得出各组织结构的CT值。因此，骨为1000Hu 空气为-1000Hu，脂肪为-20-100Hu 软组织为30 60Hu,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,肝脏右叶低密度病灶，.测定CT值为-91.6Hu提示病灶为脂肪组织（肝脂肪瘤）,再现技术：通过计算机软件将扫描所获横断位图像信息进行处理，可获得CT的三维立体图像，使被检查器官显示立体图像，通过旋转可在不同方位上观察。,MPR,将横断图像数据处理，重建成为冠状位、矢状位等二维图像,Multiplanar reformation,MIP Maximum intensity projection,最大强度值投影,SSD Shaded surface display,表面再现重建图像,VR,Volume rendering,表面再现技术,冠心病,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,第四节 C T 检 查 方 法 一 平扫 1 普通扫描：2 特殊扫描：二 增强扫描 即强化扫描，利用造影剂，可使病变与正常组织间的X线吸收差别增加，用以提高病变检出率 三 造影CT：CTA CTM 胆囊造影CT 胃肠造影CT 脑池造影CT 四 其它：CT灌注成像,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,第五节 C T 的 临 床 应 用 一 中枢神经系统疾病（颅内肿瘤、炎症、寄生虫病、血肿、脑损伤、脑梗塞、脑出血、脑血管异常、椎管内肿瘤、椎间盘脱出等，）二 头颈部疾病（眶内、鼻窦、乳突、中耳、内耳、鼻咽、颈部软组织等病变）三 胸部疾病（肺部、肺门、心脏、大血管、纵隔、支气管、胸膜、胸壁等病变）四 腹部及盆腔疾病（肝、胆、胰、脾、胃肠、腹膜、腹膜后、泌尿和生殖系统疾病）五 骨关节疾病,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,CT图像解读一.如何发现异常CT征象 在被检查的组织器官中，如果发现与该组织正常密度有差异的影像，即应视为异常；被检查的组织结构在位置、形状上发生变化（占位效应）时也应考虑异常,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,（肾结核钙化）,（硬膜下出血）,肝脂肪瘤,（肝 癌）,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,肾 癌,二.观察病变位置大小、数目、形状、边缘,天寒色青苍 北风叫枯桑厚冰无裂文 短日有冷光,第四章 超声影像学20世纪50年代 超声波成像（Ultrasonic imaging）超声成像是利用超声的物理特性和人体器官组织的声学性质上的差异，以波形、曲线或图象的形式，将器官组织及其病变显示和记录，借以进行疾病诊断的检查方法,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,超声成像示意图,超声在不同组织中传播速度不同遇到的声阻抗和回声强度也各异,BACK,超声波显示正常胎儿图像,超声临床应用1.颅脑2.腹部3.心脏4.产科5.胸部6.浅表大血管,第五章 磁 共 振 成 像,MRI（Magnetic Resonance Imaging）,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,磁共振检查技术,MRI检查技术是利用人体内氢质子在强磁场中发生共振时所产生的信号经图象重建的一种成像技术。,Edward purcell,Felix block,MRI没有X线的电离辐射，对人体无损伤。不仅可以显示人体形态学结构，还可以显示不同组织结构的生物化学信息 MRI没有CT的高对比伪影，所以能清楚显示后颅窝和椎管内病变 MRI扫描时间较长，易产生运动伪影 装有心脏起搏器者和检查部位有金属异物者不能做MR检查,第一节 MRI 装 置 的 基 本 构 成一 磁体系统：永久磁体（0.02-0.3T)常导磁体(0.5T)超导磁体(0.5-3T)二 梯度系统：（线圈：层面选择及空间定位）三 射频系统：射频线圈、接收线圈 计算机系统：辅助设备部分：,图中环形圆柱代表线圈，环内为均匀磁场，磁场中人体旁的线圈为射频线圈，同时可作为接受线圈,磁共振成像原理,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,4 驰豫：受激励的质子群发生共振时，宏观磁化矢量M离开平衡状态（纵轴方向）。当RF停止后，在环境磁场作用下，M又会回复到平衡状态，同时以射频信号形式释放出能量。这一恢复过程称为核磁驰豫。这些信号被接收线圈采集后，经计算机处理即可重建成像。,人体不同的组织器官内H质子所处的周围环境不一样，所以共振后，将能量传递到晶格中的速度有差异，导致驰豫时间各不相同，从而产生信号强度的差别，重建图像上表现为灰阶的差别。人体不同器官的正常组织和病理组织弛豫时间是相对固定并有一定差别的。这种差别是MRI成像能用于诊断的基础,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,第二节 MRI 的 图 像 特 点一、MRI常规序列影像上的灰度差别反映的是组织结构弛豫时间的不同，而不代表组织结构的密度和厚度差异。二、MRI影像上不同组织结构的黑白度由该组织的MR信号决定。一般，组织信号强形成的图像就亮（白色），组织信号弱形成的图像就暗（灰或黑色）,三、MRI是多参数成像，采用不同的扫描序列和成像参数可获得突出不同组织特征参数的图像 如在常规的SE序列中，通过调节扫描时间参数TR和TE，就可以得到分别反映组织T1、T2、PD特征的三种图像（T1WI、T2WI、PDWI1）,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,四 加权像上不同组织的信号特征1、T1WI：以T1参数为主的图像低信号：（长T1信号）长T1物质 如水；氢质子密度低物质如钙化、骨皮质、气腔；流空效应 高信号：（短T1信号）T1短物质 如脂肪、高蛋白液体、正铁血红蛋白（MHb）、黑色素瘤；Gd-DTPA,2、T2WI：以T2参数为主的图像 低信号：（短T2信号）T2短 如含铁血黄素、黑色素瘤；氢质子密度低如钙化、骨皮质、气腔流空效应 高信号：（长T2信号）T2长如水、高铁血红蛋白,头颅T2WI：长TR（4000ms）长TE（110ms）,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,第三节 MRI常用扫描技术,（一）磁共振水成像（MRCP）,2D MRCP BH,3D MRCP PACE,3D TOF MRA,（二）磁共振血管成像（MRA）,左下肺囊状肺动静脉瘘,（三）MR功能成像（fMRI）,Cortico-Spinal Tract Mapping,MR功能成像（头部灌注成像）Rel CBV,Harbin MU No.2 Hospital,BOLD 成像及Neuro 3D,Shenzhen PPLs Hospital,正常侧,肿瘤边缘,（四）磁共振波谱分析,Shenzhen PPLs Hospital,MRI 临床应用1.神经系统2.腹部3.心脏4.产科5.胸部6.骨关节,正常踝关节,第六章 图像存档和传输 与信息放射学,一、PACS RIS HIS二、信息放射学：QC QA,20世纪50年代80年代核素显像（闪烁成像）是利用放射性核素衰变释放射线的原理使病变部位显示异常的放射性浓聚核素扫描成像 ECT SPECT PET,第七章 核医学,核素扫描成像,第八章 介入放射学 介入放射学（Interventional radiology）利用穿刺、导管等技术，在影像监视下取得组织学、细胞学、细菌学、生化或生理资料，以明确病变性质，进而对其进行治疗。产生了介入放射学。20世纪70年代。,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,DSA介入工作室工作实况,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,心 室 造 影,GUIYANG MEDICAL COLLEGE,钡餐造影显示食管癌狭窄段 非血管介入技术安置支架,THANK YOU,
