医学影像学课件.ppt

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1、医学影像学Medical Imageology,Medical Imaging,Diagnostic Imageology,Interventional Radiology,Diagnostic Radiology,Ultrasonography,Nuclear Imaging,Diagnosis,Therapy,Scintigraphy,学习医学影像学的注意点不同成像技术和检查方法在诊断中都有各自的优势与不足。影像诊断主要是通过对图像的观察、分析、归纳与综合而做出的。影像诊断是通过影像变化而推论出来的，必须结合临床，才能提高准确率。其价值很大，但有限度。影像诊断的依据是图像，需了解不同成像技

2、术的基本原理及其图像特点。介入放射学，需了解治疗机理、技术操作与临床应用原则，掌握不同技术的适应证、禁忌证与疗效。,第一篇 影像诊断学,第一章 成像技术与临床应用,Diagnostic Imaging Methods,Diagnostic imaging is a dynamic specialty that has undergone rapid change with continuing advancements in technology.Not only has the number of imaging methods increased but each one continue

3、s to undergo improvement and refinement of its use in medical diagnosis.,第一节 X线成像Radiography,一 、 X线成像基本原理与设备（一）X线成像基本原理,X线的特性（X线是波长极短，肉眼看不见的电磁波）穿透性：与管电压和物体的密度与厚度相关荧光效应：透视的基础感光效应：摄影的基础电离效应：放射治疗的基础、X线防护,X线成像基本原理 As x-ray pass through the human body they are attenuated by interaction with body tissues(

4、absorption and scatter), resulting in an image pattern recognizable as human anatomy.基本条件X线具有穿透性存在密度(density)与厚度(thick or thin)的差异显像过程,（二）X线设备,X线的产生，X线是真空管内高速行进的电子流轰击钨靶时产生的,The x-ray beam is produced by bombarding a tungsten target with an electron beam within an x-ray tube.,（三）数字X线成像（digital radiol

5、ogy）,计算机X线成像（computed radiography CR，影像板，imaging plate IP)数字X线荧光成像（digital fluorography， DF ，影像增强电视系统，IITV)平板探测器数字X线成像（DR，平板探测器，flat panel detectors),Principle of CR,Principle of DR,DR的临床应用： 图像处理、图像储存、图像传输、提高图像质量、减少X线暴光量,图像软件：Inverse Topography (组织平衡软件),Soft tissue + Bone detail at the same time,动态范

6、围宽,一次曝光可通过窗宽,窗位的调整获得从软组织到骨骼不同的影像,甚至可以清楚到头发。,（四） 数字减影血管造影(Digital Subtraction Angiography, DSA),DSA成像基本原理血管造影时，由于血管与骨骼和软组织影像重叠，致使血管显影不请。将X线图像数字化，用1帧血管内不含对比剂的图像作为蒙片，和1帧含对比剂的图像相减，使图片中代表骨骼和软组织的数字相抵消，只剩有对比剂的血管显影清晰。有助于诊断和做各种介入手术,DSA检查技术和临床应用DSA techniques and clinical applications,动脉(percutaneous arterial

7、)DSA静脉(percutaneous venous)DSA旋转(rotate)DSA，3D立体实时成像,二、X线图像特点,X线图像不同灰度的影像反映了人体解剖结构和病理状态的不同密度和厚度X线图像是重叠的，有一定程度的放大，并可产生伪影,三、 X线检查技术Radiographic Techniques,自然对比(natural contrast),人工对比(artificial contrast),三、 X线检查技术Radiographic Techniques,（一）普通检查透视(Fluoroscopy)、摄片(Plain film)（二）特殊检查体层摄影(conventional tom

8、ography)、软线摄影(soft beam radiography)（三）造影检查 contrast administration examination,三、 X线检查技术Radiographic Techniques,造影检查对比剂(contrast medium)高密度对比剂：钡剂(barium)、碘剂(iodine)等低密度对比剂：气体(gas agents)造影方式直接引入：口服、灌注、穿刺注入间接引入：经静脉注入对比剂，生理性排泄检查前准备及造影反应的处理,（四）X线检查中的防护,技术方面：屏蔽防护、距离防护患者方面：照射次数、范围、条件，遮盖工作人员方面：自我防护，定期体检,

9、四、X线图像的解读,注意摄影条件和体位按顺序全面观察，然后重点观察病变观察与分析要点：位置与分布、数目与形态、边缘、密度、邻近器官的改变、器官功能的变化,五、X线诊断的临床应用,成像清晰、经济、简便胸部、骨骼、胃肠道首选,第二节 计算机体层成像(Computed Tomography),Introduction,Since its introduction in the 1970s, CT has been shown to have wide applications within all the radiological subspecialities. It has become a p

10、rimary imaging technique in the clinic.,一、 CT成像基本原理与设备,（一）CT成像基本原理 用X线束对人体检查部位一定厚度的层面进行扫描，由探测器接受衰减的X线，并由光电转换器变为电信号，再由模数转换器变为数字进行计算机处理，获得该层面的每个体素的X线衰减系数，再由数模转换器把每个体素的数字转换成不等灰阶度的像数，按矩阵排列，构成CT图像,CT是指？,CT 断层扫描二维成像重建成像CT值,（二）CT设备( Equipment)普通CT Conventional CT螺旋CT Spiral (helical) CT多层螺旋CT Multislice CT

11、 (MSCT）双源多层螺旋CT Dual Source CT (DSCT）电子束CT Electron beam CT (EBCT)平板CT Flat panel CT,世界第一台双源 CT,SOMATOM Definition,多层螺旋CT的趋势,“多排和多层”1998年，8排或16排或32排探测器，实现4层扫描，2002年，24排探测器，实现16层扫描；2004年，32或64排探测器，实现64层扫描；2005年，128层扫描，双球管2006年，256层扫描，2007年，320层扫描200？年，平板探测器，1024X768扫描,CT球管的趋势：0.75MHU1.0MHU1.5MHU2.0MH

12、U3.0MHU-3.5MHU4.0MHU5.3MHU6.3MHU7.5MHU.2003年SIEMENS 0MHU球管,Clinical Benefits of Multislice CT,Shorter Scan Time0.33s,Larger Volume,ClinicalApplication,Isotropic Resolution0.4mm,more detailed,more speedy,more volume,二 、 CT图像特点,数字图像(digital imaging)矩阵(matrix)像素与体素(pixel and voxel)CT值(CT pixel numbers)

13、窗宽、窗位(window width and centre),图像质量的进展.,二 维 横 断 面 到 三 维 图 像 重 建,三、 CT检查技术（CT Techniques）,（一）普通CT扫描平扫(plain scanning)对比增强扫描(contrast enhancement)造影扫描(other contrast methods)HRCT (high resolution computed tomography),第三节 CT检查技术,（二）图像后处理技术表面遮盖法重建（Surface Shaded Display, SSD）最大密度投影（Maximum Intensity Pro

14、jection, MIP）容积再现（Volume Rendering, VR）多层面重建（Multiplanar Reconstruction, MPR）曲面多层重建（Curved Multiplanar Reconstruction, CMPR）仿真内窥镜技术（Virtual Endoscopy, VE）,Headline,stenosis,Courtesy of University of Erlangen, Department of Radiology and Institute of Medical Physics,SOMATOM Sensation 646 sec for 350

15、mm64 x 0.6mm (2x32)Resolution 0.4 mmRotation 0.37 sec120 kV / 150 mAs,缺乏造影剂？,扫描比造影剂跑得快！,Headline,Emotion 16 6.5 for 235.5mm16 x 1.2 mmPich 1.3Rotation 0.6 sec130 kV90 effective mAs,Courtesy of Jiangsu Prov People Hospital / NanJin, China,Headline,Courtesy of Jiangsu Prov People Hospital / NanJin, Ch

16、ina,Emotion 16 6.5 for 235.5mm16 x 1.2 mmPich 1.3Rotation 0.6 sec130 kV90 effective mAs,Headline,Courtesy of Jiangsu Prov People Hospital / NanJin, China,Emotion 16 10s for 258mm16 x 1.2 mmPich 1.2Rotation 1.0 sec130 kV90 effective mAs,Headline,Courtesy of Jiangsu Prov People Hospital / NanJin, Chin

17、a,Emotion 16 10s for 258mm16 x 1.2 mmPich 1.2Rotation 1.0 sec130 kV90 effective mAs,肺动静脉瘘（两侧）,曲面重建,Arteriovenous fistula of pulmonary vessels(bilateral),Aneurysm and Dissection,第三节 CT检查技术,（三）CT灌注成像 （CT Perfusion） （四）其他骨密度测定 Quantitative CT (QCT)冠状动脉造影 CT coronary artery angiography,男 性, 56 岁, 症 状 后1

18、50 min,常 规 CT Time to Peak CBF 随 访,颅 内 动 脉 栓 塞 随 访 CT 显 示 液 化 灶,embolism of intracranial arteries, follow-up CT image shows the infarction,male, 56, 150min after the onset,骨密度分析区（五点修饰轮廓）模板的水样部分模板的骨样部分,左冠状动脉钙化狭窄,CT coronary artery VE,扫描层厚、空间分辨率和冠脉成像,SOMATOM Sensation CardiacCardiac Morphology,Additio

19、nal Clinical Information received from ECG-gated scan,Calcified Thrombus,Aortic Valve,ECG-Gated Scan,16-Slice Cardiac Function Analysis syngo Argus, CT 4D and LV-Function,Courtesy of Grosshadern Clinic,EF EDV ESV Mass Wall Thickening Movie,Compatible to MRI and CT Data,MCB,LCA小分支的动脉瘤,四、CT图像的解读,扫描技术和

20、图像处理是否合理按顺序全面观察和重点观察病变观察与分析要点：位置与分布、数目与形态、边缘、密度、邻近器官的改变、器官功能的变化可以测定CT值，观察增强前后的变化结合临床,五、 CT诊断的临床应用,中枢神经系统头颈部胸部心脏与血管腹部盆腔骨骼系统,五、 CT诊断的临床应用,优点：断层图像，也可以重建密度分辨率高可反映造影剂在不同时相的变化，大大扩展了临床检查范围缺点：较昂贵X线损伤对比剂过敏软组织分辨力不如MRI,第三节 超声成像(ultrasonography,USG),第四节 磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging , MRI）,Imaging method usi

21、ng a strong magnetic field and gradient field to localize burst of radiofrequency signals coming from a system of spins consisting of reorienting hydrogen (H) nuclei(protons) after they have been disturbed by radiofrequency pulses.磁共振成像是利用体内氢原子核在强磁场内发生磁矩，用射频发生共振提供能量，改变磁矩；停止射频，恢复磁矩，释放能量，产生信号，经计算机处理，形

22、成MR图像。,一、MRI成像基本原理与设备,（一）MRI成像基本原理纵向磁化（longitudinal magnetization）横向磁化（transverse magnetization）驰豫与弛豫时间（relaxation time）T1弛豫时间，T2弛豫时间驰豫时间与MRI成像,一、MRI成像基本原理与设备,（一）MRI成像基本原理脉冲序列（pulse sequence）与加权像（weighted imaging， WI）重复时间（repetition time，TR） 回波时间（echo time ，TE）T1加权像（T1WI）： 短TE, 短TRT2加权像（T2WI）： 长TE,

23、长TR,（二）MRI 设 备（MRI Equipment）,Low field MR， open system MR,MRI 新进展,磁场强度（1.5T、3.0T）专用磁共振（四肢磁共振等）更快、更强的磁共振梯度,RF Coils,扫描技术进展,全身扫描具有较高的敏感性及特异性，无辐射作用,Patient with PlasmocytomaTSE T1+2w, PAT 2,Schlemmer, Claussen et al.University Tuebingen (Germany),Neuro-Ocular Plane Imaging,Image courtesy of Dr Scarabi

24、no, Casa Sollievo della Sofferenza, Italy.,二、MRI 图 像 特 点（MRI characteristics）,多参数灰阶图像多方位断层图像流空效应MRI对比增强效应伪彩色的功能图像,3D ToFTR/ TE 35 /3.6 ms, 192x512,SL 0.8 mm,108 partitionsTA: 6:44 min,High-Resolution ToF at 3T,Increased BOLD Effects at 3.0T,BOLD contrast is in the range of 3.0T = 5 to 10%1.5T = 1 to

25、 2%,3.0T,1.5T,三、MRI检查技术 （ MRI Techniques）,（一）序列技术自旋回波（spin echo，SE）梯度回波（gradient echo，GRE）反转恢复（inversion recovery，IR） 短时间反转恢复（short time inversion recovery，STIR） 液体衰减反转恢复（fluid attenuated inversion recovery，FLAIR）平面回波成像（echo planar imaging，EPI）,宫颈癌伴盆腔淋巴结转移T2W TSE fatsatT1W TSE post-GD,Ultra-High Res

26、olution,Powered by Tim,Newsyngo MR B13,Now you can evaluate smallest menisceal tears with a single sequence,PD SPACE PAT2 - isotropic resolution 0.84 mm MAGNETOM Avanto,PD SPACE with FatSatPAT2 - isotropic resolution 0.84 mm MAGNETOM Avanto,Ultra-High Resolution 3TT1 VIBE 3D with Isotropic 0.4 mm3,T

27、1 3D VIBE water excitationTA 5:44, eff. SL 0.4 mm, matrix 512, partitions 112, FoV 100 mm,胎儿成像胼胝体缺如HASTE,（二）对比增强检查技术 （MRI contrast enhancement）,适应证：肿瘤的鉴别与定性(tumor)血脑屏障是否破坏(blood-brain barrier)提高病变的发现率(more sensitive),MRI造影剂(contrast medium)主要分为两类：顺磁性物质(Gd-DTPA) paramagnetic contrast medium超顺磁性物质(AMI

28、-25,菲力磁) superparamagnetic contrast medium,转移瘤T1C+，T2,肝Ca(CT,T1,T2FS,T1C+),（三）MR血管成像技术,MR血管造影(MR angiography， MRA) MRI对比增强血管造影（contrast enhancement angiography）,High Resolution MR Angiographyhigh resolution 512 matrix in 18 sec aquisition time,（四）MR电影成像技术（magnetic resonance cine，MRC）,快速成像序列，多用于心脏大血管

29、,Subsecond 3D MRA of Aortic Aneurysm,Subsecond 3D MRA of Aortic Arch Stenosis,Subsecond MRA of Aortic Dissection,Courtesy of Dr. R. White, Cleveland Clinic, Cleveland, USA,Siemens was the first to offer these as a product,Infarct Evaluation: Cine & Late Enhancement,3D TrueFISP Coronary MRA Flexibili

30、ty:the choice is yours,breathhold in 20 sec,（五）MR水成像技术（MR hydrography）,MR胰胆管造影(MR cholangiopancreatography, MRCP)MR尿路造影(MR urography, MRU)MR脊髓造影(MR myelography, MRM),Body matrix,Schlemmer, Claussen, Univ. Hospital Tuebingen, Germany,MRCP post cholecystectomyin 1.8 secondsMultiple liver cysts,（六）MR功能

31、成像技术(function MR imaging, fMRI),扩散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)脑功能成像: 血氧水平依赖(blood oxygen level dependency, BOLD)扩散加权成像(diffusion weighted imaging)灌注成像 (perfusion weighted imaging),R,R,R,White matter tract,绿色：肿瘤组织红色：白质束,未融合图像,融合图像：白质受压,胶质母细胞瘤,绿色：肿瘤组织红色：白质束,未融合图像,融合图像：白质部分破坏,胶质母细胞瘤,Increased BO

32、LD Effects at 3.0T,BOLD contrast is in the range of 3.0T = 5 to 10%1.5T = 1 to 2%,3.0T,1.5T,DWI/PWI-based “Risk Maps”,HWI,Initial Low b+ADC,Courtesy O. Wu, G. Sorensen, MGH,Follow-up T2(2 Months),CombinedDWI+HWI,（七）MR波谱技术(magnetic resonance spectroscopy, MRS),氢谱磷谱,其他应用：T2MAP软件测量T2值,快速多回波（最高可达32回波）不同

33、回波时间产生不同的图像。T2时间的动态分析测量彩色T2MAP图与解剖图像的融合。,MRI检查应注意的问题,禁忌证（contraindication）： 起搏器（pacemaker） 动脉瘤金属夹（aneurysm clips） 眼球金属异物（intraocular metallic foreign bodies） 危重患者（serious patient）相对禁忌证：人工关节、体内金属异物、高热患者、早期妊娠等检查前注意事项,四、MRI图像的解读,扫描技术、使用序列是否合理按顺序全面观察和重点观察等信号、低信号、高信号、混杂信号病变观察与分析要点：位置与分布、数目与形态、边缘、信号强度变化、邻

34、近器官的改变、器官功能的变化观察增强前后信号强度的变化特殊MR检查改变结合临床,五、 MRI诊断的临床应用,中枢神经系统头颈部循环系统肌骨系统盆腔胸部腹部分子影像学,分子成像,放射性核素、MR、光学图像使得放射学在疾病的诊断及治疗方面取得了长足的进步。,分子成像,PET/SPECTCT 灌注MRI (微 MR, 波普成像, 弥散加权成像)光学成像,临床应用,每一种疾病都有分子基础早期检测原位特征在一定的分子水平进行治疗治疗效果药物阻断酶活性,MRI的优缺点,优点：多重断层成像技术更多的信息较高的软组织分辨率增强扫描功能缺点：价格较贵扫描时间较长，比较复杂较多的禁忌症,第五节 图像解读与影像诊断

35、思维,解读前应注意以下几点：1.核查姓名、检查号2.阅读申请单,了解检查目的和临床症状3.评价图像技术条件使用是否合理,一、图像解读内容,按一定顺序全面而系统地观察(visualization)区分正常与异常(normal or abnormal)异常病变应注意位置与分布(position and spread)、数目(number)、形状(shape)、边缘(edge)、密度或信号(density or signal)、邻近器官和组织(adjacent O and T)的改变、功能(function)的改变,二、影像诊断思维,（一）结合临床资料，综合分析“异病同影”、“同病异影”differ

36、ent diseases with same appearance, same diseases with different appearance影像诊断结果及评价肯定性诊断、否定性诊断、可能性诊断Confirmation, Negation, Possibility,不同成像方法的优选和综合应用,呼吸系统：X线胸片、CT中枢神经系统：MR、CT头颈部：MR、CT循环系统：US、CT、MR、X线造影腹部：US、CT、MR、X线造影肌骨系统：X线片、MR、CT分子影像学：MR、PET、SPECT,第六节 图像存档与传输系统、信息放射学,图像存档与传输系统（picture archiving and communicating system, PACS）信息放射学（information radiology） RISPACSWeb,PACS 示意图,THANK YOU!,