医学影像学总论 课件

医学影像学 第一篇 总论,医学影像学是利用影像表现的特点进行疾病诊断或对某些疾病进行治疗的一门临床学科。 它借助于不同的成像技术使人体内部结构和器官形成影像，结合人体解剖与病理，以达到诊断目的；或在影像监视下采集标本或对某些疾病进行治疗。,川北医,The first radiograph 1895.12.22,1895年11月18日德国物理学家伦琴发现 1896年1月23日公布于世，称X线或伦琴线,川北医,1895年 上世纪60年代 70年代 80年代,常规X线 US CT MRI ECT 常规X线数字化,发展历程,CR DR PACS 90年代,川北医,影像诊断学重点内容,不同检查方法，所显示的影像具有差异。例如骨皮质在普通X线、CT照片上显示为白色，但在MRI上则显为黑色。 影像诊断学重点掌握内容：掌握各种成像技术基本原理；掌握疾病所需影像检查方法；各种成像技术价值和限度；掌握疾病的基本影像病征。 该课程主要学习普通放射诊断学（X线）、CT、 MRI、DSA,川北医,放射诊断学 Diagnostic Radiology,第一节 普通X线成像,川北医,第一章 X线成像,（一）、 X线的产生,一. X线成像基本原理与设备,川北医,X线球管,川北医,X线发生条件： 电子群、高速运行、突然受阻 X线发生装置： 1X线管：阴极灯丝、阳极钨靶 2变压器 3控制器,川北医,X线系波长极短的电磁波，医学成像的波长 0.0080.031nm的X线,穿透性 电压愈高，X线波长愈短，穿透力也愈强。反之，亦然。 荧光效应 激发荧光物质发出荧光 感光效应 X线可使胶片上的溴化银感光产生潜影，经显、定影后，胶片变为黑白相间图像。 生物效应 X线使机体内组织、细胞产生变性，损伤人体，作为肿瘤放射治疗。,（二）、X线的特性,川北医,（三）、X线成像基本原理,X线成像三大条件： X线具有一定的穿透力 被穿透的组织和器官必须存在密度和厚度的差异 必须有成像物质（X线胶片、荧光屏）,川北医,川北医,二、X线图像特点,川北医,X线平片所显示人体组织、脏器及病变影像与真实人体是有差异的。,X线图像系标准X线束穿过人体不同密度,厚度,组织结构投影总和,将三维立体变为二维图像,因而X线图像与人体组织结构相比,产生形态失真,放大及相互重叠后复合影像。,川北医,Form Outline Shape Structure,川北医,第二节 数字X线成像,川北医,数字X线成像是将普通X线摄影装置或透视装置同电子计算机相结合，使X线信息由模拟信息转化为数字信息，而得数字图像的技术。,计算机X线成像（CR）影像板（image plate，IP）作介质 数字X线荧光成像（DR）模/数转换（analog to digit A/D） 数字化图像空间分辨率及显示细微结构不如传统X线图像，但是不会影响疾病的诊断,X线成像,一、数字成像基本原理与设备,第三节 数字减影血管造影 （Digital Substraction Angiography，DSA）,X线成像,X线成像,一、DSA成像基本原理与设备,川北医,DSA成像基本原理：数字图像的处理、模数转换、数模转换 （图像象素化，数字化） 减影方法：时间减影、能量减影、动态数字减影体层摄影,X线成像,成像原理和检查方法,DSA的检查方法：动脉数字减影血管造影 静脉数字减影血管造影,川北医,X线成像,数字减影血管造影,普通血管造影,IADSA,川北医,IVDSA,川北医,二、DSA的临床应用,血管病变的诊断和治疗： 尤其是脑血管疾病的诊断 冠状动脉造影、再通 肿瘤血供的显示,川北医,三、X线检查技术,（一）普通X线检查 1. 透视(fluroscopy) 适用于机体天然对比较好部位,如胸部，观 察器官动态,例如心脏大血管、消化道蠕动等。 优点：简便易行，经济，结果快。 缺点：不能显示细微病变；无永久记 录，不便前后比较。,X线成像,川北医,X线成像,川北医,2. X线摄影（Radiography) X线摄影对比度及清晰度均佳，适于全身各部检查。 缺点：不能观察脏器动态，有重叠及失真，密度分辨力不如CT。,X线成像,川北医,X线成像,川北医,对于缺乏自对比部位和脏器，人为将高于或低于靶器官的物质引入体内，使之产生对比显示病变，称之为造影检查。引入物质称为对比剂 (Contrast Medium) 。,X线成像,（三）造影检查,川北医,对比剂 (Contrast Medium),高密度对比剂 原子序数高，比重大的 物质。常用有钡剂，碘剂: 医用硫酸钡 有机碘剂 无机碘剂 低密度对比剂 为原子序数低，比重小的气体，空气，氧气等，应用少。,X线成像,川北医,造影方式 直接引入: 口服 灌注 穿刺注入 2. 间接引入: 注入静脉，通过循环到达靶器官，泌尿系造影，胆道造影。,X线成像,川北医,X线成像,上消化道钡餐造影,川北医,X线成像,口服胆囊造影,膝关节充气造影,川北医,X线成像,逆行肾盂造影,川北医,恶心、呕吐、睫膜充血、荨麻疹等； 严重者可产生过敏性休克甚至死亡。 地塞米松20ml滴注，氨茶碱防止喉头水肿。 禁忌症 严重心、肾疾患，过敏体质 过敏试验 积极抢救,检查前准备及造影反应,X线成像,川北医,X线检查方法的选择原则,首先要在了解各种检查方法原理基础上选择 首先准确、无创、并发症少、经济 尽量避免重复检查 严格掌握适应症、禁忌症,X线成像,川北医,四、X线分析与诊断,按一定顺序全面而系统地进行观察，区分正常与异常 对异常X线表现，观察病变的位置、分布、病变数目、病变形状、病变密度、病变边缘、邻近组织、器官改变、脏器功能情况,X线成像,川北医,第二章 计算机体层成像 Computed Tomography, CT,CT,川北医,CT,川北医,一、CT的发展,一、二、三、四代CT设备 螺旋CT（Spiral CT) 多层螺旋CT( Multislice Spiral CT) 电子束CT（ultrafst CT），双源CT,CT,川北医,二、CT成像基本原理与设备,X线 人体 探测器 将剩余X线转变为可见光 光电转换 模/数转换 (analog/digital converter) 计算机 灰阶（黑白）图像,CT,川北医,CT,川北医,CT成像原理,CT,川北医,multislice spiral CT,CT,川北医,三、CT的基本概念,像素:图像平面上划分的很小的单 元，是构成一幅图像的基本单元，像素越多，空间分辨率越高。 体素:是在像素的基础上包含了层面的厚度，体素是三维的单位 距阵：按照横行纵列排成的删状矩形陈列叫距陈,CT,川北医,CT值,CT,CT,川北医,窗宽和窗位,窗宽 指CT图像上所包括16个灰阶的CT值范围。 应用窗宽是为了提高组织结构细节的显示，使CT值差别小的两种组织能够分辨。,窗位 欲观察某一组织结构细节时，应以该组织CT值为中心进行观察，此即窗位。,CT,CT,川北医,空间分辨力和密度分辨力,空间分辨力 影像中能显示的最小细节。 CT空间分辨力较平片低。,密度分辨力 影像中能显示的最小密度差别。 CT密度分辨力较平片高。,CT,CT,川北医,伪 影,CT图像上非真实的阴影或干扰称为伪影 降低图像质量，易造成误诊 引起因素：病人因素和设备本身因素,川北医,三、CT检查技术,平扫 ( Plain Scan ) 增强扫描 ( Contrast Enhancement ) 常规增强扫描、多期增强扫描、动态增强扫描、延迟扫描 薄层扫描、高分辨CT扫描,CT,川北医,CT,High Resolution CT, HRCT,CT,川北医,CT的临床应用,适合全身各个系统病变的检出与诊断 CT导向下的穿刺活检 图像后处理技术,川北医,图像后处理技术,CT血管造影（CTA） CT仿真内镜成像 CT灌注成像 多平面重建技术（MPR） 三维成像（3D）和容积再现（VR）技术,CT,川北医,Sagittal reconstruction of an axial CT,Volume rendered sagittal reconstruction,CT,川北医,Coronal reconstruction of an axial CT,Volume rendered coronal reconstruction,CT,川北医,Volume rendered light speed CT of the foot,CT,川北医,川北医,川北医,川北医,Virtual Endoscopy VE,CT,川北医,CT灌注成像,连续动态增强扫描 记录时间密度曲线 计算组织血流灌注量：包括峰值时间（PT），平均通过时间（MTT），血容量（BV）等。 属功能成像，是一种有发展前途的成像技术。,CT,川北医,CT,川北医,川北医,第三章 磁共振成像,磁共振成像（Magnetic Resonance Image, MRI):是利用原子核在磁场中发生共振所产生的信号，经过计算机处理而获得重建图像的一种技术。,MRI,川北医,第一节 MRI成像基本原理,川北医,一、质子自旋与纵向磁化,进入主磁场前，质子排列杂乱无章，磁化矢量相互抵消。进入主磁场后，质子自旋产 生,川北医,进动（procession）:质子在外磁场中作快速的锥形运动，质子在磁场中的这种自旋称为进动,进动频率：每秒质子进动多少次，磁场越强，进动频率越高, w0=rB0,纵向磁化：质子在外加磁场中处于平衡状态时，这种磁化是沿着外磁场纵轴方向，称为纵向磁化。,川北医,二、射频脉冲和横向磁化,射频脉冲（RF） 无线电磁波 RF脉冲的频率与质子的进动频率较一致 氢原子核吸收特定频率的射频脉冲（RF） 的能量产生共振 横向磁化（transverse magnetization） RF作用后质子作同步同速的进动，处于同相位（in phase）,质子在同一时间处于同一方向，其矢量在叠加后为横向，所以叫横向磁化,MRI,川北医,三、弛豫和弛豫时间,弛豫（relaxation）:停止RF脉冲后，质子恢复到平衡状态，这个恢复的过程叫做弛豫,纵向弛豫（longitudinal relaxation）:纵向磁化恢复到原来的大小过程称为纵向弛豫，又叫自旋-晶格弛豫，纵向磁化由零恢复到原平衡状态的63%大小所需要的时间为纵向弛豫时间，简称T1。,横向弛豫（transverse relaxation）: 横向磁化衰减消失至零的过程称为横向弛豫，又叫自旋-自旋弛豫，横向磁化由最大减小到最大值的37%所需要的时间为横向弛豫时间，简称T2。,川北医,图A-C的上部分均为坐标图，下部分均为Z轴方向观察质子的横向磁化矢量的变化。90脉冲使质子群聚相位，其横向磁化矢量最大（A）,当90脉冲关闭后一段时间后，同向位的质子群逐渐失去相位一致，导致横向磁化减小（B）, 再等一段时间，质子群失相位更为明显，横向磁化进一步衰减（C）。,川北医,四、T1WI、T2WI 、PDWI,重复时间（repetition time , TR）：两个激发脉冲的间隔时间为重复时间，TR的长短决定着组织间的T1的差别显示。 回波时间（echo time, TE）：发射90度脉冲与产生回波之间的时间为回波时间，即从横向磁化最初产生到测得信号之间的时间。,川北医,T1加权图像（T1 weighted imaging,T1WI）:各种组织之间的T1差别形成的图像为T1WI，主要反映组织间T1信号强度的差别，T1WI主要是由重复时间（repetition time, TR）长短决定。,T2加权图像（T2 weighted imaging,T1WI）:各种组织之间的T2差别形成的图像为T1WI，主要反映组织间T2信号强度的差别，T2WI主要是由回波时间（echo time, TE）长短决定。,质子加权图像（proton-density weighted imaging,PDWI）:由质子密度差别形成的图像为PDWI。,川北医,Axial,MRI Brain,MRI,川北医,流空效应（flow-viod effect）:当发射第一个90度脉冲时，受检层面上的所有质子都受到RF脉冲的激发，停止RF脉冲后开始采集该层面的信号，此时，原来血管内血流中被激发的质子已经离开了受检层面，因此接收不到来自血管的信号。,五、 流空效应,川北医,第二节 MRI成像技术,川北医,自旋回波序列（SE） 快速回波序列（FSE或TSE） 梯度回波序列（GE） 翻转恢复序列（IR） 回波平面成像（EPI,一、几种常用重要的序列,川北医,质子弛豫增强效应（proton relaxation enhancement effect）：顺磁性和超顺磁性的物质在局部有一个小磁场，能够使其周围质子的弛豫时间缩短，这种现象称为质子弛豫增强效应。 MR对比剂通过缩短T1、T2弛豫时间来实现组织的增强效应,二、MR增强扫描,川北医,（一）普通增强扫描 钆离子螯合物：二乙烯三胺五乙酸钆（Gd-DTPA） 注射对比剂后采用以T1WI为主的成像技术进行扫描（增强后 在T1WI上信号增高） （二）特异性增强扫描 超顺磁性氧化铁颗粒（SPIO）,川北医,MRI,川北医,三、MRI新技术,MR血管成像（MR An