医学影像学总论.ppt

,医学影像学 总论,医学影像学总论,什么是医学影像学？,影像诊断学总论,医学影像学的定义： 医学影像学是应用医学成像技术对人体疾病进行诊断和在医学成像技术引导下应用介入器材对人体疾病进行微创性诊断及治疗的医学学科。 包括影像诊断学和介入放射学。 医学影像学的发展经历了X线学(X-ray diagnosis) 、放射学(radiology)及现今的医学影像学(Medical imaging)各个阶段的内涵有所差别。,学习影像学的目的,1、了解各种成像技术的基本原理、方法和图像特点 2、掌握图像的观察分析和诊断方法 3、了解各种成像技术的应用价值、限度及选择原则 4、了解介入放射学的基本技术及应用指征 5、了解医学影像学的发展与现状（专业队伍、设备条件、学术水平）,医学影像学简史,一、X线成像: 1895年11月8日，伦琴W.C. Rentgen发现X线 ； 二、超声:二十世纪70年代， USG应用； 三、CT: computed tomography, X线计算机体层摄影 ， 1969 Hounsfield ； 四、二十世纪70年代中后期, DSA，digital subtraction angiography, 数字减影血管造影；二十世纪70年代后期； 计算机X线摄影CR(computed radiography); DR(digital radiography);,医学影像学简史,五、核医学：单光子发射计算机体层摄影， SPECT(single photon emission computed )、正电子体层摄影， PET(positron emission tomography)； 六、MRI: magnetic resonance imaging (核) 磁共振成像，1973； 七、介入放射学(Interventional radiology)，1976年正式命名。 八、图像存储和传输系统 (PACS)(picture achiving and communication system)使得远程放射学（teleradiology）成为现实。,各个阶段的内涵差别,X线学(X-ray diagnosis )： 透视(fluoroscopy)和摄影(radiography) 放射学( radiology ):的四个特点 1、影像增强的应用； 2、各种造影检查的充分发展； 3、各种X线摄影方法的改良； 4、除X线治疗外，引入其他放射源。 医学影像学(Medical imaging) X线、超声、磁、放射性核素四个成像能源； 介入放射学，图像存储和传输系统 。,1895年 德国伦琴（Rentgen）发现X线 1896年 X线始用于临床医学 1901年 获首届诺贝尔物理学奖,历史,1969年英国Hounsfeild发明CT，72年公诸于世，79年获诺贝尔医学奖,CT,Computed Tomography,CT是以X线束从多个方向沿着体部某一选定体层层面进行照射,测定透过的X线量, 数字化后经过计算得出该层面组织各个单位容积的吸收系数, 然后重建图像的一种成像技术。,CT,概念,.,MRI,magnetic resonance imaging,1977年美国Nudelman获得首张DSA图像,DSA,digital subtraction angiography,图像存储和传输系统 (PACS),一、X线成像基本原理,第一节 X线成像,X线特性： X线是波长短的电磁波。 X线成像波长0.0080.031nm。 1.穿透性 成像基础 2.荧光效应 透视基础 3.摄影效应 摄影成像基础 4.电离效应 放疗和防护基础,三个基本条件： 1.具有穿透力（这是X线检查能够诊断 疾病的主要原因） 2.被穿透的组织存在密度和厚度的差异 3.剩余X线是不可见的，需经过显像过 程获得X线影像,几个概念 1 物质密度：取决与物质的性质，与 其本身比重呈正比。 术语：用密度的高、低来表达 影像的白与黑。,人体密度：由高到低： 骨骼 软组织（含液体） 脂肪 气体四类。,不同密度组织 (厚度相同)与X线成像关系,影像密度：受物质密度+被照器官 与组织的厚度影响 在组织结构发生病理改变时，固有的密度和厚度也随之发生改变-X线图像上正常黑白灰度对比发生变化-应用X线检查进行疾病诊断。,二、X线设备与X线成像性能,（一）传统X线设备与X线成像性能 设备-X线管、变压器、操作台、影像增强电视系统等。,X线,X线机基本构造,变压器 X线管,操作台 IITV,支架 检查床,传统X线成像性能,优点：1、空间分辨率高；2、X线辐射剂量相对较低；3、检查费用低。 缺点：1、摄片条件要求严格；2、密度分辨率低；3、组织结构影像重叠；4、图像灰度不能调节；5、X线胶片贮存困难。,（二）数字化X线设备与X线成像性能,数字化X线设备： 计算机X线成像（computed radiography,CR） -影像板（image plate,IP） 数字X线成像（digital radiography,DR） -平板探测器（flat panel detectors,FPD）,数字X线成像性能,优点： 1、摄片条件宽度大-降低X线辐射剂量； 2、提高图像质量； 3、多种图像处理功能； 4、数字化图像信息可以贮存和传输。,传统X线照片,DR图像,X线检查方法,一、普通检查 1.荧光透视： 优点：操作简单、方便、快捷、经济实用；可随意转动体位多角度观察；可了解器官动态变化。 缺点：没有客观记录；对比度、清晰度差，细微结构无法辨认；诊断结果与操作者责任、水平有直接关系。,2. X线摄影： 优点：资料可长久保存，对比度、清晰 度好。 缺点：费用较高，不能看动态变化。,二、特殊检查 1.体层摄影 定义：是摄取人体某一层面组织的摄影方法。 基本原理：是投照时X线球管与X线胶片沿某一支点向相反方向移动，使某一选定层面清晰显示，而非选定层面模糊不清。,2、软X线摄影-乳腺X线检查,三、造影检查 定义：用人工方法将对比剂引入体内， 增大器官与组织间的密度差， 造成人工对比的方法称造影检查,(1)对比剂（contrast media) 对比剂条件： 有良好的造影效果 无毒无害 能在短时间内排 出体外,1.阳性（高密度）对比剂： 比重大，原子序数高 常用钡剂和碘剂等,钡剂 （ barium） 硫酸钡粉末加水和胶配成，以W/V表示 混悬液：用于食道及胃肠造影或气钡双重 钡胶浆：主要用于支气管造影检查,碘 剂 有机碘制剂： 用途：血管，胆道，胆囊，泌尿造影及CT增强 排泄：经肝或肾，从胆道或泌尿道排出 类型：离 子 型：副作用大，过敏反应多，价格低 非离子型：低渗，低粘度，低毒性，高费用 无机碘制剂：用于气管，输尿管，膀胱造影等 如碘化油、碘化钠等,（二）造影方式 直接引入：口服法灌注法穿刺注入法 间接引入：口服法、静脉注入后，通过分泌进入泌尿道或胆道。先引入某一特定的组织或器官，再经吸收聚集于造影器官，如淋巴造影，静脉胆道，肾盂造影，口服胆囊造影。,X线检查中的防护,保护自己： 避免直接暴露在射线下 进入有放射线的环境内，必须有防护措施。 尽量远离放射源(放射线与距离成3次方衰减) 避免一切不必要的暴线 保护患者： 避免不必要检查 小儿、妇女注意性腺的防护 怀孕妇女尽量避免放射线检查,X线图像特点,1、X线图像是从黑到白不同灰度的影像所组成，反映的是组织结构的密度； 2、X线图像是X线束穿透某一部位的不同密度和厚度组织后的投影总和，是组织结构影像的叠加图像。,X线计算机体层成像 CT： 是用X线束对人体选定层面进行扫描，取得数字化信息，经计算机处理而获得的重建图像。,CT的成像基本原理与设备 一、CT的成像基本原理： CT是用x线束对人体一定厚度的层面进行扫描，由探测器接收透过该层面的x线，转变为可见光后，由光电转换器转变为电信号，再经模拟/数字转换器转为数字，输入计算机进行处理。,CT图像是数字化图像，是重建图像，是断层图像，也是灰度图像。,二、CT设备： （一）普通CT 1、组成： 扫描部分：X线管、探测器和扫描架 计算机系统：将信息数据进行存储、运算 图像显示和存储系统 2、扫描方式： 旋转式、旋转固定式（常用）,（二）螺旋扫描CT 1、原理：在旋转式扫描基础上，通过滑环技术与扫描床连续平直移动而实现。滑环技术可使X线管连续旋转， 进行连续、无间隔扫描。,2、CT透视： 用秒级或亚秒级容积扫描所采集的数据进行连续成像，在1秒内可连续显示6-8帧图像，达到近于透视的效果，即为CT透视。 3、实时成像：高档螺旋CT， 一个层面的扫描时间已缩短到亚秒级；在矩阵为512x512时，图像重建时间可短到1秒， 几乎达到实时成像的水平。,CT成像技术的比较,螺旋CT特点： 1、扫描时间短 2、任意部位图像重建 3、提高三维与多平面重建图像的质量,CT成像技术的比较,螺旋CT临床应用优点： 1、扫描速度快，避免呼吸及运动伪影； 2、可任选间隔重建，不遗漏小病灶； 3、通过病灶中心重建，可最大限度减少部分容积效应； 4、减少造影剂的用量，且在强化峰值获得数据，增加密度差； 5、选择不同的增强时相，有利于定性诊断。,CT图像特点 一、CT图像清晰： CT图像是由一定数目由黑到白不同的像素按矩阵排列所构成。而像素反映的是相应体素的x线吸收系数；像素越小， 数目越多，构成的图像越细致，即空间分辨力提高， 但是会增加计算机的处理和存贮负担。,CT图像特点 二、CT图像密度分辨力高 1 黑影低吸收区，即低密度区，如：肺 白影-高吸收区，即高密度区，如：骨骼 2 CT的突出优点：人体软组织的密度差别虽然 小，吸收系 数多接近水，也能形成对比而成 像。,三、CT具有一个量的概念： CT值 CT图像不仅以不同灰度显示其密度的高低，还可用组织对X线的吸收系数说明其密度 高低的程度,具有一个量的概念,即用CT值说明密度,单位为HU (Hounsfield Unit)。,CT值： 人体组织的CT值居于-1000HU至+1000HU的2000个分度之间。 空气 -1000HU 水 0HU 骨骼 +1000HU,CT检查技术 一、平扫：是指不用造影增强或造影的普通扫描； 二、增强扫描：是经静脉注入水溶性碘剂后再行扫描的方法； 分为团注法、静滴法、静注与静滴法。 三、造影扫描：是先作器官或结构的造影，然后再行扫描的方法。,CT分析与诊断 一、病变在良好的解剖背景上显影是CT的特点，也是诊断的主要根据。 二、根据病变密度高于、低于或等于所在器官的密度而分为高密度、低密度或等密度病变及混杂密度病变。,CT诊断的临床应用 一、CT检查对中枢神经系统疾病的诊断价 值较高，应用普遍。 二、CT对头颈部疾病的诊断也很有价值。 三、CT对胸部疾病心及大血管腹部及盆部 亦有价值。 四、骨关节疾病应用较少。,肝癌,肺癌的CT图像,仿真内镜,MPVR图像-MIP（CTA）,MPVR图像-MIP(CTA),SSD,MIP,Ray Sum图像,磁共振成像（MRI） 磁共振成像：是利用原子核在磁场内共振所产生的信号经计算机重建成像的一种新技术。,MRI的成像基本原理与设备 一、MRI的成像基本原理： 含单数质子的原子核（如：氢原子核）其质子有自旋运动，带正电产生磁矩，犹如一小磁体，如果在均匀的强磁场中，小磁体的自旋轴将按外加磁场磁力线的方向重新排列，在这种状态下，用特定频率的射频脉冲进行激发，作为小磁体的氢原子核吸收一定能量而发生共振，即磁共振现象。,射频脉冲序列,1、自旋回波序列（SE） 2、反转恢复序列（IR）：脂肪抑制：STIR 3、部分饱和序列（PS） 4、快速成像 1）小角度激励 2）梯度回波序列（GRE） 3）FSE序列 4）EPI序列 5）HASTE 5、脂肪抑制成像 6、液体衰减反转回复序列（FLAIR),自旋回波（Spin Echo,SE序列）,SE序列成像 1、质子密度加权像：TR：15002500ms TE: 1525ms 2 、T2加权像： TR：15002500ms TE: 90120ms 3、T1加权像：TR：500ms TE: 1525ms,抑脂图象,SE T1WI,FSE T2WI,FSE T2WI/FS,MRI设备简介,一、磁体： 常导型磁体 resistive magnet 超导型磁体 superconduction magnet 二、梯度系统 : (gradient system ) X、Y、Z三组线圈 互相垂直，用于空间定位，层面选择等 三、射频系统： (RF system) 发射射频脉冲和接收MRI信号 ，由 射频发射机、射频接收机和射频线圈（RF coil） 组成 四、计算机系统：1、硬件 2、软件：磁共震振应用软件丰富,MRI工作室,MRI图像特点 一、多参数成像：MRI示解剖结构非常逼真，使病变同 解剖的关系更明确。 1 、MRI的图像如主要反映组织间T1的差别时，则为T1加 权像（T1WI）； 2、如主要反映组织间T2 的差别时，则为T2加权像（T2WI）； 3、如主要反映组织间质子密度的差别时，则为PdWI。 这样一个层面就有三种图像，因此MRI为多参数成像， 有助于显示正常组织和病变组织。,T1加权像(T1 weighted image, T1WI),采用短TR，短TE 主要反映组织间T1差别的作用 T1WI有利于观察解剖结构,MRI,SE序列,T2加权像(T2 weighted image, T2WI),采用长TR，长TE 主要反映组织间T2差别的作用 T2WI有利于显示病变组织,MRI,SE序列,质子密度像(protondensity image, PDI),采用长TR，短TE 主要反映组织间质子密度多少差别,MRI,SE序列,MRI图像的特点,一、组织的MR特性 （一）质子密度：采用PS序列进行 （二）T1弛豫时间： 短T1信号强，如：脂肪 长T1信号弱，如：脑脊液，肿瘤组织 （三）T2弛豫时间： 长T2信号强（白），如：脑脊液 短T2信号弱（暗），如：骨皮质,不同组织的信号特征,脂肪短T1等T2 肌肉稍长T1稍长T2 韧带长T1短T2 骨髓短T1等T2 血管流空 骨皮质长T1短T2 纤维软骨长T1短T2 透明软骨短T1长T2,变性长T1长T2 水肿长T1长T2 血肿随Hb衍变而不同 囊肿随囊内容物不同而不同 肿瘤绝大多数长T1，长T2，脂肪瘤、黑色素瘤例外,二、多方位成像： MRI可获得人体横断面、冠状面、失状面及任何方向断面的影像，有利于病变的三维定位。,三、流动效应：又称为流空效应 心血管内的血液由于流动迅速，使发射MR信号的氢原子核离开接收范围之外，所以测不到MR信号， 在T1WI和或T2WI中均呈黑影。,流动（空）效应图像的特点,图,四、质子弛豫增强效应与对比增强： 一些顺磁性和超顺磁性物质（如：钆剂 Gd）使局部产生磁场，可缩短周围质子弛豫时间，此现象为质子弛豫增强效应。此效应可使MRI行对比增强检查。,听N瘤,听N瘤,脑膜瘤,脑囊虫,五、其他：较高的软组织对比分辨力， 无骨伪影干扰等。,病脑,MRI质量控制,一、伪影： 1、卷褶伪影：检查视野超出FOV； 2、化学位移伪影：脂肪与水，亮带、黑带； 3、截断伪影：高对比度界面发生的伪影； 4、运动伪影： 5、金属异物伪影： 6、磁化敏感伪影：,运动伪影（吞咽）,运动伪影（呼吸）,运动伪影（心脏跳动）,金属伪影,MRI质量控制,二、信噪比：Signal to noise ratio, 简称SNR。 信号：某一兴趣区像素的平均值； 噪声：某一兴趣区等量像素的标准差。 关系：SNR越大，图像质量 越好； SNR越小，图像质量越差。 三、空间分辨率： 对微小物体的分辨能力。 四、对 比 度： 是指两个相邻区域信号强度的相对差别。,MRI诊断的临床应用 一 、神经系统：三维成像病变定位诊断更为准