放射诊断学

临床医学影像学 临床医学影像学 临床医学影像学是借助各种医学成像技术对人体疾病进行诊断和治疗的新兴学科 它融合了当今现代高科技诊疗技术 具有多学科交叉 涉及知识面广等特征 它代表了当今影像技术 计算机技术和信息技术等尖端科技水平 它包括X线诊断 超声诊断 CT诊断 MRI诊断 介入放射及核医学诊断和治疗 第一章影像医学及其发展 100多年前伦琴发现X线 在医学上就被用于人体检查 进行疾病诊断 形成了放射诊断学 奠定了影像医学的基础 CT显示断层解剖影像 对密度分辨率明显高于X线 提高了疾病检出率 MRI高组织分辨率 空间分辨率和无辐射等特点 从单一形态学成像发展到能反映组织生理 生化及代谢特征的功能成像 核医学通过示踪靶器官 不仅能显示靶器官的形态大小 并提供靶器官的血流 功能 代谢及分子水平信息 第一节X线 CT MRI及其发展 一 X线及X线成像原理 一 X线的产生及特性 1 产生 真空管内高速行进的电子群轰击钨 钼 靶时产生X射线 X线发生装置包括 X线管变压器操作台 操作台有调节电流 ma 电压 kv 时间 s 装置 X线拍片机 吊架式立柱式移动式 X线拍片 X线拍片 洗片 正常指 掌骨 2 X线的特性 X线是一种波长很短的电磁波 以光的速度沿直线前进 X线诊断常用电压40 150KV之间 X线波长范围为0 008 0 031nm之间 2 X线的特性 1 穿透性X线的穿透性很强 能穿透一般可见光不不能穿透的各种不同密度的物质 与波长成反比 波长越短穿透力越强 与电压成正比 电压越高穿透力越强 与物体的密度 厚度相关 物体的密度越高 厚度越厚越不易穿透 2 X线的特性 2 荧光作用X线使荧光物质 硫化锌镉 钨酸钙 发出荧光 波长短的X线 波长长的荧光 为透视检查的基础 3 摄影作用 涂有溴化银 AgBr 的胶片 照射X线后感光 Ag 显 定影 黑色 未感光 Ag 被冲洗掉 胶片片基透明色 为X线摄影的基础 2 X线的特性 4 电离效应 生物效应 X线穿透的各种不同密度的物质产生电离空气 机体等 为放射治疗 放射防护的基础 二 X线成像基本原理 原理 X线特性 穿透性 荧光作用 摄影作用 人体组织存在密度和厚度的差别 条件 X线有一定的穿透力 被穿透的组织存在密度 厚度差异 有差别的剩余X线经过显影过程 在胶片或荧屏上形成影像 二 X线成像基本原理 密度物质密度与影像密度高密度 骨组织 钙化灶 中密度 软骨 肌肉 神经 实质器官 结缔组织 体液 低密度 脂肪组织 气体 X线图像上所显示影像的黑白与被照器官与组织的密度和厚度有关 二 X线成像基本原理 天然对比与人工对比天然对比 自然对比 人体组织天然存在着密度和厚度的差异所显示的对比 人工对比 对于缺乏自然对比的组织和器官 可人为地引入一定量的在密度上高于或低于它的物质 使之产生对比 三 造影检查对缺乏自然对比的结构和器官 可将密度高于或低于该结构或器官的物质引入器官内或其周围间隙 使之产生对比以显影 1 造影剂A 阴性造影剂 低密度可透过X线的气体 B 阳性造影剂 高密度X线不易透过X线的钡剂 碘剂 1 气体氧气 二氧化碳 空气 2 钡剂白色粉末无毒性 用于食道 胃肠道等检查 3 碘剂离子型 有机碘 非离子型 无机碘 碘化油 主要用于介入治疗的拴塞剂 离子型 溶于水产生电离 其渗透压高 使血管内液体增多 血管扩张 造成血管内皮损伤 其神经毒性大 可出现毒副反应 价格低临床上主要应用药物 泛影葡胺主要用于胆管 胆囊 肾盂 尿路造影 动脉 静脉的造影 子宫输卵管造影 CT的增强扫描等 非离子型 低渗透性 低黏度 低毒性 毒副反应低而轻 价格高 临床主要应用药物 碘苯六醇商品名欧米派克 omnipaque 碘普罗胺商品名优维显 ultravist 碘曲伦商品名伊索显 isovist 用于心血管 脊髓造影 CT的增强扫描 2 造影方法 1 直接引入 口服法 食道 胃肠道 灌注法 钡剂灌肠 子宫输卵管造影 逆行尿路造影等 穿刺注入法 穿刺注入或经导管直接注入 心血管造影 脊髓造影等 2 生理积聚主要是的生理吸收和排泄 是将碘剂通过口服或注入体内 使其选择性地从一个器官内排出 暂时存在于实质和或通道内而显影 如排泄性尿路造影 生理积聚法 子宫输卵管造影 3 造影前准备及造影过敏反应的处理 1 碘剂的过敏反应轻度 荨麻疹 面部潮红 口干 恶心 呕吐等 重度 面部水肿 咽喉及肺水肿 支气管痉挛 哮喘或呼吸困难 血压下降 循环衰竭 死亡 2 造影剂使用前注意事项 了解过敏史 做过敏试验 严格掌握禁忌症 对碘过敏 甲亢 心 肾功能代偿不足的禁用 肝功能严重损害的 多发性骨髓瘤应慎用 选择好造影剂 注意浓度和剂量 3 造影过敏反应的抢救 过敏反应型荨麻疹 支气管痉挛 咽喉及肺水肿 呼吸困难达到窒息程度 静脉注射扑尔敏10mg皮下注射肾上腺素0 5mg静脉注射地塞米松10mg等给氧 必要时气管插管 神经系统障碍抽搐 癫痫可静脉注射安定10mg 重复多次给药 也可静脉注射地塞米松10mg 循环系统血压下降 循环衰竭抬高足部 平卧 给升压药物静脉注射甲氧胺5mg 呼吸困难吸氧 心脏停搏 心脏按摩等 四 X线图像特点 灰阶图像X线图像是从灰到白不同灰度影像组成 是以光学密度反映人体组织结构的解剖及病理状态 密度人体组织密度 单位体积内物质的质量X线图像上密度 X线图像上所显示影像黑白同样厚度组织密度高者吸收X线量多 白影密度低者吸收X线量少 黑影 四 X线图像特点 图像黑影白影与厚度有关 主要反映组织结构密度高低 通常用密度高与低表述影像黑与白 表示组织密度的高低 高密度 白影中等密度 灰影低密度 黑影或密度增高 密度减低表述白影与黑影 四 X线图像特点 X线图像时X线束穿透某一部位的不用密度和厚度组织结构后地投影总和 叠加影像X线束锥形投射 有一定程度放大 形状失真 伴影 清晰度减低 四 X线成像的新进展 影像数字化主要是指医学影像以数字方式输出计算机对影像数据快捷的存储 处理 传输和显示 X线信息由模拟信息转换位数字信息 得到数字成像技术 是X线诊断最新最快的发展 1 电子计算机成像 CR系统 将透过人体的X线影像信息记录于影像板 imageplateIP 上 经过读取 处理和显示等步骤 显示出数字化图像 CR的优点 图像处理系统可调节对比 达到最佳的视觉效果 摄照条件宽容范围较大 患者接受的X线量少 图像信息可由磁盘或光盘储存 进行传输 2 数字X线成像 DR系统 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换为数字信息 而得到数字图像的成像术 DETECTOR 非晶硅 碘化铯表面 X光转化成可见光 低噪声的光电二极管阵列吸收可见光 转化成电信号 一个光电二极管代表一个象素 或一个图象元素 每一个象素由低噪声的电信号读出系统读出 成为数字信号 传输到影像处理器 DR工作原理是怎样的 革命性的技术 平板探测器 非晶硅平板探测器 DR图像优点 图像质量高 分辨率高 信号无损失 射线剂量低噪声最小 无伪影 失真看到以前看不到的更多的细节 3 数字减影血造影 DSA 常规的血管造影 因血管与骨骼及软组织重叠 血管显示不清 DSA digitalsubtractionangiography 是一组把影像信息数字化 然后行计算机处理和图像重建的技术以消除骨骼和软组织的减影技术 是新一代血管造影的成像技术 成像原理 经导管向血管内团注造影剂 当造影剂到达感兴趣血管之前和血管内出现造影剂其造影剂浓度处于高峰这段时间内 使检查部位连续成像 取一帧血管内部不含造影剂的图像作为蒙片和一帧含造影剂的图像 这两帧图像称为减影对 用这两帧图像的数字矩阵 经计算机行像素化 数字化转化处理 成像原理 使骨骼及软组织的数字相互抵消 只留有清晰的血管影像达到减影的目的 数字减影血管造影机 DSA检查方法 分为动脉DSA IADSA 和静脉DSA IVDSA 动脉DSA成像清楚 造影剂用量少 所以应用多 动脉DSA插管 高压注射器 快速点片每秒几帧 几十帧图像 经操作台处理 获得减影的血管图像 静脉DSA静脉穿刺向静脉内注射造影剂 再进行减影 DSA临床应用 适用于脑 颅内动脉 心脏大血管检查 冠状动脉 腹主动脉及分支 肢体大血管 4 数字X线胃肠透视机 将透视模拟图像转换数字信号图像处理系统可调节对比 达到最佳的视觉效果 透视下快速点片 抓拍图像 图像信息可由磁盘或光盘储存 进行传输患者接受的X线量少 X线透视机 胃肠透视 X线胃肠透视 子宫输卵管造影 肾盂造影 5 数字钼靶乳腺X线机 乳腺癌发病率逐年上升 占女性恶性肿瘤第4位钼靶乳腺X线机为诊断乳癌金标准用钼靶 低电压产生软X射线进行摄影由于波长长 软组织分辨率高 用于女性乳腺摄影数字化成像图像能存储 放大 翻转 测量 远距离影像传输 钼靶X线乳腺摄影机 钼靶X线乳腺摄影 乳腺X线片毛刺肿块 肿块直径2 5cm毛刺6cm 病理结果 髓样癌 六 X线防护 1 对人体造成损害的X线直接射线 从球管套漏出之射线二次散射线既要重视又不要恐惧 X线就象阳光中的紫外线一样 只要不过量 并不会对人体产生损害 2 防护对象医生 患者 原则 不超过容许辐射量 一般的X线检查对普通患者均不会超过容许的辐射剂量 但对孕妇 尤其是怀孕前三月最好避免X线检查 对小儿患者要注意尽量减少照射范围 3 防护方法屏蔽防护 距离防护 时间防护 减少不必要的照射次数和照射范围工作人员防护 二 X线计算机体层成像 computedtomography CT 1971年英国Hounsfield工程师研制成功第一台头部CT扫描机 CT作为首先开发的数字成像技术 促进了医学影像学的发展 并改变了影像成像技术的发展方向 一 CT的基本成像原理 CT 二 CT的基本概念 1 体素和像素假定将人体某一部位有一定厚度层面分成若干小单元小单元代表密度为体素 体素为三维概念 矩阵排列小单元为像素 像素为二维概念 像素 图像的分辨率2 矩阵横成行 纵成列的数字阵列 像素小 矩阵大图像清晰度越高 512X5123 空间分辨率高对比度分辨率 在保证一定密度差前提下 分辨组织几何形态的能力 二 CT的基本概念 4 密度分辨率对比分辨率 在低对比度情况下分辨组织密度细小差别能力5 CT值X线穿透人体的过程中 计算出每个体素的X线吸收系数 表现相应像素的CT值亨氏单位 HU 水为0HU 骨皮质为1000HU 空气为 1000HU人体种不同密度组织的CT值在 1000HU至 1000HU 2000之间 二 CT的基本概念 6 窗宽与窗位人体组织2000个分度 灰度小 人眼不能分辨窗宽是指图像上所包括16个灰阶范围的CT值 在此CT值范围的组织均以不同的模拟灰度显示 高 白色 低 黑色窗位观察某组织细节时 以其CT值为中心如脑CT值约35HU 选窗位35HU 窗宽100HU 图像上16个灰阶CT值为 15HU 85HU 三 CT机的基本结构 三部分扫描部分计算机及阵列处理器图像显示 存储及输出设备 四 CT的检查方法 1 平扫平扫又称普通扫描或非增强扫描 一般做横断面扫描 层厚可选l 10mm 2 增强扫描指血管内注射对比增强剂的扫描 提高病变组织同正常组织的密度差 以显示平扫上未被显示或显示不清的病变3 造影扫描造影扫描是对某一器官或结构先引入造影剂后再行扫描如脊髓造影CT 胆囊造影CT等 四 CT的检查方法 4 特殊扫描和技术薄层扫描小于5mm的扫描造影扫描重叠扫描靶扫描高分辨率CT扫描CT三维图像重建是将螺旋CT扫描的容积资料在工作站进行3D合成三维图像CT多平面重组CT仿真内镜成像 五 CT的临床应用 中枢神经系统对脑出血 脑梗死的定位 对颅内肿瘤 脓肿与肉芽肿 寄生虫椎管内肿瘤和椎间盘突出等疾病有诊断价值 头颈部疾病的诊断眶内占位性病变 早期鼻窦癌及鼻咽部肿瘤中耳小胆脂瘤 听小骨及内耳病变 胸部疾病肺间质和肺实质疾病超低剂量扫描可用于肺癌的普查 五 CT的临床应用 胸部疾病CT对平片较难显示的病变 如心 大血管的重叠更有优越性 对胸膜 膈 胸壁病变也可清晰显示腹部及盆腔疾病尤其是肝 胆 胰 脾 腹膜腔及腹腔前后间隙及肾上腺 泌尿生殖系统疾病的诊断 胃肠道病变向腔外侵犯以及邻近和远处转移等 CT检查均较有优势 五 CT的临床应用 心血管疾病诊断价值 取决于CT装置 冠状动脉和心瓣膜钙化 螺旋CT和电子束CT均可很好显示随着螺旋CT的发展 尤其是64排 320排及双源CT的出现 冠状动脉的显示及软斑块的发现已不是难题 也使CT心脏灌注成像和功能成像得以实现 六 CT机的发展 1 普通CTCT于上个世纪70年代问世以来几十年中飞速发展 提高扫描速度 检查效率 图像质量 传统CT是旋转扫描形式缺点每次扫描经过启动 加速 均匀取样 减速 停止几个过程 影响和限制了扫描速度 双向旋转扫描结构复杂电缆易坏 缠绕不易修理 六 CT机的发展 2 螺旋扫描CT spiralCT SCT 是1989年问世的 采取连续旋转形式CT滑环技术 电刷动 人也动 电刷360度旋转 连进行扫描 提高了速度进行人体的一段体积螺旋式采集数据螺旋CT扫描与成像时间短 扫描范围长可获得连续横断层面数据可重组任意范围的断层图像 六 CT机的发展 再现技术可获得CT的三维立体图像 CTA静脉注入造影剂可立体地显示血管影像双螺旋CT 4排螺旋CT 16排螺旋CT 32排螺旋CT 64排螺旋CT 320排螺旋CT CT设备 普通CT螺旋CT多层螺旋CT 普通CT 64排螺旋CT机 64排螺旋CT重建图像 64排螺旋CT冠状动脉造影 股骨颈骨折不同CT图像 六 CT机的发展 3 电子束CT electronbeamCT EBCT 用电子方法产生旋转X线源 扫描速度更快每层图像0 05秒 每秒可达34幅图像 血流检查 CT电影 对心脏 冠状动脉及血管的研究有重要的价值 血流灌注及血液动力学检查 评价心功能 电子束CT机示意图 三 磁共振成像 magneticresonanceimaging MRI 是利用人体中原子核 如氢质子 在磁场内受到射频脉冲激励发生磁共振现象 脉冲停止后受激励的质子产生信号 经采集及计算机处理获得图像 一 成像原理人体许多质子都能共振 医用磁共振选用氢质子 氢原子核具有自旋及磁矩的物理特性 在平时状态 磁矩取向是任意的和无规律的 因而磁矩相互抵消 如果将氢原子置于均匀强度的磁场中 磁矩是按磁场的磁力线方向取向 这时用特定的射频脉冲进行激发 作用小磁体的氢原子吸收一定能量而发生共振现象 停止发射射频脉冲 氢原子核把吸收的能量逐步释放出来恢复到原来的状态 这一恢复过程称为弛豫过程 即为释放能量和产生MR信号 纵向磁化恢复的时间称为纵向驰豫时间 T1 横向磁化恢复的时间称为横向驰豫时间 T2 两者对MRI信号的高低起决定作用 主要反映T1特性的图像即为T1加权像 T1WI 主要反映T1特性的图像即为T1加权像 T1WI 纵向弛豫时间T1WI主要反映组织间T1差别的作用 T1WI有利于观察解剖结构 横向弛豫时间T2WI主要反映组织间T2差别的作用 T2WI有利于显示病变组织 为了获得不同的图像需要施加不同的射频信号 其中两个射频信号组合间隔的时间为重复时间 TR 从开始施加射频信号到信号采集时间 称为回波时间 TE 通过TR和TE的调节以及层面选择 信号采集 空间编码 图像重建等 形成所需MR图像 二 MRI设备 磁体系统主磁体 梯度系统 射频系统和信号接收器等 数据的采集 处理与显示于CT相似 磁体有常导型 超导型和永磁型 磁场强度的均匀性和稳定性影响图像的质量 磁场强度用Tesla T来表示 强度可达0 1 0 3T 几种常见组织在T1WI和T2WI上的影像灰度 磁共振 MRI 磁共振 MRI 图像 椎间盘在MRI上的典型表现是在T1加权图像呈较低信号 T2加权图像上呈高信号 三 MRI图像特点 1 多参数成像T1WI上的影像对比主要反映组织间T1的差别T2WI上的影像对比主要反映组织间T2的差别 PDWI上的影像对比主要反映的是组织间质子密度的差别 多参数成像明显提高软组织对比分辨率 使CT不易显示的关节软骨 肌肉 韧带 椎间盘 半月板等清晰显示 三 MRI图像特点 2 多方位成像可获得冠状面 矢状面和横断面及任意倾斜层面的图像 有利于解剖结构和病变的三维显示及定位 3 流动效应激发的射频信号由于血液流动 氢原子的质子流走 收不到信号 三 MRI图像特点 诊断心肌的肥厚 心肌病 心梗的瘢痕主动脉瘤 心内的血栓能显示心包 心壁 大血心壁 大血管管及纵隔优于CT 四 MRI检查技术 1 脉冲序列2 对比增强检查3 血管成像技术4 MR水成像技术5 脂肪抑制5 MR电影6 MR波谱7 MR功能成像 五 MRI的优点及限度 1 优点 无X线电离辐射 对人体安全无创 图像对脑和软组织分辨率极佳 解剖 病理显示清楚 多方位成像 便于显示体内解剖结构和病变的空间位置和相互关系 多参数成像 除显示形态外 还能进行功能成像和生化代谢分析 五 MRI的优点及限度 2 缺点 带有心脏起搏器或体内有铁磁物质的患者不能检查 需要监护设备的危重患者不能检查 对钙化的显示远不如CT 难以对以病理性钙化为特征的病变作诊断 常规扫描时间较长 对胸腹检查受限 对质子密度低的结构如肺和皮质骨显示不佳 设备昂贵 尚未普及 六 MRI临床应用 中枢神经系统病变的定性定位诊断极其优越中枢神经系统除对颅骨骨折和颅内急性出血不敏感外对脑部肿瘤 颅内感染 脑血管病变 脑白质病变 脑发育畸形 脑退行性病变 脑室及蛛网膜下腔病变 脑挫伤 颅内亚急性血肿及脊髓的肿瘤 感染 血管性病变及外伤的诊断中 均具有较大的优势 六 MRI临床应用 MRI不产生骨伪影 对后颅及颅颈交界区病变的诊断优于CT MRI具有软组织高分辨特点 可清晰显示颈部淋巴结 血管和颈部肌肉 肝脏病变的诊断和鉴别诊断中有很重要的价值有时不需要对比剂即可直接鉴别肝脏囊肿 海绵状血管瘤 肝癌及转移癌 六 MRI临床应用 磁共振胰胆管水成像对胰胆管疾病的显示具有独特的优势 抑脂的T1技术可使胰腺充分显示 MRI对肾脏疾病有很高的诊断意义 磁共振尿路水成像可直接显示尿路 能够直接评估输尿管狭窄和梗阻MRI可清晰显示盆腔的解剖结构 是盆腔肿瘤 炎症 子宫内膜异位症 转移癌等疾病的最佳影像学检查手段 MRI也是诊断前列腺癌 尤其是早期患者的最有效方法 六 MRI临床应用 心脏大血管的形态学与动力学的研究磁共振电影 磁共振血管成像的应用 对心血管疾病的诊断具有良好的应用前景 骨 关节及肌肉均能较好地显示 显示软骨 关节囊 关节液及关节韧带 关节软骨损伤 韧带损伤及半月板的诊断是其他影像学检查无法比拟的 骨关节 软骨的变性与坏死诊断中 早于其他影像学方法 四 介入放射学及其发展 20世纪70年代迅速兴起介入放射学 在影像设备的监视下 采集标本 对某些疾病进行治疗 使影像诊断工作内容扩大 成为临床的一个重要支柱 第二节介入放射学及其发展 介入放射学1 采集标本经皮穿刺 导管技术 组织 细菌 生化检查 2 治疗A 血管经导管栓塞 成形 扩张术支架 治疗血栓及过滤术等 B 非血管管腔扩张成形术 引流 抽吸 取石术 腰椎间盘治疗等 下腔静脉过滤器 栓塞物质 食管癌 第二节影像图像阅读的原则 利用影像检查诊断疾病时 应避免主观片面的思维方式 养成客观分析的习惯 16字原则 全面观察 具体分