医学影像学住院医师培训

医学影像学,浙江中医药大学第一临床医学院影像诊断教研室 孙守忠,.,医学影像学 (medical imaging)是临床医学的重要学科之一标志性事件：1895年德国科学家伦琴（Wilhelm Conrad Rentgen）发现X线利用X线、超声、磁共振、核素等各种成像手段和信息技术，对人体进行诊断和/或治疗包括影像诊断、介入放射和信息放射等内容,医学影像学,影像诊断 (diagnostic imaging)：应用各种成像技术和方法，使人体内部结构和器官构成图像，观察人体解剖、生理和病理情况，达到诊断目的。穿透成像：如传统X线摄影、CR、DR、DSA、CT等发射成像：如MRI、SPECT、PET等反射成像：如超声(ultrasound),胸部X线片,MRICT原发性肝癌,医学影像学,介入放射 (interventional radiology)：以影像诊断为基础，并在影像设备的导引下，利用经皮穿刺和/或导管技术，对人体疾病进行治疗或者用以取得组织、细菌、生理和生化材料进行诊断,男 64岁 右上腹痛B超发现肝占位性病变肝穿刺活检:肝细胞癌,肝癌CT,肝癌栓塞术,医学影像学,信息放射 (informative radiology)：整合医学图像存档和传输系统(PACS)、放射信息系统 (RIS)和网络设施而发展起来的放射信息技术,“医学影像远程会诊网”框架,1 X线成像2 计算机体层成像3 磁共振成像4 超声成像5 影像观察与分析6 信息放射,内容,1 X线成像,一、X线特性与成像原理二、X线图像特点三、X线成像技术四、X线防护,一、X线特性与成像原理,（一）X线特性X线的发生过程：自由电子、高速行进、轰击阳极X线的特性：X线是波长很短的电磁波，肉眼不能见，居线和紫外线之间，穿透性、荧光效应、感光效应、电离效应,一、X线特性与成像原理,（二）X线成像原理X线具有一定的穿透力被穿透的组织结构存在着密度和厚度的差异剩余的X线必须经过显像过程，应用X线片、显示屏等表现,人体组织和器官的密度,高密度：骨组织和钙化灶等中等密度：软组织（如肌肉、神经、实质器官以及体液等）较低密度：主要指脂肪组织低密度：气体（体内所含，如呼吸道、肺、胃肠道等）,二、X线图像特点,1X线图像是灰阶图像：与组织密度和厚度相关的灰阶图像2X线图像是重叠图像3X线图像可发生放大和失真,2017年12月2日星期六,17,三、X线成像技术,自然对比、人工对比（一）普通X线：透视、摄影（二）软X线摄影：乳腺摄影（三）数字X线成像：DR，CR. 优点：图像具有可调节性，能得到最佳的显像效果；摄影条件的宽容范围较大；患者接受的X线量较少；图像信息便于存储和传输。（四）X线造影检查：食管、胃肠道造影、小肠造影、结肠造影、尿路造影（五）数字减影血管造影,X线摄影,Benign lesion - Fibroadenoma,软X线摄影: 乳腺摄影,X线造影检查-人工对比,对比剂：高密度：钡，碘低密度：气体造影方式直接引入：口服， 灌注，穿刺间接引入：经静脉显示尿系,数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography, DSA）,DSA是由电子计算机与常规血管造影相结合的检查方法。血管造影时，因血管与骨骼及软组织影重叠，血管显影不清，DSA则是利用计算机处理数字化的影像信息，以消除骨骼和软组织的减影技术，目前在血管造影中这种技术应用已很普遍。,基本原理,平片（P）与含造影剂的血管（A）构成普通血管造影图（CA），即CA = P+ADSA: A = CA-P,P,CA,A,脑血管DSA检查,胃癌术前化疗,女 51岁 心窝部疼痛反复10月余 加重2月 PE 右中腹略有压痛感胃镜 胃小弯侧癌胃右动脉DSA 胃小弯垂直部病变手术病理 胃小弯垂直部溃疡型癌,胃癌术前化疗,胃右动脉DSA,四、X线防护,X线具有生物效应可使生物组织产生辐射反应，达到一定剂量会导致辐射损伤。应严格遵守国家放射防护卫生标准的法律法规，重视防护，采取有效措施，保护被检者和工作人员的健康。针对被检者，要合理使用X线的检查，做好非检查部位的屏蔽防护工作，避免不必要的X线辐射，尽量避免重复检查，优化检查参数，减少X线照射量,2017年12月2日星期六,27,什么是辐射,辐射是一种能量穿透空气的形式（Radiation is a form of energy transmitted through the air）包括：热、光、射频波、微波和射线等辐射能穿透物质并与原子或原子核相关称为电离（Some radiation types, associated with nuclear and atomic processes, have the ability to penetrate material and in doing so cause a process called ionization to happen ）造成电离的辐射源主要是X线和放射性物质如铀、钍联合国原子辐射影响问题科学委员会(UNSCEAR),2017年12月2日星期六,28,辐射剂量与健康,剂量 (mSv) 与人类健康关系（包括胎儿） 10 mSv 以下：没有影响人类健康证据10 -1 000 mSv ：没有早期影响健康证据，但可引起癌症发病率增加等风险1 000 -10 000 mSv ：放射性疾病 (致死风险）大于10 000 mSv ：致命性联合国原子辐射影响问题科学委员会(UNSCEAR),2017年12月2日星期六,29,公众受到自然本底辐射剂量约为2.4mSv/年,辐射源 / 剂量(mSv) 每年每天看2小时电视 0.001 在核电站周围生活1年 0.0010.02 坐10小时飞机 0.03 1次X光胸透 0.02 15日福岛核电站门口照射1小时 8.217 产生射线疾病 (短时照射折合到年) 20004000,2017年12月2日星期六,30,2 计算机体层成像,计算机体层成像（computed tomography, CT）是利用X线束对人体特定层面进行旋转扫描，由探测器接受该层面穿透后的剩余X线信息，经计算机处理而获得的重组图像,一、成像原理,CT与X线摄影不同，它是将X线对人体进行扫描从探测器上取得信息,经计算机处理而获得的重建图像，是断面图像，解剖关系明确，图像清晰逼真。由于接受信号的探测器极为灵敏，其密度分辨力明显优于X线图像,a b,c d,a+b=3 c+d=7 a+c=4 b+d=6求得 a=1 b=2 c=3 d=4,4 6,37,二、设备-普通CT机,64层螺旋CT,三、图像特点,（一）像素组成的灰阶图像（二）CT值,2017年12月2日星期六,36,CT值的定义、公式和单位,CT值的定义 在X线穿过人体的物理过程中，物质的密度是由物质对于X线的衰减系数来体现的。Hounsfield将线性衰减系数划分为2000个单位，称为CT值，以水为0值，最上界骨的CT值为1000；最下界空气的CT值为-1000,CT值的公式 单位,物：该物质的衰减系数，水： 水的衰减系数K：常数 ；K=1000 HuHu: Hounsfield unit（亨氏单位）K=500: EMI单位（现已不用）,CT值,CT值是相对值，是相对于水及空气的相对值CT值反映了组织的X线衰减系数，即组织的X线密度对于机体不同组织来说，CT值的绝对数值没有意义，CT值只有范围的意义，如软组织CT值范围，骨的CT值范围，水的CT值范围等CT值的单位是亨氏单位（Hu），每一Hu等于水与空气密度（X线衰减）差别的1/1000,骨软组织水脂肪肺组织气体,+400+1000+40+60-20+20-60-100-600-800-1000,人体组织CT值,CT图像特点与X线相同不同窗宽 窗位,组织脑软组织肺骨纵隔,L+30+40+30+60-600-750+200+300-30+30,W80100200300150020001500300500,常用窗位（L）、窗宽（W）,四、检查技术,（一）平扫（plain scan）（二）增强扫描（enhancement scan）（三）造影扫描（四）高分辨力CT（high resolution CT，HRCT）（五）CT灌注成像,2017年12月2日星期六,43,图1-5 肝脏右叶血管瘤肝脏CT平扫（a），增强动脉期（b）、门脉期（c）和平衡期（d）,2017年12月2日星期六,44,五、图像后处理技术,血管成像-左侧髂内动脉瘤,3 磁共振成像,磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是利用人体中的原子核（如氢质子）在磁场中受到射频脉冲（radiofrequency, RF）的激励发生核磁共振现象，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,磁共振成像(MRI),基本物理学概念-原子,原子核nucleus 质子(带正电 自旋)中子(不带电)电子electrons 带负电 环绕质子转,电与磁是一回事即电磁电流产生电磁力即磁场质子具有磁场,Gauss 学说,原子核以一种特定方式绕磁场方向旋转进动频率=磁旋比*外磁场0,进动(Precession)进动频率,磁共振现象,当射频脉冲(RF)与原子核的进动频率相同时，原子核可以从RF中获取能量产生共振,磁共振,产生自由诱导衰减信号FID Free Induction Decay,射频脉冲停止后氢质子状态,弛豫Relaxation,RF激发停止后，原子核相位和能级都恢复到激发前状态,RF激发停止后，原子核相位和能级恢复到激发前状态的时间,弛豫时间Relaxation Time,纵向弛豫时间 T1longitudinal relaxation time,质子从纵向磁化转为横向磁化后恢复到纵向磁化平衡状态所需时间(300-2000ms),完全均匀的外磁场中横向磁化所维持的时间(15-150ms),横向弛豫时间 T2transverse relaxation time,组织T1 T2,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,二、图像特点,表1-2 常见组织在T1WI和T2WI上的影像灰度,2017年12月2日星期六,61,正常胸部 MRI流空效应,三、检查技术,1. 脉冲序列 常用脉冲序列包括自旋回波（spin echo，SE）、梯度回波（gradient echo，GRE）和反转恢复（inversion recovery，IR）2对比增强检查3血管成像技术 4MR水成像技术5MR电影技术（MR cine，MRC）6. MR波谱（MR spectroscopy, MRS）7. MR功能成像（functional MR imaging, fMRI）,2017年12月2日星期六,63,MR血管成像-正常大脑MRA,男 71岁 上腹部MRA 肝、脾、肾动脉未见异常改变,MR水成像技术-MRCP,MR尿路成像（MRU）：双侧肾盂肾盏及输尿管扩张,2017年12月2日星期六,67,4 超声成像,超声是指频率超过人耳听力范围（20000Hz）的声波超声成像是利用超声波的物理特性和人体器官组织声学特性相互作用后所产生的信息，经信息处理形成图像的成像技术，借此进行疾病的诊断,2017年12月2日星期六,68,5 影像观察与分析,一、影像观察与分析要点(一)图像质量评价(二)图像观察顺序(三)熟悉正常解剖影像表现(四)病变分析要点二、影像诊断思维与方法(一)影像诊断整体思维(二)影像动态观察(三)影像表现共性与特性,部位与分布数目与形状大小密度/信号/回声边缘邻近器官与结构的变化器官功能的改变,病变分析要点,影像观察与分析,6 信息放射,继DR、CT、DSA、MRI等数字化图像之后，医学影像学与计算机科学技术结合而派生出来的新领域。包括了放射科工作的管理、质量控制(quality control，QC)与质量保证(quality assurance，QA)、影像信息的存档与传输和远程放射学等。信息放射学对提高医疗、教学、科研等工作的水平和效率有着重要的意义,6 信息放射,一、图像存档和传输系统（Picture Archiving and Communicating System，PACS）：是以计算机为中心,由图像信息的获取、传输与存档和处理等部分组成二、放射学信息系统(Radiology information system, RIS)：放射科工作管理软件系统三、远程放射学（teleradiology）：病人的医学图像及相关信息需要从病人的检查地传送到远处的专家那里进行诊断PACS、RIS和互联网络为基础,2/F,MR,门诊楼内窥镜,OLYMPUS,CV-E,240,240,RadWorks,Intel 460,门诊楼超声部,Intel 460,Aloka,SSD 720 SSD620 SSD120,Diasonic,HP 5500 HP5500,RadWorks,AGFA CR & Cameras,1/F,HP ImagePoint,Krety530C,SHIMADZU胃肠,RadWorks,4/F 会诊中心,4/F PACS机房,4/F教学中心及全院INTRANET终端,WebViewer,Intel530T,Intel530T,Intel530T,Intel530T,StorageTek DLT,DELL PowerEdge4400With 128G RAID5,Intel NetStructureRoutingSwitch480T,Intel CacheSever1520,RadWorks双屏,RadWorks四屏,RadWorks,RadWorks,RadWorks,SHIMADZU MR,地下室,完整医学影像信息系统的功能,建立完善规范的图文影像医疗信息库（动态）, 提高整体医疗质量,打印图文一体报告,科 研,可省力快捷地对所积累的大量病例资源以科研为目的进行统计、分析、总结和归纳，高水平高效率地写论文/出书。,教 学,为教学提供庞大的资料库，增强病案教学实效, 打印典型病症或手术过程图谱。,交 流,所有的病历素材都可即刻检索调出 ;可以实现动态电影回放，用于大会交流和讨论.,管理,共享,远程医疗,优质高效低耗，提高了科室整体管理水平,科内、院内实现医疗信息快捷全面的共享利用与HIS融合或通过WEB方式浏览。,医院医院，科室科室，医生医生都能进行远程医疗,客户资源,病源就是资源，就是效益,临 床,Copyright Radiological Society of North America, 2004,Raman, B. et al. Radiographics 2004;24:299-310,Radiology on Handheld Devices,Raman, B. et al. Radiographics 2004;24:299-310,Radiology on Handheld Devices,正确书写影像诊断报告,（一）充分做好书写前的准备工作 1、仔细审核影像学检查申请单