《影像诊断学》教学课件-总论

医学影像学（影像诊断学）,上海中医药大学附属曙光医院影像诊断学教研室,总论,概述第一章X线成像第二章计算机体层摄影（CT）第三章数字减影血管造影（DSA）第四章磁共振成像（DSA）第五章检查方法的优选与读片思路第六章医学影像信息学与图像存档传输系统,概述,一、医学影像学？影像诊断学？,医学影像学的概念和范畴,利用医学影像来进行诊断和治疗的学科内容丰富，发展迅速，作用巨大,诊断：X线检查,CT,超声,磁共振,核医学X-ray,CT,Ultrasound,MRI,NuclearMedicine,治疗：介入放射学和放射治疗学InterventionalRadiologyandRadiationOncology,平片,CT,MRI,造影,DSA,介入治疗,概述,二、进展迅速！为何？科学技术的飞速发展计算机技术、电子工程技术材料技术、生物化学技术人民健康需求的不断提高疾病早期发现的需求诊断和综合评价的需求健康体检的需求,医学影像学的主要进展,图像数字化：CT、MRI、ECT、CR、DRDSA、PET/CT分层显像：US、CT、ECT、MRI功能成像：ECT、fMRI、PCT、PET/CT、DSA快速成像：sub-secondimaging无创伤性血管显像：DUS、CTA、MRA分子影像学：PET,fMRI,CE-MRI,CTCardiac介入医学：DiagnosisEvaluation、Treatment,概述,三、这次学习只是基本内容的学习许多内容不会讲授：超声、核医学许多疾病没有讲授：临床相对比较少见的许多情况下看病需要横向综合思考、分析,今天上课的重点,X线的产生需要三个装置X线的4个特性X线对比剂的种类CT基本原理、螺旋CT的概念和优点CT平扫和增强检查的概念DSA成像特点和主要用途MRI物理原理和T1/T2加权图像的特点与CT比较，MRI的优点MRI检查的禁忌证特殊MRI检查的主要种类影像检查的优选原则影像检查诊断疾病的思路和图像解读的内容,总论,概述第一章X线成像第二章计算机体层摄影（CT）第三章数字减影血管造影（DSA）第四章磁共振成像（DSA）第五章检查方法的优选与读片思路第六章医学影像信息学与图像存档传输系统,第一章X线成像,第一节X线的产生及X线的特性(p2),一、X线的产生,发现：德国物理学家伦琴(RonaldRoentgen)1895.11.8电磁波、波长极短、肉眼看不见,产生：X线机三个装置：1、X线球管：阴极自由电子群，高速向阳极撞击产生X线2、高压发生器：供应灯丝低电压、球管阴阳极的高电压电子束高速撞击阳极钨钯后发出X线（钼靶产生软X线，用于乳腺摄影）3、控制装置：调节电流、电压、曝光时间等（参考p2左上方的示意图例解释）,X线是肉眼不可见的电磁波，医学诊断用X线波长0.0080.031nm，(X线波长范围为0.000650nm)。,二、X线的特性,穿透性：线波长很短，对物质有很强的穿透能力，能穿透普通光线所不能穿过的物质，如衣服、木板等。球管电压越高、X线波长越短，穿透力越强；物质密度高则不易被穿透，如金属物质。线有这种特性，才能应用于临床。,X线的特性之一,一般X线摄片，X线穿透人体，影像互相重叠,荧光效应：线没有肉眼感光作用，是肉眼看不见的。当它照射在某些荧光物质，如硫化锌镉、钡氰化钡、钨酸钙、碘化铯等，则可发出波长较长、肉眼可见的荧光。这种线作用于荧光物质，使波长短的线转换成波长长的荧光，即为荧光效应，这就是线用于荧光透视的基础。目前的CCD、DR平板探测器都利用荧光效应,X线的特性之二,摄影效应：线和普通光线一样，可使胶片感光，即经照射的胶片，其乳剂溴化银释出银离子，经显影和定影处理，感光部分的银离子还原成金属银沉着在胶片上呈黑色，未感光部分的银离子脱落，使胶片透亮，根据银离子沉着的多少，产生不同灰阶的黑白影像，成为线摄影的基础。,X线的特性之三,电离效应：线可使空气和其它物质发生电离作用，使物质的原子电离为正负离子，离子量与线量成正比，测量空气中电离程度，可计算线量。线通过人体也产生电离作用，发生生物学方面的改变，即为生物效应，是X线防护学的基础。在运用线时，要有放射防护知识。同时也可利用此特性对恶性肿瘤进行放射治疗。,X线的特性之四,第二节X线诊断基本原理(p3),获得X线影像黑白对比图像是X线诊断疾病的基础！,一、X线成像的基本原理,形成X线影像的三个基本条件X线的穿透性、荧光效应、感光效应被穿透组织有密度和厚度的差别，吸收不一骨骼、软组织、脂肪、气体等穿透人体后剩余X线的获取、记录和显像形成黑白程度不同而富有对比的影像,一、X线成像的基本原理,自然对比与人工对比自然对比人体各种组织的密度差别和厚度不同，X线穿透后在胶片上的影像即有亮度上的差别，成为影像的灰阶差别。称为自然对比。,一、X线成像的基本原理,自然对比与人工对比人工对比对于人体内缺乏自然对比的组织和器官，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，称为人工对比。,一、X线成像的基本原理,逆行肾盂造影,一、灰阶图像人体各种组织的密度差别和厚度不同，X线穿透后在胶片上的影像即有亮度上的差别，成为影像的灰阶差别。,二、X线图像的特点,二、人体组织的自然对比良好人体组织因其密度和厚度不同，吸收线的程度也不同，概括可分为骨骼、软组织和液体、脂肪、气体四类,二、X线图像的特点,三、影像重叠和放大失真一幅影像，是前后各种组织的投影重叠影X线呈锥形，投照存在不同程度的放大失真,X线图像的特点,密度和形态的改变,X线成像诊断疾病的依据,基本构造X线球管,变压器,操作台影像增强和电视显示数字化成像（CR、DR）通用型和专用型X线机,X线设备,柯达超越者DR7500,第三节X线检查技术,（一）透视（Fluoroscopy）线通过受检部位，从荧光屏上观察受检部位的影像称为透视。优点有简便易行，能立即得到检查结果，可同时观察器官的形态和动态，如心脏搏动、胃肠道蠕动和膈运动等，还可转动病人，进行多轴位观察。缺点为不能记录病变影像，不利复查对比，影像清晰度不及摄片。密度大，组织较厚部位不宜透视，如长时间透视使病人、检查者受到较大放射线量。,一、普通检查,（二）X线摄影（Radiography）是X线检查的主要方法。利用线的穿透性和对胶片的感光作用，通过投照，使受检部位在胶片上显影，称为摄片。摄片的优点为影像较透视清晰可靠，能显示细微结构，能显示人体较厚部位组织对比，如脊柱、头颅、骨盆等，受检者所受线剂量较少。线胶片可永久保存，便于复查对照。不足之处为不能多轴位和动态观察,一般需要正位、侧位、斜位等。,一、普通检查,软线摄影（钼靶乳腺摄影）X线摄影的球管阳极靶面采用钼、钼铑合金或钼钨合金，球管电压20-40KV，产生的射线波长较长(0.0630.071nm)，穿透力弱，称为软X线。对软组织的密度分辨力大大提高，用于乳腺摄影,乳头,乳晕,皮肤,悬吊韧带,造影检查的概念：将对比剂引入所需检查的器官内或其周围（如血管、胆道、尿路、胃肠道、窦道、瘘管等），使之产生明显对比以显示其形态和功能（人工对比），观察其正常表现或异常改变的方法,二、造影检查,静脉肾盂造影,（一）对比剂分两大类：高密度对比剂，原子量高，比重大，吸收线多，又称阳性造影剂。常用为钡剂和碘剂。低密度对比剂即阴性造影剂，如空气、氧气和二氧化碳。目前已经非常少用,二、造影检查,高密度对比剂钡剂：硫酸钡，用于食道、胃、小肠、结肠等消化道的造影碘剂：血管内使用，要求较高离子型：泛影葡胺，用的很少非离子型（更好）：碘帕醇、碘比醇、碘佛醇、碘海醇有机碘油：用于子宫输卵管造影、介入治疗等,二、造影检查,肾动脉造影,食道胃肠造影显示肿瘤所致狭窄,肿瘤性,肿瘤外压性,（二）造影方法：直接引入：口服法：食道造影、上消化道钡餐造影。灌注法：气钡结肠双重造影、支气管造影子宫输卵管碘油造影。穿刺法：心血管造影、椎管造影间接引入：排泄法：静脉肾盂造影(IVP)、口服胆囊造影、静脉胆道造影吸收法：淋巴管造影,二、造影检查,静脉肾盂造影,冠状动脉造影,（三）碘剂的毒副反应及防治毒副作用：过敏，影响心脑、呼吸、循环功能轻度：荨麻疹、面潮红、恶心、呕吐、喷嚏等严重：支气管痉挛、血压下降、休克，甚至死亡禁忌症：严重心、肾疾病，过敏体质（过敏试验）。尽量使用非离子型造影剂抢救过敏反应的准备和能力,二、造影检查,第三节X线的防护,X线的防护,检查者介入；X线直视下取异物、骨折复位等受检者孕妇；小儿屏蔽防护、距离防护；时间防护、空间防护。,第二章X线计算机体层成像,ComputedTomographyCTp9,ComputedTomography，计算机体层摄影,断层摄影：规则的切层，克服重叠，提高空间分辩率，但必须多层面覆盖病变区域。,计算机图像是数字化图像：可后处理（电脑存贮、复制、传输、重建、缩放、伪彩色）,什么是CT？,切面图像：可以克服重叠，看到脏器内部,CT靠什么诊断?,形态和密度没有形态和密度变化的疾病诊断困难！,第一节CT成像设备与基本原理,一、CT成像设备,一、CT成像设备简介,扫描部分，机架、球管、探测器、高压发生器等计算机和数据处理装置图像显示、存储、传送、打印装置,二、CT成像原理简介,1、单层扫描的原理和过程,CT扫描如何重建出来横断面图像?,1.投照成像：X线穿过人体，部分X线被吸收对面胶片或探测器分辨不同空间位置上人体组织的X线吸收率，形成X线影像是重叠的影像！,CT扫描如何重建出来横断面图像?,2.切面成像：X线穿过人体薄层，旋转多次投照，获得切面图像,CT的成像原理,CT是用扇形窄幅的X线束来对人体检查部位一定厚度的层面进行扫描在计算机的控制下做X线球管和探测器的同步机架旋转由探测器采集数据，经模拟/数字转换为数字，输入计算机处理显示数字矩阵,为什么可以形成断面图像？,图像、像素、体素,人体组织被分割成多个切层，每层分多个小块组织密度或亮度取决于每一个小块组织的密度,图像与像素,CT螺旋扫描的特点,扫描时间的缩短：一次屏气扫描全部；可区分动脉期和静脉期；改善增强效果；提高检查速度。,螺旋CT病人连续推进机器连续扫描数据连续采集,双排螺旋CT,四排螺旋CT,单排螺旋CT,第二节CT图像特点及常用概念,一、CT图像特点,CT图像是以数字排列的矩阵,如512*512,128*256这个数字是相应体素的吸收，经数字/模拟转换灰度成为像素像素越小，数目越多，构成的图像越细致空间分辨率高,图像、像素、体素,数字矩阵,图像与像素,一、CT图像特点,CT图像大大提高X线检查的密度分辨能力软组织、水、钙化、骨骼、脂肪、空气，CT上明确可分造影剂增强后扫描的图像，组织强化程度可反映病理组织的血供情况,一、CT图像特点,CT图像是分层图像克服组织重叠多层面显示病灶，可以计算机后处理,切面图像：可以克服重叠，看到脏器内部,心后肿块互相遮掩发现困难CT不难！,盆腔CT,克服重叠,胸部肯定没有病变吗？,纵隔和肺门部大量淋巴结肿大淋巴瘤！,CT增强扫描,二、CT常用概念简介,1.CT值：Hounsfield将X线在人体组织中穿过以后的线性衰减系数划分为2000个单位，称为CT值。水：0；骨、牙：+1000；空气：-1000；软组织：2050；脂肪：-70-120。,二、CT常用概念简介,2.窗位、窗宽计算机数字图像中相邻的像素值相差可无限大，远超出肉眼分辨能力的范围，肉眼最大限度能区分32（16）个亮暗级差（灰阶）。32个灰阶代表的CT值范围就是窗宽，不同组织的显示需要不同的窗位窗宽。肺窗即主要显示肺组织的窗宽、窗位组合。,第三节CT检查技术,一、CT平扫与增强,增强指静脉注射含碘造影剂后进行扫描的CT检查,平扫则相对于增强而言，就是没有注射造影剂的扫描，不是“水平”扫描,二、CT血管造影（CTA）,静脉快速注射造影剂快速扫描动脉内密度明显高于周围组织，通过计算机处理，剔除血管以外密度较低的所有组织影像，再将多个层面上留下的血管圆点连接起来，就是一根血管影。,丰富的临床应用功能,MIP最大密度投影,MIP最大密度投影,SSD,大范围螺旋扫描及三维重建,CurvedMPR曲面重建,椎动脉的曲面重建,3DSSD三维重建软件,实时三维操作功能多种组织彩色标注,三、CT灌注成像,静脉注射对比剂同时对选定层面行动态扫描，获得每一像素的时间密度曲线(TDC)。TDC评价指标：峰值时间(PT)，PT图。平均通过时间(MTT)，MTT图。局部脑血容量(rCBV)，rCBV图。脑血流量(rCBF)，rCBF图。,灌注成像,灌注成像,TTP,四、CT图像的后处理技术,螺旋CT扫描后，对图像资料进行重组和后处理，如横断面图像的冠状面或矢状面重组、仿真内窥镜重组、立体重组等。常用的CT图像重组技术有：MPR，VRT，MaxIP,MinIP,CTVE等,MPR多平面重建,薄层螺旋扫描图像，体素各向同性,各向同性的体素，重组图像将更加完善,普通扫描,高分辨率薄层扫描,图像重建,2排CT高分辨率骨骼扫描,1.0mm,五、CT的临床应用,中枢神经系统，急诊、外伤的最主要手段鼻咽部、五官疾病的关键诊断手段肺部、纵隔病变诊断价值巨大，不易漏诊腹部软组织器官，发现病变和定性诊断盆腔病变多需要增强检查骨折、椎间盘突出，对诊断意义重大心血管病变需要64排先进设备,肾癌伴后腹膜淋巴结转移,卵巢畸胎瘤,CourtesyofUniversityMedicalCenterGrosshadern/Munich,Germany,第三章数字减影血管造影,DigitalSubtractionAngiographyDSA,第一节DSA成像原理,一、数字减影血管造影(DSA),是将造影剂快速注入血管内，改变血管腔的密度利用计算机处理数字影像信息，消除骨骼和软组织影像，使血管显影清晰的一种成像技术血管造影技术数字化技术减影技术,利用大型计算机的快速存贮运算功能将同一部位造影前和造影后系列图像进行减法处理获得的图像常常是单纯被造影剂显影的血管影像，其它组织影像则被剔除,一、数字减影血管造影(DSA),血管造影技术,1.动脉穿刺、静脉穿刺2.选择性插管3.造影剂快速团注与同步摄影,第二节DSA成像设备,第三节DSA成像方法,目前基本都采用IADSA,导管直接插入到靶器官的供血动脉进行快速注射造影剂后的快速摄影优点造影剂在人体流经的途径短，直接造影，对比剂用量少，副反应少，受患者影响少，图像清晰,临床应用,心、脑及其他部位血管性疾病的诊断显示非常细小的血管异常和病变介入放射学的基础微创伤的介入治疗,第四章磁共振成像,MagneticResonanceImagingMRI,第一节MRI设备与基本原理,p17,一、磁共振设备简介,磁体、梯度、计算机、匀场、射频发生器、线圈主磁体：有常导型、永磁型、超导型三种。场强分四级：超低磁场（0.1T）；低场（0.10.3T）；中场（0.31.0）；高场（1.0）。梯度系统：由、三个梯度磁场线圈组成，产生梯度磁场，为人体信号提供空间定位的三维编码。射频发射器和MR信号接受器。射频发生器产生脉冲序列，激发人体内氢原子核产生MR信号，被MR信号接受器接受。2.计算机和数据处理装置3.图像显示、存储、传送、照相机或打印装置4.检查床、控制台、冷却装置等辅助设备,MRI设备,控制台,梯度、匀场、射频、计算机等,原子核在强磁场环境内，受到射频激发出现共振和吸收能量，在射频停止后，将发出射频信号，计算机收集信号，经图像重建而成像磁共振物理现象1946年磁共振成像技术1973年,二、MRI成像基本原理,（一）纵向磁化氢质子（小磁棒）成像,MRI成像基本原理,MRI成像基本原理,氢质子（患者）进入磁场后，发生磁化（沿Z轴方向）由无序排列成为有序排列平行低能级状态反平行高能级状态,（一）纵向磁化,M,MRI成像基本原理,发出射频脉冲（radiofrequencypulse）产生共振，质子发生两种变化低能级跃迁到高能级纵向磁化减小进动质子同相位产生横向磁化,（二）纵向磁化减小与横向磁化出现,MRI成像基本原理,中止RF脉冲，RF引起的变化恢复原来的平衡状态，即为弛豫(Relaxation)。有两种弛豫纵向弛豫：纵向磁化恢复，横向弛豫：横向磁化消失,(三)弛豫与弛豫时间,MRI成像基本原理,纵向弛豫时间（T1）：由零恢复至原值的63%所需的时间,横向弛豫时间（T2）：由最大减至最大值的37%所需的时间,弛豫与弛豫时间,MRI成像基本原理,人体不同器官的正常和病理组织的T1和T2相对恒定，互有差别。组织间弛豫时间和自旋质子密度的差别是MRI图像中信号强度的差别形成的基础。,（四）弛豫时间与MRI成像,用不同的T1与T2加权SE检查序列，以区别不同信号强度的组织。,T1加权像,T2加权像,第二节MRI图像特点与常用概念,1、利用氢原子信号强度成像由人体组织中的氢原子产生的信号而决定图像中的亮暗差别，信号强度反映组织的质子密度、1时间、2时间数字矩阵转换而成的影像不是密度，没有X线辐射,一、MRI图像特点,一、MRI图像特点,2、多序列、多参数图像1加权像2加权像质子密度加权像,3、利用氢原子信号强度成像多方位、多切面显示断层解剖图像显示解剖形态、病理、和部分功能改变,一、MRI图像特点,4、流空效应血管非增强造影即可显示MRI对比剂增强克服流空效应显示病变血管流空相关增强：流速缓慢、TR很短、偶回波效应等,一、MRI图像特点,MRI靠什么诊断?,形态和信号没有形态和信号变化的疾病诊断困难！,与CT比较，MRI的优点?,无辐射损伤。具有很高的病变检出率。直接三维切面成像，定位准确。无骨骼伪影，特别适用于后颅凹、脊椎、关节等部位。不用对比剂可使血管直接显影。对软组织病变的显示效果优良。可进行心脏、关节等活动器官的动态成像和功能检测。MRI对比剂无过敏反应。图像的计算机数字化处理，使资料存储及其它后处理极为方便。,第三节MRI检查技术,MRI检查的过程,病人准备：更衣，除去金属物排除禁忌证放置检查体位和相适合的线圈扫描定位片正式扫描时需要确定层面、成像序列和其它扫描参数扫描完成后的图像处理和摄片结合病史，进行读片与写报告,MRI检查技术,自旋回波脉冲序列（SE/FSE）反转复原脉冲序列（IR、FLAIR、EPI-IR）梯度回波序列（FE/GRE、FFE）回波平面成像（EPI）其它检查方法：脂肪抑制、水抑制、DWI、灌注、ERCP、MRA、MRS、DTI等,明确骨折是急性还是慢性愈合期,椎间盘突出：MRI,椎间盘突出，MRI发现脊髓受压变性,垂体微腺瘤,显示病变特征而明确性质,明确病变程度,明确病变程度,明确病变程度,骨肉瘤,椎间盘病变？,明确病变程度,特殊MRI技术,磁共振血管造影(MRA)磁共振波谱分析(MRS)磁共振弥散成像（DWI）磁共振灌注成像（PWI）磁共振水成像（MRCP、MRU、MRM）心脏动态电影成像(Cine-MRI)磁共振功能成像（fMRI）,MRI,MRA用或不用对比剂,投影重建,显示病变特征而明确性质,脑出血？,MRA显示病变特征而明确性质,垂体瘤？,显示病变特征而明确性质,MagneticResonanceCholangiopancreasography,水成像,MagneticResonanceCholangiopancreasography,MR水成像,MagneticResonanceCholangiopancreasography,水成像,椎管成像,水成像,弥散成像（DWI）,水分子自由活动受限时，弥散系数下降受限的弥散，质子不易传导磁化，T2弛豫减慢，T2*高信号。早期缺血、病灶性质鉴别、肿瘤定性等目前在体部的应用方兴未艾。,病例：女性，71岁，突发左侧肢体活动障碍,DWI,T2WI,FLAIR,DWI,ADC,FLAIR,T2WI,ADC,7h,40d,脑梗塞之急性期、慢性期,磁共振波谱分析,女性，83岁，右侧肢体活动障碍伴意识障碍3.3h。,Lac图,Cho图,Cr图,NAA图,脑功能成像fMRI颁标FunctionalMagneticResonanceImaging,RightHandMotorTask,第四节MRI图像的质量控制及检查注意事项,适应症形态和信号改变的病变,肿瘤等占位病变脓肿、囊肿、积液、水肿先天变异致形态异常血管性病变某些需冠状面、矢状面才能清楚显示的病变,禁忌症,心脏起搏器金属异物或植入物一般情况太差、随时有生命危险不合作、不自主运动,MRI,不能带入MRI室的物品,第五章医学影像信息学与图像存档和传输系统,MedicalImagingInformaticsPictureArchivingandCommunicationSysytem（PACS）,p27,基本概念,1、RadiologyInformationSystem(RIS):医学影像科设备运行、管理，患者信息的联网获取，检查信息、诊断报告的电子化运作，教学、科研资料的电脑化建档，疾病统计、研究的电脑化管理，经济、工作量和医疗档案建立，等等2、PictureArchivingandCommunicationSysytem（PACS）：影像资料的存储、传输软件系统图像资