医学影像学教学课件：第一篇 总论

医学影像学总论

1895年，伦琴发现X线，奠定了医学影像学的基础20世纪50—60年代超声、核素和影像增强技术的应用20世纪60—70年代，介入放射学的兴起20世纪70—80年代CT、MRI、DSA、ECT、SPECT、PET、PET/CT、MR/PET以及脑磁图等现代成像技术的应用形成了现代医学影像学的五大理念：综合化、微观化、诊疗一体化、功能与结构互补化及网络智能化概述1895年11月8日永远值得纪念的日子德国物理学家威廉.伦琴（1845－1923）获1901年Nobel奖1895年伦琴发现X线，奠定了医学影像学基础

第一章X线成像第一节.X线特性、设备及成像基本原理一.X线特性:X线是波长极短，肉眼看不见的电磁波1.穿透性：X线波长极短，具有强穿透力，是X线成像基础2.荧光效应：X线能激发荧光物质发光，荧光效应是透视检查基础3.感光效应：X线能使胶片感光，感光效应是X线摄片基础4.电离效应：X线穿过任何物质都可使之电离，即生物效应，这是放射防护和治疗的基础

二.X线设备及X线产生：X线设备主要包括：X线管、变压器、操作台、检查床以及影像增强系统X线是X线管内高速行进的电子流轰击钯面时产生的1%X线99%热能二.X线成像基本原理

三.X线成像设备

（一）常规（经典）X线成像系统影像接收器采用屏/胶结构的形式已有100多年历史随着CR、DR的先后出现，屏/胶结构的影像接收器已逐渐由CR的IP板、DR的平板接收器所取代从而使常规（经典）X线成像正在向数字化方向发展普通X线机（非数字化）非数字化产生的X线图像（二）数字化X线机1.X线数字化技术-CR计算机X线摄影(computedradiography,CR)，成像板(IP板)采集信息→数字化处理→贮存→传输→成像CR技术的发明是X线迈向数字化的第一步，使经典X线影像的空间和密度分辨力大大提高（1）成像板(IP板)向高分辨方向发展,空间分辨率在4.0-5.0LP(线对)/mm,扫描像素10Pixel/mm,高质量图像可达4K,大大超过X线胶片的清晰度

（2）阅读器对IP板的阅读实际上就是图像数字化采集过程，阅读器包括两大部分：对IP板高速高分辨的激光扫描系统和放大与高速机械传送系统CR自动扫描机-阅读器IP板CR扫描机录入控制台CR图像后处理系统CR正常胸片2.直接X线数字化成像技术-DR平板探测器(Detector)的发明是实现直接数字化X线摄影(digitalradiography,DR)的关键真正在空间、密度以及时间分辨率上有质的飞越。其过程是：平板探测器采集信息→数字化处理→成像双板DR双板DR控制台DR正常胸片清楚显示叶间裂

3.胸部能量减影摄片能量减影(energysubtraction)是DR的重要功能之一，其原理是利用两次不同剂量X线对同一部位的曝光而获得的图像根据诊断的需要可显示不同的组织结构如骨骼、软组织或肺等胸部正位双能量减影

DR双能量减影肺窗位肺部多发结节病灶DR摄影骨窗位示外伤性肋骨骨折第二节X线成像特点一.密度分辨率：

高、中、低和混杂密度二.空间分辨率：

一维、二维、三维空间第三节X线检查技术一.普通检查二.特殊检查三.造影检查

1.对比剂

2.造影方式

3.造影反应处理四.X线检查方法的选择原则第四节X线征像分析与诊断原则发现病变病变的位置及分布病变的形状病变的边缘病变的数目病变的密度邻近器官和组织的改变器官功能的改变结合临床动态观察第五节X线诊断的临床应用第二章计算机体层成像（CT）1969年设计成功1972年问世1979年Hounsfield获诺贝尔奖一.CT发展历史1969年GodfreyHounsfield发明了以X线为放射源的计算机体层摄影术(computedtomography，简称CT)1972年第一台CT机应用于临床，进行头部检查。随着计算机技术和机械工艺的发展，CT机扫描速度、功能和形成的图像质量都不断提高，CT检查范围也从头发展到全身Hounsfield和AllenCormack因此获得了1979年度诺贝尔奖1983年美国DouglasBoys发明了电子束CT，扫描速度快（10倍）1989年CT滑环扫描架的出现以及在此基础上产生了螺旋式扫描近年来，锥形线束CT(conebeamCT)问世。由X线球管发生锥形X线束，探测器在Z轴方向呈多排结构(multirowdetector)，X线球管旋转一圈就能采集一定容积组织的数据，将CT技术推上了一个新的水平X线计算机体层摄影（CT）1969年设计成功1972年公诸于世1979年获Nobel奖CT发明人英国科学家C.N.Hounsfield

科马克(A.M.Cormack,1924～)美国物理学家发现人体不同组织对X射线的透过率不同，并得出了计算公式，为X射线断层扫描机(CT)的发明奠定了理论基础

1971年9月

第一台头颅CT在英国问世，由于此项杰出发明，豪斯菲尔德（CT机的设计和制造者）与科马克（CT算法的发明者）共同获得了1979年度诺贝尔医学和生理学奖第一节CT成像基本原理与设备一.基本原理二.CT设备（一）普通CT普通CT（二）螺旋CT1.CT技术进展-高速化近年来，随着高热容量CT管球、高速计算机、高灵敏度探测器和高度精确系统的出现，CT扫描速度不断提高，应用领域不断拓宽,从24小时—5分钟—5秒—1秒—0.5秒—0.27秒/圈平行移动－窄扇型旋转－扇型旋转－扇型固定－锥形束南京军区福州总医院医学影像中心Philips128排-256SliceCTScanner2.CT技术进展-多排化螺旋CT使用滑环技术和高热容量CT管球，可连续不停地扫描整个需要检查的范围多层CT在螺旋CT的基础上，使用多排探测器矩阵，每一排探测器数据可单独完成一层图像重建，也可多层探测器数据区同完成一层图像重建MDCT(4detectors,

0.8s)–Jan2000MDCT(4detectors,0.5s)–Feb2001MDCT(8detectors,0.5s)–Aug2001MDCT(16detectors,0.5s)–Aug2002MDCT(64detectors,0.4s)–Nov2004MDCT(128、320detectors,0.27s)

–Feb2009多排螺旋CT（64排）Philips128排-256SliceCTScanner东芝AquilionONE320排CT西门子双源CTSOMATOMDefinitionFlash3.CT技术进展—智能化在所有的CT技术发展中，要突出实现更低的X线剂量、更快的采集与重建速度更便捷和多样化的重建处理、更短的病人等候时间及更好的病人舒适度腺癌，细分叶呈表面多结节状，有血管集中低剂量扫描重建CTA三维图像重建：冠状动脉4.CT设备下一阶段的发展（1）超宽检测器的多层螺旋CT：

16排CT32排CT40排CT64排CT128排CT320排CT目前已经研制了640排的超宽探测器，采集必将是大范围的容积信息东芝AquilionONE320排CT第二节CT图像特点:

1、密度

2、空间

3、时间

4、后处理最大密度投影、最大表面重建MIPVR不同重建技术显示骨盆骨折（MIP与VR）CT三维图像重建第三节CT检查技术一.普通CT扫描

1.平扫

2.对比增强扫描

3.造影增强扫描二.高分辨率CT扫描（HRCT）三.CT特殊技术：后处理和重建技术平扫：肝多发性血管瘤增强：肝多发性血管瘤常规CT高分辨率CTCT腹腔动脉造影增强CT：肺动脉栓塞

薄层三维重建CT三维重建：颌面部骨折CT血管造影成像（CTA）：最大密度投影-MIPProjectionofonlybrighteststructuresCTangiographythick-slabMIPFeatures:real-timerotationinteractive,thresholdorseed-basedmaskinginclude/excludemasksMIP:MPR和CPR图像RCALCXLADCTA三维图像重建：冠状动脉

CTA重建MIP-中央型肺癌CTA三维重建容积再现CT三维图像重建CT灌注成像：显示左侧脑梗死半暗区第四节CT图像分析与诊断发现病变病变的位置及分布病变的形状病变的边缘病变的数目病变的密度邻近器官和组织的改变器官功能的改变结合临床动态观察第五节CT临床应用

CTA三维重建显示大脑中动脉瘤CTA重建成像显示门静脉VRMIPVR和MIP重建成像显示腹部动脉MIPVR不同重建技术显示骨盆骨折（MIP与VR）不同重建方式成像显示冠状动脉（VR与MIP）第三章.数字减影血管造影（DSA）1977年获得第一张DSA图像第一节.DSA成像基本原理与设备1.造影剂引入2.数字化成像DSA检查设备双C臂DSA设备

全数字化平板DSA设备第二节DSA检查技术1.静脉DSA：少用2.动脉DSA：最常用3.血管造影：动脉/静脉插管技术Seldinger技术经皮穿刺股动脉插管技术：Seldinger技术平板DSA冠状动脉造影示血管闭塞第三节DSA临床应用1.常规DSA2.三维成像DSA造影血管图像，显示颈内动脉巨大动脉瘤DSA三维重建图像，清楚显示颈内动脉巨大动脉瘤三维重建DSA三维技术显示动脉瘤血管透明技术子宫肌瘤介入栓塞术

消化道出血介入栓塞术

箭头所示空肠出血用明胶海绵微粒栓塞后造影示出血点消失移植肾动脉狭窄PTA及支架置入术术前造影示：移植肾动脉狭窄（箭示）扩张及支架植入术后造影示：左肾动脉狭窄消失，腔内可见支架（箭示）支扩大咯血支气管动脉栓塞术术前造影：右下支气管动脉增粗，血管末端相当于右下肺野内带见呈片状染色影支气管动脉栓塞术后造影，未见出血灶显影不同检查技术成像显示冠状动脉（CTA与DSA）比较第四章磁共振成像（MRI）1946年Bloch等人发现此现象1952年Bloch和Purcell同获Nobel奖1973年Lauterbur等开发了MR成像技术，并应用于医学领域2003年Lauterbur等获得了诺贝尔奖磁共振成像（MRI）EdwardPurcellFelixBloch1952年同获Nobel奖

2003年10月6日，两位科学家因在核磁共振成像技术领域的突破性成就而共同分享诺贝尔生理学或医学奖第一节MRI成像基本原理与设备一.MRI成像基本原理（一）纵向磁化（二）纵向磁化减小与横向磁化（三）弛豫与弛豫时间（四）弛豫时间与MR成像（五）脉冲序列与加权像（六）自旋回波脉冲序列二.MR设备

1.磁体（1）永久磁体：小于0.3T（2）阻抗磁体：也称常导磁体或电磁体，场强比永久磁体稍高（3）超导磁体：大于0.5T，空间分辨率和对比度好，但价格贵低场永磁开放式磁共振设备1.5T高场超导磁共振成像设备3.0TSiemensMR

第二节MRI图象特点

一.多参数成像T1加权T2加权水抑制脂肪抑制弥散加权……

T1加权像（T1WI）

T1加权像是MR成像最基本的脉冲序列，显示组织结构特点：水为低信号,肪 为高信号，亚 急性出血为高 信号

T2加权像（T2WI）

T2加权像是MR成像最基本的脉冲序列特点：水为高信号，脂肪为高信号，亚急性出血为高信号

弥散加权成像（DWI）不同组织1H，其布朗运动特征不同，通过测定此运动特征的弥散系数及成像来反应脑组织的病理变化MR灌注成像（PWI）外源性对比剂法：通过团注造影剂Gd，测定组织MR信号，通过测量CBV、CBF值来反应组织的血供，常用于肿瘤分级等二.多方位性成像三维成像三.流动效应成像黑血和白血四.增强效应成像对比增强正常鞍区（轴位、冠状、矢状位MRI）DTI、DTT与fMRI三维图像融合多方位成像：肝癌伴门脉癌栓心脏运动功能检查流动效应成像—

白血技术心脏运动功能检查流动效应成像-黑血技术腹主动脉增强成像增强效应成像：门静脉系统成像第三节MR检查技术及临床应用一.检查技术（一）SE序列（TR、TE）：基本成像序列（二）梯度回波序列（GRE）：快速成像技术（三）回波平面成像（EPI）：另一种快速成像技术

二.临床应用T1加权像T2加权像水抑制成像脂肪抑制成像水成像血管造影成像(MRA/V)功能成像：弥散成像(DWI&DTI)

灌注成像(PWI)：内外源波谱成像(MRS)

功能磁共振成像(BOLD-fMRI)磁敏感加权成像（SWI）图像融合

脑脱髓鞘病变

T2WI

T1WI水抑制DWI肿瘤性病变：T1WI、T2WI、T1WI增强脂肪抑制技术

脂肪抑制成像对各种病理改变有助于进一步明确诊断特点：脂肪为低信 号

水成像磁共振水成像是真正的无创造性检查，对空腔器官疾病诊断具有重要价值MR胆胰管造影（MRCP）MR泌尿系造影（MRU）MR脊髓造影（MRM）内耳水成像

胰胆管水成像(MRCP)血管造影成像弥散成像与ADC（表观弥散系数）

DWIADCADC图像可定量测定局部脑组织自由水的弥散程度灌注成像（PWI）负性增强图(NEI)灌注成像（PWI）-外源灌注南京军区福州总医院医学影像中心MR脑功能成像(Bold-fMRI)

MRI最活跃的领域：精神与神经疾病认知心理手术计划康复成瘾MR波谱成像(MRS)正常波谱图MR频谱分析（MRS）磁敏感加权成像：急性脑外伤微小点状出血灶conventional:T2*SWIDTI、DTT与fMRI三维图像融合第五章数字化和信息化放射学

第一节数字化X线成像

1.CT、DSA、MRI：均为数字化成像

2.20世纪80年代开发出CR技术，数字化X线成像

3.90年代推出DR技术，直接数字化X线成像以上数字化图像的应用适应了图像处理、存档、传输、远程放射学及信息放射学的发展和需要一.CR和DR成像基本原理与设备1.X线数字化技术-CR计算机X线摄影(computedradiography,CR)，成像板(IP板)采集信息→数字化处理→贮存→传输→成像。CR技术的发明是X线迈向数字化