医学影像学课件

医学影像学第一篇总论

1895年德国物理学家伦琴发现X线，X线即用于了对人体疾病的诊断，形成了放射诊断学（diagnosticradiology)，放射诊断学是医学影像学基础，至今仍是医学影像学的重要内容影像学的概况20世纪70年代是以CT为代表的一系列计算机辅助成象装置的发明，包括MRI、USG、DSA、ECT、PET等，形成包括放射诊断的影像诊断学。

世纪之交影像学从形态成像诊断发展为形态、功能、代谢成像并用综合诊断。

70年代迅速发展的介入放射学(interventionalradiology)使影像诊断学发展成为，继内、外之后第三大诊疗手段。影像学的进展在临床医学上产生重大影响

1、范围不断扩大

2、发展最快

3、运用高科技手段最多

4、依赖型学科，促进临床各学科的发展建国以来，我国影像学迅猛发展

学习医学影像学应当注意以下几点：影像诊断主要依据或信息来源是图像,不同的成像手段,其成像原理不同。需要了解其成像原理和图像特点并推断其组织性质影像诊断主要是通过对图像的观察、分析、归纳与综合而作出的

①掌握对图像的观察和分析方法②认识正常和异常的图像③了解异常图像的病理基础和临床意义不同的成像技术在诊断中都有自己的优势和不足,选择一种或几种成像手段,进行诊断影像诊断是肯定的,但是对疾病诊断还有一定的限度,要结合临床资,相互印证介入放射学有自身特点X线成像第一节普通X线成像一、X线的产生和特性

X线的产生是真空管内高速行进的电子流轰击钨靶时产生的。X线的特性X线属电磁波。成像波长0.031~0.008nm，是不可见光·穿透性X线具有强穿透力，其穿透力和电压与物体密度有关。是X线成像的基础。

·荧光效应X线激发荧光物质，转变成可见的荧光，称荧光效应。

·感光效应X线照射涂有溴化银的胶片，感光而产生潜影，经化学处理，将银离子转化成金属银。是X线摄影的基础。

·

电离效应X线通过任何物质都可产生电离效应。X线射入人体，可引起生物学改变，即生物效应。X线成像基本原理与设备X线成像基于三个基本条件X线有一定的穿透力，能穿透人体组织结构X线穿透人体组织结构后，剩余的X线量有差别剩余的X线可显示出黑白对比、层次差异的X线图像

软组织含气、脂肪X线X线X线胶片

荧屏骨、钙化不同组织密度与X线的关系高压发生器ObjctX线电子管成像装置+-二、X线成像基本原理三、

X线成像设备

X线管支架变压器检查床操作台影像电视系统X线图像特点

X线图像是由从黑到白不同灰度的影像组成。这些不同灰度的影像是以密度来反应人体组织结构的解剖及病理状态。人体组织结构的密度是指组织中单位体积内物质的质量影像的密度是指图像上的黑白影X线图像是各个结构影像相互叠加构成X线图像有一定的放大、失真及产生伴影X线检查技术自然对比：由组织结构密度的差别，所产生X线影像的对比人工对比：对于缺乏自然对比的组织和器官，给予一定量的在密度上高或低于它的物质，使之产生对比一、普通检查透视①转动体位②动态观察③方便价廉①对比度及清晰度差②对密度大部位厚的观察有限X线摄影①对比度及清晰度好②对密度大部位厚均可显示③有记录①需

摄正侧位二、特殊检查体层摄影放大摄影荧光摄影三、造影检查对比剂造影方式检查前的准备及副反应的处理四、X线检查方法的选择原则使用造影剂要注意：对比剂的禁忌证做好解释，争取合作对比剂的过敏试验对对比剂的过敏反应的认识，有枪救对比剂的过敏反应的准备和能力；根据各种方法的适应证、禁忌证和优缺点结合临床的需要,选择首选方法选择安全、准确、简便而经济的方法先普通再特殊

X线诊断的临床应用

从伦琴1895年12月22日第一张X线片以来，X线用于诊断有一个世纪。在医学影像学发生巨大变化的今天，X线所具有的成像清晰、经济、简便仍是影像诊断中使用最多和最基本的方法。在许多方面是首选，是不能取代的。放射防护使用低辐射的设备采用屏蔽防护和距离防护选择适当的检查方法，注意照射的范围和条件，避免重复检查遵照国家防护卫生标准的规定X线检查中的防护第二节数字化成像

普通X线成像，是以胶片为介质的模拟成像。摄影技术条件要求严格，曝光宽容度小照片上的灰度不能调节密度分辨力低，图像不可能十分清晰照片不易存储和管理数字X线成像（digitalradiography,DR)，是把普通X线摄影装置和计算机结合，把模拟信息转变为数字信息，而获得数字成像技术。一、计算机X线成像

Computedradiography,CR

以成像板(imagingplate,IP)代替X线胶片为介质，经X线曝光、信息读出及处理，形成的数字图像。激光100101101A/D转换器存储增强滤过光电倍增管反射

光学特定装置

平移CPUClock灰阶处理窗位处理减影处理：

X线吸收率减影处理数字减影血管造影处理CR的基本构成CR与普通X线成像比较：实现了数字X线成像提高了密度分辨力行图像处理，增加了信息显示功能曝光宽容度大，相对降低了X线曝光量可进入PACS

成像速度慢无透视功能图像质量仍不够满意。是过度产品。二、数字X线荧光屏成像

digitalfluorography,DFIITV光电转换快所以成像速度快、有透视功能、图像较好二、数字X线摄影平板探测器

DigitalDetectorRadiography，DDR

用平板探测器将X线信息转换成电信号，在进行数字化，全过程都在平板内进行。信息损失少、图像好、成像时间短可用于透视和实时DAS，扩大了X线检查范围。间接数字平板探测器的断面模式图·碘化层（CSI）玻璃衬底TFTS发光二极管表面反射层X线信息光信号数字信号直接数字平板探测器的断面模式图＋－－－－＋－＋－＋＋＋－－－顶层电极半导体绝缘层电子封闭层电荷收集电极信号存储电容玻璃衬底薄膜晶体管电荷放大器X线可程控高压电源门脉冲E硒（Se)X线信息数字信号CR、DF、DDR共同优点是成像比普通X线成像好，而观察与分析与传统的X线成像相同具有多种后处理功能。并可对图像进行调节，改善图像质量病人的曝光量减少数字化存储和通信，对于发展信息放射学，是必由之路三、DR的临床应用

血管造影是将水溶性碘对比剂注入血管内，使血管显影的方法数字减影血管造影（DSA）是利用计算机处理数字化的影像信息，以消除骨和软组织影的技术第二节数字减影血管造影一、DSA成像基本原理与设备

目前常用的是时间减影法

Temporalsubtractionmethod

将同一兴趣区最早没有显示血管片作为蒙片把不同时间的显示血管片的每一帧与蒙片(减影对)进行数字减影经计算机处理，只留下清晰的、不同时间的血管像。DF二、DSA检查技术对比剂注入途径分为动脉DSA静脉DSA操作方法动脉DSA操作是将导管插入动脉后，经导管注入肝素3000~5000U。将导管尖端插入欲查动脉开口，导管尾端接高压注射器，将IITV对准检查部位，团注对比剂。于造影前及整个过程中，以1~3f/s或更快速度采集。经处理即可得减影的血管像。三、DSA临床应用DSA取代了一般的血管造影功能检查的重要手段DSA用于心脏大血管、冠脉DSA用于颈、颅内、腹主动脉及其分支、下肢血管DSA主要用于血管内介入计算机体层成像第一节CT成像基本原理与设备一、CT成像基本原理与设备

高压发生器检测器A/D计算机D/A对比增强器照相机显示器普通CT扫描方式专用球管高转换率探测器高性能计算机软件功能螺旋CT连续容积扫描快速成像高分辨率强大成像功能电子束CT用电子枪发射电子束，轰击四个靶；有两个探测器接受，产生四幅图像。用于心脏检查，近年来受到MSCT及MRI的挑战，使用受到限制。

CT图像是一定数目的像素按矩阵排列构成，反映相应体素对X线吸收系数。像素大小和数目决定图像细致即空间分辨力CT图像是以不同灰度表示，反映组织器官对X线吸收程度。有高的密度分辨力，能显示软组织密度差较小的组织和器官CT图像用密度表示，但无量的概念。CT密度用CT值来表示，具有一个量的概念CT常为横断面断层图像，可通过多幅图像重建成冠状或矢状面断层图像第二节CT图像的特点第三节CT检查技术一、普通CT平扫增强扫描造影扫描高分辩力CT二、CT的新技术再现技术CTA仿真内镜技术三、CT灌注成像团注对比剂后，对ROI器官，在固定层面连续扫描，得到不同时间血流的动态变化。rCBFrCBVMTT第五节CT诊断的临床应用合理的选择应用CT诊断在各系统中的优势

磁共振成像MRI是利用原子核在磁场内发生共振所产生的信号经图像重建的一种成像技术英国科学家彼得·曼斯菲尔德DamadianMRI装置的创始人FelixBloch美国物理学家EdwardPurcell美国物理学家Lauterbur美国纽约大学BO

一、MR成像基本原理每个原子核排列杂乱无章,一但处于外磁场(BO)中,质子作为小磁矩与外磁场顺磁力线和逆磁力线排列。两种状态的能级差：

E=ħ

BOZXY第一节MRI成像基本原理与设备

原子核载有电荷围绕一个轴自旋旋转的电荷实际上就是环形电流，这种环形电流产生特殊形状的磁场。

1H原子核具有自旋性，可被看作是一个小磁体,产生围绕自身磁场。NSZMO净磁化矢量形成也是纵向磁化的过程纵向磁化纵向磁化减少和横向磁化ZZXXYYRFY纵向磁矢量从0恢复到最大值的63%时间(T1)横向磁矢量从最大值减小到最大值的37%时间(T2)弛豫和弛豫时间纵向弛豫是高能原子核恢复到低能态的过程，所以要通过有效途径将能量传递到晶格中去。晶格是影响纵向弛豫的决定因素（纵向弛豫又叫自旋-晶格弛豫）。在脉冲停止后，质子又回到原来的相位的过程。（横向弛豫又叫自旋-自旋弛豫）大分子物质热运动频率慢，小分子物质热运动频率快，影响了能量有效传递。只有中等大小物质热运动频率接近Larmor频率,所以T1值短MR信号强。纵向磁化产生信号具有T1依赖性。大分子其晶格固定，分子间的自旋-自旋相对横定持久，所以横向弛豫快，T2值短MR信号弱。小分子因有快速运动，横向弛豫慢，T2值长MR信号强。横向磁化产生信号具有T2依赖性。

主磁体、梯度系统、射频系统、信号接收、计算机系统及数据处理系统和辅助设备。主磁体分为永磁、常导、超导梯度系统由线圈及放大器组成射频系统和信号接收计算机系统二、MRI设备第二节MRI图像的特点

人体不同器官的正常组织和病理组织的T1是相对固定的,而它们之间有一定差别,是磁共振成像的基础。由组织所反映出不同信号强度变化，在图像上表现出正常组织和病理组织之间的黑白对比。通过调整重复时间（repetitiontime,TR)回波间隔时间（echotime,TE)参数,就可得到不同的图像。

TRTET1WI短（<500ms）短（<25ms）

T2WI长（>2000ms）长（>75ms）

PdWI长（>2000ms）短（<25ms）多参数成像

MRI主要为T1特征参数时，反映了组织间T1的信号差别，这种由T1的差别形成的图像为T1WI（短TE短TR）。脂肪（短TE组织）呈高信号，脑积液、水（长TE组织）呈低信号。T1WI成像有利于观察解剖结构。

T1WI成像

MRI主要为T1特征参数时，

所形成的图像为T2WI（长TE长TR）。脑积液、水呈高信号。T2WI显示病变组织较好。

T2WI成像

组织间有质子密度上的差别，质子密度也影响组织对比，由质子密度差别所形成的图像为PdWI（短TE长TR）。

PdWI成像

第二节MRI检查技术MRI可直接获得横、冠、矢及任意方向断面像，即多方位成像

1、自旋回波（spinecho,SE)序列采用90°-180°脉冲组合。图像清晰，但采集时间长。为MR的基础序列。一、序列技术快速自旋回波（shrboSETSE;fastSEFSE)序列采用90°-180°-180°……脉冲组合。成像速度快。2、反转恢复（InversionRecovery，IR）序列

采用180°-

90°-180°脉冲组合。其特点具有较强的T1对比，同时具有较强的T2对比。

在1800脉冲后，当TI较短接近脂肪组织的T1值，脂肪的纵向磁化接近0，在900脉冲后，横向磁化时脂肪组织信号最低；可以达到脂肪组织抑制的目的，即STIR序列（短TI返转恢复）。短TI返转恢复（STIR）

把由脂肪成份形成的高信号抑制下去使其信号减低，而非脂肪成份的高信号不被抑制，信号不变。

如在1.5T、约为2000ms时，经过1800脉冲，水在纵向磁化完全返转后，水的纵向磁化接近0，再经过900脉冲后，水的横向磁化信号最低，达到抑制水信号的目的；当与快速FSE结合，形成FLAIR序列（即快速减液返转恢复序列）

快速减液反转恢复（FLAIR）信号射频选层梯度相位编码频率编码

采用小于90°小翻转角，只将部分磁化矢量到横断面内，部分纵向磁化矢量仍沿Z轴方向，因此只要很短的时间就可以让纵向磁化矢量完全恢复。从而缩短TR，缩短了成像时间。3、梯度回波（gradientecho,GRE）序列常用序列：快速小角度激发（FLASH）序列和稳态进动快速成像（FISP）序列。能够在非常短的时间内完成成像（100ms－几秒的时间）。较SE成像时间短，空间分辨率不变，而信/噪比低。4、回波平面成像技术(ehcoplanarimaging,EPI)最早由Mansifield提出：是FSE和梯度回波的结合体。在一次RF后短时间内连续采集一系列GRE，用于一个平面MRI图像。和GRE不同的是：①采用正负振荡频率编码梯度，②在每个TR内回波数超过n个，③K空间采用相邻两条线方向相反填充方式，填充速度非常快。大大缩短了成像时间。二、MRI对比增强Gd-DTPA：能缩短组织的T1和T2驰豫时间，并不通过正常的血脑屏屏障；能使大多数病理组织T1缩短，信号增高，对比增强；根据增强的规律、程度达到诊断和鉴别诊断的目的

质子弛豫增强一些顺磁性或超顺磁性物质产生的局部磁场，使周围质子弛豫时间缩短

MR血管造影(magneticresonanceangiography,MRA)技术是用或不用对比剂使血管成像的MRI技术。简便、安全、无创。其信号和血液流动方向流速以及序列有关，如常用的序列有TOF、PC、MTC、MOTSA等。三、MR血管造影技术MR电影(magneticresonancecine,MRC)成像技术是用快速成像序列对运动器官实施快速成像，把不同过程的“静态”像，按运动次序连续显示。

MRC具有很好的空间分辨力，还有很好的时间分辨力，对运动器官评价其功能有重要的价值。四、MR电影成像技术MR水成像（MRhybrography）技术是静态液体具有长T2弛豫特点，采用长TE技术，获重T2WI，结合抑制脂肪技术。简便、安全、无创，图像清楚。五、MR水成像技术扩散成像（diffusionweightedimaging,DWI）六、脑功能性成像灌注成像（perfusionweightedimaging,PWI）脑功能成像（functionalMRI,

fMRI）活体磁共振波谱成像（MRspectroscopy,MRS)技术21世纪发展最快的分子生物影像学；被称为“新世纪分子影像学生物探针技术”七、活体磁共振波谱成像技术第四节MRI诊断的临床应用MRI的对神经系统病变（除骨折、早期急性出血外）诊断极其优越。MRI不产生骨伪影，对后颅凹及颅颈交界区显示好。心脏大血管方面应用在腹部方面应用骨髓与关节警告：任何体内外的金属不得进如机房！带有磁性物品不得进如机房！早期妊娠是禁忌症。不同成像的观察、分析及综合应用以图像为基础，全面观察，重点突出，分辨正常与异常，了解图像与病理的关系，结合临床，综合判断。发现病变要分析：①病变的位置和分布②病变的数目③病变的形状④病变的边缘⑤病变的密度⑥临近组织、器官的改变⑦器官功能的改变——做出初步诊断结合临床资料包括体证、年龄、性别、职业史和接触史、其他重要检查一、X线分析与诊断定位定形定性第一节不同成像的观察、分析二、CT分析与诊断了解技术与方法：①平扫或增强②窗技术③在重点观察每幅图像时，结合多幅图像观察病变显示：①密度②病变的位置、大小、数目、形状和边缘③强化情况④病变与邻近组织的关系⑤结合临床资料CT对病理性质的诊断同样有一定的限度三、MRI分析与诊断了解信号强度，有助于认识T1WI、T2WI和PdWI对图像应全面观察，比较不同加权像信号变化和强化观察病变位置、大小、、形状、边缘、轮廓和周围组织情况。1、定位：观察不同序列、方位的图像，判断病变的起源和部位2、信号：观察病变的信号强度和强化方式是定性的关键3、病变的位置、大小、、形状、数目及毗邻关系，有助于定性诊断4、特殊检查是定性诊断的重要补充四、医学影像学征象诊断与鉴别诊断