医学影像学课件：2016年影像总论

1、2020/9/16,For the student of clinical medicine (grade 2013),医学影像学总论General Principle of Medical Imageology,2020/9/16,What can we do?,放射科医生？,胃肠道穿孔 胆石症 尿路结石 肠梗阻 .,2020/9/16,明 确 疾 病 诊 断 ！,？,临床医生,放射科医生,急性腹痛3小时,支气管炎 肺结核 肺癌 肺炎 .,2020/9/16,明 确 疾 病 诊 断 ！,？,临床医生,放射科医生,反复咳嗽、咳血8个月,2020/9/16,RADIOLOGY CR DR DSA

2、,C T,PACS RIS,USG,ECT, PET-CT,Interventional Radiology,M R I,Digital Radiology Network Radiology,nterventional Radiology,医学影像学Medical imageology,To study 1. The principles of radiology 2. The principles of CT and MRI 3. The radiology examination techniques and clinical applications of imaging,2020/9

3、/16,Objective for study,成像原理 基本技术 临床应用,2020/9/16,including CR DR DSA,RADIOLOGY,1895年 1934年 1901年获 诺贝尔物理学奖,X- ray Tube for Producing X- ray High-voltage Transformer for Supply Voltage to X- ray Tubes Electrical Power Switch Control the Electric Current And Voltage For X- rays Condition,2020/9/16,X线装置

4、 instruments of radiography,X线装置主要部件 X线球管-高压发生器-控制台,Freely Electrons 自由电子群 High Voltage 高压 Electrons move rapidly 高速运行 Anode Tungsten Target 阳极钨靶 Movement obstructed suddenly 突然受阻 X-ray is obtained,2020/9/16,X线产生原理 X- ray Tube working,2020/9/16,Properties of X-ray,Penetrating effect Fluorescent effe

5、ct Sensitization effect,The formation of images in conventional radiography is dependent on the differential absorption of X-ray by calcified structures,soft tissue,fat and gas. The resulting unabsorbed X-rays passing through the body cause blacking of a Photographic film,X线主要特性 穿透性 荧光作用 感光作用,2020/9

6、/16,Due to difference density of tissues and thickness of the body,X线成像原理 principle of radiography,X线穿透,信号接收,why we can get a picture of Human body ?,2020/9/16,X线成像原理 principle of radiography,自然对比成像 Nature contrast,组织不同厚度 Different Thickness,组织不同密度 Different Density,肺组织密度 骨骼密度,纵隔厚度 肋骨的厚度,2020/9/16,腹

7、部平片plain Abdomen 胃肠肝胆等没有密度差There is no density difference between the stomach intestine and the liver and gall.,X线成像原理 principle of radiography,没有自然对比成像 Nature contrast,人工对比 造 影make contrast Contrast study,Higher or lower contrast media is deliberately introduced into the body or the lesions Contras

8、t study 人为地提高或降低组织的密度 形成密度差 Increase or reduce the density in order to form difference density,2020/9/16,X线成像原理 principle of radiography,气体 液体 硫酸钡 碘剂,D R Digital Radiography 数字化X线成像 DSA Digital Subtraction angiography 数字减影血管造影,2020/9/16,数字化X线成像 Digital Radiography,DR,X线信号 X线半导体 电信号（数字信号） X-ray Singl

9、e X-ray Semiconductor Electric Single (Digital Single),数字化X线成像,2020/9/16,X 线 照 相,Images Display Workstation,Images Processor,X-ray Expose,Electric Single,Digital detector,数字化X线成像,2020/9/16,平片检查Plain Film,造影检查 Contrast Examination,2020/9/16,30天后,大叶性肺炎 治疗后复查,10天后,20天后,疾病的X线分析,2020/9/16,The principles

10、of DSA,2020/9/16,The principles of DSA,2,1,3,蒙片 plain Film,造影片 Arteriography,减影片 Subtraction Film,=,2020/9/16,D S A,2020/9/16,COMPUTED TOMOGRAPHY（）,电子计算机断层扫描,2020/9/16,CT核心部件,X线球管 探测器 计算机系统,2020/9/16,滑环技术 Slip-ring Technology 计算机软件进步 Development Of Software,Single-slice 2 slices 4 slices 8slices 16s

11、lices 40slices 64slices 128 slices 双元CT 256 slices 320 slices 640 slices,传统CT螺旋CT多层螺旋CT,步进式扫描 螺旋扫描 容积扫描,CT 设备与技术发展,2020/9/16,多排探测器 锥形X线束,球管每旋转360 可同时得到很多层面图像,亚毫米,多排螺旋CT Multiple detectors CT,2020/9/16,64 x 0.625 mm,64-channel configuration Breakthrough detector technology 64-row Large Area Detector

12、consisting of: 2-D mosaic of TILEABLE detector modules 64-channel DAS 40mm coverage 0.33 x 0.33 x 0.34 mm voxel size 0.34mm resolution in Z-axis in High resolution mode,40mm (64 x 0.625),40mm (32 x 1.25),多排探测器,多排螺旋CT Multiple detectors CT,2020/9/16,运动器官成像：时间分辨力（机架旋转速度）决定空间分辨力,多排螺旋CT Multiple detecto

13、rs CT,主动脉夹层 扫描时间2秒,球管旋转速度,2020/9/16,Computer,Reconstruct images,1、X线扫描数据的收集与转换 X线人体吸收衰减探测器收集衰减后的X线信号或X线光子闪烁晶体、光电管、光电倍增管将光子变成可见光线转换成电信号模/数转换器数字信号计算机 2、数字处理和重建CT图像 3、图像显示和存储,X-ray Tube X-ray Scanning Detectors signal,多排螺旋CT 成像原理,2020/9/16,某一部位前后复合的X线照片感光成像,CT与普通X线照片不同？,CT 人体某一断面 组织密度分布图， 即某一层面组织 衰减系数的

14、数字矩阵， 通过不同灰度等级在 荧光屏显示出来的图像,1=2 2=4 3=5 4=3,1+2=6 3+4 =8 1+3 =7 2+4 =7,多排螺旋CT 成像原理,2020/9/16,CT value CT值,单位容积的物质的X线的衰减系数 物质密度越高CT值越高,多排螺旋CT 成像原理,2020/9/16,CT图像的表示,黑低密度 Black Low density 白高密度 White High density,器官大小、形态 组织表达：密度,2020/9/16,窗宽与窗位,窗宽(Window Width) 阴极射线管图象上所包括16个灰阶度的CT值范围 窗位 (Window Level)

15、 欲观察某一组织，以该组织的CT值为中心进行观察 该CT值就是窗位,2020/9/16,脑质 CT值+35，则窗位+35，窗宽100(+ - 50) 16个灰阶CT值的范围即- 15H+85H 颅骨 窗位+300H、窗宽1000，图象16个灰 阶CT值的范围为-200+800H,窗宽与窗位,2020/9/16,Lung Window Width and Window Level,Soft tissue Window Width and Window Level,窗宽与窗位,2020/9/16,平扫 增强 普通对比增强、动态增强、灌注成像 图像后处理 ：二维、三维重建、CTA,CT检查技术,20

16、20/9/16,CT 平扫,CT检查技术,2020/9/16,CT 增强扫描,CT检查技术,CT 增强多期扫描,CT检查技术,静脉注射对比剂对靶器官行动脉期、静脉期扫描获得不同时相图像，分析组织（主要是肿瘤组织）动脉-静脉血流状态 分析 动脉供血？ 静脉供血？ 动静脉供血？,静脉注射对比剂对靶器官同部位动态扫描获得系列图像建立时间-密度曲线：分析组织的CBF、CBV、TTP。 1、分析血流灌注状态，发现缺血性疾病 定量分析 2、通过观察血流灌注状态，协助判断肿瘤分期定性分析,CT灌注成像（CTP）,CT检查技术,2006-9-13 CT平扫阴性,TTP 左侧明显延长,DSA左侧大脑中动脉水平段

17、狭窄,2006-9-23（灌注10天后） CT平扫发现左侧基底节区腔隙性脑梗塞。,CT检查技术,CT灌注成像（CTP）,CBV正常,CBF正常,重建技术 CT reconstruction imaging,CT检查技术,重建技术 CT reconstruction imaging,CT检查技术,重建技术 CT reconstruction imaging,CT检查技术,2020/9/16,重建技术 CT reconstruction imaging,CT检查技术,左肾静脉瘤,CT检查技术,血管重建技术 CT angiography,血管重建技术 CT angiography,CT检查技术,血管

18、重建技术 CT angiography,CT检查技术,能谱/能量CT,肌腱与韧带,痛风结节,CT检查技术,1、名称：核磁共振成像 （Nuclear Magnetic Resonance Imaging ） 一般称为磁共振成像 （ Magnetic Resonance Imaging ， MRI） 2、种类： 永磁型 常导型 超导型,Magnetic Resonance Imaging,MR发展：低场 高场 封闭 开放 永磁 超导,0.20.4T 永磁,1.5T,3.0T,7.0T,人体内原子1H：占活体组织原子数的2/3,大部分位于组织的水和脂肪中 Atom of human body 1H:

19、 About two-thirds of the total number of atoms in the human tissues, most of them are in the water and fat of human tissues.,2020/9/16,外加磁场： 使杂乱无章运动的氢质子主 场方向一致-处于静止状态 （高低能态） hydrogen proton status in or out the magnetic field,MRI成像基础The MRI Basis,射频脉冲 RF Pulse 其进动频率与主磁场频率一致 The processional frequenc

20、y is consistent with the main magnetic field frequency. 共 振 Resonance,2020/9/16,MRI成像基础The MRI Basis,RF脉冲引起纵向磁化减少，产生一个新的横向磁化 RF pulse make magnitude of the longitudinal component of the net magnetization vector decrease, and engender a new transverse component of the net magnetization vector .,2020/

21、9/16,MRI成像原理 The Basic MRI Principle,2020/9/16,中断RF脉冲后，质子从高能状态返回到低能状态 纵向驰豫（自旋-晶格驰豫） Turn off the RF pulse, higher energy proton return to lower energy proton Longitudinal Relaxation (spin-lattice relaxation),MRI成像原理 The Basic MRI Principle,RF脉冲终止后，质子失去相位一致性、失去同步化 横向驰豫 Turn off the RF pulse, proton l

22、osses the consistency of phase ,losses the synchronize Transverse Relaxation,2020/9/16,MRI成像原理 The Basic MRI Principle,2020/9/16,T1- 纵向弛豫时间：即纵向磁化恢复到原来磁化量的63%所需的时间 T1- Longitudinal Relaxation Times: Time of the longitudinal component of the net magnetization vector recover 63% of the initial T2- 横向弛豫

23、时间：即横向磁化减少到原来磁化量的37%所需的时间 T2-Transverse Relaxation Times: Time of the Transverse component of the net magnetization vector reduce to 37% of the initial,磁共振的弛豫时间及检测 T1、T2,MRI成像原理 The Basic MRI Principle,2020/9/16,SE TR(ms) TE (ms) T1WI short (500) short30 T2WI long (2000) long (60),T1、T2及其MRI序列,MRI成像

24、原理 The Basic MRI Principle,2020/9/16,不同组织T1驰豫时间（ms） 组织 T1 白 脂肪 180 肝脏 270 肾皮质 360 脑白质 390 脾脏 480 脑灰质 520 肌肉 600 血液 800 脑脊液 2000 水 2500 黑,不同组织T2驰豫时间（ms） 组织 T2 黑 肌肉 40 肝脏 50 肾皮质 70 脾脏 80 脂肪 90 脑白质 90 脑灰质 100 血液 180 脑脊液 300 水 2500 白,各种组织的T1、T2弛豫时间,不同组织T1驰豫时间（ms） 组织 T1 白 脂肪 180 肝脏 270 肾皮质 360 脑白质 390 脾脏

25、 480 脑灰质 520 肌肉 600 血液 800 脑脊液 2000 水 2500 黑,MRI成像原理 The Basic MRI Principle,常规MRI 平扫,MRI成像技术 MRI technology,T1WI,T2WI,矢状位,FLAIR,特殊序列 水抑制序列 用液体衰减反转恢复，抑制自由水,MRI成像技术 MRI technology,2020/9/16,MRI成像技术 MRI technology,特殊序列 脂肪抑制序列 用短时间反转恢复，使高信号脂肪抑制,大腿痛1个月,MRI成像技术 MRI technology,对比增强技术 通过使用对比剂缩短T1效应,2020/9/

26、16,MRI成像技术 MRI technology,MRA 颅脑MRA、MRV,MRA 腹部增强-MRA,MRA 腹部非增强-MRA,MRI成像技术 MRI technology,2020/9/16,MRI成像技术 MRI technology,心脏电影 用快速成像序列对运动器官扫描评价器官运动功能,2020/9/16,MRI成像技术 MRI technology,MR水成像 MRCP、MRU 重T2WI（很长TR很长TE）：抑制背景脂肪等高信号 凸显静态水的器官,1H磁共振波普（1H-MRS） 获取代表组织内不同生化成分中的1H共振峰谱线图，明确生化成分组成与浓度。并与MRI叠加进行直观分析

27、,MRI成像技术 MRI technology,2020/9/16,MRI成像技术 MRI technology,MR弥散加权成像（DWI）和弥散张量成像（DTI） 通过自旋回波等弥散成像序列，来完成分子弥散运动（布朗运动）的测量； DTI显示脑白质纤维束,主要应用解决器官缺血（脑梗死等）状态 了解肿瘤病变弥散受限程度，提供肿瘤分期依据 评价肿瘤治疗效果 显示脑白质纤维束走向、形态，评价发育、肿瘤等病变侵犯,DWI和ADC只反映了三个施加弥散敏感梯度方向上弥散运动的快慢，不能准确反映弥散各向异性。 DTI反映体内水分子的弥散各向异性，具有9个方向,DWI,ADC降低,MRI成像技术 MRI t

28、echnology,DWI Acute infarction,DWI早期诊断脑缺血,MRI成像技术 MRI technology,弥散张力成像（DTI）,MRI成像技术 MRI technology,MR功能成像 血氧水平依赖法，Blood oxygen level dependency,BOLD,术前功能区分散,术后功能区较术前集中,MRI成像技术 MRI technology,磁敏感技术 SWI（susceptibility-weighted imaging ）,静脉中的 去氧血红蛋白,动脉中的 氧和血红蛋白及绝大部分组织,磁敏感幅 值信号差异,静脉明显低信号,长回波,MRI成像技术 MR

29、I technology,脑静脉的显示 小出血的显示,多发性海绵状血管瘤,磁敏感技术 SWI（susceptibility-weighted imaging ）,MRI成像技术 MRI technology,器官的大小形态（与CT相同） 组织表达：信号 观察不同序列，至少包括T1WI、T2WI 观察不同方位,MRI图像表达,脑白质 脑灰质 水 肌肉 脂肪 骨皮质 骨髓 T1WI 信号强度 较高 中等 低 中等 高 低 高 影像灰度 白灰 灰 黑 灰 白 黑 白 T2WI 信号强度 中等 较高 高 中等 较高 低 中等 影像灰度 灰 白灰 白 灰 白 黑 灰,2020/9/16,MRI图像表达,

30、MRI图像表达,阅读MRI，从水开始,脑脊液 脑灰白质 颅骨 板障,正常肝、脾 肌肉 血管平扫,2020/9/16,MRI图像表达,2020/9/16,MRI图像表达,脊椎骨、骨盆骨与骨髓 椎间盘 脊髓 硬脊膜囊 长骨骨髓,骨、软骨、肌肉,脂肪组织,MRI图像表达,MRI图像表达,血管MRI 流空效应： T1WI低信号 T2WI 低信号 流入效应： T1WI高信号 T2WI 高信号,组织 T1WI T2WI 水 肿 低 高 肿 瘤 低 高 亚急性血肿 高 高 钙 化 低 低 脂 肪 高 高 胆固醇 中高 高 三酸甘油酯 高 低,2020/9/16,病理组织MRI信号,MRI图像表达,2020/

31、9/16,水肿 T1WI 低信号 T2WI高信号 肿瘤 T1WI 稍低信号 T2WI稍高信号,MRI图像表达,2天，（急性期） 细胞内去氧血红蛋白，T1等，T2低,1W(亚急性期)，细胞外正铁血红蛋白,4W,（亚急性晚期）病灶外围巨噬细胞吞噬含铁血黄素,MRI图像表达,血肿MRI,1年，（慢性期）含铁血红蛋白,2020/9/16,MRI图像表达,血肿MRI,卵巢巧克力囊肿,铁沉积,MRI图像表达,2020/9/16,结石信号,MRI图像表达,脂肪 组织,MRI图像表达,男，60岁，慢性肝病治疗10年 HCC,MRI图像表达,组织器官病变,直肠及直肠癌,浸润至浆膜层，T3,浸润至肌层，T2,MR

32、I图像表达,组织器官病变,部分性前置胎盘,完全性前置胎盘,边缘性前置胎盘,MRI图像表达,组织器官病变,2020/9/16,MRI图像表达,组织器官病变,2020/9/16,椎间盘突出,椎管内肿瘤,脊柱MRI,臂丛神经,2020/9/16,膝关节病变,PACS / RIS,图像存储和传送系统,Picture Archive and Communication System,RADIOLOGY INFORMATION SYSTEM,放射学信息系统,数字化/网络化影像学,2020/9/16,CT,MR,激光相机,100/1000兆以太网交换机,DR/CR,数字阅片工作站,RIS服务器,DSA,病人

33、登记工作站,数字胃肠机,阅片服务器,数字存储器,服务器,数字化/网络化影像学,候诊,检查,诊断,数字化/网络化影像学,检查需要 灵活选用 selecte examination acording to the patient 先简后繁 selecte simple technique but not complicate. 低廉收费完成最有效的检查 cost must cheaply . 先无创 后有创 injured examination not be first used,2020/9/16,影像学检查的合理应用,1. 照片符合要求 位置 条件 standard film 2. 观察检查

34、部位细致 顺序 重点 Observe carefully 3. 病变观察内容及顺序 部位 分布 数目 形态 大小 边缘 密度临近器官功能改变 observing Position, distributing, numbers, type, size , margin, density of the lesion 4. 观察分析得到初步判断 Analyse and make a initial diagnosis. 肯定诊断 可能性 待查 复查 建议进一步检查 Positive Diagnosis, Possible .,2020/9/16,如何进行影像学阅片 how to read image

35、s,如何进行影像学阅片 how to read images,根据影像学表现，研究解剖和生理状态 识别正常或异常改变 全面分析 推测病变性质 结合临床和其他表现作出影像学诊断 According to the express of image, consider the anatomic structure and the physiological status. Distinguish normal from abnormal . analysis pathological changes . Combine clinic with other expressions ,make an i

36、mage-diagnosis .,2020/9/16,影像诊断原则 The principle of image-diagnosis,血管介入技术 Transvessel Interventional Technology 经导管栓塞术 Transcatheter Arterial Embolization (TAE) 经导管扩张术 Transcatheter Arterial Dilatation 经导管灌注药物 Transcatheter Arterial Chemoembolization 经导管血管成形术 Percutaneous Transluminal Angioplasty (P

37、TA),2020/9/16,非血管介入技术 Non-vascular Interventional Technology 经皮活检: 胸、腹、乳腺、骨骼 Radiologically Guided Needle Biopsy: Chest Abdomen Galactophore Bones 经皮引流 Radiologically Guided Drainage 经皮穿剌造影诊断 Radiologically Guided Needle Angiography Diagnosis 结石处理 Concretion Disposal 扩张术 Dilatation 经皮穿剌椎间盘切吸术 Radiologically Guided Needle D