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1、医学影像学Medical Imaging,湖北省郧阳医学院放射及介入放射学教研室徐霖,第一篇 总论,1895年德国伦琴(Wilhelm Conrad Rontgen)X线诊断学是现代影像学的基础。医学影像学是现代医学的重要学科之一,医学影像学的范畴,放射诊断学Diagnostic Radiology计算机体层摄影Computer Tomography核磁共振成像Magnetic Resonance Imaging超声成像Ultrasonography体层发射成像Emission Tomputed Tomography核医学-Scintigraphy介入放射学Interventional Rad
2、iology,医学影像学的学习,影像诊断的主要信息来源是以不同灰度表示的图像影像诊断是通过对图像的观察分析和归纳而作出的不同影像技术具有不同的优缺点影像学需要提供诊断，但一般是推断产生的，不是最后的病理诊断,第一章 X线成像,第一节 X线成像原理与设备,X线的产生,在真空管内高速行进成束的电子流撞击钨靶而产生加热灯丝产生的电子云在高电压的作用下由灯丝向阳极高速行进，撞击阳极靶面而发生能量转换1%的能量转变为x线,X线装置,X线管：真空二极管（灯丝、靶面、散热装置）变压器：管电压40-150KV，灯丝电压12V操作台：调节电压、电流、时间,X线特性-一般特性,X线是波长为0.0006-50nm的
3、电磁波A（相当于40-150KV的管电压）具有电磁波的一般特性软射线：波长较长的x线,X线特性-成像特性,穿透性：管电压高-波长短-穿透力强；是x线成像的基础。穿透过程中有衰减荧光效应：激发荧光物质产生荧光，是透视的基础感光效应：是溴化银产生潜影，是摄影的基础电离生物效应：放射治疗和防护的因素,X线成像基本原理,X线的穿透性、荧光及感光效应肌体组织之间的密度与厚度差别穿透肌体的剩余射线使介质显影,X线成像的基本条件,具有一定穿透力的X线穿透人体组织结构被穿透的组织结构存在密度与厚度的差异穿透组织的剩余X线经过显像，形成具有对比与层次的影像,人体组织结构的密度差异,高密度：骨骼、钙化灶中等密度：
4、软骨、肌肉、实质器官、液体低密度：脂肪、气体,人体器官的厚度差异,躯体厚、四肢薄实质器官厚、空腔器官薄成人肥胖者厚、小儿瘦弱者薄,病变导致组织密度变化,肺部实质病变、骨增生等：组织器官的密度增高空腔脏器含气增多、骨破坏等：组织器官的密度减低,X线成像设备,球管及支架高压发生器操作台检查床影像增强电视系统,球管,真空二极管：阴极钨丝、阳极钨靶或钼靶管套及散热装置、支架,变压器（高压发生器）,降压变压器供应灯丝12v电源，升压变压器供应球管两极40-150kv电压,操作台,调节管电压、灯丝电流和曝光时间,检查床,影像增强电视系统,第二节 X线图像特点,X线图像特点,黑白灰度图像反映组织的密度与厚度
5、是一个部位各个结构的重叠总和投影锥形射线造成影像的放大非点射线造成的影像失真、伴影,第三节 X线检查技术,影像对比,自然对比人体组织结构密度不同产生的影像对比,人工对比向人体器官内或其周围引入一定量的密度与组织结构有差别的物质(造影剂或对比剂)，使之与周围形成对比的方法，又称为造影检查,X线检查技术,普通检查：荧光透视、摄影特殊检查：体层、高千伏、软射线造影检查,透视Fluoroscopy,优点多方位、了解功能简便迅速费用低,缺点对比度清晰度低缺乏客观纪录受个人影响较大影像增强电视系统和电脑图文处理系统可改善透视效果,摄影Radiography,对比度、清晰度良好永久记录是x线主要检查方法处理
6、程序多,体层摄影Tomography,以选定层面为中心，球管与胶片在曝光时向相反方向移动，获得选定层面的清晰影像，而非选定层面的影像模糊。用于显示平片容易重叠的深部病变细节。,高千伏摄影High kv film,管电压120kv以上去除重叠影像，显示较厚病变和肺血管纹理,软线摄影,40kv以下，钼靶球管检查乳腺或软组织,特殊检查-其他,放大摄影：物片距增大、焦物距变小,荧光摄影,造影检查的造影剂,造影剂是引入体内增加器官组织与周围密度差别的物质,高密度 医用硫酸钡 碘制剂 40%碘化油 离子性碘水制剂 非离子型碘水制剂 非离子型二倍体碘水制剂 低密度：气体,造影方式,直接引入口服法灌注法穿刺注
7、入法,间接引入分泌法吸收法,口服钡餐检查,灌注结肠及子宫检查,穿刺血管造影,间接静脉尿路检查,造影检查的注意事项,检查的目的性要明确做好检查前的病人准备和药物准备了解患者的病史和过敏史做好解释，取得配合正确施行和判断造影剂的过敏试验过敏抢救措施要完善,选择X线检查方法,因病对症选择先简后繁确诊为止,X线诊断的临床应用,是影像诊断中使用最多最基本的方法是骨关节、胸部、胃肠道疾病的诊断的主要方法之一是实质器官和神经系统辅助检查,X线的防护,技术防护患者防护医技人员防护,一般放射检查的辐射剂量在允许范围内,第二节 数字X线成像Digital Radiography,DR的基本原理,将透过人体的剩余X
8、线影像记录于可以计算机处理的感光介质上,经过计算机处理后显示图像的技术以其它感光介质代替常规X线底片,DR的分类,计算机X线成像CR数字X线荧光成像DF平板探测器直接成像FPD/DR,DR过程1.影像采集,透过人体的X线使感光物质感光,DR过程2.读取,光电元件激活或激光扫描读取感光变化，并转换成数字信号,DR过程3.处理,灰阶处理窗位处理减影处理吸收率减影,DR过程4.显示,荧光屏显示数字图像激光胶片,DR过程5.存储,磁带磁盘光盘,CR及设备,用影像板IP作感光介质X线机IP计算机处理系统主要用于摄影检查,数字X线荧光成像,用高分辨率电视增强装置IITV作感光介质后续处理经过计算机系统常用
9、于血管造影和数字胃肠机,DR设备,用无定形硅碘化铯等作感光介质X线机平板探测器计算机系统现有速度较快者用于血管造影,平板探测器X线成像,用密集排列的无定型硅碘化铯晶体探测X线信号并转化为数字信息是近年来主要发展方向有多种探测平板和方法,DR的优点,最佳视觉效果摄片宽容度大辐射量减少存储方便方便传输,DR的缺点,投资较高图像空间分辨率较X线低,DR的应用,与常规X线相同，但提供更好的图像,第三节 数字减影血管造影Digital Subtraction Angiography DSA,血管造影Angiography-将水溶性碘制剂注入血管使血管显影的X线检查方法,常规血管造影的缺点,损伤重(穿刺刺
10、激压力),结构重叠,减影的基本原理与程序,摄取检查部位平片(负片)根据平片制备正片负片+正片=无影像负片血管造影片无影像片+血管造影片=血管影像(其他结构影像抵消清除),数字减影血管造影的定义,将未造影和造影的图像通过影像增强扫描而矩阵化,经模/数转换成数字化,两者相减而获得数字化图像后经数/模转化成减影图像,以突出显示血管结构,DSA设备,大型X光机IITV或平板计算机操作台,DSA的减影方式,时间减影能量减影混合减影体层减影光学减影CO2-DSA,目前最常用的是时间减影和能量减影法,时间减影法,常规方式,脉冲方式,时间减影法,超脉冲方式,连续方式,时间减影法,时间之隔差方式,路标方式,DS
11、A检查技术,IA-DSA,IV-DSA,DSA的应用-头部,DSA的应用颈部,DSA的应用胸部,DSA的应用心脏,DSA的应用心血管,DSA的应用腹部,DSA的应用四肢,DSA的应用介入,第二章 计算机体层成像CTcomputer tomography,1969年Hounsfield设计，1972年应用,CT的成像原理,探测X线束扫描人体后的剩余射线，通过数模转换，将体素转换成矩阵象素横断面解剖图像X线点状显示，CT是块状显示,CT的数学原理,J.RADON：任何物体可以从它的投影无限集合重建其图像,CT设备的基本元件,扫描X线管、探测器、扫描架计算机系统图像存储及显示系统,不同类型的CT设备
12、,普通CT分层扫描不同级别,螺旋CT滑环技术扫描床连续平移,不同类型的CT设备-续,电子束CT(超速CT或多层CT)多排CT,CT图像的特点,横断面密度分辨率高，空间分辨率较低不同CT设备的分辨率不同吸收系数（CT值）反映组织密度CT值：水0=、空气=-1000、骨=1000,常用CT扫描技术,平扫：直接扫描对比增强扫描：团注造影剂后扫描造影扫描：结构造影后扫描高分辨力扫描：空间分辨率0.5mm、层厚1-1。5mm、矩阵512*512,CT新技术,再现技术 表面再现 最大强度投影 容积再现,仿真内窥镜,CT的应用,中枢神经系统疾病头颈部疾病胸部疾病心脏大血管疾病腹盆部实质疾病骨骼软组织疾病,第
13、三章 超声成像,超声的物理性质震动频率20000Hz以上的机械波常用频率为3.5-5MHz在弹性/密度比率大的介质中声速高同一介质中频率与波长成反比,超声成像,超声医学应用的物理性质束射性或指向性反射、折射、散射、绕射吸收与衰减多普勒效应压电晶体换能器，逆压产生超声波，正压成为回声接收器,超声成像的基本原理,超声的声阻抗、声衰减和多普勒特性组织器官的声阻抗和衰减特性器官被膜的声阻抗构成界面反射；内部结构的声阻抗和衰减特性表示正常组织和病变的细节；活动结构对超声回波产生的频率改变,超声基本设备,超声换能器（探头）发射与接收装置显示与记录系统电源,超声设备的类型,脉冲回声式 幅度调制A型超声仪 亮
14、度调制B型超声仪 回声辉度调制M型超声仪频移回声式 频移示波型 彩色多普勒血流显像,USG图像特点,根据探头所扫查的部位形成断层图像用明暗灰度表示组织的声阻抗和回声衰减变化，判断结构及病变回声频率的变化反映血流性质易受气体脂肪干扰；图像范围小、清晰度差,USG检查技术,病人空腹或充盈膀胱多体位、多角度紧贴扫查顺序平移断面法、立体扇形断面法、十字交叉法、对比加压扫查法、腔内探头法,USG分析诊断,脏器外形边界和边缘回声内部结构特征后壁即后方回声,周围回声强度毗邻关系量化分析功能性监测,USG应用,心脏大血管疾患实质性脏器疾患软组织疾患含液体空腔脏器疾患,第四章 磁共振成像Magnietic Re
15、sonance Image,Lauterbur 1973年人体放置于强磁场中，发射无线电波后接受人体内发出的磁共振信号并重建图像,MRI原理,人体内氢核在磁场中有序进动呈纵向磁化在射频脉冲作用下氢核跃迁，纵向磁化减少而出现横向磁化纵向磁化由零恢复到原数值63%所需的时间为纵向驰豫时间T1横向磁化由最大减少到最大值的37%所需的时间为横向驰豫时间T2,MRI原理（续）,正常与病理组织的T1、T2是相对恒定且有一定差别的，是成像的基础。两个激励脉冲间的间隔时间为重复时间TR,决定组织间的T1差别。质子密度（自旋密度）也影响组织信号对比。90度脉冲与产生回波之间的时间为回波时间TE,影响T2信号和图
16、像。自旋回波序列：90-TE/2-180-TE/2,MRI设备,主机主磁体：永久、阻抗、超导线圈：梯度、体积、表面射频发射器信号接收机,数据处理模拟转换器计算机磁盘或磁带机,MRI图像特点,多参数成像：TIWIT2WIpdWI（高信号指短T1长T2的白影，低信号相反）横断、冠状、矢状等多方位成像流空效应质子驰豫增强效应与对比增强,MRI检查技术,脉冲序列-SE序列：控制TR及TE改变组织T1、T2和质子密度-梯度回波（快速SE序列)-回波平面成像（快速）脂肪抑制技术：鉴别组织有无脂肪成分对比增强：使用能使质子驰豫时间缩短的顺磁性物质,MRI检查技术（续）,血管造影：时间飞跃TOF法、相位对比P
17、C法水成像（长TE技术）功能成像-弥散成像-灌注成像-皮层激发功能定位,MRI分析,MRI类型与磁场强度扫描条件多方位诸幅图像多条件的观察正常结构异常表现的细节功能情况和血管情况,MRI的应用,神经系统,头颈部,MRI的应用（续）,纵隔心脏,腹盆部器官,MRI的应用（续）,骨髓,软组织,第五章 医学影像的观察分析,成像原理图像特点成像方法,医学影像的观察,技术条件是否合格按一定顺序全面系统观察区分正常与异常详细了解病变细节：位置与分布、数目、形态、边缘、密度、邻近组织变化、功能状态,医学影像资料的分析,病变影像的细节同病异影、异病同影临床表现：年龄、性别、职业、接触史、生长环境其它辅助检查结果
18、,医学影像的诊断,肯定性诊断：确诊什么疾病否定性诊断：否定某种疾病的存在可能性诊断：有病变但难肯定性质-需要其他检查-观察复查-治疗性试验,综合应用,呼吸系统：X-CT心脏：X-B超-MRI-CT乳腺：超声-钼靶-MRI骨骼：X线-CT-MRI胃肠道：X线造影-CT-MRI-B超泌尿系：x线造影-B超-CT,第六章 图像存储与传输系统与信息放射学,第一节图像存储与传输系统Picture Archiving and Communicating System PACS：是以计算机为中心，对各种影像信息进行获取、传输和存档处理,图像获取,数字化图像通过DICOM3.0等方式直接输入PACS传统X线图
19、像经过信号扫描转换后输入PACS,图像传输,网线公用电话线光导纤维微波,图像存储与压缩,采用多种磁介质纪录存储通过间值与哈夫曼符号压缩后减少占用空间一张常规CR/DR约10M大小,信息处理,登记检索编辑后处理统计,PACS的分型,微型部分设备之间小型放射科中型医院内大型医院间,PACS的应用,科外及时阅读图像,提高效率与诊断水平减少胶片借调和丢失毁损减少胶片耗材减少占用空间便于会诊对比后处理提高图像质量利于HIS与RIS的联网应用和质量控制,信息放射学,包涵内容放射科工作的管理、质量控制QC、质量保证QA、影像信息的存档与传输PACS、远程放射学等,放射学信息系统RIS,通过计算机网络进行放射科的工作运行和管理检查预约、登记、书写报告、质量控制、质量保证、统计分析、查询,信息放射学的建立,以图像数字化为前提以放射信息系统RIS、影像信息存档与管理系统PACS和互联网为基础符合DICOM3.0标准与医院信息系统不冲突,信息放射学的作用,提高教学水平提高教学水平提高科研资料的积累符合现代医学的发展趋势,
