医学影像学---总论

总论X线的发现1895年德国物理学家伦琴（WilhelmConradRöntgen）发现了X线，不久被用于人体疾病检查，由此而形成了放射诊断学影像技术的发展（1）自20世纪50年代开始，随着科学技术水平的不断提高，成像技术和检查方法亦获得了迅速发展，相继出现了超声成像（ultrasonography）和核素γ-闪烁显像（γ-scintigraphy）影像技术的发展（2）70和80年代分别开发了X线计算机体层成像（x-raycomputedtomography,x-rayCT、CT）、磁共振成像（megneticresonanceimaging,MRI）和发射体层显像，包括单光子发射体层显像（singlephotonemissioncomputedtomography,SPECT）和正电子发射体层显像（positronemissiontomography，PET）放射诊断学领域的扩展随着上述影像技术的迅猛发展极大地拓宽了原有放射诊断学领域，形成了包括规X线诊断、超声诊断、核素显像诊断、CT和MRI诊断在内的医学影像诊断学（diagnosticimaging）医学影像诊断学的目的虽然各种成像技术的成像原理与方法不同，诊断价值与限度亦各异，但都是使人体内部结构和器官成像，借以了解人体解剖与生理功能状况及病理变化，以达到疾病诊断的目的ä数字化成像的发展与优势目前，数字化成像已由CT、MRI等扩展至X线成像，从而改变了传统X线的成像模式。数字化成像有利于图像信息的保存和传输。应用图像存档与传输系统（pictureachivingandcommunicationsystem,PACS）不但极大地方便了病人的就诊，而且使远程放射学（teleradiology）得以发展，实现了快速远程会诊医学影像学的重要作用纵观医学影像诊断学的发展，其应用领域在不断地扩大，诊断水平亦在不断地提高，已成为临床医学中的重要学科之一，放射课是医院中作用特殊，任务重大，不可或缺的重要临床科室对医学影像学医师的要求作为一名即将走向医学影像学工作岗位的影像专业医学生，除了要求了解专业发展的最新动态和努力学习影像诊专业的基本理论、基本知识和基本技能外,尚需熟悉临床各相关学科的一些专业知识，掌握医学影像诊断的基本原则和步骤及正确书写诊断报告书，才能成为一名合格的医学影像学医师X线发现者最早拍摄的人体X线片X线公开发表1896年拍摄的x线反转片CT发明人MR发明贡献者第一节不同成像技术的特点和临床应用不同成像技术的特点和临床应用影像诊断的主要依据或信息的来源是图像。各种成像技术所获得的图像，不论是X线、超声、CT或MRI，绝大多数都是以由白到黑不同灰度的影像来显示。不同成像技术的成像原理并不相同，其图像上的灰度所反映的组织结构或表示的意义亦就有所不同第一节不同成像技术的成像基础X线与CT：依据组织间的密度差异，黑、白灰度所反映的是对X线吸收值的不同MRI：依据组织间的弛豫时间差异，黑、白灰度所映的是代表弛豫时间长短的信号强度超声：依据不同组织所具有的声阻抗和衰减的声学特性，黑、白灰度代表的是回声的弱与强第一节X线图像的特点（1）X线图像由自黑到白不同灰度的影像组成，属于灰度成像这种灰度成像是通过密度及其变化来反映人体组织结构的解剖和病理状态第一节X线图像的特点（2）人体组织结构的密度与X线图像上的密度是两个不同的概念前者是指人体组织单位体积物质的质量后者则指X线图像上所示影像的黑白程度两者之间有一定的关系，即物质的密度高，比重大，吸收的X线量多，在图像上呈白影。反之，物质的密度低，比重小，吸收的X线量少，在图像上呈黑影第一节X线图像的特点（3）X线图像是X线束穿透某一部位内不同密度和厚度组织结构后的投影总和，是该穿透路径上各个结构影像的相互叠加这种叠加的结果，可使一些组织结构或病灶的投影因累积增益而得到很好的显示，但也可使一些组织或病灶的投影被覆盖而较难或不能显示第一节X线管球的基本结构不同密度组织与x线成像的关系正常胸片正常CR胸片X线图像的特点（4）普通X线图像是模拟成像，图像上的影像灰度和对比度与摄片参数、冲洗条件密切相关数字化X线成像（digitalradiography,DR）克服了这一缺陷，如同其它数字化成像，通过灰阶处理和窗显示技术，可改变影像的灰度和对比度，从而使组织结构及病灶得到最佳显示第一节X线诊断的临床应用X线用于临床疾病诊断已有百余年历史。尽管现代成像技术如超声、CT和MRI对疾病诊断显示出很大的优越性，但并不能完全取代X线检查。一些部位如胃肠道仍主要使用X线检查；而骨骼系统和胸部也多首选X线检查第一节X线图像X线图像X线诊断的限度中枢神经系统、肝、胆、胰和生殖系统等疾病的诊断主要靠现代成像技术，而X线检查的价值有限第一节超声图像的特点超声的黑白声像图由众多的像素组成，像素的明、暗反映了回声的强、弱荧光屏上最亮到最暗的影像变化为灰度，将灰度分为等级称为灰阶（grayscale）第一节超声诊断的临床应用超声检查无创伤、无幅射、易行且价格相对低廉，一般无需使用对比剂便可获得人体各部位高清晰度的断层图像，还能观察运动器官的活动和其变化，超声检查已广泛用于内、外、妇产、儿和眼科的疾病诊断，并且已成为许多脏器、软组织器官病变的首选影像学检查方法第一节CT图像的特点（1）CT图像是数字化图像，是重建图像，是由一定数目从黑到白不同灰度的像素按固有矩阵排列而成。这些像素的灰度反映的是相应体素的X线吸收系数第一节CT图像的特点（2）如同普通X线图像，CT图像亦是用灰度反映器官和组织对X线的吸收程度与普通X线图像不同，CT的密度分辨力（densityresolution）高，相当于普通X线图像的10~20倍第一节CT图像的特点（3）CT能清楚显示由软组织构成的器官，如脑、脊髓、纵隔、肝、胰、脾、肾及盆腔器官，并可在良好图像背景上确切显示出病变影像，这种病灶的检出能力是常规X线图像难以比拟的第一节CT图像的特点（4）CT图像的基本单位是像素，虽然像素越小，数目越多，构成的图像越细致，空间分辨力（spatialresolution）就越高，但总体而言，CT图像的空间分辨力不及X线图像。尽管存在这一不足，但CT图像高的密度分辨力所产生的诊断价值要远远超过这一不利因素带来的负面影响第一节CT图像的特点（5）由于CT图像是数字化成像，因此不但能以不同的灰度来显示组织器官和病变的密度高低，而且还可应用X线吸收系数表明密度的高低程度，具有量化概念，这是普通X线检查所无法达到的。在实际工作中，CT密度的量化标准不用X线吸收系数，而是用CT值，单位为HU（HunsfieldUnit）第一节CT图像的特点（6）在荧光屏上，为了使CT图像上欲观察的组织结构和病变达到最佳显示，需使用窗技术，其包括窗位和窗宽提高窗位，荧光屏上所显示的图像变黑降低窗位则图像变白增大窗宽，图像上的层次增多，组织间对比度下降缩小窗宽，图像上的层次减少，组织间对比度增加第一节CT图像的特点（7）CT图像是数字化图像，因此能够运用计算机软件进行各种后处理。CT图像后处理技术函概了各种二维显示技术、三维显示技术及其它多种分析、处理和显示技术第一节经典CT扫描仪旋转与旋转固定式扫描像素、层厚与CT图像CT图像CT扫描模式图与图像重建人体组织的CT值CT图像CT图像CT诊断的临床应用（1）CT检查由于它的突出优点即具有很高的密度分辨力，而易于检出病灶，特别是能够较早地发现小病灶，因而广泛用于临床。尤其是近年来，螺旋CT和多层CT的应用，以及多种后处理软件的开发，使得CT的应用领域在不断地扩大第一节CT诊断的临床应用（2）目前，CT检查的应用范围几乎函概了全身各个系统，特别是对于中枢神经系统、头颈部、呼吸系统、消化系统（消化管除外）、泌尿系统和内分泌系统病变的检出和诊断都具有突出的优越性第一节CT检查的限度CT检查使用X线，具有辐射性损伤，这就限制了CT在妇产科领域中的应用CT检查虽能发现绝大多数疾病，准确地显示病灶的部位和范围，然而如同其它影像学检查，CT对疾病的定性诊断仍然存在一定的限度第一节CT图像虚拟结肠镜虚拟结肠镜虚拟结肠镜腹部CTAMRI图像的特点（1）如同CT图像一样，MRI图像也是数字化图像，是重建的灰阶图像，因此亦具有窗技术显示和能够进行各种图像后处理的特点第一节MRI图像的特点（2）与CT检查的单一密度参数成像不同，MRI检查有多个成像参数的特点，即有反映T1弛豫时间的T1值、反映T2弛豫时间的T2值和反映质子密度的弛豫时间值第一节MRI图像的特点（3）主要反映的是组织间T1值差别，为T1加权像（T1weightedimage,T1WI）主要反映的是组织间T2值差别，为T2加权像（T2weightedimage,T2WI）主要反映的是组织间质子密度弛豫时间差别，为质子密度加权像（protondensityweightedimage,PdWI）第一节MRI图像的特点（4）在T1WI、T2WI和PdWI像上产生不同的信号强度，具体表现为不同的灰度。MRI检查就是根据这些灰度变化进行疾病诊断的。因此，组织间以及组织与病变间弛豫时间的差别，是磁共振成像诊断的基础第一节MRI图像的特点（5）MRI图像另一个特点是能多种序列成像最常应用的是经典的自旋回波（SE）序列和快速自旋回波（TSE;FSE）序列梯度回波（gradientecho,GRE）序列、反转恢复（inversionrecovery,IR）序列和平面回波成像（echoplanarimaging,EPI）等亦经常应用第一节MRI图像的特点（6）在常规SE序列T1WI或T2WI上叠加预饱和脂肪抑制技术，可使脂肪组织呈低信号表现，而保留其它组织的T1或T2对比第一节MRI图像的特点（7）直接多方位成像也是MRI检查的一个特点。和常规CT通常获取的轴位断层图像以及通过后处理得到的重组图像不同，MRI检查可以直接获得轴位、冠状位和矢状位以及任何方位的倾斜断层图像第一节MRI图像的特点（8）MRI图像的特点还有基于流空现象，不使用对比剂，即可使血管和血管病变成像，即磁共振血管造影（magneticresonanceangiography,MRA）。MRA不但能显示血管的形态学表现，而且可以反映血流方向和血流速度等方面的信息第一节MRI图像的特点（9）MRI功能成像（functionalMRI,fMRI）可提供人体的功能信息，亦属MRI成像特点之一。包括扩散加权成像（diffusionwightedimaging,DWI）、灌注加权成像（perfusionwightedimaging,PWI）和脑活动功能成像第一节MRI图像的特点（10）磁共振波谱（magneticresonancespectroscopy,MRS）是利用磁共振化学位移现象来测定组成物质的分子成份的一种检测技术，亦是目前唯一可测得活体组织代谢物的化学成分和含量的检查方法第一节MR设备基本结构示意图MR设备MRI轴位T1WIMRI轴位T1WIMRI轴位T2WIMRI诊断的临床应用（1）MRI检查以其多参数、多序列、多方位成像和软组织分辨力高等特点以及能够行MR水成像、MR血管造影、MRI功能成像和MR波谱成像等独特的优势，目前已广泛用于人体各个系统检查和疾病诊断第一节MRI诊断的临床应用（2）总体而言，与其它成像技术比较，MRI检查具有能够早期发现病变、确切显示病变大小和范围、且定性诊断准确率高等优点，可用于各个部位先天性发育异常、炎性疾病、血管性疾病、良恶性肿瘤、外伤以及退行性和变性性疾病等的发现和诊断第一节MRI检查的限度MRI显示钙化不敏感，对于骨骼系统以及胃肠道方面的检查有一定的限度对呼吸系统的病变显示和诊断还远不及CT检查MRI检查费用较高，设备还远不及超声和CT那样普及，而限制了其应用第一节MRI图像MRI图像正常脑1HMRSMRI图像MRAMRI图像第二节不同成像技术和方法的比较及综合应用第二节不同成像技术和方法的比较及综合应用（1）近年来，医学影像检查技术的发展十分