医学影像学总论--2014

河北医科大学石油临床医学院医学影像学教研室杨景震影像诊断学diagnosticimaging总论（第七版教材）说明：该课件用于医疗专业本科生授课，有动画设计，需采用放映模式观看放射诊断学-----医学影像学发展简史1895年伦琴（WilhelmConradRöntgen）发现了X线，并用于医学领域.1901年伦琴为世界上第一个荣获诺贝尔奖物理奖的人。人们为了纪念伦琴，将X射线命名为伦琴射线。1895年伦琴（WilhelmConradRöntgen）发现了X线，并用于医学领域.放射诊断学(diagnosticradiology)开始.20世纪40年代超声（ultrasonography,USG）20世纪70年代CT(x-raycomputedtomography,CT)20世纪80年代MRI(magneticresonanceimaging,MRI)常规的X线成像也已发展成计算X线成像(computedradiography,CR)和数字X线成像(digitalradiography,DR)以及数字减影血管造影（DigitalSubtractionAngiography，DSA）——形成包括X线诊断（包含CR、DR、DSA）、超声诊断、CT诊断、MRI诊断在内的影像诊断学体系今日的医学影像学包括：影像诊断学（diagnosticimaging）和介入放射学（interventionalradiology）•X线成像•X线计算机体层成像•超声成像（单独讲授）•磁共振成像•不同成像技术的临床应用、比较与综合应用•图像的观察和分析与影像诊断原则•影像检查的申请和影像诊断报告的应用•图像存档和传输系统与信息放射学•分子影像学（自学）影像诊断学总论X线成像一、X线成像基于什么原理？△X线的基本特性：穿透性、荧光效应、感光效应△人体组织的密度和厚度差异自然状态下的差异（固有的）病变状态下的差异（构成疾病诊断的原理）影像密度人体组织结构X线像上依密度不同而分三大类:1高密度:骨、钙化.2中等密度:软骨、肌肉、神经、实质脏器、体液等.3低密度:脂肪、气体等.密度与图像的关系密度、厚度与成像（看图理解）这三幅图片有何不同？其成因？中间图：女性乳房形成高密度；右肺部病变形成高密度数字化X线技术的出现使得传统的X线设备发生很大的变化二、X线设备与X线成像性能当今的X线设备：成像过程不同成像性能不同应用范围、价值不同二、X线设备与X线成像性能X线从这里发生：X线球管X线机（整机）X线机（乳腺机）控制台CR显示器、影像板CR的影像板及读取器DR设备数字减影血管（DSA）造影机二、X线设备与X线成像性能（一）传统X线设备与X线成像性能根据用途有不同的机型胶片作为载体；胶片管理有诸多不便空间分辨力较高密度分辨力较低图像的灰度不可调（二）数字化X线设备与X线成像性能依原理不同分为二种计算机X线成像（CR）、数字X线成像（DR）二、X线设备与X线成像性能4、DR是使用平板探测器（flatpaneldetectors,FPD）作为人体信息载体1、CR设备可与传统X线设备组合使用，而DR不能兼容，后者可有多种机型（DR胃肠机、DR乳腺机、DR床旁机等）2、CR或DR摄片时均需要将透过人体的X线信息数字化——计算机处理——转化为模拟的X线图像3、CR是以影像板（imageplate,IP）代替胶片作为人体信息载体数字化X线成像特点•摄片条件宽容度大•提高了图像质量•可以对图像进行后处理•利用网络、PACS系统进行调用、存储、传输•CR与DR相比，DR的使用范围、成像性能等更具优势。处理前与处理后的图像效果不同二、X线设备与X线成像性能（三）数字减影血管造影设备与X线成像性能•属于传统血管造影设备与计算机技术结合•用于心血管造影和介入治疗的专用数字化设备•使用数字减影方法除去与血管重叠的骨和软组织，仅保留清晰的血管。DSA原理示意图X线检查图像形成的基础自然对比人工对比（对比剂）三、X线检查方法称为平片（plainfilm）称X线造影检查（contrastexamination）自然对比三、X线检查方法工人对比三、X线检查方法（一）普通检查荧光透视(fluoroscopy)：用于实时或动态观察X线摄影(radiography)：用于记录病变特征和空间定位三、X线检查方法食管钡餐造影透视摄影：胸片透视：心脏搏动心血管造影透视三、X线检查方法（二）特殊检查•软X线摄影(softrayradiography）•X线减影技术•体层容积成像三、X线检查方法（二）特殊检查•软X线摄影(softrayradiography）•X线减影技术•体层容积成像三、X线检查方法（二）特殊检查•软X线摄影(softrayradiography）•X线减影技术•体层容积成像三、X线检查方法（三）X线造影检查（实施人工对比）1、X线对比剂类型及应用：医用硫酸钡、水溶性有机碘对比剂2、X线对比剂引入途径：直接引入：口服、灌注、穿刺间接引入：经静脉注入四、X线检查的安全性X线防护三原则：1、屏蔽防护2、距离防护3、时间防护X线照射具有生物效应，超剂量照射可引发放射性损伤，故应注意选择适应症避免不必要的照射。孕妇、小儿当属禁忌五、X线图像特点•X线图像特点（传统或数字化共有）1、人体不同组织结构的密度是通过黑白不同的灰度展示：即黑、灰、白。术语称之为：低密度、中等密度、高密度。当病变造成影像密度变化时，描述为：密度增高或密度减低2、X线的影像是组织结构叠加的图像，这就使得有些病变影像或正常结构较难或不能显示。•X线图像识别要点1、不同的组织结构的影像表现高密度：骨、钙化——白影；中等密度：肌肉、实质器官、含液器官——灰影低密度：气体、脂肪——极黑或黑影2、重叠的结构获得的影像是多种结构的相互重叠超声成像UltrasonicImaging（单独讲授）X线计算机体层成像(X-rayComputedTomographyCT)CT是由英国工程师Hounsfield设计并于1971年应用于临床的现代医学成像技术.CT的应用明显提高了病变检出率和诊断率，极大地促进了医学影像诊断学的发展，为此Hounsfield获得了1979年诺贝尔生理医学奖.一、CT成像的基本原理CT也属于X线数字化成像。CT成像包括以下三个连续过程：•获取扫描层面的数字化信息X线——人体——探测器——模/数转换——信息数字化•获取扫描层面各个体素的X线吸收系数数字化信息——计算机处理——获得层面内各个体素X线吸收系数——层面数字矩阵•获取CT灰阶图像数字化矩阵——按数值高低赋予不同灰阶（数/模转换）——黑白不同CT图像CT图像是如何产生的？（一）CT设备•普通CT(plainCT)•螺旋CT(spiralCT,SCT)•多层螺旋CT(multislicespiralCTMSCT)•双源CT(dualsourceCT,DSCT)•能谱CT（CTenergyspectralImaging）二、CT设备与CT成像性能CT的发展普通CT与螺旋CT成像示意图1、多层螺旋CT（MSCT）或称多排探测器螺旋CT（multi-detectorrowCT,MDCT）（一）CT设备•Z轴（纵轴）装有多排探测器•X线管和多排探测器围绕受检部位连续快速同步旋转和扫描，同时病人床沿纵轴恒速平移。•采集的信息不再是限于某一层面，而是某一段容积内的数据，故也称为容积CT（volumeCT）•单周360度的扫描速度0.27-0.40s，层厚可小至0.5mm传统式CT间隔式扫描螺旋CT连续容积式扫描多层(排)螺旋CT机4、8、16、64、128、256、320、640层2、双源CT（一）CT设备•双源CT是设备内配置2个X线球管和2组探测器的多层螺旋CT•扫描速度更快（提高了时间分辨力）•可以进行CT能谱成像双源CT结构3、能谱CT（一）CT设备•能谱CT是一种具有崭新能谱成像功能的MSCT，是CT成像新模式•通常CT成像所应用的X线包含不同能量的光子，为混合能量成像。成像中，低能量光子被吸收，导致穿透后的X线束硬化（形成线束硬化性伪影）——CT值不精确•能谱CT是将传统的X线的混合能量分解成40-140KeV的101个连续的单能量，从而获得不同物质的能谱曲线，在一定的程度上实现了物质的定性分析和能量测定•通过后处理软件选择不同的能谱对金属成像以此消除金属物所产生的低能伪影能谱CT机1、CT成像的主要优势（二）CT成像性能（1）密度分辨力高：CT的密度分辨力高，相当于传统X线成像的10-20倍，能够分辨脑、纵膈、腹部、盆腔脏器并能敏感地发现病灶。（2）组织结构无重叠，称断层图像，明显提高病变检出率。（3）可行多种图像后处理：因CT是数字化图像，采用计算机软件对图像数据进行多种的后处理，提高诊断价值。（4）密度量化分析：对眼观的密度高低可用量化指标CT值（亨氏单位，Hounsfieldunit,HU）表示。1、CT成像的主要优势（二）CT成像性能●人各组织及病变CT值范围为-1000至+1000HU。若CT图像用2000个灰阶表示，其图层次将非常丰富●但人眼视域仅16个灰阶，若将2000个分度划分为16个灰阶，则每个灰阶CT值为2000/16=125HU，即相邻两组织间CT值相差125HU时,人眼才能分辨。●为使感兴趣区结构达最佳观察效果，按CT值范围选不同窗设置（窗位、窗宽），若窗宽为100HU，窗位为0HU，其CT值范围为-50HU～＋50HU；若窗位改为50HU，则其CT值范围为0HU～＋100HU6.25HU（100／16）100HU（1600／16）再理解一下窗技术2、CT成像的局限性（二）CT成像性能•常不能整体显示器官结构及病变（横断图像），高档CT可用二维、三维后处理技术来弥补。•多幅图像不利于快速观察（由先进的显示技术弥补）。•部分容积效应：图像中同一体素内含两种密度不同组织时，则该像素所显示的密度或测得的CT值失真，或遗漏小病变（采用更薄层图像弥补）。•较高的X线辐射剂量：CT检查辐射剂量是传统X线技术的数十倍甚至更多，须严格掌握适应症。考考你：两张图有明显差别，什么原因导致？（一）平扫检查三、CT检查方法平扫（plainscan）是指不用对比剂（不包括腹部常规检查使用的胃肠对比剂）的扫描，常规先做平扫。一些疾病平扫可以诊断；更多见的是平扫虽发现病变却不能明确诊断；甚至平扫不能显示病变（二）对比增强检查三、CT检查方法对比增强（contrastenhancement,CE）是经静脉注入水溶性有机碘对比剂后再行扫描的方法，简称为增强检查。•注意预防碘过敏•适应者：平扫发现或可疑病变而不能明确诊断平扫无异常，而临床或其他检查提示有病变•增强图像评价：正常组织或病变因含碘对比剂而密度增高，称之为“强化”。有无强化？强化程度？强化方式？——有助于病变定性诊断（二）对比增强检查三、CT检查方法对比增强（contrastenhancement,CE）依照注入对比剂后的扫描延迟时间和扫描次数，分为以下方法：•普通增强检查：多用于颅脑疾病的诊断•多期增强检查：即动态观察病变强化程度随时间所发生的变化，用于定性诊断。多用于腹、盆腔病变。•CT血管成像（CTangiography,CTA）用于血管病变的诊断。•CT灌注成像（CTperfusionimaging）反映毛细血管水平的血流灌注状况，属于功能成像。用于脑梗塞、肺梗塞等。右颈动脉狭窄,CT增强无异常CBF（脑血流量）：右侧脑组织血流减慢CBV示双侧血容量无明显差异MTT示右脑组织血流平均通过时间延长平扫9:389:399:42（三）CT能谱检查三、CT检查方法CT能谱检查能够提供：•扫描层面的各种单能量CT图像•测量各个单能量图像上同一部位组织结构或病变CT值，进而获得能谱CT值曲线（spectralHUcurve）,简称能谱曲线。•扫描层面物质（例如水和碘）密度的CT图像，此即物质分离技术。可为病变的检出和诊断提供更多的信息。•消除金属伪影病变的恶性程度定性分析消除金属伪影（四）图像后处理技术三、CT检查