临床医学影像绪论.ppt

影像诊断学,绪论,X线的发现,1895年德国物理学家伦琴（Wilhelm Conrad Rntgen）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。,1896年拍摄的x线反转片,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-闪烁显像（-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-ray computed tomography, x-ray CT、CT）、磁共振成像（megnetic resonance imaging, MRI）和发射体层显像，包括单光子发射体层显像（single photon emission computed tomography, SPECT）和正电子发射体层显像（positron emission tomography，PET）。,医学影像学范畴,放射诊断学：X-ray、CT、MRI、DSA 超声诊断学：B超、超声心动图 核医学：ECT、SPECT、PET 介入放射学：血管性 、非血管性,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（diagnostic imaging）。,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。,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（picture achiving and communication system, 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，放射科是医院中作用特殊，任务重大，不可或缺的重要临床科室。,应注意的几个问题,1不同成像技术和检查方法在诊断中都有各自的优势与不足。 2影像诊断主要是通过对图像的观察、分析、归纳与综合而做出的。 3影像诊断必须结合临床材料，才有望做出正确的诊断。 4影像诊断的主要依据是图像。 5介入放射学与影像诊断学关系。,第一篇 影像诊断学 第一章 成像技术与临床应用,第一节 X线成像,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,X线成像基本原理与设备,（一）基本原理： 穿透性： 荧光效应：荧光效应是透视检查的基础。 感光效应： 电离效应： 还与人体组织结构之间有密度和厚度的差别有关。,不同密度组织与x线成像的关系,物理特性： 电磁波 波长 0.0006-50nm,X线管球的基本结构,X线成像原理： 穿透性、荧光效应、感光效应 人体组织密度和厚度差,X线成像特点: 灰阶成像、影像叠加和放大失真,正常胸片,数字X线成像,传统X线摄影以胶片作为介质，缺点是摄影技术条件要求严格、曝光宽容度小、影像灰度不可调节。 数字X线成像（DR）将X线摄影装置或透视装置同电子计算机相结合，将模拟信息转换为数字信息。,正常CR胸片,数字减影血管造影,血管造影是将水溶性碘对比剂注入血管内，使血管显影的X线检查方法。由于血管影与骨路及软组织影发生重叠，影响了血管的显示。数字减影血管造影(DSA)是通过计算机处理数字影像信息，消除骨路和软组织影像，使血管清晰显影的成像技术。,颅内动脉瘤,X线图像特点（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。,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,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,普通检查,三、X线检查技术,特殊检查：乳腺钼靶,特殊检查：体层摄影,人体组织结构基于密度上的差别，可产生x线对比，这种自然存在的差别，称之为自然对比，依靠自然对比所获的X线图像，常称之为平片。对于缺乏自然对比的组织或器官，可人为引入在密度上高于或低于它的物质，使之产生对比，称之为人工对比。这种引入的物质称之为对比剂，原称造影剂。由人工对比方法进行的X线检查称之为造影检查。,造影检查,造影检查：对比剂 （钡剂，碘剂，气体等）,高密度,低密度,造影检查：,静脉肾盂造影,X线图像解读,分布 数量 形状 大小 边缘密度 器官功能 邻近组织改变,病变分析,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。,第二节 计算机体层成像,亨斯菲尔德 (Hounsfield) 1969年设计成功，1972年问世的。CT是用X线束对人体层面进行扫描，取得信息，经计算机处理而获得该层面的重建图像，是数字化成像。使x线成像不能显示的解剖结构和病变得以显影，从而显著扩大了人体的检查范围，提高了病变检出率和诊断的准确率。获得1979年的诺贝尔奖金。,亨斯菲尔德,CT工作原理,CT扫描模式图与图像重建,人体组织的CT值,像素、层厚与CT图像,CT图像的特点,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。,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（density resolution）高，相当于普通X线图像的1020倍。,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。,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（spatial resolution）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。,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（Hunsfield Unit）。,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,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,CT图像,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。,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。,CT图像,腹部CTA,虚拟结肠镜,虚拟结肠镜,仿真鼻镜,仿真支气管镜检查,CT检查的限度,X线电离辐射对人体有负面影响，虽然CT检查安全，但患者接受的射线剂量通常比X线摄影大； CT增强检查要使用碘对比剂，对碘剂过敏的患者不能行CT增强检查； 对脑组织和软组织(如肌肉、肌腱)以及软骨等组织的分辨力不如MRI； 不能任意方位直接成像等。,第三节 超声检查,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）。,超声是指振动频率每秒在20 000次(单位是赫兹，Hz)以上，医学上常用的超声频率为2.210.0兆赫(MHz)。 物理性质有： 指向性 反射、折射与散射 衰减与吸收,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。,第四节 磁共振成像,利用人体氢原子核在磁场中受到射频脉冲的激励而发生核磁共振现象，产生磁共振信号，经信号采集和计算机处理重建断层图像技术。1973年保罗.劳特伯 Lauterbur发病MRI成像技术，获2003年诺贝尔医学生理奖。,MRI发明贡献者,保罗.劳特伯,MRI设备基本结构示意图,MRI设备,MRI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,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,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（T1 weighted image, T1WI） 主要反映的是组织间T2值差别，为T2加权像（T2 weighted image, 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（proton density weighted image, PdWI）,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,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（gradient echo, GRE）序列、反转恢复（inversion recovery, IR）序列和平面回波成像（echo planar imaging, EPI）等亦经常应用,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,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,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（magnetic resonance angiography, 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,MRI图像的特点（9）,MRI功能成像（functional MRI, 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（diffusion wighted imaging , DWI）、灌注加权成像（perfusion wighted imaging ,PWI）和脑活动功能成像,MRI图像的特点（10）,磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy, 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,MRI 轴位T1WI,MRI 轴位T1WI,MRI 轴位T2WI,MRI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