医学影像学：医学影像绪论

1、 绪论绪论 一、医学影像学发展简史一、医学影像学发展简史 医学影像学：医学影像学： 1 1影像诊断学影像诊断学 2 2介入放射学介入放射学 二、医学影像学的临床应用价值二、医学影像学的临床应用价值 三、如何学习和应用医学影像学三、如何学习和应用医学影像学 一、X线成像 伦琴夫人的手部X线片 X线产生的基本条件 v1自由活动的电子自由活动的电子 v2电子高速运行电子高速运行 v3高速运行的电子突然受阻高速运行的电子突然受阻 X线成像的基本原理 X X线的基本性质线的基本性质：X X线的穿透性，荧光效应，感线的穿透性，荧光效应，感 光效应光效应 X线设备与X线成像性能 v传统传统X X线设备与线设

2、备与X X线成像性能线成像性能 v数字化数字化X X线设备与线设备与X X线成像性能线成像性能 v数字减影血管造影设备与数字减影血管造影设备与X X线成像性能线成像性能 X线检查方法 v 普通检查普通检查- X- X线摄影；荧光透视。线摄影；荧光透视。 v 特殊检查特殊检查-软软X X线摄影；线摄影；X X线减影技术；体层容积成像线减影技术；体层容积成像 。 v X X线造影检查线造影检查-X-X线对比剂类型及应用；线对比剂类型及应用；X X线对比剂引入线对比剂引入 途径。途径。 X线图像特点 v1图像上的黑白灰度反映组织结构的密度图像上的黑白灰度反映组织结构的密度 v2X线图像是组织结构影像

3、的叠加图像线图像是组织结构影像的叠加图像 X线检查的安全性 辐射防护基本原则；辐射防护基本原则； 屏蔽防护屏蔽防护 距离防护距离防护 时间防护时间防护 二、二、CT总论 X线计算机体层摄影线计算机体层摄影 (computed tomography,CT) v是近代飞跃发展的计算机技术和是近代飞跃发展的计算机技术和X X线检查技术相线检查技术相 结合的产物。结合的产物。 v19711971年英国年英国EMIEMI公司公司HounsfieldHounsfield工程师研制成功工程师研制成功 第一台头部第一台头部CTCT扫描机。这种诊断价值高、无痛苦扫描机。这种诊断价值高、无痛苦 、无创伤的诊断方法

4、、无创伤的诊断方法, ,是放射领域的重大突破。是放射领域的重大突破。 HounsfieldHounsfield也因此获得了也因此获得了19791979年的诺贝尔医学生年的诺贝尔医学生 物奖。物奖。 vGodfrey Hounsfield 基本概念基本概念 v1.体素和象素体素和象素 CTCT图像实际上是人体某一部位有一定图像实际上是人体某一部位有一定 厚度的体层图像。组成图像的基本单元被称为象素。象厚度的体层图像。组成图像的基本单元被称为象素。象 素实际上是体素在成像时的表现。象素是一个二维的概素实际上是体素在成像时的表现。象素是一个二维的概 念，体素是一个三维的概念念，体素是一个三维的概念

5、v2.矩阵矩阵 一个横成行、纵成列的数字阵列，将受检层面一个横成行、纵成列的数字阵列，将受检层面 分割为无数小立方体这些小立方体就是体素。分割为无数小立方体这些小立方体就是体素。 当图像面积为一固定值时，象素尺寸越小，组成当图像面积为一固定值时，象素尺寸越小，组成CTCT图像图像 矩阵越大，图像清晰度越高。反之亦然。矩阵越大，图像清晰度越高。反之亦然。 基本概念基本概念 v3.空间分辨率空间分辨率 又称高对比度分辨率，指在图像又称高对比度分辨率，指在图像 中可辨认的相邻物体空间几何尺寸的最小极限，即对影中可辨认的相邻物体空间几何尺寸的最小极限，即对影 像细微结构的分辨力。在保证一定的密度差前提

6、下，显像细微结构的分辨力。在保证一定的密度差前提下，显 示待分辨组织几何形态的能力。示待分辨组织几何形态的能力。 v4.密度分辨率密度分辨率 又称对比分辨率，是指在低对比又称对比分辨率，是指在低对比 情况下分辨组织密度细小差别的能力。情况下分辨组织密度细小差别的能力。CTCT的密度的密度 分辨力较普通分辨力较普通X X线高线高10201020倍。倍。 基本概念基本概念 v5.CT值值 X X线穿过人体的过程中，计算出每个单位容线穿过人体的过程中，计算出每个单位容 积的积的X X线吸收系数线吸收系数( (亦称衰减系数亦称衰减系数值值) )。将。将值换算成值换算成CTCT 值，以作为表达组织密度的

7、统一单位。值，以作为表达组织密度的统一单位。 单位为单位为HUHU（ Hounsfield UnitHounsfield Unit）水的）水的CTCT值为值为0HU0HU，骨皮质最高为，骨皮质最高为 1000HU1000HU，空气最低为，空气最低为-1000HU-1000HU，人体中密度不同的各种组，人体中密度不同的各种组 织的织的CTCT值在值在-1000-1000+1000HU+1000HU的的20002000个分度之间个分度之间 v6.窗宽与窗位窗宽与窗位 v窗窗 宽宽(window width) 人体组织人体组织CTCT值范围有值范围有20002000个分度，将不同灰度在荧屏上个分度，

8、将不同灰度在荧屏上 表示，由于灰度差别小，人的肉眼仅能分辨表示，由于灰度差别小，人的肉眼仅能分辨1616个灰度，个灰度， 即即1616个灰阶。用不同的窗宽提高不同组织结构的分辨率个灰阶。用不同的窗宽提高不同组织结构的分辨率 。 v 例例 如如 用用16个灰阶反映个灰阶反映2000个分度，所分辨的个分度，所分辨的CT值是值是125Hu ，也就是说两组织间的，也就是说两组织间的CT值差别小于值差别小于125Hu的则不能分的则不能分 辨。辨。 v6.窗宽与窗位窗宽与窗位 v窗窗 位位(window level) 又称窗中心，观察某一组织结构细节时，以该组织又称窗中心，观察某一组织结构细节时，以该组织

9、CTCT值值 为中心观察。为中心观察。 例例 如如 脑脑CTCT值约值约35Hu35Hu，选窗位就是，选窗位就是35Hu35Hu，而窗宽常，而窗宽常 用用100Hu100Hu，在荧屏图像上，在荧屏图像上1616个灰阶个灰阶CTCT值的范围为值的范围为15Hu15Hu 85Hu85Hu。 意意 义义 窗口技术对显示病变是很有意义的，在荧屏窗口技术对显示病变是很有意义的，在荧屏 图像上，加大窗宽，图像层次增多，组织对比减少，细图像上，加大窗宽，图像层次增多，组织对比减少，细 节显示差；窗宽调至最低，则没有层次，只有黑白图像节显示差；窗宽调至最低，则没有层次，只有黑白图像 。提高窗位，荧屏上所显示的

10、图像变黑，降低窗位则图。提高窗位，荧屏上所显示的图像变黑，降低窗位则图 像变白。像变白。 v7.伪影伪影 伪影是指在被扫描物体中并不存在而图像中却显示出来伪影是指在被扫描物体中并不存在而图像中却显示出来 的各种不同类型的影像。与病人及的各种不同类型的影像。与病人及CTCT机性能有关。机性能有关。 v8.部分容积效应部分容积效应 在同一扫描层面内含有两种以上不同密度的物质时其在同一扫描层面内含有两种以上不同密度的物质时其 所测所测CTCT值是它们的平均值，不能如实反映其中任何值是它们的平均值，不能如实反映其中任何种种 物质的物质的CTCT值，这种现象为部分容积效应或部分容积现象值，这种现象为部分

11、容积效应或部分容积现象 。 CT成像基本原理成像基本原理 v1.X线扫描数据的收集和转换线扫描数据的收集和转换 X X线射入人体，被人体吸收而衰减，受检部位密度影响线射入人体，被人体吸收而衰减，受检部位密度影响 最大，密度越高，对最大，密度越高，对x x线衰减越大。探测器组合收集衰减线衰减越大。探测器组合收集衰减 后的后的X X线信号线信号(X(X线光子线光子) )，将光子转变为可见光线，再将，将光子转变为可见光线，再将 光线集中，转变为电信号并放大借模拟数字转换器输光线集中，转变为电信号并放大借模拟数字转换器输 入的电信号转变为相应的数字信号后，送入计算机。入的电信号转变为相应的数字信号后，

12、送入计算机。 v 2.扫描数据处理和重建图像扫描数据处理和重建图像 计算机将输入的原始数据加以校正处理，再进行重建图计算机将输入的原始数据加以校正处理，再进行重建图 像；像； v 3.图像的显示及贮存图像的显示及贮存 经过数字模拟转换，转变为不同灰暗度的光点，形成图经过数字模拟转换，转变为不同灰暗度的光点，形成图 像，可由荧光屏显示，亦可拍成照片。像，可由荧光屏显示，亦可拍成照片。 CT检查方法检查方法 v（一）平扫（一）平扫 v（二）增强扫描（二）增强扫描 1.1.普通增强扫描；普通增强扫描； 2.2.多期增强扫描；多期增强扫描； 3.CT3.CT血管成像（血管成像（CTACTA）；）； 4

13、.CT4.CT灌注成像灌注成像 v（三）造影扫描（三）造影扫描 CT设备 v多层螺旋多层螺旋CTCT（MSCTMSCT） v双源双源CTCT v能谱能谱CTCT CT的主要优势 v密度分辨力高密度分辨力高 v可进行密度量化分析可进行密度量化分析 v组织结构影像无重叠组织结构影像无重叠 v可进行多种图像后处理可进行多种图像后处理 CT图像后处理 v二维显示技术二维显示技术 1.1.薄层面重组薄层面重组 2.2.多平面重组（多平面重组（MPRMPR） 3.3.曲面重组（曲面重组（CPRCPR） v三维显示技术三维显示技术 1.1.最大强度投影（最大强度投影（MIPMIP） 2.2.最小强度投影（最

14、小强度投影（minIPminIP） 3.3.表面遮盖技术（表面遮盖技术（SSDSSD） 4.4.容积再现技术（容积再现技术（VRVR） CT诊断的临床应用诊断的临床应用 vCTCT诊断由于它的特殊诊断价值，已广泛应用于临诊断由于它的特殊诊断价值，已广泛应用于临 床。应在了解其优势的基础上，合理的选择应用床。应在了解其优势的基础上，合理的选择应用 。 CT图像 三、三、MR总论 磁共振成像（磁共振成像（MRI）是利用强外磁场内人体中的氢）是利用强外磁场内人体中的氢 原子核即氢质子（原子核即氢质子（1H）在特定射频（）在特定射频（RF)脉冲作脉冲作 用下产生磁共振现象，所进行的一种医学成像技用下产

15、生磁共振现象，所进行的一种医学成像技 术。术。 磁共振成像磁共振成像 MRI v磁共振成像是利用原子核在磁场内所产生的信号磁共振成像是利用原子核在磁场内所产生的信号 经重建成像的一种影像技术。经重建成像的一种影像技术。 v核磁共振现象是由核磁共振现象是由blochbloch和和PurcellPurcell在在19461946年发现年发现 的的,1952,1952年获诺贝尔物理奖年获诺贝尔物理奖. . v19731973年年LauterburLauterbur发表发表了了MRIMRI成像技术。成像技术。 vMRIMRI现已成为临床的一个重要的检查手段现已成为临床的一个重要的检查手段。 MRI成像

16、基本原理 v1.1.人体在强外磁场内产生纵向磁矢量和人体在强外磁场内产生纵向磁矢量和H H1 1进动。进动。 v2.2.发射特定的发射特定的RFRF脉冲引起磁共振现象。脉冲引起磁共振现象。 v3.3.停止停止RFRF脉冲后脉冲后H H1 1恢复至原有状态并产生恢复至原有状态并产生MRMR信号信号 。 v4.4.采集，处理采集，处理MRMR信号并重建为信号并重建为MRIMRI图像。图像。 MRI成像基本概念成像基本概念 v1.核磁核磁: 氢原子核中只有一个质子氢原子核中只有一个质子, ,质子有沿自身轴旋转质子有沿自身轴旋转 （自旋（自旋) )的固有本性的固有本性, ,质子距原子核中心有一定的质子

17、距原子核中心有一定的 距离距离, ,因此质子自旋就相当于正电荷在环行线圈因此质子自旋就相当于正电荷在环行线圈 中流动中流动, ,同样地在其周围也会出现一个磁场同样地在其周围也会出现一个磁场, ,此即此即 为核磁为核磁. . MRI成像基本概念成像基本概念 v2.磁场用磁矩来表示。磁场用磁矩来表示。 磁矩本身有大小磁矩本身有大小, ,又有方向又有方向( (又称磁化矢量又称磁化矢量).).如将如将 生物组织置于一个大的外加磁场中生物组织置于一个大的外加磁场中( (主或静磁场主或静磁场 ),),则质子磁距方向发生变化则质子磁距方向发生变化, ,结果是较多的质子结果是较多的质子 磁距指向与主磁场方向相

18、同磁距指向与主磁场方向相同. .因此因此, ,出现与主磁场出现与主磁场 方向一致的宏观磁化矢量方向一致的宏观磁化矢量.MRI.MRI涉及和讨论的主要涉及和讨论的主要 是宏观磁化矢量的变化规律是宏观磁化矢量的变化规律. . MRI成像基本概念成像基本概念 v核磁弛豫核磁弛豫 给予符合给予符合LarmarLarmar频率的射频脉冲频率的射频脉冲, ,被激励的质被激励的质 子群发生共振子群发生共振, ,宏观磁化矢量离开平衡状态。但宏观磁化矢量离开平衡状态。但 脉冲停止后脉冲停止后, ,宏观磁化矢量又自发地回复到平衡宏观磁化矢量又自发地回复到平衡 状态状态, ,这个过程称为这个过程称为“核磁弛豫核磁弛

19、豫” MRI成像基本概念成像基本概念 v纵向弛豫时间纵向弛豫时间(T1时间时间): 为纵向宏观磁化矢量回复到最终平衡状态的为纵向宏观磁化矢量回复到最终平衡状态的63%63% 所需时间所需时间. . v横向弛豫时间横向弛豫时间(T2时间时间): 横向磁化矢量衰减到其原来值横向磁化矢量衰减到其原来值37%37%所需的时间所需的时间. . MRI成像基本概念成像基本概念 vMRIMRI图像若主要反映组织间图像若主要反映组织间T1T1特征参数时，为特征参数时，为T1 加权像（加权像（T1WI)。 v若主要反映组织间若主要反映组织间T2T2特征参数时，为特征参数时，为T2加权像加权像 （T2WI)。 几

20、种正常组织在几种正常组织在T1及及T2上的信号强度与影像灰度上的信号强度与影像灰度 脑白质脑白质 脑灰质脑灰质脑脊脑脊 液和液和 水水 脑脑 膜膜 肌肉肌肉脂肪脂肪骨皮质骨皮质骨髓骨髓 T1WI信号强度信号强度较高较高中等中等低低低低中等中等高高低低高高 影像灰度影像灰度白灰白灰灰灰黑黑黑黑灰灰白白黑黑白白 T2WI信号强度信号强度中等中等较高较高高高低低中等中等较高较高低低中等中等 影像灰度影像灰度灰灰白灰白灰白白黑黑灰灰灰白灰白黑黑灰灰 MRI的设备 v1.1.高场强高场强1.5T1.5T和和3.0T3.0T超导性超导性MRMR机机 v2.2.低场强低场强0.2-0.35T0.2-0.35T永磁型永磁型MRMR机机 3.0T MRI扫描器 MRI的主要优势 v1.1.组织分辨率高组织分辨率高 v2.2.直接进行直接进行水成像水成像 v3.3.直接进行直接进行血管成像血管成像 v4.4.直接进行功能磁共振检查：直接进行功能磁共振检查：扩散加权成像扩散加权成像（ DWIDWI），），灌注加权成像灌注加权成像（PWIPWI）和）和脑功能定位成像脑功能定位成像 等检查。等检查。