医学影像学总论

1、 第一章第一章 医学影像学总论教师：汪湍 讲师 主治医师 新医大三附院 目的目的：通过总论X线相关内容学习，掌握X线检查技术、X线观察、分析与诊断 。为各论学习打下基础。 要求要求： 1、了解X线的产生、X线成像的基本原理。骨、关节X线检查方法。 2、熟悉X线的特性。 3、掌握X线检查技术，X线成像的观察、分析、诊断 。 概述 医学影像学(Medical Imaging)或放射学（Radiology)包括： 透视（透视（fluoroscopyfluoroscopy） X X线摄影（线摄影（x-ray radiographyx-ray radiography） 常规体层摄影（常规体层摄影（con

2、ventional tomographyconventional tomography）、）、 造影检查（造影检查（contrast examinationcontrast examination） 计算机体层成像（计算机体层成像（computed tomographycomputed tomography，CT)CT) 磁共振成像（磁共振成像（magnetic resonance imagingmagnetic resonance imaging，MRI)MRI) 超声成像（超声成像（ultrasonographyultrasonography，USG)USG)放射治疗学（Therapeut

3、ic Radiology）:利用利用辐射线进行治疗辐射线进行治疗 核医学（Nuclear Medicine）:利用放射性核利用放射性核素（素（radionuclideradionuclide）诊断（功能成像）与治疗）诊断（功能成像）与治疗介入放射学（Interventional Radiology）:在在影像诊断设备监视和引导下，利用介入器材，影像诊断设备监视和引导下，利用介入器材，经皮操作，对疾病进行诊断和治疗经皮操作，对疾病进行诊断和治疗放射诊断学 1895 W.C.RoentgenW.C.Roentgen（德）发现（德）发现X X线，线，19011901获获 诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖

4、 1896 第一张人体第一张人体X X线照片，放射诊断学诞生线照片，放射诊断学诞生 传统放射诊断学主要包括：传统放射诊断学主要包括： 透视（透视（fluoroscopyfluoroscopy）、平片（）、平片（plain filmplain film）、造）、造 影检查（影检查（contrast examinationcontrast examination）、常规体层成像）、常规体层成像（conventional tomographyconventional tomography） 1969 G.H.Hounfield( G.H.Hounfield(英）设计成功英）设计成功CTCT装置，装置

5、，19721972发表第一幅发表第一幅CTCT图像，图像，19791979获诺贝尔医学生获诺贝尔医学生理学奖理学奖螺旋螺旋CT(spiral or helical CT)CT(spiral or helical CT)多层螺旋多层螺旋CT(multi-slice spiral CT)CT(multi-slice spiral CT)超高速超高速CT(ultrafast CT,UFCT)CT(ultrafast CT,UFCT)电子束体层摄影电子束体层摄影(electron beam (electron beam tomography,EBT)tomography,EBT) 1977 P.C.L

6、auterbur( P.C.Lauterbur(美）发表第一幅美）发表第一幅MRIMRI图图像，像，19801980第一台商用第一台商用MR MR 机问世机问世MRMR血管成像（血管成像（MR angiography , MRAMR angiography , MRA）MR MR 波谱（波谱（MR spectroscopy , MRSMR spectroscopy , MRS）功能性功能性MRIMRI（functional MRI, fMRIfunctional MRI, fMRI） 1970s 介入放射学介入放射学 其它 数字减影血管造影（数字减影血管造影（digital subtracti

7、on digital subtraction angiography , DSA angiography , DSA） 计算机计算机X X线摄影（线摄影（computed radiography , CRcomputed radiography , CR） 数字式数字式X X线摄影（线摄影（digital radiography , DRdigital radiography , DR） B B型超声和多普勒超声型超声和多普勒超声 图像存档和通讯系统（图像存档和通讯系统（picture archiving and picture archiving and communication syst

8、en ,PACS communication systen ,PACS） 目前，医学影像学已从显示宏观结构发展到反目前，医学影像学已从显示宏观结构发展到反映分子、生化方面的变化；从显示形态改变到反映分子、生化方面的变化；从显示形态改变到反映功能变化；从单纯诊断向诊断与治疗方向发展，映功能变化；从单纯诊断向诊断与治疗方向发展，成为医疗工作中的重要支柱，也是目前发展最迅成为医疗工作中的重要支柱，也是目前发展最迅速、最活跃的临床学科之一速、最活跃的临床学科之一 学习放射诊断学与介入放射学应注意掌握各学习放射诊断学与介入放射学应注意掌握各种影像设备的成像原理、检查方法、影像诊断、种影像设备的成像原理、

9、检查方法、影像诊断、诊断价值及限度诊断价值及限度第一章第一章 成像技术与成像技术与临床应用临床应用第一节 X线成像一、X线的产生X线的产生必须具备以下三个条件：自由活动的电子群自由活动的电子群电子群在高压电场和真空条件下高速进行电子群在高压电场和真空条件下高速进行电子群在高速运行时突然受阻电子群在高速运行时突然受阻二、X线的特性X X线是波长很短的电磁波。诊断用线是波长很短的电磁波。诊断用X X线波长为线波长为0.0080.031nm0.0080.031nm，比可见光短得多，肉眼不，比可见光短得多，肉眼不可见。主要特性如下：可见。主要特性如下： 1.穿透性 能穿透一般可见光不能穿能穿透一般可见

10、光不能穿 透的物质透的物质; ; 波长越短，穿透力越强波长越短，穿透力越强; ; X X线管线管电压越高，产生的电压越高，产生的X X线波长越短线波长越短 X X线成像的基础线成像的基础2.荧光效应 能激发荧光物质（如硫化锌镉、能激发荧光物质（如硫化锌镉、钨酸钙等）产生肉眼可见的荧光钨酸钙等）产生肉眼可见的荧光 X X线透视的基础线透视的基础3.感光效应 可使涂有溴化银的胶片感光可使涂有溴化银的胶片感光 X X线摄影的基础线摄影的基础4.电离作用 x x线穿过任何物质都可使之电线穿过任何物质都可使之电离。物质的分子分解为正、负离子。空气的电离。物质的分子分解为正、负离子。空气的电离程度（正负离

11、子量）与空气吸收的离程度（正负离子量）与空气吸收的X X线量成线量成正比正比 放射剂量学的基础放射剂量学的基础5.生物效应 可使机体和细胞结构受到可使机体和细胞结构受到 损害甚至坏死，损害程度与吸收损害甚至坏死，损害程度与吸收X X线量的大小线量的大小有关有关 放射治疗学的基础和放射防护必要性的依据放射治疗学的基础和放射防护必要性的依据三、X线机的基本结构 X线管 常用的是热阴极真空管，阴极为常用的是热阴极真空管，阴极为金属钨灯丝，阳极为钨靶金属钨灯丝，阳极为钨靶 变压器 降压变压器供应低压电流，使降压变压器供应低压电流，使阴极灯丝周围产生自由电子云；高压变阴极灯丝周围产生自由电子云；高压变压

12、器使压器使X X线管两极产生电压差线管两极产生电压差 控制器 用于调节电压、电流、控制用于调节电压、电流、控制X X线线的量和质的量和质 X X线管线管 变压器变压器 检查床检查床 操作台操作台 IITVIITV四、X线成像原理 X X线能使人体在荧光屏上或胶片上形成影线能使人体在荧光屏上或胶片上形成影像，主要是由于像，主要是由于X X线具有穿透性、荧光作用和线具有穿透性、荧光作用和感光作用等特性，同时也因为人体组织结构有感光作用等特性，同时也因为人体组织结构有密度和厚度的差别，这种差别，导致密度和厚度的差别，这种差别，导致X X线透过线透过人体各种不同组织结构时，被吸收的程度不同，人体各种不

13、同组织结构时，被吸收的程度不同，到达荧光屏或到达荧光屏或X X线片上的线片上的X X线量出现差异，从而线量出现差异，从而在荧光屏或在荧光屏或X X线片上形成黑白对比不同的影像。线片上形成黑白对比不同的影像。不同的人体组织结构，根据其密度的高低及其对X线吸收的不同可分三类：骨骼密度高，吸收密度高，吸收X X线量多，在线量多，在X X线片上显示为线片上显示为 白色，称为高密度影像白色，称为高密度影像软组织包括皮肤、肌肉、结缔组织、内脏及液包括皮肤、肌肉、结缔组织、内脏及液体等，体等，X X线片上显示灰白色，称为中等密度影像线片上显示灰白色，称为中等密度影像脂肪组织比一般软组织密度低，在比一般软组织

14、密度低，在X X线上显示线上显示灰黑色；灰黑色；气体的密度最低，吸收的密度最低，吸收X X线最大，在线最大，在X X线线片上呈深黑色，称为低密度影像片上呈深黑色，称为低密度影像不同方位投照时的影像变化 X线图像是从黑到白不同灰度的影像所线图像是从黑到白不同灰度的影像所组成，是组成，是X线束穿透某一部位的不同密度和线束穿透某一部位的不同密度和厚度组织后的投影总和，是该穿透路径上各厚度组织后的投影总和，是该穿透路径上各个结构影像相互叠加在一起的影像。个结构影像相互叠加在一起的影像。五、X线检查技术 X X线检查方法可分为常规检查、特殊检线检查方法可分为常规检查、特殊检查和造影检查三大类，常规检查包

15、括查和造影检查三大类，常规检查包括透视和透视和X X线摄影，是线摄影，是X X线检查中最基本线检查中最基本和应用最广泛的方法和应用最广泛的方法（一）X线常规检查 透视： 适用于人体天然对比较好的部位，适用于人体天然对比较好的部位， 如胸部透视，可观察肺、心脏和如胸部透视，可观察肺、心脏和 大血管。腹部则仅常用于观察膈大血管。腹部则仅常用于观察膈 下游离气体和胃肠道梗阻以及致下游离气体和胃肠道梗阻以及致 密的异物。胃肠道钡餐检查和钡密的异物。胃肠道钡餐检查和钡 剂灌肠时必须应用透视检查剂灌肠时必须应用透视检查 优点：简便易行，可转动病人体位进优点：简便易行，可转动病人体位进 行多方位观察，除可观

16、察形态行多方位观察，除可观察形态 变化外还可了解器官的动态活变化外还可了解器官的动态活 动，如呼吸和膈肌运动，心脏动，如呼吸和膈肌运动，心脏 和大血管的搏动，胃肠道的蠕和大血管的搏动，胃肠道的蠕 动和排空等动和排空等 主要缺点：不能显示细微改变和观察主要缺点：不能显示细微改变和观察 厚部位，不能留下永久的厚部位，不能留下永久的 记录记录 摄影 最基本的检查手段最基本的检查手段适用于人体任何部位适用于人体任何部位优点：受检者受照优点：受检者受照X X线量较少，能使人体厚、线量较少，能使人体厚、薄的各种结构较清晰地显示，可作永久性资料薄的各种结构较清晰地显示，可作永久性资料保存保存缺点：不能观察运

17、动功能缺点：不能观察运动功能 透视及摄影所获影像均为重叠影像透视及摄影所获影像均为重叠影像（二）特殊摄影检查（二）特殊摄影检查软线摄影（soft ray radiography）体层摄影（tomography) 通过特殊装置和操作获得某一特定层通过特殊装置和操作获得某一特定层面上的组织结构影像，而不属于该选定层面上的组织结构影像，而不属于该选定层 面的结构则被模糊掉面的结构则被模糊掉 常用于观察平片难于显示、重叠较多常用于观察平片难于显示、重叠较多和和 处于较深部位的病变，了解病变内部结处于较深部位的病变，了解病变内部结构有无破坏、空洞或钙化以及病变的确切构有无破坏、空洞或钙化以及病变的确切部

18、位和范围部位和范围放大摄影（放大摄影（magnification radiography） 高千伏摄影（high kV radiography)用高于用高于120kV120kV（常用（常用120150kV120150kV）的管电）的管电压进行摄影压进行摄影可在致密影像中显示出被隐蔽的病变可在致密影像中显示出被隐蔽的病变（三）造影检查 天然对比：天然对比： 人体组织自然存在的密度差别。人体组织自然存在的密度差别。 骨骼骨骼软组织软组织气体气体 人体组织结构中相当一部分，只依靠人体组织结构中相当一部分，只依靠自身密度与厚度差异不能在普通自身密度与厚度差异不能在普通X线检查中线检查中显影。显影。 此

19、时，通过此时，通过“人工对比人工对比”，将高于或，将高于或低于组织结构的物质引入器官内或其周围低于组织结构的物质引入器官内或其周围间隙使之产生对比显影，称为造影检查，间隙使之产生对比显影，称为造影检查，引入的物质称为对比剂引入的物质称为对比剂 对比剂主要分为两大类：对比剂主要分为两大类： 阳性对比剂，如原子量及比重大的碘、钡阳性对比剂，如原子量及比重大的碘、钡等；等； 阴性对比剂，如空气等（较少使用）阴性对比剂，如空气等（较少使用） 高密度对比剂：高密度对比剂： 钡剂：医用硫酸钡粉末钡剂：医用硫酸钡粉末 主要用于食管及胃主要用于食管及胃肠道肠道 碘剂：有机碘碘剂：有机碘 离子型离子型-泛影葡胺

20、泛影葡胺 非离子型非离子型-欧乃派克欧乃派克 低密度对比剂：二氧化碳、氧、空气低密度对比剂：二氧化碳、氧、空气造影方法 直接引入法：包括胃肠道造影、瘘道造影、脊包括胃肠道造影、瘘道造影、脊髓造影、子宫输卵管造影、选择性心血管造影、髓造影、子宫输卵管造影、选择性心血管造影、支气管动脉造影等支气管动脉造影等 生理排泄法：经口服、静脉注入，使对比剂在经口服、静脉注入，使对比剂在人体内选择性地经过某一器官的生理性排泄作用，人体内选择性地经过某一器官的生理性排泄作用，暂时停留在其通道内，使该器官得以显影。包括暂时停留在其通道内，使该器官得以显影。包括静脉尿路造影、静脉胆系造影、口服碘番酸胆囊静脉尿路造影

21、、静脉胆系造影、口服碘番酸胆囊造影等造影等造影检查的注意事项掌握各种造影的适应症掌握各种造影的适应症严格控制禁忌症，有过敏史者、甲亢病人、严格控制禁忌症，有过敏史者、甲亢病人、 心脏代偿不全及无尿症病人都禁用对比剂，心脏代偿不全及无尿症病人都禁用对比剂，肝肾功能严重损害、多发性骨髓瘤患者，应肝肾功能严重损害、多发性骨髓瘤患者，应权衡得失，慎重考虑权衡得失，慎重考虑过敏实验过敏实验根据具体情况，术前应用镇静剂（戊巴比根据具体情况，术前应用镇静剂（戊巴比妥钠）、抗痉挛药（妥钠）、抗痉挛药（654-2654-2）或抗组织胺药）或抗组织胺药等等准备好急救药品准备好急救药品对比剂及其副反应、并发症的处理

22、 轻度反应：全身烧灼感、面部潮红、胸闷、气全身烧灼感、面部潮红、胸闷、气急、流泪、恶心、呕吐、头晕及荨麻疹等，一般急、流泪、恶心、呕吐、头晕及荨麻疹等，一般不需要特殊治疗不需要特殊治疗 重度反应：呼吸困难、喉部痉挛、支气管痉挛、呼吸困难、喉部痉挛、支气管痉挛、血压下降、昏迷、惊厥、心律失常，肺水肿等。血压下降、昏迷、惊厥、心律失常，肺水肿等。应立即停止造影，进行抗休克、抗过敏和对症治应立即停止造影，进行抗休克、抗过敏和对症治疗；呼吸困难者应给氧；周围循环衰竭者应给去疗；呼吸困难者应给氧；周围循环衰竭者应给去甲肾上腺素，心跳停止者，须即行心脏按摩甲肾上腺素，心跳停止者，须即行心脏按摩六、X线检查

23、中的防护 原则时间防护 尽可能减少在尽可能减少在X X线场内停留线场内停留的的 时间，尽量缩短照射时间，时间，尽量缩短照射时间，减少减少受照受照剂量剂量距离防护 远离远离X X线源，病人与线源，病人与X X线球线球管管 的距离不能小于的距离不能小于35cm35cm屏蔽防护 如铅玻璃、混凝土墙壁、铅如铅玻璃、混凝土墙壁、铅围围 裙等裙等七、X线诊断的新进展 影像的数字化是影像的数字化是X X线诊断最新和最重要线诊断最新和最重要的进展。医学影像以数字方式输出，的进展。医学影像以数字方式输出，利用计算机对影像数据进行存储、处利用计算机对影像数据进行存储、处理、传输和显示。理、传输和显示。 X线摄影的

24、数字化方式主要有以下3种： 1.直接成像方式 以以CRCR方式为代表，使用可记录并可由激光方式为代表，使用可记录并可由激光读出读出X X线影像信息的成像板（线影像信息的成像板（imaging imaging plate,IPplate,IP）作为载体，经）作为载体，经X X线曝光及信息读出线曝光及信息读出处理，形成数字式平片影像处理，形成数字式平片影像2.间接成像方式 经经X X线曝光在影像增强管线曝光在影像增强管- -电视链上形成电视链上形成视频影像，再使视频影像数字化，形成视频影像，再使视频影像数字化，形成数字式平片影像数字式平片影像 ，称数字式，称数字式X X线摄影线摄影 ( ( dig

25、italradiography,DRdigitalradiography,DR）3.过渡方式 采用专门的读出装置，扫描常规采用专门的读出装置，扫描常规X X线胶片，线胶片，使胶片上的模拟信息数字化使胶片上的模拟信息数字化（一） CR系统1.工作原理 CRCR是将是将X X线影像信息记录在成像线影像信息记录在成像板，构成潜影，用激光束对成像板进行扫板，构成潜影，用激光束对成像板进行扫描读取，经计算机图像处理系统处理，将描读取，经计算机图像处理系统处理，将影像显示在荧光屏上或记录在胶片上。数影像显示在荧光屏上或记录在胶片上。数字化图像信息还可用磁带、磁盘和光盘作字化图像信息还可用磁带、磁盘和光盘作

26、长期保存长期保存2.CR影像特点高灵敏度 可采集很弱的信号可采集很弱的信号高分辨力 像素可多达像素可多达2000200020002000个个高线性度 信号与真实影像的光强度呈良好的信号与真实影像的光强度呈良好的线性关系线性关系数字化输出和存贮强大的后处理功能 测量、局部放大、对测量、局部放大、对 比度转换、影响增强、边缘增强和减影等比度转换、影响增强、边缘增强和减影等3.CR系统的主要临床应用 对解剖结构的显示优于传统平片对解剖结构的显示优于传统平片头颈及骨关节系统：骨盐含量的定量分析；观察骨盐含量的定量分析；观察骨质改变；检查关节软骨、关节周围软组织的改骨质改变；检查关节软骨、关节周围软组织

27、的改变；显示听小骨、前庭、半规管等结构变；显示听小骨、前庭、半规管等结构胸部：易于观察与纵隔和膈肌重叠的部分；对肺易于观察与纵隔和膈肌重叠的部分；对肺部结节性病变的检出率及显示纵隔结构，如血管、部结节性病变的检出率及显示纵隔结构，如血管、气管等，也优于传统平片；对间质性病变和肺泡气管等，也优于传统平片；对间质性病变和肺泡病变的显示，不如传统病变的显示，不如传统X X线片线片胃肠道和泌尿系统：CRCR影像的密度分辨力影像的密度分辨力明显高于传统明显高于传统X X线照片，在显示肠管积气、线照片，在显示肠管积气、气腹和结石等病变方面优于传统气腹和结石等病变方面优于传统X X线影像；线影像；显示胃小弯、微小病变、粘膜皱襞及结显示胃小弯、微小病变、粘膜皱襞及结肠无名沟等结构优于传统的肠无名沟等