影像检查基本原理(本)课件

1、第五篇 影 像 检 查概 论医学影像学：以影像学方式，显示人体内部结构形态和功能信息及实施影像导向的介入性治疗的科学医学影像的诞生： 1895年德国科学家伦琴偶尔发现了X射线（第二年拍摄了世界上第一张X照片）一个新医学学科诞生第一节 放射学检查（一）、影像医学的诞生1918年Dandy首选做了脑室充气造影等1935年首先在临床上应用x线断层摄影70年代末，DSA出现CTMRI称当代医学检查三大重要发明第一节 放射学检查一、成像方式： 模拟成像（X线照片、透视、模拟超声） 数字成像（CT、MRI、DSA、数字透视、数字超声）二、存储介质： 从胶片存储到PACS一、从单纯的X线照像 到各种对比剂的

2、应用二、从单纯分析图像 到导引下穿刺活检第一节 放射学检查一、放射治疗从单方向的射线治疗（X线、伽马射线等）到立体放疗和调强放疗（X刀，伽玛刀，质子刀）二、介入治疗 1、从无到有 （二十世纪七十年代开始） 2、从血管内到几乎所有组织器官 3、已成为与内科、外科治疗并行三大治疗体系之一Plane film 平片Cerebral Angiography 脑血管造影 CT 计算机X线体层MRI 磁共振成像Ultrasound 超声第一节 放射学检查医学影像学可以作为一种医疗辅助手段用于诊断和治疗，也可作为科研手段用生命科学的研究包括透视、放射线片、CT、MRI、超声、血管造影治疗主要应用为介入治疗、

3、放疗方面了广泛应用计算机技术突飞猛进，与图像处理，计算机视觉，模式识别技术的结合产生了一个新的计算机技术分支-医学图像处理X线成像第一节 放射学检查（二）、X线特点：X线是真空管内高速行进成束电子流撞击钨（或钼）发生装置，主要包括X线管、变压器和操作台X线管为一高真空的二极管，杯状的阴极内装置灯丝，阳极由斜面的钨靶和附属散热装置所组成变压器为提供X线管灯丝电源和高电压而设置灯丝电源仅需612V，高电压需40150kV（常用4590kV）（一）X线产生和特性1、阴极灯丝产生自由电子2、瞬间高压产生高速电子流3、轰击靶面产生能量转换4、其中不足1%转换为 X 线 99%以上转换为热能第一节 放射学

4、检查（二）X线特点 X线是一种波长很短的电磁波，是一种可见光，与普通光线一样沿直线进行，波长在0.0080.031nm 其特性如下 1、穿透性 2、荧光效应： 3、感光效应： 4、电离效应： 5、生物效应：穿透性具有穿透物体的能力，穿透力穿透过程中产生衰减1、穿透力取决于球管电压 电压越高，穿透力越强2、衰减程度取决于被穿透物体的密度和厚度 密度越高厚度越大，衰减程度越大反之越小 穿透性是X线成像基础 第一节 放射学检查 1895年德国科学家伦琴发现X射线，医学影像学形成 1、穿透效应 第一节 放射学检查X线 特点1、穿透效应： 穿透力与密度及厚度有关-密度越低穿过X线越多高密度组织低密度组织

5、高密度组织低密度组织人体X 线过人体人体组织-密度越低穿过X线越多第一节 放射学检查 X线 特点 2、感光效应： 经X线照射部位，溴化银放出银离子，呈黑色 无X线照射部位，溴化银脱落呈白色，呈白色 -X线量越多，颜色越黑溴 化 银 银高密度组织低密度组织人体胶片X 线过人体白骨黑肺密度越低X线越多（穿透性）+X线越多越黑（感光性）第一节 放射学检查X线影像的形成，应具备以下三个基本条件：首先，X线应具穿透力，穿透照射的组织结构第二，被穿透的组织结构，必须存在着密度和厚度的差异，穿透过程中被吸收后剩余下来的X线量，才会是有差别的第三，穿过剩余X线经过显像，例如经X线片、荧屏或电视屏显示才能获得具

6、有黑白对比、层次差异的X线影像第一节 放射学检查在人体结构中，胸部的肋骨密度高，对X线吸收多，照片上呈白影；肺部含气体密度低，X线吸收少，照片上呈黑影X线穿透低密度组织时，被吸收少，剩余X线多，使X线胶片感光多，经光化学反应还原的金属银也多，故X线胶片呈黑影；高密度组织则恰相反病理变化也可使人体组织密度发生改变第一节 放射学检查人体组织结构，是由不同元素所组成，依各种组织单位体积内各元素量总和的大小而有不同的密度人体组织密度为三类：高密度骨组织和钙化灶等中等密度的有软骨、肌肉、神经、实质器官、结缔组织以及体内液体等低密度的有脂肪组织以及存在于呼吸道、胃肠道、鼻窦和乳突内气体等人体组织密度X线成

7、影骨、钙化块高白软组织、体液中灰白脂肪组织较低灰黑含气组织低黑第一节 放射学检查人体组织结构密度与X线片上影像密度是不同概念前者是指人体组织中单位体积内物质的质量，而后者则指X线片上所示影像的黑白但是物质密度与其本身的比重成正比，物质密度高，比重大，吸收的X线量多，在照片上呈白影反之，物质的密度低，比重小，吸收的X线量少，影像在照片上呈黑影第一节 放射学检查密度和厚度的差别是产生影像对比基础，基本条件密度与厚度在成像中所起的作用要看哪一个占优势例如，在胸部，肋骨密度高但厚度小，而心脏大血管密度虽低，但厚度大，因而心脏大血管的影像反而比肋骨影像白胸腔大量积液的密度为中等但因厚度大，其影像也比肋骨

8、影像为白第一节 放射学检查（二）、X线特点3、荧光效应： X线波长很短，肉眼为不见 当它照射在某些荧光物质上，如钡剂等 而产生一种波长较长可见微弱光线荧光 这是透视的基础 消化系统X线应用 3.荧光效应-造影检查 X线的荧光性-照射金属相关物质（钡剂）发出荧光 看腔隙的轮廓和器官的运动 造影剂为纯硫酸钡、空气和有机碘物，较常用 消化道大出血者暂缓怀疑穿孔梗阻者禁用 第一节 放射学检查(三)、X线检查技术：1、荧光透视：简称透视采用影像增强系统，影像亮度明显增强，效果更好透视的主要优点是可转动患者体位，改变方向进行观察；了解器官的动态变化，如心、大血管搏动、膈运动及胃肠蠕动等。为常用X线检查方法

9、。荧光亮度较低，因此透视须在暗室内进行。透视前须对视力行暗适应第一节 放射学检查(三)、X线检查技术：1、荧光透视：透视设备简单，操作方便，费用较低，可立即得出结论等 主要缺点是荧屏亮度较低，影像对比度及清晰度较差，难于观察密度与厚度差别较少的器官以及密度与厚度较大的部位 头颅、腹部、脊柱、骨盆等部位均不适宜透视。另外，缺乏客观记录也是缺点第一节 放射学检查(二）、X线特点4、5、生物电离效应：X线通过任何物质如人体时，使物质原子电离为正负离子，使活组织细胞及体液发生生物化学变化，如细胞生长代谢障碍甚至破坏，此即X线的生物效应损害程度与X线量呈正比（X线具有积累性），这是X线防护、放疗原理X线

10、检查防护：铅做屏蔽防护、距离防护、适当应用摄片条件防护对象：工作人员、病人、周围人群电离效应X线通过任何物质产生电离效应作用于非生物物质： 将物质分子电离为正负离子作用于生物称生物效应： 生物组织被破坏，蛋白质变性作用于病变组织，起治疗作用 是放射治疗的基础作用于正常组织，起破坏作用，即放射损伤 是放射防护的原因第一节 放射学检查(三)、X线检查技术：2、X线摄影：常称平片。应用最广泛的检查方法 优点是成像清晰，对比度及清晰度均较好； 密度、厚度区别较大显影客观记录，可对照 缺点是一瞬间X线影像，常需作互相垂直的两个 方位摄影，例如正位及侧位功能不及透视方便和直接；费用比透视稍高第一节 放射学

11、检查(三)、X线检查技术：3、特殊检查：造影、体层摄影、软线摄影（钼靶）（1）体层摄影：不多用，选择性摄取体内某层组织的影像，清除前后部位重叠阴影的影响，以达到更清晰的显示某些结构或病变目的计算器辅助诊断系统第一节 放射学检查(三)、X线检查技术：（2）软线摄影（钼靶）：以钼为阳极靶材料的X线管发出的X线射线是能量较低、波长较长极软X线，易被组织吸收密度稍有差别明显对比，用于乳房检查，尤其是良、恶性肿瘤有很大价值，对软组织内炎症效果较好，缺点是患者所受X线量较多(三)、X线检查技术3、人体组织结构中，有相当一部分，只依靠它们本身的密度与厚度差异不能在普通检查中显示 可以将高于或低于该组织结构的

12、物质引入器官内或周围间隙，使之产生对比以显影，此即造影检查，引入的物质称为造影剂 造影检查的应用，显著扩大了X线检查的范围 口服法胃肠钡餐 灌注法子宫输卵管造影穿刺注入法 椎管造影造影方法第一节 放射学检查（一）造影剂按密度高低分为高密度造影和低密度造影剂两类。高密度造影剂常用有钡剂和碘剂钡剂为医用硫酸钡，硫酸钡混悬液主要用于食管及胃肠造影，并可采用钡气双重对比检查，以提高诊断质量第一节 放射学检查碘剂种类繁多，分有机碘和无机碘制剂两类有机碘水剂类造影剂注入血管内以显示器官和大血管，为常规方法。它主要经肝或肾从胆道或泌尿道排出，广泛用于胆管及胆囊、肾盂及尿路、动脉及静脉的造影以及作CT增强检查

13、等非离子型造影剂，相对低渗性、低粘度、低毒性等优点，大大降低了毒副反应适用于血管、神经系统及造影增强CT扫描第一节 放射学检查（一）造影剂2.低密度造影剂为原子序数低、比重小的物质 应用于临床的有二氧化碳、氧气、空气等。体内二氧化碳吸收最快，空气吸收最慢 空气与氧气均不能注入正在出血的器官，以免发生气栓。用于蛛网膜下腔、关节囊、腹腔、胸腔及软组织间隙的造影第一节 放射学检查（二）造影方式有以下两种方式1直接引入方式 口服法食管及胃肠钡餐检查 灌注法：钡剂灌肠，支气管造影，逆行胆道造影，逆行泌尿道造影，瘘管、脓腔造影及子宫输卵管造影等 穿刺注入法：可直接或经导管注入器官或组织内，如心血管造影，关

14、节造影和脊髓造影等 口服法胃肠钡餐 灌注法子宫输卵管造影穿刺注入法 椎管造影1、直接引入造影方法第一节 放射学检查2间接引入造影剂先被引入某一特定组织或器官内，后经吸收并聚集造影器官内，使之显影包括吸收性与排泄性两类。吸收性如淋巴管造影排泄性如静脉胆道造影或静脉肾盂造影和口服法胆囊造影等。前二者是经静脉注入造影剂后，造影剂聚集于肝、肾，再排泄入胆管或泌尿道内。后者是口服造影剂后，造影剂经肠道吸收进入血循环，再到肝胆并排入胆囊内，蓄积现已少用静脉肾盂造影2、间接引入第一节 放射学检查（三）检查前准备造影反应的处理造影剂钡剂较安全，气体造影时应防止气栓的发生静脉内气栓发生后应立即将患者置于左侧卧位

15、以免气体进入肺动脉碘造影剂过敏较严重第一节 放射学检查（三）检查前准备造影反应的处理在选用碘造影剂行造影时，以下几点值得注意：了解患者有无造影的禁忌证 如严重心、肾疾病和过敏体质等作好解释工作，争取患者合作造影剂过敏试验在于抢救过敏反应准备与能力作好抢救准备x线分析和诊断X线诊断是重要的临床诊断方法之一。诊断以X线图像为基础，需要认真、细致观察，分辨正常与异常并了解x线影像所反映的正常与病理的解剖特点综合X线各种病理表现，联系临床资料，包括病史、症状、体征及其他临床检查结果进行分析推理，提出正确X线诊断 x线分析和诊断观察分析X线图像1.首先注意投照技术条件。摄影位置是否准确，摄影条件是否恰当

16、，即照片质量是否满足X线诊断需要2.为了遗漏征象应按顺序，全面而系统地进行观察分析胸片时，应注意胸廓、肺、纵隔、膈及胸膜分析肺部时，应从肺尖到肺底，从肺门到肺周依次观察。分析骨关节，依次观察骨骼、关节及软组织 x线分析和诊断X线表现注意观察应注意分析下列要点： 病变的位置和分布 病变的数目 病变的形状 病变的边缘 病变的密度 邻近器官和组织的改变 器官功能的改变 x线分析和诊断X线诊断，结合临床资料进行综合分析X线表现并无特征，同样的X线影像可以在不同的疾病中出现，即所谓“异病同影”肺炎和浸润性肺结核均为渗出性病变，呈密度高、边缘模糊的片状影，两者表现相同同一疾病阶段不同或类型不同而出现不同的

17、X线表现，即所谓“同病异影”例如肺癌多呈肿块状影，坏死而出现空洞表现不同x线分析和诊断还应指出，X线检查虽然是重要临床诊断方法之一还有限制，例如在疾病的早期，进行X线检查时，往往阳性发现不多或无阳性发现如急性化脓性骨髓炎，在起病后10天，甚至两周虽然临床症状已很明显，但x线仍不能作出诊断另一种情况是x线检查不能使病变显影，如支气管内膜结核尽管痰菌阳性，但也不能从照片上作出诊断。如不紧密结合临床，即容易贻误诊断x线分析和诊断x线诊断：了解病史、体征和治疗经过外，应注意：年龄：肺门淋巴结增大是儿童原发性肺结核的典型表现，但在老年人，则常为肺癌X线征象性别：胃癌的发生，男性多于女性职业史和接触史：如

18、矽肺、工业性氟骨症的诊断，均应具备特殊的职业史和接触史生长和居住地区：包虫病多发生于西北牧区；而血吸虫病则以华东和中南湖区一带较常见结合其他重要检查x线分析和诊断以X线基础对X线影像进行细致观察分辨正常与异常并了解x线影像所反映正常与病理的解剖特点综合X线各种病理表现，联系临床资料，包括病史、症状、体征及其他临床检查结果进行分析推理才能提出比较正确的X线诊断CTCT的成像基本原理X线束对人体某部一定厚度的层面进行扫描由探测器接收透过该层面的X线转变为可见光后，由光电转换变为电信号再经模拟/数字转换器转为数字，输入计算机处理CTCT的成像基本原理图像形成的处理有如对选定层面分成若干个体积相同的长

19、方体，称之为体素扫描所得信息经计算而获得每个体素的X线衰减系数或吸收系数，再排列成矩阵，即数字矩阵经数字/模拟转换器把数字矩阵中的每个数字转为由黑到白不等灰度的小方块，即像素并按矩阵排列，即构成CT图像CTCT设备主要有以下三部分：扫描部分由X线管、探测器和扫描架组成；计算机系统将扫描收集到信息数据进行贮存运算；图像显示和存储系统，将经计算机处理、重建的图像显示在电视屏上或用多幅照相机或激光照相机将图像摄下CT分析和诊断CT图像特点CT图像是由一定数目由黑到白不同灰度的象素按矩阵排列所构成显然，象素越小，数目越多，构成图像越细致，即空间分辨力高CT图像的空间分辨力不如X线图像高CT分析和诊断C

20、T图像以不同灰度反映器官和组织对X线吸收程度黑影表示低吸收区，即低密度区如肺部；白影表示高吸收区，即高密度区，如骨骼但是CT与X线图像相比，CT的密度分辨力高，即有高的密度分辨力CT分析和诊断人体软组织的密度差别虽小，吸收系数虽多接近于水，也能形成对比而成像。这是CT的突出优点CT可以更好地显示由软组织构成的器官脑、脊髓、纵隔、肺、肝、胆、胰以及盆部器官等并在良好的解剖图像背景上显示出病变的影像(一)计算机体层摄影(Computed Tomography, CT)1979年获得生物医学诺贝尔奖的CT技术，83年国产第一台CT生产成功现使用CT第五代、第六代1、CT成像原理： x-ray束通过人

21、体一定厚度的某一层面探测器接收透过的x-ray光电转换数字转换计算机处理数字转换CT成像计算机二维成像处理是用x-ray束对人体作体层扫描，获得信息重建图像，这种方法即CT检查CT 检查CT分析和诊断x 线反映正常与病变密度如高密度和低密度没有量CT图像不仅以不同灰度显示其密度高低用组织对X线吸收系数说明其密度高低程度，量概念CT图像是层面图像是横断面为了显示整个器官，需要多个连续的层面图像通过CT图像重建程序重建冠状面和矢状面层面图像CT检查技术CT检查分平扫、造影增强扫描和造影扫描（一）平扫指不用造影增强或造影普通扫描一般都是先作平扫（二）造影增强扫描是经静脉注入水溶性有机碘剂，血内碘浓度

22、增高后，器官与病变内碘的浓度可产生差别，形成密度差，可能使病变显影更为清楚CT检查技术CT检查分平扫、造影增强扫描和造影扫描。（三）造影扫描先作器官或结构的造影，然后再行扫描的方法。例如向脑池内注入碘曲仑810ml或注入空气46ml行脑池造影再行扫描，称之为脑池造影CT扫描，可清楚显示脑池及其中的小肿瘤CT分析和诊断分析应先了解扫描的技术条件，是平扫还是增强扫描，再对CT图像进行观察可立体地了解器官大小、形状和器官间的解剖关系病变在良好的解剖背景上显影是CT的特点，也是诊断的主要根据病变够大并同邻近组织有足够的密度差，即可显影CT分析和诊断根据病变密度高于、低于或等于所在器官的密度而分为高密度

23、、低密度或等密度病变密度不均，有高有低，则为混杂密度病变发现病变要分析病变的位置、大小、形状、数目和边缘还可测定CT值以了解其密度的高低如行造影增强扫描，则应分析病变有无密度上的变化，即有无强化CT分析和诊断如病变密度不增高则为不强化；密度增高则强化强化程度不同，形式亦异，可以是均匀强化或不均匀强化或不均匀强化或只病变周边强化-环状强化对强化区行CT值测量，并与平扫的CT值比较，可了解强化的程度观察邻近器官和组织的受压、移位和浸润、破坏等CT分析和诊断综合分析器官大小、形状的变化，病变的表现以及邻近器官受累情况，就有可能对病变的位置、大小与数目、范围以及病理性质作出判断和其他成像技术一样，还需

24、要与临床资料结合，并同其他影像诊断综合分析发现病变、确定病变位置及大小与数目方面是较敏感而可靠的，但对病理诊断有限制CT诊断应用于CT检查对中枢神经系统疾病的价值较高应用普遍对颅内肿瘤、脓肿与肉芽肿、寄生虫病、外伤性血肿与脑损伤、脑梗塞与脑出血以及椎管内肿瘤与椎间盘脱出等病诊断可靠对头颈部疾病诊断有价值。例如，对眶内占位病变、鼻窦早期癌、听骨破坏与脱位、内耳骨迷路的轻微破坏、耳先天发育异常以及鼻咽癌的早期发现等CT诊断应用于胸部疾病高分辨力CT应用优越通常采用造影增强扫描明确纵隔和肺门有无肿块或淋巴结增大、支气管有无狭窄或阻塞对原发和转移性纵隔肿瘤、淋巴结结核、中心型肺癌等诊断，均很在帮助肺内

25、间质、实质性病变也可以得到较好的显示平片检查较难显示部分胸膜、膈、胸壁病变可显示CT诊断应用于心及大血管CT检查，尤其是后者，具有重要意义心脏方面主要是心包病变的诊断心腔及心壁显示由于扫描时间一般长于心动周期，影响图像清晰度，诊断价值有限冠状动脉和心瓣膜的钙化、大血管壁钙化及动脉瘤改变等，CT检查很好显示CT诊断应用于腹部及盆部疾病的CT检查广泛主要用于肝、胆、胰、脾腹膜腔及腹膜后间隙及泌尿和生殖系统疾病诊断尤其是占位性病变、炎症性和外伤性病变等胃肠病变向腔外侵犯以及邻近和远处转移等管腔内病变依赖于钡剂造影和内镜检查及病理活检磁共振成像M:magnetic 磁R:resonance 共振I:i

26、maging 成像磁共振成像 MRI一、MRI成像基本原理与设备二、 MRI图像特点三、 MRI检查技术四、 MRI诊断的临床应用（一）磁共振成像基本原理单数电子原子核的特点H作为人体成像的基础质子的运动方式与进动频率静磁场和射频磁场磁共振现象单数质子原子核的特点原子核质子、中子单数质子的原子核具有自旋特性即具有磁性，如1H 只有具有磁性的原子核 才能产生磁共振现象1H作为人体磁共振成像基础具有磁性人体内组织浓度高、分布广灵敏性强（有较强核磁矩）质子运动方式与进动频率运动方式： 自旋(SPIN) 进动(PRECESION)进动频率取决于: 元素种类 外加磁场强度进动自旋正常人体内的磁场 由于氢

27、质子排列无序，虽然具有若干氢质子，人体并无磁场存在无磁矩形成0杂乱无章的氢质子纵向磁化将人体置入一个强大的静磁场内人体内氢质子随之整齐排列形成磁矩（有方向有强度的磁场） 纵轴方向，故称为纵向磁化纵向磁化置入静磁场的氢质子纵向磁化减小、产生横向磁化射频脉冲发射后磁矩发生偏转，纵向磁化减小，产生横向磁化停止射频场的发射，发生偏转的磁矩恢复原位置共振频率与磁矩偏转射频脉冲（电磁波）的频率必须与人体磁场的进动频率一致（称之为共振频率），才能影响人体的磁矩使磁矩发生偏转例如：当射频脉冲=42.58MHz时， （进动频率+42.58MHz)发生偏转磁共振现象磁共振现象核自旋系统在静磁场和射频场的作用下吸收和释放能量的过程弛豫(relaxation)定义:射频场停止发射后磁矩恢复原位置的过程弛豫分为： 纵向弛豫 横向弛豫纵向弛豫与T1射频脉冲停止作用后，纵向磁场强度由0恢复到原来最大的过程，称为纵向弛豫，又称自旋-晶格弛豫。纵向弛豫横向弛豫与T2射频脉冲停止作用后，横向磁场强度由最大恢复到原来位置过程，称为横向弛豫，又称自旋-自旋弛豫横向弛豫T1 加权图像T