医学影像学课件：总论

1、第三节医学影像诊断原则和诊断步骤第一节 不同成像技术的特点和临床应用第二节 不同成像技术和方法的比较及综合应用目 录 概 述第四节正确书写影像诊断报告书 医学影像学 是根据不同的成像原理和技术，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，从而达到疾病诊断的目的。概 述一、医学影像学（Medical imaging）发展史 （一）X线放射诊断学 1895年伦琴(WCRÖintgen)发现X线，出现放射诊断学（Diagnostic radiography），1901年伦琴荣获物理学第一个诺贝尔奖。 普通X线机 CR DRW.C.Rntgen1895.12.22第一张

2、X线片1895.12.22X线机（二）放射性核素成像 1924年Rodt利用核素对肝脏进行显影； 50年代闪烁成像（ schintigraphy）； 70年代出现发射体层成像 （ECT，emission computed tomography）； 单光子发射体层成像 （SPECT，single photon computed tomography） 正电子发射体层成像 （PET，positron emission tomography）；（三）超声成像（ultrasonography）： 1942年奥地利Dussik利用A型超声探测颅脑 20世纪50-60年代，M超、B超、D超应用于临床，出现

3、了超声成像（USG，ultrasonography）Ultrasound （US）（四）X线计算机体层成像 （CT computed tomography） 20世纪70年代出现X线计算机体层成像 普通CT 螺旋CT 电子束CT 多排螺旋CT 平板CT CTAllan M. CormackGodfrey N. Hounsfield（五）磁共振成像（MRI magnatic resonance imaging） 20世纪80年代出现磁共振成像； 低场 中场 高场 磁共振血管成像 磁共振弥散成像 磁共振灌注成像 磁共振波谱MRISternIsidor Isaac RabiFelix BlochEd

4、ward Mills PurcellPaul C. LauterburSir Peter Mansfield（六）介入放射学（interventional radiology) 20世纪70年代我国兴起介入放射学 血管介入放射学 1、血管内灌注药物治疗 2、经导管血管栓塞法 3、经皮腔内血管成形术 非血管性介入放射学 1、经皮穿刺活检 2、经皮穿刺引流 DSA interventional R二、医学影像学的范畴 1、X线 （普通放射）：透视、造影 （数字放射）：CR、DR 2、超声 3、核素 4、CT 5、MRI 6、介入放射三、医学影像学的特点 1、技术含量高（设备、诊断） 2、涉及学科广

5、泛（数学、物理、化学、医学） 3、发展前景光明 （1）功能成像（灌注、弥散、脑功能成像） （2）波谱成像（前列腺癌Cit下降，Cho+Cre/Cit升高） （3）分子影像学 （4）介入放射学Wilhelm Conrad RontgenAllan M. CormackGodfrey N. HounsfieldSternIsidor Isaac RabiFelix BlochEdward Mills PurcellPaul C. LauterburSir Peter Mansfield四、影像科的发展方向 1、数字化 (计算机辅助检测computer aided detection CAD) (计

6、算机辅助诊断computer aided diagnosis CAD) 2、网络化 (图像存档与传输系统picture achiving and communication system PACS) 3、远程放射学（teleradiology) 4、介入放射学（ interventional radiology） 5、分子影像学（molecular imaging）Medical imaging形态学诊断形态功能和代谢诊断分子水平传统的X线摄影成像数字化和网络化组织水平五、学习医学影像学应该注意的问题 1、诊断依据来源于图像，图像的变化与病理改变相关，有同病异像，同像异病； 2、同种疾病检查方

7、法不同，影像表现不同； 3、不同影像学检查方法有不同的适应症； 4、影像诊断是通过对图像的观察、分析、归纳、推理与综合作出的，需要了解许多医学方面的知识； 5、医学影像诊断在医学诊断中的价值是肯定的，但是有一定的限度； 6、介入放射有其自身的理论体系，需要严格掌握其适应症核禁忌症。六、医学影像学为临床解决的问题 1、是否有病（正常？异常？变异？） 2、疾病诊断 （1）定位 （2）定量 （3）定性 （4）定功能 （5）定期 （6）定病理返回一、X线成像图像的特点和临床应用（一）X线成像基本原理与设备 1、X线产生必须具备的条件 （1）自由活动的电子群 （2）电子群在高压电场和真空条件下高速运行

8、（3）电子群在高速运动时突然受阻 第一节 不同成像技术的特点和临床应用2、X线发生装置的基本结构 （1）X线球管 （2）变压器 （3）操作台cathodeanodeelectron beamX-rayvacuum tubefilamenttungsten target 3、X线特性 （1）穿透性：X线在介质中运行的能力。 （2）荧光效应：X线能激发荧光物质，使波长短的X线转换成波长长的可见光。 （3）摄影作用：X线使涂有感光物质的胶片感光感光，经过显影、定影处理后，使胶片显影。 （4）电离作用：X线通过任何物质以后，都可以使该物质吸收X线的能量产生电离。是X线剂量学的基础。 （5）生物效应：X

9、线穿过生物机体，使机体产生生理、生物变化，使组织细胞抑制、损害、甚至死亡。是X线治疗学的基础，也是指导X线检查与防护的基础。 4、X线成像基本原理 （1）X线成像的基本条件 A、X线具有一定的穿透性 B、被穿透组织有密度或者厚度的差异 C、有差别的剩余X线量，通过载体进行显像 （2）根据人体不同组织对X线的吸收程度可以高、中、低三种组织。 高密度组织：骨骼、钙化 中密度组织：肌肉、软骨、神经 低密度组织：脂肪、气体 （二）X线图像特点 1、X线图像是由黑到白不同灰度组成的图像，是灰阶图像； 人体组织结构密度与X线图像上的密度是两个概念。但是有一定的联系，即物质密度高，比重大，吸收的X线量多，图

10、像就白，反之物质密度低，比重小，吸收的X线量少，图像就黑。 另外X线的吸收量还与组织的厚度有关。2、不同密度的图像在透视及胶片上的影像图相反； 3、X线图像是重叠像，具有放大作用和伴影。(中心区只有放大，没有伴影，而边缘区二者都有)4、X线图像是模拟图像，图像的灰度、对比度与摄片参数，冲洗条件密切相关。灰度和对比度固定不可以调节。数字X线成像，通过灰阶处理和窗显示技术，可以改变灰度和对比度。（三）X线诊断的临床应用 1、胃肠道X线检查； 2、骨骼系统； 3、胸部； 4、介入放射的领域。natural contrastartificial contrastartificial contrastm

11、olybdenum target radiographybronchography ： direct introduction传统X线机结构1、高压发生器 2、X线球管 3、控制台普通X线机普通X线机普通X线机 X线机增强器实物图 数字胃肠造影X线机硅平板探测器机型二、CT图像的特点和临床应用 计算机体层成像（computed tomography,CT），1969年由Hounsfield G N设计成功，1972年面世。其密度分辨率(density resolution)明显提高。1979年Hounsfield G N 、Cormack获取了诺贝尔医学奖。（一）CT成像基本原理与设备 扫描方

12、式 探测器元素 探测器数 扫描时间 矩阵第一代 平移/旋转式 碘化钠 12个 35分/层 256256 已淘汰第二代 平移/旋转式 二氟化钠 330个 1040秒/层 256256 已淘汰第三代 旋转/旋转式 氙气 300个 210秒/层 256256 或512512 第四代 旋转/静止 BGO晶体 14千个 14秒/层 512512 或固定 或高效稀土陶瓷 或10241024 （当球管连续旋转、床匀速前进时形成螺旋CT） 第五代 超快速或电子束CT，以偏转电子束、多钨靶来产生X线进行扫 描， 扫描时间缩至50ms/层，34 层/秒，拓宽了CT在心血管 方面的临床应用，但价格昂贵。（二）CT机

13、的改进普通CT 电子束CT螺旋CT多排螺旋CT2, 4, 6, 8, 16First generation:translate/rotateEarly 70Early 70s1800steps of 10单个探测器A fine X-ray beamSeveral min/circleSecond generation: translate/rotateLater 70sA fan X-ray beam5 to 50 detectorsSteps of 100620 seconds/circleThird generation: rotate/rotateMiddle 80sA broad fa

14、n beam2001000detector14scondsFourth generation: rotate/stationaryLater 80s，Early 90sRotation scannerStationary detectorsStationary-stationary scannerElectron beam CT or ultrafast CT（三）CT设备 CT机基本构件 1、扫描部分 *球管 *探测器 *扫描架 2、计算机系统 3、图像显示和贮存系统（四）CT图像特点 1、CT图像是数字化图像，为重建图像，由从黑到白不同灰阶的像素按照固有像素排列而成。像素的灰阶反应的是相应

15、体素的X线吸收系数。CT机不同矩阵不同。 2、CT图像是使用灰度来反应组织对X线的吸收程度。黑为低吸收区，即低密度区；灰为中等吸收区，即中密度区；白为高吸收区，即高密度区。 CT的密度分辨率（density resolution）高。 CT的空间分辨率（spatial resolution）低。 3、CT图像反应的组织密度不仅能定性还可以定量。 CT值 X线图像可反映正常与病变组织的密度，如高密度和低密度，但没有量的概念。CT图像不仅以不同灰度显示其密度的高低，而且还可依组织对X线的吸收系数说明其密度高低的程度，具有一个量的概念。 CT值代表X线穿过组织被吸收后的衰减值。每种物质的CT值等于该

16、物质的衰减与水相比之后乘以1000 即：某物质CT值=1000（uu水）/ u水 4、CT图像可以通过改变窗宽、窗位对其灰度及对比度进行调整。提高窗位，荧光屏所显示的内容变黑，降低则变白。增大窗宽，图像上组织层次增多，对比度下降，缩小窗位，图像层次减少，组织间对比度增大。窗宽（WW）与窗位（WL） 人体组织在CT上表现出2000个不同的灰度，层次甚多，人眼不能分辨出如此微小的灰度差别，一般只能分辨出16个灰度。当两种组织的CT值相差125HU以上（2000/16=125）以上时，人眼才能分辨出来。而人体软组织的CT值多数+20+70HU之间，相差不足125HU。为了提高组织结构细节的显示，使C

17、T值差别小的组织能分辨，CT机在设计上引入了窗宽与窗位进行调整，称为窗口技术。 窗宽是指CT图像上所包含的CT值范围。在此CT值范围内的组织结构按其密度高低从白到黑分为16个灰阶供观察对比。例如：窗宽选定为80HU，则其CT值的差别在5HU （80/16=5）以上即可分辨出来。因此窗宽的宽窄直接影响到图像的对比度和清晰度。 窗位或称窗中心 由于不同组织的CT值不同，要想观察它的细微结构，最好以该组织的CT值为窗位。窗位是指窗宽上下限的平均数。WW1000 WL-650WW500 WL35不同窗宽、窗位的CT图象 5、CT图像不是真正的解剖断面图像，是人体具有一定厚度层面的重建后的压缩图像。 部

18、分容积效应 在同一扫描层内含有两种以上不同密度的物质时，图像的CT值则是这些物质的CT值的平均数，它不能如实地反应其中任何一种物质的CT值，这种物理现象称为部分容积效应。 6、 图像伪影 CT图像上可出现各种各样的伪影，应当认识，以免造成误诊或解释上的困难。 伪影出现的常见原因及表现： （1） 病人运动或扫描器官自身的运动影，常表现为高低密度相伴行的条状伪影； （2） 两种邻近结构密度相差悬殊的部位，如骨嵴、钙化、空气或金属异物与软组织邻近处，常表现为星芒状或放射状伪影； （3）CT机故障，表现为环形或同心圆伪影。（五）CT新技术 1、多层面重建技术及曲面重建技术 2、多层面容积重建技术：包括

19、最大强度投影，最小强度投影和平均强度投影 ； 3、表面覆盖法重建技术（SSD）； 4、仿真内窥镜技术（CTVE）； 5、容积重建术。 1属二维重建技术，25属三维重建技术。冠状动脉支架术后状态LightSpeed 16 : Cardiac单从二维图像很难精确计算结节增长的情况2nd exam Aug 1st exam July 1st exam volume: 638 mm3 2nd exam volume: 792 mm3倍增时间: 103 days生长率 % : 24% 提示为恶性病理诊断: 大细胞肺癌GE提供自动的精确的肺结节增长率定量分析 肺结节评估功能实例：1结肠提取功能结肠平铺实时

20、动态内窥镜全景视图功能三维重建CTA肾动脉狭窄CT内窥镜技术三、MR的图像特点和临床应用（一）磁共振原理 （1）射频脉冲：向患者发射的短促的无线电波，称为脉冲fradiofrepuency(RF) （2）共振：当RF脉冲与质子进动频率相同时，就可以把能量传给质子，使其由低能态变为高能态，即为共振。 （3）驰豫：中止RF射频后，由RF所引起的变化恢复到原来平衡状态。分为纵向驰豫和横向驰豫。（二）磁共振设备 （1）MR信号产生、探测与编码：主磁体、梯度线圈、射频发射器及MR信号接收器； （2）图像处理、图像重建、显示与存储：模拟转换器，计算机、磁盘、存储设备； （3）辅助系统 主磁体分为永久磁体、

21、电磁体、超导磁体MR设备示意图（三）MR图像特点 1、灰阶图像： 图像的黑灰白反应不同的MR信号，黑信号弱，白信号强。 可以通过窗技术显示和图像的处理。 2、多参数成像 T1WI: MR图像主要反映的是组织间T1值的差别 T2WI: MR图像主要反映的是组织间T2值的差别 PdWI: MR图像主要反映的是组织间质子密度值差别 驰豫时间T1值：短，信号高，长，信号低 驰豫时间T2值：长，信号高，短，信号低 3、多序列成像 按信号分类 （1）自由感应衰减类序列 （2）自旋回波类序列 （3）梯度回波类序列 （4）杂合序列及平面回波成像 成像参数不同，扫描序列不同，同一组织或病变在不同的成像序列或成像

22、技术上具有不同的信号强度。 如：SE序列的T2WI和重T2WI，前者水和脂肪均为高信号，而后者水为高信号，脂肪为低信号。 如：SE序列T1WI和T2WI均为高信号，叠加预饱和脂肪抑制技术，脂肪均为低信号。4、多方位成像： 轴位 矢状位 冠状位 任何倾斜位5、流空现象6、特殊成像 MR水成像 MR输尿管成像(MRU) MR胰胆道成像(MRCP) MR脊髓成像(MRM)7、MR功能成像 扩散加权成像（DWI） 灌注加权成像（PWI） 脑活动成像8、磁共振波谱 利用化学位移现象来测定组成物质的分子成分的一种检测技术，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。9、无电离辐射10、无骨骼

23、伪影存在性诊断？可能性诊断？定性诊断？SE序列 FGR序列垂体微腺瘤动态增强扫描后交通支动脉瘤3D - MRA3D-CEMRA的时间分辨率（胸腹部）FLAIR序列磁共振胰胆管造影（MRCP）3D-重T2WI（水成像）80岁女性 发病6小时内 80岁，女性。发病3天后灌注成像技术原理PWI SS EPIDelta R2* curve灌注成像临床应用 脑神经（SS EPI）1&2: Tumor (increased blood flow), 3: Normal脑功能成像技术脑功能成像Finger tappingActivate/Rest curve of 40 ms eachGlioma pati

24、ent, before surgical operationBOLD&T1WBOLD&SAS&MRA脑功能成像的临床应用H =（1/2）B波谱技术利用MR中的化学位移现象来测定分子组成及空间分布的一种检测方法。右桥小脑角池囊性占位病变弥散成像弥散成像鞍上池右侧囊性占位病变返回第二节 不同成像技术和方法的比较及综合应用影像学检查多种多样每种检查有不同的检查技术和方法每种疾病有不同的应检查适应症一种疾病可能需要一种影像学检查，也可能需要多种检查技术，或者多种方法。一、不同成像技术和方法的比较（一）对于不同系统和解剖部位，各种成像技术的适应范围和诊断效果有很大的区别中枢神经系统：CT、MR。胃肠道：

25、X线造影，对于侵犯胃肠道壁外，需加做CT或MR。呼吸系统：X片，小于1cm的病灶需要使用高分辨扫描。B超和MR使用甚少。骨骼系统：X线片，重叠或细小部位，加用CT，怀疑骨髓病变使用MR。（二）同一种成像技术，还包括不同的检查方法，这些检查方法的适应范围和诊断效果也有很大区别。二、不同成像技术和方法的综合应用急性脑梗塞：CT、MR、CT灌注、MR弥散胃肠道恶性肿瘤：X线造影、CT、MR前列腺癌：MR（T1W、T2W、MRS)返回一、医学影像诊断原则：熟悉正常、辨认异常、分析归纳、综合诊断（一）熟悉正常影像表现、熟悉各个系统和部位存在的解剖上的变异、不同性别和年龄的组织、器官之间也存在变异、不同成

26、像技术和检查方法，图像可产生不同程度和不同形式的伪影颅缝、乳房、胸大肌、椎体骨骺、腹主动脉运动伪影、下腔静脉伪影第三节医学影像诊断原则和诊断步骤（二）辨认异常影像表现、发现检查的部位形态、密度、回声、信号强度有改变，要使用所掌握的知识确定是否代表病理改变引起的异常表现第一肋骨钙化、肺内结节、养成良好的阅片习惯，对图像进行有序、全面、系统的观察、重建图像上的异常表现一定要参考原图像（三）异常表现的分析归纳分析注意点：、病变的位置与分布：脑膜瘤、胶质瘤、病变的数目：肺肿瘤，结核球，转移瘤、病变的形状：良性光滑、恶性不规则、病变的边缘：良性，慢性期锐利，反之模糊不清、病变的密度、回声、信号强度：钙化

27、、囊变、邻近组织和器官的改变：肺门淋巴结，肝脓肿、器官功能的改变：早期胸膜炎归纳是把不同的成像技术，不同的检查方法得到的图像结过进行综合、对照、分析，评估反映的病理改变及意义，以利最后诊断。（四）疾病的综合诊断依据图像异常表现，通过评估其病理改变，提出初步影像学诊断，结合临床资料进行综合诊断。异病同影：肝癌和肝脓肿同病异影：肾癌、肺结核的不同期影像学检查是发现疾病的重要手段，甚至是某些疾病的主要诊断方法，但是有一定的限度。、不是所有疾病影像学检查都能发现异常肝炎、急性肾炎、急性膀胱炎、影像学发现的异常表现是大体病理所见，非组织学表现，不是都能作出正确的定性诊断。二、医学影像学诊断步骤（一）了解

28、影像学检查目的、初步诊断，进行疾病的诊断或者是除外某些疾病、治疗后复诊观察疗效、诊断比较明确，需影像学进一步证实，确定病变的数目、范围，以利于治疗方案的选择、临床诊断不清，需影像学提供帮助、健康检查（二）明确图像的成像技术和检查方法判定图像的成像技术和检查方法质量是否符合要求，分析图像能否满足检查目的的要求（三）全面观察和认真分析全面观察包括：、同一成像技术所有体位、所有层面、所有检查方法的图像、不同成像技术和检查方法的图像、不同检查时间的图像、同一图像的对称部位、结合检查目的和临床要求认真分析包括：、辨认异常表现、确定病变大小、范围、数量、分析异常表现为同一疾病的病理表现还是不同疾病的病理表

29、现（四）结合临床资料进行诊断临床资料包括：年龄、性别、职业史、接触史、生长和居住地、家族史、病人症状、体征、实验室检查结果等。、不同的年龄和性别，疾病的发生类型不同肺门结核，肺癌、职业史和接触史矽肺、腐蚀性食道炎、生长和居住地西北地区包虫病、华东血吸虫病、家族史多囊肾、神经纤维瘤病、临床症状、体征、实验室检查结果肺炎与肺梗塞影像学诊断结果的三种情况：、肯定性诊断能发现疾病，能准确定位、定量、定性的诊断、否定性诊断经过检查排除了临床怀疑的诊断脑中风的早期诊断、可能性诊断发现有异常，可以明确位置、范围、数目，但难以明确病变性质，可以提出几种可能诊断，根据需要提出建议。返回第四节正确书写影像诊断报告书 书写诊断报告书是影像学科从事诊断工作医师的主要任务，它是病人进行影像学检查所获得的最后结果。而这一结果与以后临床治疗方案的选择和治疗计划的制定密切相关 了解、熟悉和掌握书写影像诊断报告书的原则和具