医学影像诊断学总论

第一章总论姜兴岳医学影像学教研室

X线的发现1895年德国物理学家伦琴（WilhelmConradRöntgen）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，X线即已应用于医学领域。伦琴夫人成为第一个接受X线照射并得到手部X线照片的人影像技术的发展20世纪50年代开始，相继出现了超声成像（ultrasonography）和核素γ-闪烁显像（γ-scintigraphy）70和80年代分别开发了X线计算机体层成像（CT）、磁共振成像（MRI）和发射体层显像，包括单光子发射体层显像（SPECT）和正电子发射体层显像（PET）放射诊断学领域的扩展

医学影像诊断学（diagnosticimaging）常规X线诊断超声诊断核素显像诊断(SPECT,PET,PET-CT,PET-MRI)CT诊断MRI诊断医学影像诊断学的目的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，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达到疾病诊断和治疗的目的数字化成像的发展与优势数字化成像有利于图像信息的保存和传输图像存档与传输系统（picturearchivingandcommunicationsystem，PACS）极大地方便了病人的就诊，使远程放射学（tele-radiology）得以发展，实现了实时远程会诊医学影像学在临床中的作用医学影像诊断学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，是医院中作用特殊，任务重大，不可或缺的重要临床科室与临床各学科互相促进，互相发展医学影像学医师的要求影像诊断专业的基本理论知识和技能掌握医学影像诊断的基本原则和步骤掌握正确书写诊断报告书了解专业发展的最新动态熟悉临床相关学科的专业知识第一节不同成像技术的特点和临床应用影像诊断的主要依据或信息来源是图像各种成像技术（X线、超声、CT或MRI）获得的图像，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不相同，其图像上的灰度所反映的组织结构或表示的意义也不同不同成像技术的成像基础X线与CT：依据组织间的密度差异，黑、白灰度所反映的是对X线吸收值的不同MRI：依据组织间的弛豫时间差异，黑、白灰度所反映的是代表弛豫时间长短的信号强度超声：依据不同组织所具有的声阻抗和衰减的声学特性，黑、白灰度代表的是回声的弱与强一、X线图像的特点和临床应用X线产生一般来说，高速行进的电子流被物质阻挡即可产生X线具体说，X线是在真空管内高速行进成束的电子流撞击钨（或钼）靶时产生X线发生装置，主要包括X线管、变压器和操作台X线的特性属于电磁波波长范围为0.0006～50nm目前X线诊断常用的X线波长范围为0.008～0.031nm（相当于150～40KV）电磁辐射谱中，居γ射线与紫外线之间，短于可见光的波长，肉眼看不见X线成像相关的特性穿透性：成像基础荧光效应：透视的基础摄影效应：摄影的基础电离效应：生物治疗或防护X线成像基本原理X线影像形成的三个基本条件X线应具有一定的穿透力被穿透的结构，存在密度和厚度的差异显像设备，如X线片、荧光屏或电视屏幕X线成像示意图X线人体组织结构的密度可分为三类高密度：骨组织、钙化灶等中等密度：软骨、肌肉、神经、实质器官、结缔组织以及体内液体等低密度：脂肪组织以及存在于呼吸道、胃肠道、鼻窦和乳突内的气体等X线图像的特点1、灰度图像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线图像的特点人体组织结构的密度是指人体组织单位体积物质的质量X线图像上的密度指图像上所示影像的黑白程度两者间关系：物质的密度高，比重大，吸收的X线量多，在图像上呈白影；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2、重叠影像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3、图像放大、失真和伴影X线投射束呈锥形投射中心区只有放大，无失真和变形投射边缘部位，有放大，又有失真和变形X线图像的特点X线图像的特点4、数字化优势普通X线图像是模拟灰度图像，图像上的影像灰度和对比度与摄片参数、冲洗条件密切相关数字化X线成像（digitalradiography，DR）通过灰阶处理和窗显示技术，可改变影像的灰度和对比度，从而使组织结构及病灶得到最佳显示正常胸片正常DR胸片X线诊断的临床应用影像学诊断中使用最多和最基本的检查方法乳腺、骨骼系统和胸部病变主要靠X线平片检查食管及胃肠道病变主要靠X线造影检查脑、脊髓及腹、盆腔实质性脏器的病变X线检查作用较小二、CT图像的特点和临床应用CT成像基本原理X线人体探测器光/电转换器模/数转换器计算机数/模转换器CT图像的特点一、灰阶图像CT图像是数字化模拟灰度图像，是经数字转换重建模拟图像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的灰阶图像用灰度反映器官和组织对X线的吸收程度二、密度分辨力（densityresolution）高CT的密度分辨力高，相当于普通X线图像的10~20倍可以清楚显示由软组织构成的器官，如脑、脊髓、纵隔、肝、胰、脾、肾及盆部器官可以在良好图像背景上确切显示病变影像CT图像的特点CT图像的特点三、能进行密度量化分析（CT值）CT图像能以不同的灰度显示组织器官和病变的密度高低。可应用X线吸收系数量化密度的高低程度CT密度的量化标准用CT值，单位为Hu（HunsfieldUnit）水的吸收系数为1，CT值为0HU骨皮质的吸收系数为2，CT值为HU空气的吸收系数为0，CT为-1000HU窗技术：窗宽与窗位窗宽：CT图像上灰阶所反映的CT值范围窗位：即窗宽的中心值，又名窗中心同一部位的扫描资料，通过调节窗宽和窗位可观察不同的组织结构提高窗位，荧光屏上所显示的图像变黑降低窗位，图像变白增大窗宽，图像层次增多，组织间对比度下降缩小窗宽，图像层次减少，组织间对比度增加举例说明脑窗：窗宽100HU、窗位+40HU观察到的组织结构的CT值范围-10～+90HU每个灰阶代表的CT值为6.25HU提高窗位至+60HU，观察范围改为+10～+110HU，脑组织变黑增大窗宽至200HU

，每个灰阶代表的CT值为12.5HU，图像上的层次增多，组织间对比度下降，易漏诊病变四、CT图像为断层图像克服了普通X线图像重叠的限度，提高了病变检出率，连续观察多幅图像，要有整体观当一个扫描层面内同时含有两种或两种以上密度不同、走行与扫描层面平行组织时，其所显示的密度不代表任何一种组织，所测得的CT值为它们的平均值，这种现象称为部分容积效应CT图像的特点

五、强大的后处理功能

CT图像是数字化图像，能够运用计算机软件进行各种后处理CT图像后处理技术涵盖二维、三维显示技术及其它多种分析、处理和显示技术二维显示技术电影显示（cinedisplay）多平面重组（multiplanarreformation，MPR）曲面重组（curvedplanarreformation，CPR）三维显示技术最大密度投影（MIP）最小密度投影（mIP）表面遮盖显示（SSD）容积再现（VR）CT仿真内镜（CTVE）组织透明投影（TTP）MPRMIPVRCT仿真内窥镜显示技术组织透明投影（TTP）CT诊断的临床应用CT检查具有很高的密度分辨力，易于检出病灶，特别是能够较早地发现小病灶近年来，多层螺旋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）、泌尿系统骨、关节系统病变的检出和诊断都具有突出的优越性CT检查的限度CT检查使用X线，具有辐射性损伤，限制了在产科领域中的应用CT检查虽能发现绝大多数疾病，对于某些系统和病变准确地显示病灶的部位和范围，CT对疾病的定性诊断仍然存在一定的限度三、磁共振图像的特点和临床应用MRI图像的特点一、数字化模拟灰阶图像具有窗技术显示，进行各种图像后处理的特点用信号的高低与图像的白与黑对应---反映组织的弛豫时间的长短MRI图像的特点

二、多参数图像MRI检查有多个成像参数T1WI：反映T1弛豫时间的T1值T2WI：反映T2弛豫时间的T2值PDWI：反映质子密度的参数MRI图像的特点T1加权像（T1weightedimage,T1WI）：主要反映组织间T1值差别，利于观察解剖结构T2加权像（T2weightedimage,T2WI）：主要反映组织间T2值差别，显示病变组织较好质子密度加权像（protondensityweightedimage,PdWI）：主要反映组织间质子密度弛豫时间差别MRI图像的特点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图像根据灰度变化进行疾病诊断三、多种序列成像最常应用经典序列：自旋回波（SE）和快速自旋回波（TSE，FSE）其他序列：梯度回波（gradientecho，GRE）序列、反转恢复（inversionrecovery，IR）序列、平面回波成像（echoplanarimaging，EPI）MRI图像的特点MRI图像的特点四、直接多方位成像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图像的特点五、组织分辨率高借助多参数及多序列的特点，MRI图像能够区分各种不同的组织器官，如脑质灰白质分界分明，前列腺周围带和中央带清晰显示，神经、血管与周围结构可较容易区分MRI图像的特点六、流空效应流动的液体在成像过程中采集不到信号而呈无信号黑影，即流空效应不使用对比剂，即可使血管和血管病变成像，即磁共振血管造影（magneticresonanceangiography，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常用的MRA方法有时间飞越（timeofflight，TOF）法和相位对比（phasecontrast，PC）法近年，新的MRA方法称对比增强MRA（contrastenhancementMRA，CE－MRA）临床上最常用的MRI对比剂为钆剂TOF法PC法七、MRI水成像（MRIhydrography）利用重T2WI技术，使流动缓慢或相对静止的富含游离水的液体呈高信号，T2较短的实质器官和组织及流动的血液呈低信号，使含液体的器官结构显影MR胰胆管成像（MRCP）、MR泌尿系成像（MRU）、MR椎管成像（MRM）、MR内耳成像、MR涎腺管成像、MR泪道成像及脑室系统成像等MRI图像的特点八、MRI功能成像（functionalMRI,fMRI）扩散加权成像（diffusionwightedimaging,DWI）灌注加权成像（perfusionwightedimaging,PWI）脑功能成像（BOLD）MRI图像的特点化脓性脑脓肿DWI上脓腔显示为高信号DWIT1WIC+T2WI扩散加权成像（DWI）弥散张量成像（DTI）DTI可用于观察白质神经束各向异性的弥散，但难于显示神经束各向异性的弥散方向和空间关系采用特殊设计的方法，如彩色编码的FA（部分各向异性）图和神经束成像术，即可观察白质神经束的走行方向和空间关系FA图胼胝体内囊前肢扣带回额桥束皮丘束内囊后肢（皮质脊髓束，皮质球束,皮质桥脑束）外囊视放射扣带回胼胝体FA图上不能显示各神经束的走行方向彩色编码FA图胼胝体内囊前肢扣带回额桥束皮丘束内囊后肢（皮质脊髓束，皮质球束,皮质桥脑束）外囊视放射扣带回胼胝体彩色编码的FA图上能显示各神经束的走行方向，红色=左右走行，绿色=前后走行，蓝色=上下走行a胼胝体的神经束图冠状面

(与彩色编码的FA图融合）横断面

矢状面MR脑活动功能成像（BOLD）九、磁共振波谱（magneticresonancespectroscopy,MRS）磁共振波谱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是目前唯一可测得活体组织