大三下医学影像学线、ct总论

温州医科大学第二临床学院医学影像系程建敏

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医学影像学绪论

？感恩的心1895年，德国人伦琴在试验阴极射线管时发现了X射线。20世纪十大全人类贡献最大的发明之一(3,1,抗生素)医学影像学医学影像学内涵：1.影像诊断学2.介入放射学（介入诊断和介入治疗学）。影像诊断学体系：从1895年伦琴发现X线开创X线诊断；40年代出现A超、核素成像；70、80年代后相继出现CT、MRI、DSA、CR、DDR、ECT、PET等-----形成了X线诊断、超声诊断、CT诊断、MRI诊断在内的影像诊断学体系注意的是:不管成像技术原理、方法如何，但多是使人体内部结构和器官成像，来了解人体的解剖、生理及病理变化学习中应注意的几点：掌握各种影像学检查的图像特点：图像观察分析方法----正常与异常图像的生理、病理基础。

<骨皮质：X线、CT密度高－－白MR信号低－－黑）合理优化选择各种影像检查技术：临床适应症。关于影像学检查价值：定性诊断价值（肯定性诊断、否定性诊断、可能性诊断）；提供活体内部解剖结构关系；定量分析；临床治疗价值第一节X线成像1原理与设备2图像特点3检查技术4图像的解读5临床应用一.原理与设备X线产生：X线球管----高压的真空管、灯丝阴极（产生电子）------轰击钨靶阳极（99%热能、1%产生X线）X线机主要部件示意图:大灯泡内小灯泡X线特性强穿透性：存在衰减效应，与组织密度厚度成正比----X线成像基础。荧光效应：荧光物质（板）----出现荧光，荧光屏透视基本原理。感光效应：AgBr---感光后还原金属Ag沉积胶膜内－－黑。AgBr---未感光定影后冲去－－无影

---摄影原理。电离与生物效应-----放射防护、治疗基础X线成像原理X线特性决定人体组织存在密度与厚度差别，自然对比概念（人工对比---造影检查）。X线具有一定的穿透力组织结构存在密度和厚度的差别剩余X线经过显像过程形成X线图像X线设备与布局不同密度组织（厚度相同）与X线成像的关系

KV与穿透力二.X线图像特点黑白灰阶图像，反映的是组织结构密度：其灰度与X线穿透路径组织的密度与厚度直接相关：白影感光少---组织致密和/或厚度大，黑影感光多---组织疏松和/或厚度薄。人体组织密度可分为：骨骼、钙化---白影；软组织、体液---灰白影；脂肪组织灰黑影；空气、脂肪---黑影。为X线穿透路径所有组织影像的叠加图像(即穿透部位的不同密度和厚度组织结构后的投影总和)。自然对比及X图像特点（一）普通检查

1荧光透视（fluoroscopy)2X线摄影(radiography)

（二）特殊检查（三）造影检查

1对比剂

2造影方法

3造影反应三.X线检查技术

（一）普通检查:透视普通检查拍片X线检查的安全性

X线具有生物效应。若接触的X线量过多，超过容许曝射量，就可能产生放射反应，甚至产生一定程度的放射损害。不应对X线检查产生疑虑或恐惧，而应强调和重视防护，辐射防护三原则：屏蔽防护、距离防护及时间防护尽可能避免不必要的X线曝射，以保护患者和工作人员的健康。普通X线摄影检查方法：球管----1-1.5M------受检者-胶片------操作控制台。优点：密度/空间分辨率相对透视更高；图象永久记录，有利于复查对比与会诊；X射线量相对少。缺点：不能动态观察，不能多角度观察(常须2个方位摄片)（二）、特殊检查软X线摄影：40KV以下的摄影，钼靶X线机----X线穿透率低，故称软X线，提高了组织密度分辨率，专门用于乳腺摄影。X线减影技术：罕少用。体层容积摄影：罕少用。（三）.X线造影检查将对比剂人工引入器官内或其间隙，使与脏器产生密度对比而成像------拓展了X线摄影的适应范围。对比剂(造影剂)包括低密度(阴性)---空气（气腹、气脑造影等），高密度(阳性):原子序数高,比重大的物质----医用硫酸钡（钡剂）：胃肠造影、碘剂（IVP）等。水溶性有机碘对比剂离子型---高渗性,非离子型---相对低渗/低粘稠/低度性等优点,减少了毒副反应造影剂给药方法有直接引入（如胃肠道）与间接引入--生理积聚（肾盂、胆囊）两种方法。自然对比人工对比（四）

X线图像的解读

X线诊断原则和步骤全面观察（良好习惯和科学作风）具体分析（X线解剖知识和思维）病灶的大小、数目、形态、边缘、内部构造器官本身的功能变化、对临近组织结构影响推测病理解剖状态（医学基础知识和思维）结合临床资料（临床医学知识和思维）做出X线诊断（客观公正、实事求是）肯定性诊断、否定性诊断、可能性诊断（五）X线诊断的临床应用

X线诊断用于临床已有百年历史。部位的检查，天然对比强的骨关节、胸部、乳腺；对比强的病变：胆结石，肾结石；心血管，胃肠道造影；仍主要使用X线检查。X线诊断的临床应用

中枢神经系统：少用脊柱：外伤骨折、退行性改变、感染、肿瘤呼吸系统：可作为首选。炎症、肿瘤等。循环系统：各种心脏病观察、心包疾病消化系统：肿瘤、梗阻、炎症；胃肠道造影可作为首选。泌尿系统：结石、发育异常、炎症、肿瘤。骨关节系统：首选，外伤、肿瘤、炎症。贫民住宅区(南非/开普敦)2006/9/13数字化X线成像

传统的X线成像是模拟成像经X线摄照，将影像信息记录在胶片上，在显定影处理后，影像才能于照片上显示。

计算机X线成像（computedradiography，CR）是将X线摄照的影像信息记录在影像板（imageplate，IP）上，经读取装置读取，由计算机计算出一个数字化图像，复经数字/模拟转换器转换，于荧屏上显示出灰阶图像。CR与DR同属数字化成像。

数字X线摄影（digitalradiograph；DR）

则用平板探测器（flatpaneldetectors,FPD)图像的象素化和数字化

DR是先使人体某部在影像增强器（IITV）影屏上成像，用高分辨力摄象管对IITV上的图像行序列扫描，把所有得连续视频信号转为间断各自独立的信息，有如把IITV上的图像分成一定数量的水方块，即象素。复经模拟/数字转换器转成数字，并按序排成字矩阵。图像就被象素化和数字化CR装置示意图

DR优点1.提高了图象质量：的空间与密度分辨率(像素更高可达4096*4096，直接成像减少了信息的损耗)，进一步提高了工作效率，2.成像具有大的宽容度，减少了X线剂量，减少了CR的IP板成本损耗，3.具有可测量4.图像数据化、可通过PACS进行传输。DSA原理与应用数字减影血管造影（digitalsubtractionangiography；DSA）等数字减影血管成像----血管造影前后连续摄影再减影处理，消除骨骼和软组织影像,得到单一血管影。显示各种血管病变：狭窄、阻塞、血管畸形、肿瘤血管等血管内各种介入治疗DSA：‘C臂’Seldinger技术在心血管造影中应用套管针、导丝和导管交换、经皮行股动脉穿刺并插管的方法即Seldinger技术（P2)“当血管造影技术从少数人的技术发展到诊断医学的主要舞台上的过程中，或许没有一个单独的技术的影响力能够超过SvenSeldinger发明的技术。在很大的程度上，Seldinger技术的经典和实用性就在于它非常简单，虽然Seldinger本人非常谦虚于他的发明。他的智慧和创造力使血管造影技术进入了一个新的时代和新的舞台。所有从事放射学的人都应该感谢Seldinger的想象力。他的成就使放射学朝着新的、令人振奋的方向发展，给医学影像，诊断和治疗医学留下了永久的印记。”1984年（AmericanJournalofRoentgenology）

第二节计算机体层成像

射线应用的里程碑——ＣＴ

传统的X射线装置尽管在形态学诊断方面起了划时代的作用，但其缺点:不同深度方向上的信息重叠在一起，引起混淆；只能区分密度差别大的脏器，如充气的肺等，而对肝、胰等软组织内的差异(自然对比不强烈者)则无法辨别；还存在着X射线线所用的剂量较大等问题。CT实际上是指X射线CT，中文全称是“X线计算机体层成像”豪斯菲尔德（N．Housfield）

1969年首次设计成功了一种可用于临床的断层摄影装置，并于１９７１年9月正式安装在伦敦的一家医院里。这年首次成功地为一名英国妇女诊断出脑部的肿瘤，获得了第一例脑肿瘤的照片。同年，在英国放射学会上发表了第一篇论文。1973年英国放射学杂志对此作了正式报道，这篇论文受到了医学界的高度重视，被誉为“放射诊断学史上又一个里程碑”。从此．放射诊断学进人了CT时代。1979年的诺贝尔生理学和医学奖亦破例地授给了豪斯菲尔德和科马克这两位没有专门医学经历的科学家。一、CT设备及成像性能

（一）、CT设备

1.多层螺旋CT全称多排探测器的螺旋CT机，主流CT机，2层、16层、64层、256层、640层等。概念：X线球管与多排探测器围绕检查部位做连续快速旋转与扫描，同时被检查者沿纵轴匀速平移，如此扫描一周可获取多个层面图像的CT机。优势：实现容积数据采集与重建，使三维重建成为可能；亚毫米层厚、提高空间分辨率，利于细微病灶的显示；亚秒扫描，显著提高图像时间分辨率，利于心血管等成像。扫描部分（球管/探测器/扫描架）----计算机系统，图象显示与存储系统。一.CT设备：CT设备一、CT成像原理

CT是用X线束环绕人体对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（analog/digitalconverter）转为数字信息。输入计算机处理。图像处理有如对选定层面分成若干个体积相同的长方体，称之为体素（voxel)。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，即数字矩阵数字矩阵中的每个数字经数字/模拟转换器（digital/analogconverter）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（pixel），并按矩阵排列，即构成CT图像。所以，CT图像是一定数目象素组成的灰界图像,是数字图像,是重建的断层图像。每个体素的X线吸收系数可以通过不同的数学方法算出。与传统X线不同：有一定厚度横断面成像通过数字化转化进行成像二.螺旋CT概念：CT机的X线球管连续旋转扫描+扫描床连续水平运动，实现X线运动轨迹相对被检查者呈螺旋状。关键的技术：球管滑环（取电）技术。优点：快速容积扫描----有利于跟踪血管内造影剂；容积扫描----保证了后处理图象质量，拓展了CT临床应用范围（CTA、CTE等）。多层螺旋CT：采用锥形X线束，Z轴上多排探测器设计。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。这些象素反映的是相应体素的X线吸收系数。不同CT装置所得图像的象素大小及数目不同。大小可以是1.0×1.0mm，0.5×0.5mm不等；数目可以是256×256，即65536个，或512×512，即262144个不等。图像密度分辨力高：三、CT图像特点优势：断面图像：组织重叠少，解剖结构显示清晰。图像灰度（密度）：反应组织器官的X线衰减程度。图像密度分辨力高：图像密度的可量化分析：CT值概念；窗技术概念（窗宽、窗位；脑窗、肺窗、软组织窗、骨窗）。数字化成像，可行多种图像后处理。局限性：部分容积效应：辐射剂量：碘对比剂副作用CT值CT值是以数值来说明组织影像密度的高低，但不是绝对值。而是以水为标准，其他组织与水比较的相对值。现用亨氏单位（HU），即以水的CT值为OH，空气为CT图像特点－1000HU，骨为＋1000HU的2000个等级。人体各种组织均包括在2000个等级之内。人体组织CT值组织

ＣＴ值

组织

ＣＴ值

骨组织

＞400

肝脏

50～70

钙值

80～300

脾脏

35～60

血块

64～84

胰腺

30～55

脑白质

25～34

肾脏

25～50

脑灰质

28～44

肌肉

40～55

脑脊液

3～8

胆囊

10～30

血液

13～32

甲状腺

50～90

血浆

3～14

脂肪

－20～－100

渗出液

＞15

水

0

三CT检查方法平扫：不用对比剂的扫描。对比增强检查动态增强扫描（延迟扫描）三维重建CT血管造影（CTA）CT透视窗宽、窗位调节肺窗纵隔窗动态增强扫描三(二)图像后处理技术再现技术(renderingtechnic)：表面再现(surfacerendering)、最大强度投影(maximumintensityprojection)、容积再现(volumerendering)。主要用于血管成像与骨骼成像。CTA概念仿真内窥镜显示技术：结肠、气管内应用较多。重组冠面图(MPR)扫描时间短,扫描范围长,层薄并连续的横断面数据,经计算机后处理,可重组任意方位的图像再现技术(renderingtechnique)表面再现(surfacerendering)、最大强度投影(maximumintensityprojection)、容积再现(volumerendering)。主要用于血管成像与骨骼成像CTACTA概念:静脉内注入造影剂后行血管造影CT扫描的图像重组技术,可立体地显示血管影像.仿真内窥镜显示技术容积数据同计算机领域的虚拟现实(virtualreality)结合,如管腔导航技术可模拟内镜检查的过程应用:气管异物,结肠

CT灌注成像对ROC在固定的层面连续扫描，绘制出每个像素的时间—密度曲线，分析血流灌注状态。峰值时间（PT）、平均通过时间（MTT）局部血容量（RBV）、局部血流量（RBF）临床应用：急性或超急性脑局部缺血脑肿瘤新生血管的观察急性心肌缺血曼德拉---