医学影像学总论

医学影像学

（第6版）

上海交通大学医学院

附属仁济医院放射科绪论

医学影像学(medicalimageology)是以医学影像为基础，集X线、计算机体层摄影（CT）、核磁共振成像（MRI）、数字减影（DSA）、正电子体层（PET）、核医学、超声学（US）、放射治疗及介入治疗学等多学科有机结合的综合诊疗学科检查技术X线摄片电子计算机断层扫描（CT）核磁共振成像（MRI）数字减影血管造影(DSA)介入放射学超声诊断（US）γ-闪烁扫描法正电子发射断层摄影术（PET）单光子发射电子计算机断层扫描(SPECT)图像形成的决定因素

差异性：对比性组织的差异性结构的差异性器官的差异性学习医学影像学应当注意以下几点1.不同成像技术和检查方法在诊断中都有各自的优势与不足，需要掌握不同成像手段在不同疾病诊断中的作用与限度，以便能恰当地选择一种或综合应用几种成像手段和检查方法来进行诊断2.需掌握图像的观察与分析方法，熟悉正常表现，并认识异常表现及其病理基础和在诊断中的意义

学习医学影像学应当注意以下几点3.影像诊断是根据影像变化而推论出来的，诊断时必须结合临床材料，包括病史、体检和实验室检查结果等，互相印证，才有望做出正确诊断4.需要了解不同成像技术的基本成像原理及其图像特点5.介入放射学与影像诊断学不同，需了解其基本技术与理论，并掌握不同治疗技术的适应证、禁忌证与疗效第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第一节X线成像一、X线成像基本原理与设备（一）X线成像基本原理（二）X线设备（三）数字X线成像（四）数字减影血管造影

（一）X线成像基本原理X线是波长极短，肉眼看不见的电磁波，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穿透性（penetrability）荧光效应（fluorescenceeffect）感光效应（photosensitivity）电离效应（ionizingeffect）

（一）X线成像基本原理穿透性：X线波长很短，具有很强的穿透力，能穿透一般可见光不能穿透的各种不同密度的物质，并在穿透过程中受到一定程度的吸收（即衰减）X线的穿透力与X线管电压密切相关，电压愈高，所产生的X线的波长愈短，穿透力也愈强X线穿透性是X线成像的基础

（一）X线成像基本原理荧光效应X线能激发荧光物质，如硫化锌镉及钨酸钙等发出荧光，使波长极短的X线转换成波长长的可见荧光，这种转换叫做荧光效应荧光效应是透视检查的基础

（一）X线成像基本原理感光效应涂有卤化银的胶片，经X线照射后，感光而产生潜影，经显、定影处理，感光的卤化银中的银离子（Ag+

）被还原成金属银（Ag），并沉淀于胶片的胶膜内。此金属银的微粒在胶片上呈黑色而未感光的卤化银，在定影过程中，从X线胶片上被清除，因而显出胶片片基的透明本色。根据金属银沉淀的多少，便产生了从黑至白不同灰度的影像感光效应是X线摄影的基础

（一）X线成像基本原理电离效应X线穿过任何物质都可使之电离，而产生电离效应

生物效应：X线射入人体也可产生电离效应，引起生物学方面的改变，是放射治疗的基础，也是进行X线检查时需要注意防护的原因（一）X线成像基本原理

X线影像的形成的三个基本条件

X线应具有一定的穿透力，这样才能穿透被照射的组织结构被穿透的结构必须存在着密度和厚度的差异（自然对比、人工对比）显像设备：例如X线片、荧光屏或电视屏幕自然对比

当X线透过人体密度和厚度不同组织结构时，被吸收的程度不同，到达荧屏或胶片上的X量出现差异，即产生了对比，在荧光屏或X线片上就形成明暗或黑白对比不同的影像自然对比高密度结构如骨组织、牙齿和钙化灶等中等密度结构如软骨、肌肉、神经、实质器官、结缔组织以及体内液体等低密度结构如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线图像的形成X线

不同密度组织(厚度相同)与X线成像的关系第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第一节X线成像一、X线成像基本原理与设备（一）X线成像基本原理（二）X线设备（三）数字X线成像（四）数字减影血管造影

（二）X线设备X线是X线管内高速行进的电子流轰击靶面时产生的X线设备主要包括X线管、变压器、操作台以及检查床等部件影像增强电视系统（imageintensifytelevision，IITV)已成为X线成像设备中主要部件之一

（二）X线设备X线的发生过程：向X线管灯丝供电、加热，在阴极附近产生自由电子当向X线管提供高电压时，阴极与阳极间的电势差陡增，电子以高速由阴极向阳极行进，轰击阳极靶面而发生能量转换其中1%以下的能量转换为X线，99%以上转换为热能阴极阳极电子束X-ray真空管灯丝钨靶第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第一节X线成像一、X线成像基本原理与设备（一）X线成像基本原理（二）X线设备（三）数字X线成像（四）数字减影血管造影

（三）数字X线成像

DR是将X线摄影装置或透视装置同电子计算机相结合，使形成影像的X线信息由模拟信息转换为数字信息，而得数字化图像的成像技术

（三）数字X线成像DR依结构可分为计算机X线成像（computedradiography，CR）数字X线荧光成像（digitalflouorography，DF）平板探测器（flatpaneldetectors）数字X线成像

（三）数字X线成像数字X线成像过程

（三）数字X线成像

CR是以影像板（imageplate，IP）代替线胶片作为介质，IP上的影像信息经过激光扫描读取、图像处理和显示等步骤，获得数字化图像

（三）数字X线成像

DF是用IITV代替CR的IP作为介质，图像用高分辨力摄像管进行扫描，其余结构和处理与CR类似。DF应用于数字减影血管造影设备上

（三）数字X线成像平板探测器数字X线成像是用平板探测器将X线信息直接或间接转换成电信号，再数字化，转换过程都在平板探测器内完成，没有经摄像管或激光扫描的过程，所以X线信息损失少，图像质量好，成像时间短第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第一节X线成像一、X线成像基本原理与设备（一）X线成像基本原理（二）X线设备（三）数字X线成像（四）数字减影血管造影

（四）数字减影血管造影血管造影（angiography）是将水溶性碘对比剂注入血管内，使血管显影的X线检查方法数字减影血管造影（digitalsubtractionangiography,DSA）是通过计算机处理数字影像信息，消除骨骼和软组织影像，使血管清晰显影的成像技术

（四）数字减影血管造影时间减影法（temporalsubtractionangiography）是最常用的方法基本原理：经导管向血管内团注水溶性碘对比剂的同时，向检查部位连续摄像。在这系列图像中，取一帧血管内不含对比剂的图像作为蒙片和任何一帧含有对比剂的图像组成减影对第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第一节X线成像一、X线成像基本原理与设备二、X线图像特点三、X线检查技术四、X线图像的解读

二、X线图像特点人体组织结构的密度指人体组织中单位体积内物质的质量

X线图像上影像的密度指X线图像上所显示影像的黑白

二、X线图像特点

两者之间的关系组织密度越高，吸收的X线量越多，影像在图像上呈白色，反之呈黑色组织厚度越厚，吸收的X线量也越多，影像在图像上呈白色，反之呈黑色

二、X线图像特点在工作中，通常用密度的高与低表述影像的白与黑高密度、中等密度和低密度分别表述白影、灰影和黑影人体组织密度发生改变时，则用密度增高或减低来表述图像的白影与黑影第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第一节X线成像一、X线成像基本原理与设备二、X线图像特点三、X线检查技术四、X线图像的解读

三、X线检查技术

自然对比人体组织结构基于密度上的差别，可产生X线对比，即自然存在的差别人工对比对于缺乏自然对比的组织或器官，可人为引入在密度上高于或低于它的物质，使之产生对比

三、X线检查技术

普通检查（平片plainfilm）依靠自然对比所获的X线图像造影检查（contrastexamination）由人工对比方法进行的X线检查，引入的物质称之为对比剂（contrastmedia），原称造影剂

（一）普通检查荧光透视（fluoroscopy）现多用于胃肠道钡剂检查优点：动态观察，简便迅速，费用低缺点：对比度及清晰度较差，缺乏客观记录X线摄影（radiography）：对比度及清晰度均较好，有客观记录，可随访对照

（二）特殊检查软线摄影（softrayradiography）体层摄影（tomography）放大摄影（magnificationradiography）荧光摄影（flouorography）

自应用CT等现代成像技术以来，上述检查只有乳腺软线摄影检查还在广泛应用

（二）特殊检查软线摄影（softrayradiography）：是采用能发射软X线，即长波长（平均波长为0.07nm）的钼靶X线检查技术，在临床用于乳腺摄片检查

（三）造影检查—对比剂

将对比剂引入器官内或其周围间隙，产生人工对比，借以成像对比剂分为高密度和低密度两种高密度医用硫酸钡粉末—消化道水溶性碘—静脉肾盂造影、血管造影、胆道造影、关节造影、椎管造影、窦道造影碘化油—支气管造影、子宫输卵管造影、栓塞低密度气体—消化道气钡双重造影、气腹、气脑

（三）造影检查—方法

直接引入口服：食管及胃肠道钡餐检查灌注：钡剂灌肠、逆行尿路造影及子宫输卵管造影等注入：穿剌注入或经导管直接注入器官或组织内，如心血管造影和脊髓造影等

（三）造影检查—方法

间接引入口服吸收：

胆囊造影分泌：

静脉肾盂造影、胆道造影等

（四）X线检查中的防护

X线照射人体可产生一定的生物效应，应避免不必要的照射，采取有效的防护措施，以保护患者和工作人员的健康，特别是孕妇、小儿患者和长期接触放射线的工作人员

（四）X线检查中的防护

防护原则屏蔽防护：用铅等高密度物质作成屏障距离防护：通过增加X线源与人体间的距离来减少照射量时间防护：每次检查照射次数不应过多，尽量避免重复检查第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第一节X线成像一、X线成像基本原理与设备二、X线图像特点三、X线检查技术四、X线图像的解读

四、X线图像的解读

结合临床资料注意检查的技术方法全面观察仔细分析准确论断

四、X线图像的解读—分析要点

病变的位置与分布病变的数目与形态病变的边缘病变的密度邻近组织的改变器官功能的变化第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第二节计算机体层成像一、CT成像基本原理与设备（一）CT成像基本原理（二）CT设备

第二节计算机体层成像

Hounsfield1969年设计成功

1972年问世

1979年因此获诺贝尔奖

第二节计算机体层成像

CT是用X线束对人体层面进行扫描，取得信息，经计算机处理而获得该层面的重建图像，是数字化成像，它所显示的断层解剖图像，其密度分辨力（densityresolution)明显优于X线图像一、CT成像基本原理与设备

（一）CT成像基本原理CT是用X线束围绕人体的一定厚度部位旋转，进行层面扫描由探测器接收透过该层面的X线，由光电转换器转换成电信号，再经模拟/数字转换器转为数字假定将选定层面分成一定数目、体积相同的立方体，即基本单元，称之为体素（voxel）扫描时X线从多个方向透过体素获得数据，经计算机而获得每一体素的X线衰减系数或称吸收系数

体素（一）CT成像基本原理再排列成矩阵，即构成该层面组织衰减系数的数字矩阵（digitalmatrix）数字矩阵的每个数字经数字/模拟转换器，依其数值转为黑白不同的灰度方形单元，称之为像素（pixel）像素按原有矩阵顺序排列，即构成了CT图像CT成像基本原理353639343331343335323180859078CT影像形成-A/D/A*

数字矩阵以相应灰阶转换成黑白影像Dataabcdef

XYZOnepixel第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第二节计算机体层成像一、CT成像基本原理与设备（一）CT成像基本原理（二）CT设备（二）CT设备层面扫描CT

—

初始期螺旋CT（spiralCT,SCT）

—1989年设计成功电子束CT（electronbeanCT,EBCT）

—20世纪80年代设计出（二）CT设备扫描部分：由X线管、探测器和扫描架组成，用于对检查部位进行扫描计算机系统：将扫描收集的大量信息数据进行存储运算图像显示和存储系统：将计算机处理、重建的图像显示在影屏上并用照相机将图像摄于照片上或存储于光盘中CT装置示意图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（二）CT设备螺旋CT：X线管围绕检查部位连续旋转并进行连续扫描；扫描同时床沿纵轴连续平移，X线扫描的轨迹呈螺旋状多层螺旋CT：使用锥形X线束和多排探测器，X线管旋转一周可获得多层CT图像（二）CT设备—多层螺旋CT优点扫描时间缩短：容易完成难于合作或难于制动患者的扫描，有利于运动器官的成像和动态观察。获得连续层面图像：可避免层面扫描所致小病灶的漏查多层扫描所获得的容积数据，经计算机后处理可得高分辨力的三维立体图像，可实行分割显示技术、仿真内镜技术和CT血管造影（CTangiography,CTA）等第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第二节计算机体层成像二、CT图像特点三、CT检查技术四、CT图像的解读五、CT诊断的临床应用二、CT图像特点—

空间分辨力

CT图像是由一定数目、不同灰度的像素按矩阵排列所构成的灰阶图像这些像素反映的是相应体素吸收系数像素越小、数目越多，构成的图像越细致，即空间分辨力越高二、CT图像特点—

密度分辨力灰度显示密度的高低黑影：低吸收区，即低密度区，如肺部白影：高吸收区，即高密度区，如骨骼CT值（Hounsfieldunit)说明密度水CT值为0HU骨皮质为1000HU空气为-1000HU第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第二节计算机体层成像二、CT图像特点三、CT检查技术四、CT图像的解读五、CT诊断的临床应用三、CT检查技术（一）普通CT扫描平扫：不用对比增强或造影的扫描对比增强扫描：是经静脉注入水溶性有机碘对比剂后再行扫描，常用团注法（bolusinjection)造影扫描：先行器官或结构的造影，再扫描，不常用三、CT检查技术（二）图像后处理技术可重建任意方位的断层图像CT三维立体图像CT血管造影仿真内镜三、CT检查技术（三）CT灌注成像是经静脉团注水溶性有机碘对比剂后，对受检器官行连续扫描，获得灌注参数图以了解感兴趣区毛细血管血流动力学，即血流灌注状态的一种功能成像技术第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第二节计算机体层成像二、CT图像特点三、CT检查技术四、CT图像的解读五、CT诊断的临床应用四、CT图像的解读了解扫描的技术与方法细致观察每帧图像分析病变的位置、大小、形状、数目、边缘、CT值、强化表现结合其它成像技术及临床资料第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第二节计算机体层成像二、CT图像特点三、CT检查技术四、CT图像的解读五、CT诊断的临床应用五、CT诊断的临床应用

3D成像MRA

CTA4维CT（半透明技术）主要用于管腔轮廓观察第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第四节磁共振成像一、MRI成像基本原理与设备（一）、MRI成像基本原理（二）、MRI设备第四节

磁共振成像

是利用人体中的氢原子核（质子）在磁场中受到射频（radiofrequency，RF）脉冲的激励而发生核磁共振现象，产生磁共振信号，经过信号采集和计算机处理而获得重建断层图像的成像技术第四节

磁共振成像1946年，Bloch与Purcell发现了物质的核磁共振现象1973年，Lauterbur发明了MRI成像技术2003年，Lauterbur、Mansfield分享诺贝尔医学生理奖一、MRI成像基本原理与设备（一）MRI成像基本原理人体各器官组织的磁共振信号强度不同，正常组织与病变产生的磁共振信号强度也不同，这是MRI成像的基础使人体产生磁共振信号，对信号进行采集、空间编码和图像重建处理就可获得MRI图像磁力线呈无序排列质子进入一个强外磁场，其磁力线的方向就会按外磁场方向有序排列—纵向磁化这些质子的自旋轴绕磁力线作快速锥形的旋转运动—进动处于“低能态”的质子共振接受到能量后即成为不稳定的“高能态”质子。其纵向磁化消退，横向磁化形成射频脉冲停止，接受到能量后的“高能态”质子以电磁波的形式将所吸收的能量散发出来。其横向磁化消退，纵向磁化恢复（一）MRI成像基本原理MR信号的产生：在弛豫过程中，质子将吸收的RF脉冲组合的能量释放并产生MR信号通过调节成像参数TR和TE，即可分别获取主要反映T1值对比、T2值对比或PDWI对比的MR信号，并由此产生T1WI、T2WI或PDWI图像第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第四节磁共振成像一、MRI成像基本原理与设备（一）、MRI成像基本原理（二）、MRI设备（二）MRI设备主磁体：产生强外磁场梯度系统：由X、Y、Z三组梯度线圈组成，为人体MRI信号提供空间定位三维编码的条件。射频系统：发射器、发射线圈及接收线圈计算机系统：模拟/数字转换器、阵列处理机及计算机等第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第四节磁共振成像二、MRI图像特点三、MRI检查技术四、MRI图像的解读二、MRI图像特点

多参数灰阶图像主要参数有T1、T2和质子密度，T1WI、T2WI和PDWI图像在表述上白影都为高信号，黑影为低信号灰影为中等信号二、MRI图像特点多方位断层图像横断位、冠状位、矢状位和任意斜位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（flowvoideffect）MRI对比增强效应：顺磁性物质做为对比剂可缩短周围质子的弛豫时间，称之为质子弛豫增强效应伪彩色的功能图像第一篇

影像诊断学第一章成像技术与临床应用第四节磁共振成像二、MRI图像特点三、MRI检查技术四、MRI图像的解读三、MRI检查技术序列技术对比增强检查技术MR血管成像技术MR电影成像技术MR水成像技术MR功能成像技术磁共振波谱技术（一）MRI序列技术自旋回波序列（spinecho，SE）梯度回波序列（gradientrecalledecho，GRE)反转回波序列（inversionrecovery，IR）平面回波序列（echoplanarimage，EPI）脂肪抑制（二）对比增强检查技术

对比增强检查通过给予对比剂改变弛豫时间T1与T2提高正常组织与病变组织间对比的检查技术（二）对比增强检查技术阳性对比剂：为钆（Gadolinium,Gd）的螯合剂，钆通过缩短T1而使被强化的组织在T1WI序列上呈高信号阴性对比剂：超顺磁性氧化铁（SPIO），对比强化的部位于T2WI上呈低信号（三）MR血管成像技术MR血管成像（magneticresonanceangiography,MRA）利用血液的流动效应，使血管内腔成像的技术增强MRA（contrastenhancementMRA，CEMRA）需向血管内注射钆对比剂（五）MR水成像技术

用很长TR和很长TE可获得重T2WI，使静态或缓慢流动液体呈高信号，背景的其他组织呈低信号而形成良好对比，获得犹如造影效果的图像，即MR水成像（MRhydrography)（五）MR水成像技术MR胆胰管造影（MRcholangio-pancreatography,MRCP）MR尿路造影（MRurography,MRU)MR脊髓造影（MRmyelography,MRM）

（六）MR功能成像

MR功能成像（functionMRimaging,fMRI）技术是以组织结构的生理功能为基础，以图像形式显示其状态的成像技术（六）MR功能成像扩散张量成像（diffusiontensorimaging,DTI)技术可使脑白质纤维束成像血氧水平依赖法（bloodoxygenleveldependency,BOLD)可显示脑皮质功能活动区扩散加权成像（diffusionweightedimaging，DWI)技术可显示急性脑缺血及其病理变化细节T2WIDWI（七）磁共振波谱技术

磁共振波谱（magneticresonancespectroscopy,MRS）技术是以波谱形式显示某些疾病代谢产物含量的一种技术，常用的是1H波谱技术