医学影像学博士生课件（CT原理肺CT解剖肺癌CT诊断）

医学影像学

X线CTMRI原理肺的CT解剖肺癌CT诊断

医学影像学德国物理学家伦琴（WilhelmConradRotgen）1895年发现X线以后不久，X线就被用于人体检查，进行疾病诊断，形成了放射诊断学（diagnosticradiology）伦琴人类第一张X光片医学影像学发展史20世纪50年代到60年代开始应用超声与核素显像进行人体检查，出现了超声成像（ultrasonography）和Y闪烁成像（Y－scintigraphy）。医学影像学发展史70年代和80年代又相继出现了X线计算机体层成像（X－raycomputedtomography，X－rayCT或CT）。磁共振成像（magneticresonancelmaging，MRI）。发射体层成像（emissioncomPutedtomograPhy，ECT），包括单光子发射体层成像（singlePhotonemissioncomputedtomograPhy，SPECT）与正电子发射体层成像（Positronem1ss1ontomograPhy，PET）等新的成像技术。医学影像学发展史

70年代兴起的介入放射学（interventionalradiology）是在影像监视下对某些疾病进行治、疗的新技术，使一些用内科药物治疗或外科手术治疗难以进行或难以奏效的疾病得到有效的医治。介入放射学已成为同内科和外科并列的三大治疗体系之一。X线是波长很短的电磁波，肉眼不能见，居γ线和紫外线之间。一、X线特性与成像基本原理1、X线的发生过程

自由电子、高速行进、轰击阳极（一）X线的产生和特性2、X线的特性（1） 穿透性（2） 荧光效应（3） 感光效应（4） 电离效应X线和其成像相关的尚有以下四个特性（一）X线应具有一定的穿透力（二）被穿透的组织结构，必须存在着密度和厚度的差异

(三）有差别剩余的X线必须经过显像过程，应用X线片、显示屏等表现

X线成像基本原理

X线影像形成，必须具备以下3个条件：

人体组织结构和器官根据密度不同可归纳为四类：

①高密度，骨组织和钙化灶等

②中等密度，软骨、肌肉、神经、实质器官、结缔组织以及体液等

③较低密度，主要指脂肪组织

④低密度，人体内含气呼吸道、胃肠道、鼻窦和乳突气房等结构X线检查自然对比普通检查透视摄影

胸部正侧位（自然对比）

胫腓骨（自然对比）颈椎侧位（自然对比）数字X线成像

数字X线成像是将普通X线摄影装置或透视装置同电子计算机相结合，使X线信息由模拟信息转换为数字信息，而得数字图像的成像技术计算机X线成像(computerradiography，CR)

信息记录在影像板上，经读取装置读取，由计算机算出一个数字化图像，再经数字模拟转换在显示器上显示或记录或存储平板探测器数字X线成像（digitalradiography，DR）

由大量微小的X线感光元件排列而成，X线曝光后直接变为数字图像，它的优点和CR相同。近年来，DR已成为主要检查方式CT基本原理扫描scanner计算机处理computer显示displayCT成像基本原理和设备

X线人体扫描硬盘探测器模/数转换计算机数/模转换显示屏打印

第二代CT平移/旋转180度第三代CT旋转/旋转360度第四代CT固定/旋转1.25mm1.25mm1.25mm1.25mm2.5mm2.5mm5mmX-Raycollimation 5mm

X-rayTubeZaxis

多层CT定义普通CT机64排螺旋CT密度分辨率：能将两种以上不同结构的密度加以鉴别可使其分别成影的能力即区分组织密度最小差异的能力空间分辨率：显示最小体积病灶或结构的能力影响因素焦点大小探测器阵列孔径重建算法采样频率等CT图象分辨率矩阵数字阵列象素阵列中的小方格是CT图象的最小单元体素象素所包含一定的层厚的体积物质的衰减系数与水的衰减系数之差再与水的衰减系数相比然后乘1000CT值=（μχ-μ水）/μ水×1000CT

值HU（HounsfieldUnit）人体组织CT值骨软组织水脂肪肺组织气体+400~+1000+40~+60-20~+20-60~-100-600~-800-1000窗技术（WINDOW）窗位L数字图象的中间灰度值窗宽W

数字图象所显示的灰阶范围常用窗位（L）、窗宽（W）组织脑软组织肺骨纵隔L+30~+40+30~+60-600~-750+200~+300-30~+30W80~100200~3001500~20001500300~500不同窗宽、窗位伪影（artifacts）机器：探测器设计原理、零点漂移现象运动：病人移动、呼吸、心跳等高密度组织：后颅凹、手术金属夹等（因射线硬化效应）金属伪影活检

全身各部位治疗CT介入引流脓肿胆道尿道梗阻直接药物注射化疗抗生素硬化剂等血肿抽吸神经阻断恶性肿瘤腰腿痛增强扫描用引入造影剂的方法增强组织对比度并根据不同病变组织各有的特点和规律提高定位定性的能力非离子型造影剂的优缺点付反应少死亡率低1/20万价格高增强扫描磁共振成像基本原理及应用1946年Bloch与Purcell独立发现MR现象1952年Bloch与Purcell获诺贝尔物理学奖1967年Jasper、Jachson获得活体MR信号1972年Lautebru研究得到水模氢质子二维MR图象1981年MR用于临床发展历史T1T2质子密度流空效应MRI成像基本物理学概念-原子原子核nucleus

质子(带正电自旋)、中子(不带电)电子electrons

带负电环绕质子转电与磁是一回事即电磁电流产生电磁力即磁场质子具有磁场Gauss学说似旋转着的小磁棒无规律的进动状态杂乱排列不显磁性磁矩与角动量相互抵消氢质子的平时状态原子核以一种特定方式绕磁场方向旋转进动频率

=磁旋比*外磁场

0进动Procession顺向排列（低能级）逆向排列（高能级）氢质子在外加磁场时状态氢质子在外加磁场时状态磁化矢量发生偏转产生90。偏转90。脉冲产生180。偏转180。脉冲加射频脉冲后的氢质子状态当射频脉冲(RF)与原子核的进动频率相同时，原子核可以从RF中获取能量产生共振磁共振产生自由诱导衰减信号FIDFreeInductionDecay射频脉冲停止后氢质子状态弛豫

RelaxationRF激发停止后，原子核相位和能级都恢复到激发前状态RF激发停止后，原子核相位和能级恢复到激发前状态的时间弛豫时间RelaxationTime纵向弛豫时间T1longitudinalrelaxationtime质子从纵向磁化转为横向磁化后恢复到纵向磁化平衡状态所需时间(300-2000ms)T1完全均匀的外磁场中横向磁化所维持的时间(15-150ms)横向弛豫时间T2transverserelaxationtimeT1长于T2T1随场强而改变场强大T1长水T1长(低信号)脂肪T1短（高信号）纯水T2长于含大分子液体T2T1T2特点自旋回波(SE,SpinEcho)翻转复原(IR,InversionRecovery)梯度回波(GRE,GradientEcho)MR成像技术自旋回波(SE,SpinEcho)TR=TimetoRepetitionRF重复激发的间隔时间TE=TimetoEcho

RF后到采集回波信号之间的时间TI=Inversion

Time反转时间TR和TE对图像的影响（SE）TR短<500ms长>2000ms长500-2000短<500msTE短<30ms长>50ms短30-50ms长>50ms图像T1WT2W质子密度无加权因素流空效应(Floweffects)某层面给予RF脉冲后，质子产生信号，脉冲停止接受信号时，该层面的血流因为流动的关系，而造成信号的缺失，在图像上呈无信号的黑色。MR增强原理：利用对比剂缩短富血供组织的T1值MR特殊成像技术磁共振血管造影MRA磁共振水成像胆胰管造影（MRCP）、尿路造影（MRU）、脊髓造影（MRM）等MRA时间流逝法TOF相位对比法PC时间流逝法TimeOfFlight应用RF脉冲使所选层面的质子达到饱和程度，纵向磁化消失，T1值小呈低信号，而血管内流动的质子处于非饱和状态，T1值大表现为高信号。相位对比法PhaseContrast应用正负两个方向相反的梯度磁场时，对固定的质子产生相等的相位改变，两者相减等于零，而流动的质子产生相位变化，形成血管图像化学位移伪影MRI禁忌征带心脏起博器及神经刺激器者动脉瘤术后带瘤夹者带人工心脏瓣膜者眼球内金属异物或内耳植入金属假体者MR相对禁忌征体内有各种金属植入物者妊娠期女性危重病人癫痫患者幽闭恐惧症患者

磁场强度1Tesla=10,000Gauss地球磁场0.3-0.7G冰箱门磁场100G=0.01TCT与MRI比较CTMR有横断面少有有需用造影剂优低无多断面多无无不需造影剂差高电离辐射成像断面成像方法骨骼伪影碘剂影响血管病变钙化显示检查费用优点：造价维持费用低对周围环境影响小提高信噪比永磁型缺点：场强低（0.3-0.4T）重量过大（100吨）磁场稳定性差磁场不能关闭阻抗型（常导）优点造价低重量轻（5吨左右）磁场可关闭缺点耗电量大（0.2T60KW)产热量大（需大量循环水）场强低磁场均匀性受干扰大超导型优点场强高(9.0T)磁场稳定均匀磁场可关闭磁场强度可调节缺点冷却剂昂贵造价高CT正常彩色解剖图谱（肺段解剖）右肺上叶、左肺上叶右肺上叶、左肺上叶右肺上叶、左肺上叶右肺叶5.右肺上叶、左肺上叶右肺上叶、左肺上叶右肺上叶前段、中叶内侧段、下叶背段，左肺上叶舌段、下叶背段右肺上叶前段、中叶内侧段、下叶背段，左肺上叶舌段、下叶背段右肺中下叶、左肺上叶舌段及下叶右肺中下叶、左肺上叶舌段及下叶右肺中下叶、左肺上叶舌段及下叶右肺中下叶、左肺上叶舌段及下叶右肺叶13.右肺中下叶、左肺上叶舌段及下叶右肺中下叶、左肺上叶舌段及下叶右肺中下叶、左肺上叶舌段及下叶右肺中下叶、左肺上叶舌段及下叶右肺中下叶、左肺上叶舌段及下叶右肺叶18.

右肺中下叶、左肺上叶舌段及下叶右肺中下叶、左肺上叶舌段及下叶右肺中下叶、左肺上叶舌段及下叶肺癌CT诊断

CT在肺癌诊断中的价值1、显示隐匿性病灶：CT分辨率高，横断扫描避免了前后重叠2、肺癌术前分期更准确：淋巴结、转移灶、血管侵犯等3、显示气管、主支气管、叶段支气管，诊断早期中央型肺癌4、HRCT可提高诊断肺内孤立性结节的准确性和可靠性5、CT导向经皮穿刺活检7、协助纵隔镜检查8、应用CT制定放疗计划9、肺癌术后随访复查

中央型肺癌的CT表现

直接征象：支气管改变和肺门区肿块间接征象：支气管阻塞征象（三阻征）其他征象：淋巴结肿大、胸水、转移灶等

1、支气管改变：

支气管壁增厚：正常管壁厚度均匀，1~3mm

支气管腔狭窄：显示狭窄的形态、范围和程度（1）向管腔内突出的软组织影伴管腔狭窄（2）管壁侵润性增厚，局部管壁不规则，管腔狭窄（3）支气管管腔向心性锥状、鼠尾状狭窄或截断支气管腔狭窄支气管壁增厚支气管腔狭窄气管内肿物-气管癌气管内肿物-气管癌气管内肿物-气管癌女性，17岁，有慢性咳嗽病史5年。气管粘液表皮样癌支气管内肿物

2肺门肿块

（1）瘤组织穿透支气管壁在血管、支气管鞘内及淋巴结内浸润，并侵入周围的肺实质，形成肺门区肿块（2）肺门肿块通常呈结节状，边缘不规则，可见分叶及毛刺（淋巴浸润和间质的纤维化反应）（3）伴有肺不张时肺门肿块不易显示肿瘤轮廓，增强扫描有利于区分（4）显示肺门、纵隔淋巴结肿大，侵犯心脏、大血管等结构。

肺门肿块肺门肿块

3、支气管阻塞征象（1）阻塞性肺气肿：最早发生局限性阻塞性肺气肿，存在时间短，表现为受累肺叶密度减低，肺纹理稀疏，呼气相明显，与健侧对比观察（2）阻塞性肺炎：管腔狭窄逐渐加重，远端肺组织因分泌物引流不畅而发生感染，导致肺炎或肺脓肿，表现与一般肺炎相似，抗炎治疗后可消失（3）阻塞性肺不张：支气管严重狭窄、阻塞，导致肺叶或肺段不张，表现为密度增高，体积缩小，以叶间胸膜为界向患肺中央凹陷，向肺门、纵隔移位，包绕肺门肿块，增强扫描强化明显阻塞性肺气肿阻塞性肺炎阻塞性肺炎阻塞性肺不张-右上叶阻塞性肺不张-右下叶阻塞性肺不张-左全肺

4、其他征象

胸腔积液、心包积液，肺门纵隔淋巴结转移（直径10mm以上可疑，大于12或15mm有意义）肺内及远处转移胸腔积液、心包积液

周围型肺癌的CT表现

瘤体内部的CT表现肿瘤—肺交界带的CT表现肿瘤邻近结构的CT表现不同组织类型肺癌的CT表现周围型肺癌的少见CT表现

1、瘤体内部的CT表现（1）空泡征：位于病灶中央或边缘的一个或多个点状低密度影，系瘤内未受累及的肺泡、扩张扭曲的支气管和含有黏液的腺腔结构有一定特异性（2）支气管充气征：表现为瘤灶内管状低密度影，其形成与肿瘤的生长方式有关，有一定特征性（3）肺癌的钙化：呈细沙砾状，分布弥散，密度较淡或偏于瘤体的一侧，HRCT对钙化的检出率为13.5%。主要见于肺鳞癌、腺癌，其形成与营养不良、瘢痕和癌细胞的内分泌功能有关（4）肺癌的强化：均匀强化、外周强化和不均匀强化（5）肺癌的空洞：鳞癌多见，CT特点是厚壁或壁厚薄不均，内壁凹凸不平或呈结节状，外壁呈波浪或分叶状，可为中心或偏心，大小不一

(6)肺癌的毛玻璃样改变肺癌的空泡征肺癌的空泡征肺癌的支气管充气征肺癌的支气管充气征肺癌的钙化肺癌的强化肺癌的强化肺癌的空洞空洞肺癌的毛玻璃样改变2、肿瘤—肺交界带的CT表现（1）毛刺征：肺窗观察，表现为自瘤灶边缘向周围肺伸展的，呈放射状，无分支的细短线条影，近瘤体处略粗。该征象高度提示恶性（2）分叶征：表现为肿瘤边缘凹凸不平，呈花瓣状突出相邻两个突出之间为相对凹入的切迹，切迹处有时可见血管进入肺癌的毛刺征肺癌的毛刺征肺癌的分叶征肺癌的分叶征

3、肿瘤邻近结构的CT表现（1）胸膜改变：胸膜凹陷（牵拉、三角形、兔耳征）胸膜浸润胸膜转移（2）邻近血管、支气管的改变：血管聚拢，相邻支气管的阻断、管壁增厚、管腔狭窄、肿瘤推压支气管，呈手抱球状肺癌的胸膜改变胸膜凹陷肺癌的胸膜改变胸膜浸润肺癌的胸膜改变胸膜浸润肺癌的胸膜改变胸膜浸润肺癌的胸膜改变胸膜转移血管集束征肺癌的邻近血管改变肺癌的血管支气管扭曲、聚拢

4、不同组织类型肺癌的CT表现（1）鳞癌：大多为中央型，周围型占35%。体积较大，常液化坏死形成空洞，远处转移晚（2）腺癌：在周围型肺癌中占64%。分叶、毛刺、胸膜凹陷明显，体积较小，有时在较小结节时即发生远处转移（3）大细胞癌：肿块较大，转移较晚（4）小细胞癌：一般早期就有淋巴结和血行转移，原发灶往往很小

5、周围型肺癌的少见CT表现（1）病灶消退或缩小：有明确的肿块和组织学诊断，未经任何治疗，罕见（2）半月征或空气半月征：与癌性空洞的产生有关（3）气腔充盈或肺泡象：见于肺泡癌，易与肺炎混淆，临床上有大量白色泡沫样粘痰（4）卫星灶：据统计有1%的肺癌有卫星灶（5）自发性气胸：占0.48%（6）肺梗死：肺癌累及肺动脉所致（7）左心房瘤栓形成半月征或空气半月征肺癌的卫星灶左心房瘤栓形成

肺癌的转移

1、淋巴道转移：常见，支气管、血管周围淋巴间隙——

肺段、肺叶淋巴结——肺门——锁骨上淋巴结（可与原发灶同侧，但通常以右侧居多）；

2、血行转移：侵犯肺静脉或经胸导管引流入血液；

3、直接侵犯：

4、气道转移：如肺泡癌可经过支气管或肺泡孔扩散。肺癌淋巴道转移肺癌血行转移肺癌血行转移-肝女性，55岁。咳血丝痰2个月。未分化小细胞肺癌气道转移：肺泡癌可经过支气管或肺泡孔扩散现状

肺癌发病率高居不下肺癌预后依然很差诊断？

治疗？改善肺癌病人预后延长病人生存期靠什么？治疗新药如雨后春笋治疗方法层出不穷治疗费用逐年攀升治疗结果无根本改变无论哪种治疗、无论到哪治疗五年生存率<10％早期肺癌五年生存率>90%延长病人生存期的根本出路

早期诊断诊断肺癌方法很多目前最重要的是

CT诊断检查目的1:

发现病变提高检出率，减少漏诊M59平片正常，CT扫描偶然发现病变单层螺旋CT-10mm层厚单层螺旋CT-2mm层厚多层面CT-5mm层厚多层面CT-1mm层厚冠状MPR（多平面重组重建）宽窗冠状MPR（多平面重组重建）窄窗4D-AngioM58,活检：恶性肿瘤问题

是否有了CT病变就不会被遗漏？答案：

否病变是否被遗漏主要取决于：1、病变大小2、病变密度3、病变形态4、设备质量5、检查方法检查目的2：

定性

减少开膛剖肚改善病人预后延长病人生存期靠什么定性

诊断依据－征象形态特征边缘特征内部结构特征伴随特征寻找显示诊断证据（征象）认识评价综合分析，作出诊断M81，右上肺癌3D-SSD表面遮盖重建MPR（多平面重组重建）MPR（多平面重组重建）C-C+2.5mm轴扫螺旋扫描，病灶较轴扫模糊2.5mm轴扫病灶明显强化3D-SSD（表面遮盖重建）显示结节表面分叶状和胸膜凹陷征容积重建(VR)显示表面形态、胸膜凹陷、血管等，并发现卫星灶(影像指导下手术病理证实)卫星灶的存在使T分期为T4肺部小病变MS（多排螺旋）CT

检查技术讨论

要点：一全三多

薄层全容积靶成像多种窗位显示多期相密度分析多种后处理并用薄层全容积靶成像全容积采集具有更丰富的信息量：图像连续多层面显示。薄层：准直1mm，接近各向同性成像，具有更高的空间分辨率。靶：视野(FOV)缩小(约200mm)，进一步提高空间分辨率。50%以上的重叠重建，提供最佳后处理重建作形态学分析。F52Y-体检发现-周围型肺癌，腺癌3级常规5mm层厚图像2.5mm层厚图像MIP（最大密度投影重建）图像1mm层厚的MPR（多平面重组重建）图像靶扫描①视野（FOV）小于全肺，通常