医学影像学总论

医学影像学总论 医学影像学总论 什么是医学影像学 影像诊断学总论 医学影像学的定义 医学影像学是应用医学成像技术对人体疾病进行诊断和在医学成像技术引导下应用介入器材对人体疾病进行微创性诊断及治疗的医学学科 包括影像诊断学和介入放射学 医学影像学的发展经历了X线学 X raydiagnosis 放射学 radiology 及现今的医学影像学 Medicalimaging 各个阶段的内涵有所差别 学习影像学的目的 1 了解各种成像技术的基本原理 方法和图像特点2 掌握图像的观察分析和诊断方法3 了解各种成像技术的应用价值 限度及选择原则4 了解介入放射学的基本技术及应用指征5 了解医学影像学的发展与现状 专业队伍 设备条件 学术水平 医学影像学简史 一 X线成像 1895年11月8日 伦琴W C R entgen发现X线 二 超声 二十世纪70年代 USG应用 三 CT computedtomography X线计算机体层摄影 1969Hounsfield 四 二十世纪70年代中后期 DSA digitalsubtractionangiography 数字减影血管造影 二十世纪70年代后期 计算机X线摄影CR computedradiography DR digitalradiography 医学影像学简史 五 核医学 单光子发射计算机体层摄影 SPECT singlephotonemissioncomputed 正电子体层摄影 PET positronemissiontomography 六 MRI magneticresonanceimaging 核 磁共振成像 1973 七 介入放射学 Interventionalradiology 1976年正式命名 八 图像存储和传输系统 PACS pictureachivingandcommunicationsystem 使得远程放射学 teleradiology 成为现实 各个阶段的内涵差别 X线学 X raydiagnosis 透视 fluoroscopy 和摄影 radiography 放射学 radiology 的四个特点1 影像增强的应用 2 各种造影检查的充分发展 3 各种X线摄影方法的改良 4 除X线治疗外 引入其他放射源 医学影像学 Medicalimaging X线 超声 磁 放射性核素四个成像能源 介入放射学 图像存储和传输系统 1895年德国伦琴 R entgen 发现X线1896年X线始用于临床医学1901年获首届诺贝尔物理学奖 历史 1969年英国Hounsfeild发明CT 72年公诸于世 79年获诺贝尔医学奖 CT ComputedTomography CT是以X线束从多个方向沿着体部某一选定体层层面进行照射 测定透过的X线量 数字化后经过计算得出该层面组织各个单位容积的吸收系数 然后重建图像的一种成像技术 CT 概念 1973年美国Lautebur揭开了MRI在医学影像学方面应用的序幕 MRI magneticresonanceimaging 1977年美国Nudelman获得首张DSA图像 DSA digitalsubtractionangiography 图像存储和传输系统 PACS 一 X线成像基本原理 第一节X线成像 X线特性 X线是波长短的电磁波 X线成像波长0 008 0 031nm 1 穿透性成像基础2 荧光效应透视基础3 摄影效应摄影成像基础4 电离效应放疗和防护基础 三个基本条件 1 具有穿透力 这是X线检查能够诊断疾病的主要原因 2 被穿透的组织存在密度和厚度的差异3 剩余X线是不可见的 需经过显像过程获得X线影像 几个概念1物质密度 取决与物质的性质 与其本身比重呈正比 术语 用密度的高 低来表达影像的白与黑 人体密度 由高到低 骨骼软组织 含液体 脂肪气体四类 不同密度组织 厚度相同 与X线成像关系 影像密度 受物质密度 被照器官与组织的厚度影响在组织结构发生病理改变时 固有的密度和厚度也随之发生改变 X线图像上正常黑白灰度对比发生变化 应用X线检查进行疾病诊断 二 X线设备与X线成像性能 一 传统X线设备与X线成像性能设备 X线管 变压器 操作台 影像增强电视系统等 X线 X线机基本构造 变压器X线管 操作台IITV 支架检查床 传统X线成像性能 优点 1 空间分辨率高 2 X线辐射剂量相对较低 3 检查费用低 缺点 1 摄片条件要求严格 2 密度分辨率低 3 组织结构影像重叠 4 图像灰度不能调节 5 X线胶片贮存困难 二 数字化X线设备与X线成像性能 数字化X线设备 计算机X线成像 computedradiography CR 影像板 imageplate IP 数字X线成像 digitalradiography DR 平板探测器 flatpaneldetectors FPD 数字X线成像性能 优点 1 摄片条件宽度大 降低X线辐射剂量 2 提高图像质量 3 多种图像处理功能 4 数字化图像信息可以贮存和传输 传统X线照片 DR图像 X线检查方法 一 普通检查1 荧光透视 优点 操作简单 方便 快捷 经济实用 可随意转动体位多角度观察 可了解器官动态变化 缺点 没有客观记录 对比度 清晰度差 细微结构无法辨认 诊断结果与操作者责任 水平有直接关系 2 X线摄影 优点 资料可长久保存 对比度 清晰度好 缺点 费用较高 不能看动态变化 二 特殊检查1 体层摄影定义 是摄取人体某一层面组织的摄影方法 基本原理 是投照时X线球管与X线胶片沿某一支点向相反方向移动 使某一选定层面清晰显示 而非选定层面模糊不清 2 软X线摄影 乳腺X线检查 三 造影检查定义 用人工方法将对比剂引入体内 增大器官与组织间的密度差 造成人工对比的方法称造影检查 1 对比剂 contrastmedia 对比剂条件 有良好的造影效果 无毒无害 能在短时间内排出体外 1 阳性 高密度 对比剂 比重大 原子序数高常用钡剂和碘剂等 钡剂 barium 硫酸钡粉末加水和胶配成 以W V表示混悬液 用于食道及胃肠造影或气钡双重钡胶浆 主要用于支气管造影检查 碘剂有机碘制剂 用途 血管 胆道 胆囊 泌尿造影及CT增强排泄 经肝或肾 从胆道或泌尿道排出类型 离子型 副作用大 过敏反应多 价格低非离子型 低渗 低粘度 低毒性 高费用无机碘制剂 用于气管 输尿管 膀胱造影等如碘化油 碘化钠等 二 造影方式直接引入 口服法 灌注法 穿刺注入法间接引入 口服法 静脉注入后 通过分泌进入泌尿道或胆道 先引入某一特定的组织或器官 再经吸收聚集于造影器官 如淋巴造影 静脉胆道 肾盂造影 口服胆囊造影 X线检查中的防护 保护自己 避免直接暴露在射线下进入有放射线的环境内 必须有防护措施 尽量远离放射源 放射线与距离成3次方衰减 避免一切不必要的暴线保护患者 避免不必要检查小儿 妇女注意性腺的防护怀孕妇女尽量避免放射线检查 X线图像特点 1 X线图像是从黑到白不同灰度的影像所组成 反映的是组织结构的密度 2 X线图像是X线束穿透某一部位的不同密度和厚度组织后的投影总和 是组织结构影像的叠加图像 X线计算机体层成像CT 是用X线束对人体选定层面进行扫描 取得数字化信息 经计算机处理而获得的重建图像 CT的成像基本原理与设备一 CT的成像基本原理 CT是用x线束对人体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 由光电转换器转变为电信号 再经模拟 数字转换器转为数字 输入计算机进行处理 CT图像是数字化图像 是重建图像 是断层图像 也是灰度图像 二 CT设备 一 普通CT1 组成 扫描部分 X线管 探测器和扫描架计算机系统 将信息数据进行存储 运算图像显示和存储系统2 扫描方式 旋转式 旋转 固定式 常用 二 螺旋扫描CT1 原理 在旋转式扫描基础上 通过滑环技术与扫描床连续平直移动而实现 滑环技术可使X线管连续旋转 进行连续 无间隔扫描 2 CT透视 用秒级或亚秒级容积扫描所采集的数据进行连续成像 在1秒内可连续显示6 8帧图像 达到近于透视的效果 即为CT透视 3 实时成像 高档螺旋CT 一个层面的扫描时间已缩短到亚秒级 在矩阵为512x512时 图像重建时间可短到1秒 几乎达到实时成像的水平 CT成像技术的比较 螺旋CT特点 1 扫描时间短2 任意部位图像重建3 提高三维与多平面重建图像的质量 CT成像技术的比较 螺旋CT临床应用优点 1 扫描速度快 避免呼吸及运动伪影 2 可任选间隔重建 不遗漏小病灶 3 通过病灶中心重建 可最大限度减少部分容积效应 4 减少造影剂的用量 且在强化峰值获得数据 增加密度差 5 选择不同的增强时相 有利于定性诊断 CT图像特点一 CT图像清晰 CT图像是由一定数目由黑到白不同的像素按矩阵排列所构成 而像素反映的是相应体素的x线吸收系数 像素越小 数目越多 构成的图像越细致 即空间分辨力提高 但是会增加计算机的处理和存贮负担 CT图像特点二 CT图像密度分辨力高1黑影 低吸收区 即低密度区 如 肺白影 高吸收区 即高密度区 如 骨骼2CT的突出优点 人体软组织的密度差别虽然小 吸收系数多接近水 也能形成对比而成像 三 CT具有一个量的概念 CT值CT图像不仅以不同灰度显示其密度的高低 还可用组织对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 即用CT值说明密度 单位为HU HounsfieldUnit CT值 人体组织的CT值居于 1000HU至 1000HU的2000个分度之间 空气 1000HU水0HU骨骼 1000HU CT检查技术一 平扫 是指不用造影增强或造影的普通扫描 二 增强扫描 是经静脉注入水溶性碘剂后再行扫描的方法 分为团注法 静滴法 静注与静滴法 三 造影扫描 是先作器官或结构的造影 然后再行扫描的方法 CT分析与诊断一 病变在良好的解剖背景上显影是CT的特点 也是诊断的主要根据 二 根据病变密度高于 低于或等于所在器官的密度而分为高密度 低密度或等密度病变及混杂密度病变 CT诊断的临床应用一 CT检查对中枢神经系统疾病的诊断价值较高 应用普遍 二 CT对头颈部疾病的诊断也很有价值 三 CT对胸部疾病心及大血管腹部及盆部亦有价值 四 骨关节疾病应用较少 肝癌 肺癌的CT图像 仿真内镜 MPVR图像 MIP CTA MPVR图像 MIP CTA SSD MIP RaySum图像 磁共振成像 MRI 磁共振成像 是利用原子核在磁场内共振所产生的信号经计算机重建成像的一种新技术 MRI的成像基本原理与设备一 MRI的成像基本原理 含单数质子的原子核 如 氢原子核 其质子有自旋运动 带正电产生磁矩 犹如一小磁体 如果在均匀的强磁场中 小磁体的自旋轴将按外加磁场磁力线的方向重新排列 在这种状态下 用特定频率的射频脉冲进行激发 作为小磁体的氢原子核吸收一定能量而发生共振 即磁共振现象 射频脉冲序列 1 自旋回波序列 SE 2 反转恢复序列 IR 脂肪抑制 STIR3 部分饱和序列 PS 4 快速成像1 小角度激励2 梯度回波序列 GRE 3 FSE序列4 EPI序列5 HASTE5 脂肪抑制成像6 液体衰减反转回复序列 FLAIR 自旋回波 SpinEcho SE序列 SE序列成像1 质子密度加权像 TR 1500 2500msTE 15 25ms2 T2加权像 TR 1500 2500msTE 90 120ms3 T1加权像 TR 500msTE 15 25ms 抑脂图象 SET1WI FSET2WI FSET2WI FS MRI设备简介 一 磁体 常导型磁体resistivemagnet超导型磁体superconductionmagnet二 梯度系统 gradientsystem X Y Z三组线圈互相垂直 用于空间定位 层面选择等三 射频系统 RFsystem 发射射频脉冲和接收MRI信号 由射频发射机 射频接收机和射频线圈 RFcoil 组成四 计算机系统 1 硬件2 软件 磁共震振应用软件丰富 MRI工作室 MRI图像特点一 多参数成像 MRI示解剖结构非常逼真 使病变同解剖的关系更明确 1 MRI的图像如主要反映组织间T1的差别时 则为T1加权像 T1WI 2 如主要反映组织间T2的差别时 则为T2加权像 T2WI 3 如主要反映组织间质子密度的差别时 则为PdWI 这样一个层面就有三种图像 因此MRI为多参数成像 有助于显示正常组织和病变组织 T1加权像 T1weightedimage T1WI 采用短TR 短TE主要反映组织间T1差别的作用T1WI有利于观察解剖结构 MRI SE序列 T2加权像 T2weightedimage T2WI 采用长TR 长TE主要反映组织间T2差别的作用T2WI有利于显示病变组织 MRI SE序列 质子密度像 protondensityimage PDI 采用长TR 短TE主要反映组织间质子密度多少差别 MRI SE序列 MRI图像的特点 一 组织的MR特性 一 质子密度 采用PS序列进行 二 T1弛豫时间 短T1 信号强 如 脂肪长T1 信号弱 如 脑脊液 肿瘤组织 三 T2弛豫时间 长T2 信号强 白 如 脑脊液短T2 信号弱 暗 如 骨皮质 不同组织的信号特征 脂肪 短T1等T2肌肉 稍长T1稍长T2韧带 长T1短T2骨髓 短T1等T2血管 流空骨皮质 长T1短T2纤维软骨 长T1短T2透明软骨 短T1长T2 变性 长T1长T2水肿 长T1长T2血肿 随Hb衍变而不同囊肿 随囊内容物不同而不同肿瘤 绝大多数长T1 长T2 脂肪瘤 黑色素瘤例外 二 多方位成像 MRI可获得人体横断面 冠状面 失状面及任何方向断面的影像 有利于病变的三维定位 三 流动效应 又称为流空效应心血管内的血液由于流动迅速 使发射MR信号的氢原子核离开接收范围之外 所以测不到MR信号 在T1WI和或T2WI中均呈黑影 流动 空 效应图像的特点 图 四 质子弛豫增强效应与对比增强 一些顺磁性和超顺磁性物质 如 钆剂Gd 使局部产生磁场 可缩短周围质子弛豫时间 此现象为质子弛豫增强效应 此效应可使MRI行对比增强检查 听N瘤 听N瘤 脑膜瘤 脑囊虫 五 其他 较高的软组织对比分辨力 无骨伪影干扰等 病脑 MRI质量控制 一 伪影 1 卷褶伪影 检查视野超出FOV 2 化学位移伪影 脂肪与水 亮带 黑带 3 截断伪影 高对比度界面发生的伪影 4 运动伪影 5 金属异物伪影 6 磁化敏感伪影 运动伪影 吞咽 运动伪影 呼吸 运动伪影 心脏跳动 金属伪影 MRI质量控制 二 信噪比 Signaltonoiseratio 简称SNR 信号 某一兴趣区像素的平均值 噪声 某一兴趣区等量像素的标准差 关系 SNR越大 图像质量越好 SNR越小 图像质量越差 三 空间分辨率 对微小物体的分辨能力 四 对比度 是指两个相邻区域信号强度的相对差别 MRI诊断的临床应用一 神经系统 三维成像病变定位诊断更为准确 血管成像观察病变与血管的关系 二 头颈部疾病 较高的软组织对比分辨力及三维成像 对肿瘤的定位 定量诊断乃至定性诊断均有帮助 三 胸部纵隔 易于观察纵隔及其与血管间的解剖关系 四 心脏大血管 因流空效应显示心腔与血管 五 其他系统均有一定帮助 但在显示骨骼和胃肠方面有一定限制 腔隙性梗塞 腔隙性梗塞 小脑梗塞 脑梗塞 脑出血 动静脉畸形 AVM 脑外血肿 垂体大腺瘤 脑干胶质瘤 听N瘤 听N瘤 脑膜瘤 脑囊虫 脑囊虫 脑囊虫 MS 放射性脑病 椎管肿瘤 纵隔淋巴结转移 纵隔肿瘤 主动脉夹层 肝右叶巨块性肝癌 肝海绵状血管瘤 海绵状血管瘤 C 肝囊肿 注意血管流空现象 肾脏占位 膀胱肿瘤 前列腺增生 子宫内膜癌 MRU MRI的禁忌症 1 体内有金属异物者 起搏器 血管夹等 2 重危病人需监护生病体怔者3 不自主运动及不和作者4 妊娠 尤其是早孕者5 高热潮湿环境下 高热或散热功能障碍者 影像解读与诊断思维 位置与分布数量大小形态边缘密度 回声 信号 摄取邻近改变功能改变动态变化 影像解读与诊断思维 直接征象间接征象定位定性定量定期 综合诊断 异病同影同病异影影像 临床 病理三结合 医学影像诊断步骤 了解目的明确方法全面观察 系统 重点 对比 结合临床 性别 年龄 体型 职业或接触史 居住地 家族史 病史 症状与体征 实验室检查 其它影像检查 治疗反应 影像诊断结果及评价 一 肯定性诊断 即经过影像检查就可确诊 二 否定性诊断 即经过影像检查 排除了某些疾病 三 可能性诊断 即经过影像检查 发现某些征象 但不能确定病变性质 因而列出几个可能性诊断