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第七版醫學影像學第一章_圖文

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第一章 影像診斷學總論
廣西醫科大學附屬民族醫院
放射科 韋武鵬
誠信為本 德技雙馨 追求完美

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第一節 第二節 第三節 第四節 第五節 第六節 第七節 第八節 第九節

X線成像 X線計算機成像 超聲成像 磁共振成像 不同成像技術的臨床應用、比較與綜合應用 圖像的觀察分析與影像診斷原則 影像檢查的申請和影像報告的應用 圖像存檔和傳輸系統與信息放射學 分子影像學

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第一節 X線成像

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一、X線成像基本原理
X線的基本性質 ? 穿透性 ? 熒光效應 ? 感光效應
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人體各部組織 間的差異 ? 高密度 ? 中等密度 ? 低密度

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熒 光 屏

膠 片 感 光

洗 片

含 人 體 信 息 膠 片

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傳統X線設備
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數字化X線設備DR

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X線

不同密度 的人體

熒光屏 膠片

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X線 不同厚度 的人體

熒光屏 膠片
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高密度 中等密度
低密度
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二、X線設備與X線性能
(一)傳統X線設備與X線成像性能
傳統X線 設備
? 通用型X線機 ? 胃腸X線機 ? 心血管X線機 ? 床旁X線機 ? 乳腺X線機 ? 牙科X線機

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傳統X線成像性能 ? 優點
– 圖像空間分辨力較高

? 缺點
– – – – – 攝片條件要求嚴格 圖像的密度分辨力較低 組織結構影像相互重疊 圖像的灰度與攝片條件有關 X線膠片利用和管理不方便

– 能夠整體顯示較大范圍的組 織結構 – X線輻射劑量相對較低 – 檢查費用低廉

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(二)數字化X線設備與X線成像性能
數字化X線設 備

CR

DR

DR通用型機 DR胃腸機 DR乳腺機 DR床旁機

可與傳統X線 設備進行組合

不能兼容原有 X線設備

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數字化X線成像性能:

? 優點
– 攝片寬容度大 – 提高圖像質量 – 具有多種圖像處理功能 – 數字化信息可打印成照片、在 顯示器上視讀、存儲在光盤、 硬盤及PACS傳輸

? 缺點
– CR成像速度慢,不能透視。 (DR 已經彌補上面缺點)

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(三)數字減影血管造影設備與X線成像性能
數字減影血管造影(digital subtractive angiography)

計算機成像技術&傳統血管造影設備

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圖像數字化

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對比劑充盈圖像

剪影后圖像

血管造影圖像-蒙片=數字減影造影圖像
時間減影法(temporal subtraction method)

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三、X線檢查方法

平片 (plain film)

對比劑 (contrast media)

X線造影檢查 (constrast examination)

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普通檢 查

? X線攝影 (radiography) ? 熒光透視 (fluoroscopy) ? 軟X線攝影(soft ray radiography) ? X線減影技術 ? 體層容積成像

X線檢查方法

特殊檢 查

醫用硫酸鋇

X線造 影檢查

? X線對比劑類型 及應用 ? X線對比劑引入 途徑

水溶性有機碘
直接引入

間接引入

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四、X線檢查的安全性
避免不必要 的照射 孕婦、小兒、 早孕者 防護三項基 本原則

X線照射具有 生物學效應

? ? ?

屏蔽防護 距離防護 時間防護

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五、X線圖像特點
X線圖像是組織結構影像的疊加

圖像黑白灰度反映組織結構密度

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第二節 X線計算機體 層成像

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一、CT成像基本原理
獲取掃描層面 的X線吸收系數 獲取CT灰階圖 像

獲取掃描層面 的數字化信息

英國工程師Hounsfield設計,1971年應用于臨床,獲得了 1979年度諾貝爾獎。
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顯示器 球管 自動 控制 系統

打印機

圖像處理系統

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探測器 計算機采集 圖像 存儲 軟件 處理

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體素和像素 高密度、低密度
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二、CT設備與CT成像性能
層數 2 4 8 16 64 256 320 ……

(一)CT設備
多層螺旋CT
(multi-slice spiral CT)

80KVp 140KVp

射 線 能 量

能譜CT

雙源CT
(dual source CT)

射 線 來 源

單源 雙源

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多層螺旋CT
螺旋掃描 掃描速度 快 心臟成像

空間分辨 力高

微小病變 觀察 單層 多層

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CT能 譜成 像

時間 分辨 力更 高

雙源CT
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兩個球管

&

兩組探測器

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能譜CT
單源 不同能量射線掃 描 ?雙源

?兩次不同KVp掃 描 ?一次掃描兩種 KVp瞬間切變 ?兩個X線源用不 同KVp同時掃描

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能譜CT消減金屬偽影
混合能量 105Kev
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(二)CT成像性能
CT成像的主要優勢
? ? ? ? 密度分辨力高 可行密度量化分析 組織結構影無重疊 可行多種圖像后處理

CT成像的局限性
? 常不能整體顯示器官結構 和病變 ? 多幅圖像不利于快速觀察 ? 受到部分容積效應影響 ? 較高的X線輻射計量

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三、CT檢查方法

(一)平掃檢查

平掃(plain scan)
不用對比劑的掃描

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(二)對比增強檢查

CT 血 管 成 像

普通增強

多期增強

CT 灌 注 成 像

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(三)CT能譜檢查

50KeV
能譜曲線
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70KeV

混合能量

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能譜在臨床上豐富的臨床應用
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(四)圖像后處理技術
1.二維顯示技術

曲面重組 (curved planar reformation)
多平面重組 (Multiplanar reformation)
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2.三維顯示技術

最大強度投影 (maximum intensity projection)
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最小強度投影 (minimum intensity projection)

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表面遮蓋顯示 (surface shaded display)
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容積再現 (volume rendering)

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3.其他后處理技術
CT仿真內鏡(CT vitual endoscopy)
各種分離技術 肺結節分析技術 骨密度分析技術

心功能分析技術
冠脈分析技術 ……
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四、CT檢查的安全性
防護三項基 本原則

&

CT設計和數 據處理上降 低輻射劑量

屏 蔽 防 護

距 離 防 護

時 間 防 護

自 動 電 壓

自 動 毫 安

迭 代 重 建

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五、CT圖像特點

? ? ? ? ?

圖像上黑白度反映的是組織結構密度 常規為多幅斷層圖像 圖像上黑白度受對比窗寬技術影響 增強掃描改變組織結構密度 圖像后處理技術改變了常規橫斷層面的顯示模式

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平 掃

增 強

后處理

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第三節 超聲成像

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一、超聲成像的基本原理
頻率高,波長短,在介質內呈直線傳 播 當遇到兩種聲阻抗不同的介質的界面 時,發生發射、折射和散射

(一)超聲成像的物理現象
指向性
發射、折 射與散射

衰減與 吸收 多普勒 效應

超聲在介質傳播時,其聲能逐漸減少 ,成為衰減
超聲遇到運動的介質界面時,反射波 的頻率發生改變。

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(二)超聲成像的類型和顯示方式
二維超聲 M型超聲 D型超聲

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二、超聲設備與超聲成像性能

(一)超聲設備
換能器 主機和 信息處 理系統 顯示和 記錄系 統

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(二)超聲成像性能
超聲成像的主要優勢 ? 無放射性損傷,檢查的安全性高 ? 動態、實時,可獲取功能和形態學 方面的信息 ? 檢查便捷,易于操作 ? 設備輕便,可床邊及術中檢查 超聲檢查的局限性 ? 骨骼、肺、胃腸道氣體全反射,影 響檢查效果,肥胖患者也難以獲得 良好聲像圖 ? 超聲檢查顯示解剖范圍有限,所顯 示的器官結構和病變不及CT和MRI 清晰 ? 檢查結果除依賴設備性能外還依賴 操作醫師的技術水平和經驗

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三、超聲檢查方法

? 二維超聲檢查 ? M型超聲檢查 ? D型超聲檢查 ? 超聲成像新技術

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四、超聲檢查的安全性
機械效應 熱效應
? 機械指數:是指超聲在 張弛期負壓峰值與換能 中心頻率的平方根之比 值 ? 是實際照射到某聲學界 面所產生的升溫與使其 升高1 ℃的超聲能量比值

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五、超聲圖像特點
M型聲像圖的主要特點
?
?

二維檢查聲像圖的主要特點
? ? ? ? 實時記錄身體各部位任意方向 的二維切面圖 黑白代表組織結構回聲的弱與 墻 圖像顯示范圍有限 聲學造影檢查改變圖像上組織 結構回聲

D型聲像圖的主要特點
? 頻譜多普勒: ① 圖像以頻譜方式顯示 ② 圖像上實時記錄某一段時間內 的血流信息 ? CDFI聲像圖: ① 圖像上不同顏色的色彩信號代 表血流方向,亮度反應速度 ② 為實時記錄某一實相的血流動 力學信息

圖像是以多條距離—時間曲線 表示運動器官的多層界面回聲 圖像記錄了運動器官在一段時 間的運動幅度和速度

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第四節 磁共振成像

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一、MRI成像的基本原理
發射特定的 RF脈沖引起 磁共振現象 停止RF脈沖 后1H恢復至原 有狀態并產 生MR信號 采集、處理 MR信號并重 建為MRI圖像

人體在強外 磁場內產生 縱向磁矢量 和1H進動

1946年發現原子核磁共振這一物理現象,1973年Lauterbur 應用該現象獲得人體MRI圖像, Lauterbur獲得了1979年度諾貝 爾獎。
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微 觀

RF脈沖

宏 觀

RF脈沖

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弛豫過程(relaxation process)

縱向弛豫 (Longitudinali relaxation time) T1弛豫時間
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橫向弛豫 transverse relaxation time T2弛豫時間

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信號采集
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圖像重建

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二、MRI設備與MRI成像性能
信噪比高 高場強超導MR機 功能齊全

1.5T、3T
MRI設備

購置和運行成本高

其它安裝量較少的: ? 超高場 7.0TMR機 ? 肢體專用MR機 ? 心臟專用MR機 ? 復合手術室MR機

圖質尚佳

低場強永磁型MR機

成像脈沖序列受限

0.2~0.35T
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購置和運行成本低

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MRI成像性能: MRI成像的主要優勢
? 組織分辨力高 ? 直接進行水成像 ? 直接進行血管成像 ? 在體內分析組織和病變的生化 成分 ? 能夠進行fMRI檢查

MRI成像的局限性
? 通常不能整體顯示器官結構和 病變 ? 多序列、多幅圖像不利于快速 觀察 ? 受部分容積效度影響 ? 檢查時間相對長 ? 易發生不同類型偽影 ? 識別鈣化有限度

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三、MRI檢查方法
(一)平掃檢查

常規平掃檢查

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特殊平掃檢查

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(二)對比增強檢查
對比劑Gd-DTPA

T1WI-FS

動脈早期

動脈晚期

普通增強檢查
門脈期 誠信為本 德技雙馨 追求完美 平衡期

多 期 增 強 檢 查

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T1WI T2WI

SPIO

Kuppffer 細胞

正常肝組織

肝癌無Kuppffer cells

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Gd-EOBDTPA

肝細胞

腫瘤 細胞

膽汁

肝細胞特異性對比劑增強檢查(Gd-EOB-DTPA)
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(三)MRA檢查

TOF
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PC

CE-MRA

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(四)MR水成像

內耳
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膽道

尿路

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(五)1H磁共振波譜(1H-MRS)檢查

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(六)功能磁共振成像(fMRI)檢查

DWI
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DTI

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FLAIR

GraSE

DWI-I

ADC

PWI
NI (rCBV) TTP MTT MRA

24h
FLAIR GraSE DWI-I ADC

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腦功能定位
右手對指運動 圖示:左側大腦皮 層運動功能區活躍

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四、MRI檢查安全性
置有心臟起搏器 體內有鐵磁性金屬 孕三個月內 幽閉恐懼癥者 鐵磁性物體
MRI檢查
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腎功能嚴 重受損者
MRI增強檢查

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五、MRI圖像特點
?圖像上黑白度即信號強度,反映的是組織結構的馳豫時間 ?通常為序列、多幅斷層圖像,組織結構無重疊 ?圖像上組織結構的信號強度與成像序列和技術相關 ?圖像上黑白度對比受窗寬技術影響 ?增強檢查改變了T1WI或T2WI圖像上組織結構的信號強度 ?MRA、MR水成像、1H-MRS和fMRI圖像改變了常規斷層的顯示模式

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普通平掃MRI圖像

? 骨皮質 ? 脂肪 ? 腦脊液

T1WI
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T2WI

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特殊平掃圖像
? 脂肪低信號 ? 溝邊效應 ? 腦脊液低信號

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增強圖像
? 血管強化 ? 病灶強化
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MRA圖像
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MR水成像
? 水顯示 ? 周圍組織顯示不清

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1H-MRS圖像

? 代謝譜線 ? 代謝物分布
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fMRI圖像

? DWI ? DTI

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灌注原圖

NI (rCBV)

MTT

PWI圖像

TO

Index (rCBF)

TTP

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腦功能定位圖像

左手對指運動
圖示:右側大腦皮層運動功能區活躍

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第五節 不同成像技 術的臨床應用、比 較與綜合應用

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一、不同成像技術的臨床應用
X線檢 查的臨 床應用 MR檢 查的臨 床應用 CT檢查 的臨床 應用 超聲檢 查的臨 床應用
? 密度分辨力高 ? 適用范圍幾乎涵蓋 了人體各個系統和 解剖部位
? 眼眶、頸部、乳腺 、腹盆部和肌肉軟 組織 ? 心脹和四肢血管 ? 病變穿刺活檢、抽 吸引流 ? 術中尋找小病灶與 和明確比鄰關系

? 具有良好自然對比度 的器官和所發生的病 變 ? 能夠與周圍機構產生 明顯密度對比的病變 ? 軟組織分辨力高 ? 全身各個系統和解 剖部位診斷及鑒別 診斷 ? 1H-MRS和多種功能 成像

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二、不同成像技術和檢查方法的 比較
不同成像技術,不但在檢查易行性、檢 查的時間、和費用等方面有明顯不同, 更重要的是對于不同系統和解剖部位病 變的檢出和診斷能力也有很大有差異。

同一種成像技術,還包括不同的檢查方, 這些檢查方法不但操作技術有明顯不同, 而且適用范圍和診斷能力同樣有很大差別。

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(三)不同成像技術和檢查方法 的綜合應用
X線、CT、超聲和MRI不同成 像技術間的綜合應用 同一種成像技術不同檢查方 法的綜合應用

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第六節 圖像觀察和 分析與影像診斷原 則

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一、圖像的觀察和分析
圖像上符合觀察 和分析的需求
? ? ? ? ? 成像技術 檢查方法 技術條件 檢查范圍 圖像質量

(一)圖像觀察分析前的準備
核對圖像上患者 信息
? ? ? ? ? 姓名 性別 年齡 檢查號 檢查日期

識別圖像類型
? 成像技術? ? 檢查方法?

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(二)圖像觀察和分析原則和方法
? 對稱部位的圖像 對比 ? 不同成像技術的 圖像對比 ? 同一成像技術不 同檢查方法的圖 像對比 ? 不同時間的圖像 對比

圖像全面 觀察和分 析

圖像重點 觀察和分 析

圖像對比 觀察和分 析

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二、影像診斷原則
辨認異常影像表現 異常影像表現的分析 和歸納
可能代表的病理 改變及病變性質

熟悉正常影像表現
部位

鄰近器官 和結構

數目
年齡和性別 職業史和接觸史

合理的影 像診斷

密度、信 號強度和 回聲

生長和居住史

形狀和邊 緣

家族史 臨床癥狀、體征 實驗室檢查

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第七節 影像檢查的 申請和影像診斷報 告的應用

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一、影像檢查的申請
合理選擇成像技術 各檢查方法
? 選擇診斷價值高的成 像技術和檢查方法 ? 選擇無創或微創的成 像技術和檢查方法 ? 選擇易行、費用低的 成像技術和檢查方法 ? 選擇安全性高的成像 技術和檢查方法

申請影像檢查的目的 要明確并適宜影像學 檢查 ? ? ? ? 高危人群預防 鑒別診斷 印證診斷 確診后明確病變位置、 大小、范圍、分期 ? 疾病發生、發展過程中 觀察病情變化 ? 治療后療效評估

正確填寫影像檢查 申請
? 一般資料 ? 臨床資料 ? 臨床初步診斷 和檢查目的 ? 檢查部位、成 像技術和檢查 方法

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二、影像診斷報告的應用
符合性 診斷 否定性 診斷
認真比對 影像診斷 報告與圖 核對患者 像 的一般資 料
及時與影 像診斷醫 師進行溝 通

確定性 診斷 可能性 診斷

如何對待影像診斷結果

如何應用影像診斷報告

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第八節 圖像存檔和 傳輸系統與信息放 射學

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一、圖像存檔和傳輸系統
醫院信息系 統RIS 放射信息系 統HIS 圖像顯示工作站

(一)PACS的基本結構
HL-7

成 像 設 備

圖像獲取接口

數據流控制器 數據庫服務器 圖像存檔系統

圖像緩存

圖像預處理器

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(二)PACS的應用價值
質控方 面 科研方 面 教學方 面 診斷方 面 管理方 面 成本方 面

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二、信息放射學
技師工 作站

登記/分 診/預約 工作站 集中打 印工作 站

放射信 息系統

會診申 請站

會診管理 中心

會診服務 工作站

主任工 作站

影像工 作站

放射信息系統(RIS)

遠程放射學

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第九節 分子影像學

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一、分子影像學概念和成像基本 原理
(一)分子影像學(molecular imaging)概念
概念:應用影像學方法對 人或動物體內的細胞和分子
?高度特異性和親和力的分子探針 ?探針能克服生物屏障進入靶器官何細胞內 ?適度(化學或生物性)擴增方法 ?敏感、快速、清晰的成像技術

水平生物學過程進行成像,
并進行定性和定量研究的一 門學科。

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親和 組件

即靶向分子,是能與成像靶點特異 性結合的部分

分子探針
Molecular probe

信號 組件

是能產生影像學信號且能被高精度 的成像技術探測的對比劑或標記

連接 物
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是能產生影像學信號且能被高精度 的成像技術探測的對比劑或標記

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分子 探針
成像設備

分子 圖像

靶點

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(二)分子成像的基本原理
直接成像 間接成像 替代物成像
? 探針與靶點結合 ? 直接反映靶點 ? 報告探針與靶點(報告基因產物)結合 ? 間接反映報告基因 ? “替代標記物”探針與靶點結合

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二、分子影像學成像設備及技術
? ? ? ? ? ? 放射性核素成像設備及技術 磁共振成像設備及技術 光學成像設備及技術 超聲成像設備及技術 CT成像設備及技術 多模式成像技術

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三、分子影像學主要應用及前景
? ? ? ? ? 腫瘤研究 心血管疾病 神經系統疾病 新藥研發 細胞示蹤
分子生物 學

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計算機科 學

分子影像 學

分子細胞 學

分子影像學是今后醫學影像學發展 方向之一,將會對未來醫療模式產生 重要影響,使疾病在基因、分子水平 上早期診斷和治療成為可能

分子藥理 學

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