醫(yī)大08級影像學課件-醫(yī)學概論

醫(yī)學影像學概論北京協(xié)和醫(yī)院放射科金征宇2011-8影像學X線基礎(chǔ)上的檢查手段：透視平片造影（消化道、生殖系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)DSA）CT磁共振成像核醫(yī)學成像超聲波DR64層CT16層CT3.0TMRIX線的發(fā)現(xiàn)1895年德國科學家倫琴發(fā)現(xiàn)了具有高能量，肉眼看不見但能穿透不同物質(zhì)且能使熒光物質(zhì)發(fā)光的X射線。X線與X線成像有關(guān)的特征穿透性：X線波長很短，穿透性強，但在穿透過程中會被穿透物體部分吸收即衰減。這是X線成像的基礎(chǔ)。熒光效應：X線作用于熒光物質(zhì)可使波長短的X線轉(zhuǎn)化為波長長的熒光。這是進行透視檢查的基礎(chǔ)。感光效應：涂有溴化銀的膠片經(jīng)X線照射后可以感光，經(jīng)顯、定影處理，感光的溴化銀中的銀離子被還原成金屬銀并沉淀于膠膜內(nèi)，而未感光的溴化銀在定影及沖洗過程中從膠片上被洗掉。它是X線攝片的基礎(chǔ)。電離效應：X線通過任何物質(zhì)都可產(chǎn)生電離效應。進入人體時可引起生物學方面的改變，損害組織，損害程度與X線的量成正比。它是放射防護學和放射治療學的基礎(chǔ)。頭顱平片（正側(cè)位像）平片（X片）X線有一定穿透力+人體組織之間有密度和厚度的差別X線穿過人體后，再使膠片、熒光屏等感光，就形成X線圖像X線成像的基本條件X線的穿透特性厚度差異：人體組織結(jié)構(gòu)和器官形態(tài)不同，厚度也不一樣，這是產(chǎn)生影像對比的另一基礎(chǔ)。越厚的組織累計吸收X越多。到達膠片上使溴化銀感光的X線量越少，X線片呈白影；或使熒光屏所產(chǎn)生的熒光少，故熒光屏上顯黑影。密度差異：人體組織結(jié)構(gòu)中密度高者對X線吸收多，低密度組織則恰相反。正常人體組織結(jié)構(gòu)的密度大體可分為三類：高密度：骨、鈣化灶等；中等密度：軟骨、肌肉、神經(jīng)、實質(zhì)性臟器；低密度：脂肪及呼吸道、胃腸道、鼻竇等空腔內(nèi)的氣體等。病變可使人體組織的密度和形態(tài)發(fā)生改變，可以通過這些改變所帶來的相應的X線影像變化來發(fā)現(xiàn)病變并判定病變性質(zhì)。X線的臨床應用熒光透視（fluoroscopy）：優(yōu)點：可轉(zhuǎn)動患者體位進行多方向觀察；了解臟器的動態(tài)變化，如心臟大血管的搏動及胃腸蠕動等。缺點：熒光屏亮度較低，影像對比度及清晰度較差，難于觀察密度與厚度差別小的器官及密度與厚度較大的部位，如頭顱、脊柱、腹部等部位。X線攝影(x-rayradiography)：是最常用的X線檢查技術(shù)。優(yōu)點：通過曝光條件的改變，可較好的顯示密度、厚度較大或密度、厚度差別較小的組織結(jié)構(gòu)。缺點：每一照片僅是一個方位和一個瞬間的影像，為避免重疊的遮蓋，常需作互相垂直的兩個方位的攝影；對功能方面的觀察不及透視方便和直接。其他特殊檢查體層攝影(tomography)：普通X線片上，一部分影像因與其前后影像重疊而不能顯示。利用動態(tài)平面聚焦，體層攝影可獲得某一選定層面上結(jié)構(gòu)的清晰影像，而選定層面以外的結(jié)構(gòu)則在投影過程中被模糊掉。CT、MRI和超聲的應用使體層攝影逐漸淡出。軟線攝影：采用能放射波長較長的X線的鉬靶管球，提高軟組織分辨力，用以軟組織，特別使乳腺的檢查。高電壓攝影(highvoltageradiography)：采用120kV以上的電壓進行攝片。穿透力強，有助于突出密度差別較大組織的對比度。放大攝影、熒光攝影、記波攝影目前很少使用。X線成像的數(shù)字化新進展

CR（Computedradiography）系統(tǒng)將透過人體的X線影像信息記錄在影像板（imageplate,IP）上，經(jīng)過讀取、處理和顯示等步驟，顯示出數(shù)字化圖像DR（digitalradiography）系統(tǒng)以硒鼓為檢測器的數(shù)字X線攝影DDR檢測器成板形固定于胸片架或檢查床的濾線柵中電荷耦合器件（CCD）攝像機陣列方式造影檢查對于缺乏自然對比的結(jié)構(gòu)或器官，可將密度高于或低于該結(jié)構(gòu)的物質(zhì)引入器官內(nèi)或其周圍間隙，使之產(chǎn)生對比以顯影，此即造影檢查。胃腸造影子宮輸卵管造影脊髓造影血管造影（CT/MRI增強掃描）胃腸造影子宮輸卵管造影&脊髓造影造影劑不同的系統(tǒng)胃腸道造影劑（硫酸鋇）血管造影劑（非離子碘）膽道造影劑（碘番酸）不同的成像方式X線造影劑MR造影劑（磁顯葡胺）代謝性造影劑（FDG）高密度造影劑（陽性造影劑）：為原子序數(shù)高、比重大的物質(zhì)。鋇劑：醫(yī)用硫酸鋇粉末加水和膠配成，主要用于食管及胃腸造影，并可采用氣鋇雙重對比檢查以提高圖像質(zhì)量。碘劑：分為有機碘和無機碘制劑。有機碘制劑：注入血管內(nèi)，主要經(jīng)肝從膽道或經(jīng)腎從泌尿道排除。廣泛應用于膽管及膽囊、腎盂及尿路、動脈及靜脈的造影以及作CT增強檢查等。離子型造影劑：高滲性，副作用較多。非離子型造影劑：具有相對低滲性、低粘度及低毒性等優(yōu)點，目前較常用。無機碘制劑：以碘化油較常用，可用于支氣管、瘺管與子宮輸卵管造影等。其造影后吸收極慢，故造影完畢應盡可能吸出。低密度造影劑（陰性造影劑）：為原子序數(shù)低比重較小的物質(zhì)。如二氧化碳、氧氣、空氣等。可用于蛛網(wǎng)膜下腔、關(guān)節(jié)腔、腹腔及軟組織間隙的造影。DSA(digitalsubstractionangiography)原理最常用的是:動脈DSA(intraarterialDSA)最常用的方法：時間減影法（temporalsubtractionmethod)經(jīng)導管向血管內(nèi)快速注入造影劑，在造影劑未到達、峰值和廓清的時間段內(nèi)連續(xù)采集圖像10幀（1幀/秒）取1幀血管內(nèi)含造影劑的圖像減去血管內(nèi)不含造影劑的圖像（蒙片），使骨骼和軟組織影像被抵消獲得清晰的血管影像心、腦血管造影常用的插管技術(shù)方法血管造影的臨床應用1.血管性疾病的診斷（如血管狹窄閉塞性疾病、血管破裂、動脈瘤、動靜脈畸形、動靜脈瘺等）。2.小的富血供腫瘤的診斷與定位（如甲狀旁腺瘤、胰島素瘤等）。3.血管解剖的術(shù)前評估（如器官移植、局部腫瘤切除等）。4.疾病或手術(shù)導致的血管性并發(fā)癥的診斷和治療。5.進行經(jīng)皮血管腔內(nèi)治療（如經(jīng)導管藥物灌注、溶栓、栓塞、球囊成形、置入支架等）。DSA技術(shù)發(fā)展很快，現(xiàn)已達到三維立體實時成像，更有利與病變的顯示。LookInsideTheHumanBody...ButanatomicstructuresweresuperimposedAndsofttissuecouldn’tbedifferentiatedXrayallowedpeopleforthefirsttimetobeabletoviewtheanatomy

ofthehumanbodynoninvasivelyIn1972,twoscientists-HounsfieldandAmbrose-presentedthefirstclinicalCTimage...CTBroketheBarrier...Butitwastimeconsuming(10min./image)AndtheresolutionneededtobeimprovedSowecouldseetomographicanatomy&densitydifferencesTheHumanBodySlicebySlice...CTCBFCBVTSTTPCerebralperfusionAuricularapplicationNormalinnerearMalformationMiddleearTakayasuarteritisEntranceExitCarotidarteryaneurysmMIPstandardpositionsCaudalviewleftposterioroblique+cranialview

reversespiderview

rightanterioroblique+cranialview

RotatedreversedspiderviewFrontalviewStentinLAD,patentAorta-SV-D2CABG,stenosisCAbypassvesselsLA3ChronicpulmonaryembolizationAcutepulmonaryembolizationPulmonarysquamouscancerVRTCPRinvasionofportalsysteminvasionofarterialsystemMinIPMRCPPancreaticperfusioninsulinomaUlcerouscolonitisNormalColoniccarcinomafissureatleftiliacarteryfissureatrightiliacarteryfissureofrenalarteryAorticDissectionSMA雙腎動脈ThrombusalongtheaorticwallAbdominalAorticAneurysmRenalarteriesMIPVRTRealaneurysmsatbilateraliliacarteriesDeepveinthrombusiliac-femoralarterymanualvesselreplacementThrombosisinsideolisthyWhatDoesaCTLookLike?WhatDoesaCTLookLike?GantryTableGeneratorConsoleComputerFromtheoutside...ConsoleComputerTableGantryGeneratorWhatDoesaCTLookLike?Fromtheinside...TubeDetectorDAS*TubeDetectorDAS*DataAcquisitionSystemHowDoesCTWork?Recon&postprocessingDataacquisitionX-raygenerationImageGeneration-The“Slice”X-rayspassthroughacollimatorthereforeonlypenetratinganaxiallayeroftheobject,calleda"slice"CT圖像如何形成？也是X線成像黑白不同灰度的像素按矩陣排列每個像素的亮度反映相應體素的X線吸收系數(shù)像素越小、數(shù)目越大，圖像空間分辨力越高CT值可定量反映組織密度ImageDisplay-WindowingThisistheso-calledCTnumberinHounsfieldunit(HU)Ruleofthumb:TheCTvalueofwateris0andair-1000.TherelativevaluesoftheothertissuesarecalculatedrelativetothatofwaterWaterMammaAirBoneSpleenFatPancreasLungKidneysAdrenalGlandBloodHeartLiverIntestineTumorBladder300060400-100-200-900-1000TherangeofCTdensityvaluesisdefinedfrom-1000to,butthehumaneyecandistinguishonly30-40grayscalesatbest.So,thewindowsettingsmustbeinaccordancewiththestructurestobevisualizedLungWindowMediastinumWindowImageDisplay-WindowingNarrowWindowWidthBroadWindowWidthNarrowwindowwidth:High-contrastimage,butstructuresoutsidethatwindowrangemaybeinadequatelyrepresentedoroverlooked.Broadwindowwidth:Minordensitydifferencesappearhomogeneousandmaybemasked.ImageDisplay-Windowing什么是MRI是通過對人體施加強磁場及射頻照射，利用組織中的氫質(zhì)子產(chǎn)生磁共振信號掃描獲取人體內(nèi)部信息，由計算機合成斷層影像的診斷設(shè)備.MRI-MagneticResonanceImagingMagneticField（磁場）RadioFrequencyWave

（射頻脈沖）MRI(MagneticResonanceImaging)曾經(jīng)稱為核磁共振(NuclearMRI)采用的是電磁波，沒有輻射傷害為避免誤解會產(chǎn)生有害射線，現(xiàn)稱磁共振（MRI）原理較復雜主要是四個環(huán)節(jié)：向穩(wěn)態(tài)的原子核發(fā)射射頻脈沖原子核發(fā)射信號梯度磁場進行空間編碼產(chǎn)生不同MR信號的圖像MRI硬件：主磁體永磁型磁體常導型磁體超導型磁體梯度系統(tǒng)：用于掃描層面的空間定位，梯度線圈形成微弱的梯度磁場與主磁場重疊，可根據(jù)梯度差別確定層面位置。射頻系統(tǒng)：用來發(fā)射射頻脈沖，使質(zhì)子吸收能量產(chǎn)生共振，在馳豫過程中產(chǎn)生MR信號，并進行接收的一種裝置。發(fā)射和接受線圈譜儀系統(tǒng)：包括梯度場、射頻場的發(fā)生和控制，MR信號接收和控制等部分組成，起承上啟下的作用。計算機圖像處理系統(tǒng)：每部分都要求配備大容量的計算機和高分辨的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，以完成數(shù)據(jù)采集、圖像處理、圖像顯示等任務。gMR系統(tǒng)Spinisanintrinsicpropertyofatomicparticles.Whatarethecharacteristicsofnuclei?Precessionhappenswhenanexternalmagneticfield(B0)applies.1H:

g=

42.58MHz/T

ItistheresultofSpin+B0

ThefrequencyofprecessionisdeterminedbyLarmorEquation:

w=gB0

ApplyRadioFrequencythatmustbeatorneartheresonant(precessional)frequency.RemovetheRFenergy.Electricalsignalisinducedinthecoilbecausemagnetizationvectorsreturntoequilibrium.

Howtocommunicatewiththenuclei?DifferenttissueshavetheirownvalueofT1&T2DifferentT1&T2meandifferentsignalamplitudeHowtodistinguishdifferenttissues?Timeconstant:T1&T2&人體內(nèi)不同組成成分的T1/T2值人體內(nèi)不同組成成分的T1/T2值T1值為什么不同自旋－晶格馳豫（spin-latticerelaxation）高能級的氫原子降至低能級時，將能量釋放給周圍的晶格的過程T2值為什么不同自旋－自旋馳豫（spin-spinrelaxation）各個氫原子小磁場間相互影響致矢量散相位的過程MRItipsMRI是一種靈活多變的技術(shù)主要基于3個可變的生物學參數(shù)：質(zhì)子密度（protondensity