一临总论骨骼.ppt
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1、医学影像学 南京医科大学第二附属医院影像教研室 杨亚芳 18951762620,第一篇 概 论,第一章 放射学,伦琴1895年发现X线,医学影像学 Medical Imaging,影像诊断学 Diagnostic Imaging,介入放射学 Interventional radiology,放射诊断学 Diagnostic radiology,超声成像 Ultrasonography,CT,MR,核素成像,闪烁成像 -scintigraphy,ECT,PET,诊断 Diagnosis,治疗Therapy,学习医学影像学的注意点 了解不同成像技术的基本原理及其图像特点 掌握图像的观察与分析方法,
2、了解异常表现的病理基础及意义 了解不同成像手段在不同疾病诊断中的作用与限度 影像学检查价值很大,但有限度,需结合临床资料,X线成像 Radiography,X线的产生和特性,一 、 X线成像基本原理与设备,X线的产生,X线是真空管内高速行进的电子流轰击钨靶时产生的,The x-ray beam is produced by bombarding a tungsten target with an electron beam within an x-ray tube.,X线的发生过程,X线的特性,X线属于电磁波,波长0.0006-50nm。 用于成像的波长为0.008-0.031nm(40-15
3、0KV)。 居于r射线与紫外线之间。,X线的相关特性 穿透性:与管电压、物体的密度与厚度 相关。是X线成像的基础 感光效应:摄影的基础 荧光效应:透视的基础 生物效应:放射治疗的基础、X线防护,As x-ray pass through the human body they are attenuated by interaction with body tissues(absorption and scatter), resulting in an image pattern recognizable as human anatomy.,X线成像原理,基本条件 X线穿透力 存在密度(dens
4、ity)与厚度(thick or thin)的差异 成像物质,不同密度组织与X线成像关系,高密度:骨组织、钙化灶。 中等密度:软骨、肌肉、N、实质器官、结缔组织。 低密度:存在于窦、腔内的气体。,病变可使人体组织密度发生改变,X线图像特点 X线图像是X线束穿透某一部位的不同密度和厚度组织结构后的投影总和,是该穿透路径上各层投影相互叠加在一起的影像。,X线图像特点,由于X线束是从X线管向人体作锥形投射,因此,将使X线影像有一定程度放大并产生伴影,伴影使X线影像的清晰度减低。 边缘射线部位的X线影像,由于倾斜投射,对被照体则既有放大,又有歪曲。,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
5、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 依其结构上的差别分为: 计算机X线摄影(computed radiography,CR) 数字X线摄影(digital radiography,DR),CR computed radiography,CR是以影像板(imaging plate,IP)代替X线胶片作为介质 CR的成像要经过影像信息的记录、读取、处理和显示等步骤。,CR装置示意图,数字X线摄影 (digital radiography,DR),在计算机控制下由X线机产生X线,直接由影像接收器接受含有人体信息的X线影像,并由数据采集器实现A/D转换,
6、图像处理器处理信息以数字信号的方式存储、显示和记录影像。,膝关节正侧位,DR,CR,数字减影血管造影 (Digital Subtraction Angiography, DSA),DSA成像基本原理 血管造影时,由于血管与骨骼和软组织影像重叠,致使血管显影不清。将X线图像数字化,用1帧血管内不含对比剂的图像作为蒙片,和1帧含对比剂的图像相减,使图片中代表骨骼和软组织的数字相抵消,只剩有对比剂的血管显影清晰。有助于诊断和做各种介入手术,DSA检查技术和临床应用 DSA techniques and clinical applications,动脉DSA (intra-arterial DSA,I
7、ADSA) 静脉DSA (intravenous DSA,IVDSA) 旋转(rotate)DSA,3D立体实时成像,选择性或超选择性插管,可很好显示 直径200以下的血管及小病变,X线检查技术 Radiographic Techniques,普通检查 透视(Fluoroscopy)、摄片(Plain film) 特殊检查 体层摄影(conventional tomography)、软线摄影(soft beam radiography) 造影检查 contrast administration examination,自然对比(natural contrast),人体组织结构的密度不同,这种组
8、织结构密度上的差别,是产生X线影像对比的基础,称之为自然对比。,人工对比(artificial contrast),对于缺乏自然对比的组织或器官,可人为地引入一定量的在密度上高于或低于它的物质,使之产生对比,称之为人工对比。,自然对比和人工对比是X线检查的基础,造影检查 对比剂(contrast medium) 高密度对比剂:钡剂(barium)、碘剂(iodine)等 低密度以比剂:气体(gas agents) 造影方式 直接引入:口服、灌注、穿刺注入 间接引入:经静脉注入对比剂,生理性排泄 检查前准备及造影反应的处理,直接引入,间接引入,检查前准备及造影反应的处理,了解患者有无造影的禁忌证
9、 作好解释工作,争取患者合作 造影剂过敏试验 作好抢救准备,X线检查方法的选择原则(principle) 在了解各种X线检查方法的适应证、禁忌证和优缺点的基础上,根据临床初步诊断,提出一个X线检查方案:安全(safe)、 准确 (accurate)、简便(convenient)、经济(economic),X线诊断的临床应用 胃肠道主要 骨骼系统、胸部首选 脑、脊髓、肝、胆、胰作用小 X线诊断仍是影像诊断中使用最多和最基本的方法,第二章 计算机体层成像 (Computed Tomography),Introduction,Since its introduction in the 1970s,
10、CT has been shown to have wide applications within all the radiological subspecialties. It has become a primary imaging technique in the clinic.,CT不同于X线成像,它是用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的重建图像。 所显示的是断面解剖图像。 其密度分辨力(density resolution)明显优于X线图像。 从而显著扩大了人体的检查范围,提高了病变的检出率和诊断的准确率 。 CT大大促进了医学影像学的发展,一 、 CT成像基
11、本原理与设备,基本原理 用X线束对人体检查部位一定厚度的层面进行扫描,由探测器接受衰减的X线,并由光电转换器变为电信号,再由模数转换器变为数字进行计算机处理,获得该层面的每个体素的X线衰减系数,再由数模转换器把每个体素的数字转换成不等灰阶度的像数,按矩阵排列,构成CT图像,CT设备( Equipment) 普通CT 螺旋CT 多排螺旋CT 双源CT,心脏冠状动脉成像的临床应用,心脏冠状动脉成像的临床应用,冠状动脉的Volume Rendering(VR)图像重建,心脏冠状动脉成像的临床应用,冠状动脉的2D curve reformating图像重建,左冠状动脉主干 前降支,心脏冠状动脉成像的临
12、床应用,左冠状动脉回旋支,LightSpeed VCT 肾动脉CTA,64x0.625mm 3.8s scan 250mm 范围,CT基本概念,像素是指构成数字图像矩阵的基本单元。 不同CT装置所得图像的像素大小及数目不同。像素越小,数目越多,构成图像越细致,即空间分辨力(spatial resolution)高。 体素是指代表一定厚度的三维的体积单元。 实际上像素是体素在成像时的体现。,部分容积效应,CT与X线图像相比,CT的密度分辨力高,即有高的密度分辨力(density resolution) 人体软组织的密度差别虽小,吸收系数虽多接近于水,也能形成对比而成像。这是CT的突出优点,X线图
13、像可反映正常与病变组织的密度,如高密度和低密度,但没有量的概念 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,实际工作中,不用吸收系数,而换算成CT值,用CT值说明密度。 单位为Hu(Hounsfield unit)。,CT value,CT图像是断层图像,常用的是横断面,CT检查技术 CT Techniques,平扫(plain scanning) 对比增强扫描(contrast enhancement) HRCT (high resolution computed tomography),HRCT,CT检查技术 CT Techni
14、ques,图像后处理技术: 表面遮盖法重建(Surface Shaded Display, SSD) 最大密度投影(Maximum Intensity Projection, MIP) 容积再现(Volume Rendering, VR) 透明化技术 CTA 仿真内窥镜技术(Virtual Endoscopy, VE),CT诊断的临床应用,优点: 断层图像 密度分辨率高 可反映造影剂在不同时相的变化,大大扩展了临床检查范围 缺点: 较昂贵,心脏冠状动脉成像的临床应用,右冠状动脉 右缘支 后降支,左前降支狭窄和钙化斑块,心脏冠状动脉成像的临床应用,心脏冠状动脉成像的临床应用,左前降支狭窄和软斑块
15、,CBV ml.100g-1,CBF ml.100g-1.min-1,MTT sec,男,45岁,90分钟前突发一侧肢体障碍和失语,CT平扫和增强扫描未见异常,CT 灌注成像的临床应用,CBV,CBF,MTT,及时行介入治疗后,症状消失,血液动力学分析显示正常,CT 灌注成像的临床应用,第三章 磁共振成像 (Magnetic Resonance Imaging , MRI),磁共振成像是利用体内氢原子核在强磁场内发生磁矩,用射频发生共振提供能量,改变磁矩;停止射频,恢复磁矩,释放能量,产生信号,经计算机处理,形成MR图像。,一、成 像 基 本 原 理,含奇数质子的原子核在自旋中产生一个磁场,并
16、在其旋转轴的方向上产生一个磁化矢量,正常情况下,单位体积内生物组织的宏观磁化矢量M=0 氢原子核只有一个质子,具有最强的核磁矩,在人体内分布最广,含量最高,故医用MRI均选用H为靶原子核,纵向磁化(longitudinal magnetization) 纵向磁化减小与横向(transverse)磁化 驰豫与弛豫时间(relaxation time) 驰豫时间与MRI成像 脉冲序列(pulse sequence)与加权像(weighted imaging, WI) T1加权像(T1WI): 短TE, 短TR T2加权像(T2WI): 长TE, 长TR,二、MRI 设 备 (MRI Equipme
17、nt),磁共振成像设备包括5个系统:磁体系统、梯度系统、射频系统、计算机及数据处理系统以及辅助设备部分 磁体有常导型、超导型和永磁型三种,直接关系到磁场强度、均匀度和稳定性,并影响MRI的图像质量。因此,非常重要。通常用磁体类型来说明MRI设备的类型。,磁共振类型, 产生垂直强磁场, 产生水平强磁场,永磁性磁体,超导性磁体,常导型磁体 (旧有技术, 现已淘汰),三、MRI 图 像 特 点 MRI characteristics,MRI的影像虽然也以不同灰度显示,但反映的是MR信号强度的不同或弛豫时间T1与T2的长短,而不象CT图像,灰度反映的是组织密度 不同的信号强度变化,构成图像明暗对比,主
18、要反映组织间T1特征参数时,为T1加权像(T1 weighted imaging,T1WI),它反映的是组织间T1的差别,T1WI有利于观察解剖结构。 主要反映组织间T2特征参数时,为T2加权像(T2 weighted imaging,T2WI), T2WI对显示病变组织较好。 主要依赖于组织的质子密度,为质子密度加权像(proton density weighted imaging,PdWI),MRI 图 像 特 点 MRI characteristics,多参数成像(multiple sequences) 多方位成像 流动效应 对比增强,多方位成像(provide images in an
19、y anatomic plane),M,52。听力下降10年,头昏。病理:听神经瘤,流动效应(flowing effects),四、对比增强,对比增强(contrast enhancement),对比增强(contrast enhancement),MRI增强扫描的适应症 application of MRI enhancement,肿瘤的鉴别与定性(tumor) 血脑屏障是否破坏(blood-brain barrier) 提高病变的发现率(more sensitive),MRI造影剂(contrast medium)主要分为两类: 顺磁性物质(Gd-DTPA) paramagnetic co
20、ntrast medium 超顺磁性物质(AMI-25,菲力磁) superparamagnetic contrast medium,肺癌脑转移,T1,T2,AP,PV,五、 MRI检查技术 MRI Techniques,脉冲序列(pulse sequence) SE序列,梯度回波(gradient echo)序列,回波平面成像(echo-planar image,EPI) 脂肪抑制(fat suppression) MRI对比增强(contrast enhancement) MRA(MR血管造影) MR水成像(MRCP, MRU, MRM) 脑功能成像(fMRI) MR波谱技术(MRS),M
21、RI对比增强,高分辨率高信噪比快速MRA,3D FRFSE-MRCP,MR水成像,不用造影剂快速得到高分辨率磁共振胰胆管水成像,MR水成像,先进的弥散灌注成像全面评价右侧颈内动脉(ICA)梗塞,早期脑梗塞的全面影像解决方案,脑灌注成像,MR波谱技术(MRS),六、MRI检查应注意的问题,禁忌证(contraindication): 起搏器(pacemaker) 动脉瘤金属夹(aneurysm clips) 眼球金属异物(intraocular metallic foreign bodies) 危重患者(serious patient) 相对禁忌证:人工关节、体内金属异物、高热患者、早期妊娠等
22、检查前注意事项,医学影像技术新进展、临床应用几数字化医学影像,医学影像与临床,不同成像的观察与分析,各种影像学方法的成像原理不同,其组织学特点在图像上的表现亦不同。 因此,只有在了解了各种影像学方法的成像原理后,才能正确解读各种图像,X线成像观察与分析,注意投照技术条件(techniques) 按一定顺序全面而系统地观察(visualization) 区分正常与异常(normal or abnormal) 异常病变应注意 位置与分布(position and spread)、数目(number)、形状(shape)、边缘(edge)、密度(density)、邻近器官和组织(adjacent O
23、 and T)的改变、功能(function)的改变,病变的位置和分布,病变的数目,病变的形状,病变的边缘,病变的密度,邻近器官和组织的改变,动态观察,动态观察,CT观察与分析,了解扫描的技术和方法 应用窗技术:窗宽、窗位 立体地了解器官的大小、形态、和器官间 的解剖关系 CT值:了解密度高低,WW:350 WL:50,WW:1000 WL:-700,范围:125225Hu,范围:2001200Hu,二、CT观察与分析,综合分析 异常病变应注意 位置与分布(position and spread)、数目(number)、形状(shape)、边缘(edge)、密度(density)、邻近器官和组
24、织(adjacent O and T)的改变、功能(function)的改变,四、MRI观察与分析,注意技术参数(technique protocol) 按一定顺序全面而系统地观察(visualization) 区分正常与异常(normal or abnormal) 异常病变应注意 位置与分布(position and spread)、数目(number)、形状(shape)、边缘(edge)、信号强度(signal)、邻近器官和组织(adjacent O and T)的改变、功能(function)的改变,骨关节外伤,五、医学影像学征象的诊断与鉴别诊断,结合临床(clinical mater
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