第一章總論姜興岳醫學影像學教研室

X線的發現1895年德國物理學家倫琴（WilhelmConradR?ntgen）發現了X線，不久被用于人體疾病檢查，由此而形成了放射診斷學1896年，X線即已應用于醫學領域。倫琴夫人成為第一個接受X線照射并得到手部X線照片的人影像技術的發展20世紀50年代開始，相繼出現了超聲成像（ultrasonography）和核素γ-閃爍顯像（γ-scintigraphy）70和80年代分別開發了X線計算機體層成像（CT）、磁共振成像（MRI）和發射體層顯像，包括單光子發射體層顯像（SPECT）和正電子發射體層顯像（PET）放射診斷學領域的擴展

醫學影像診斷學（diagnosticimaging）常規X線診斷超聲診斷核素顯像診斷(SPECT,PET,PET-CT,PET-MRI)CT診斷MRI診斷醫學影像診斷學的目的各種成像技術的成像原理與方法不同，診斷價值與限度亦各異，都是使人體內部結構和器官成像，借以了解人體解剖與生理功能狀況及病理變化達到疾病診斷和治療的目的數字化成像的發展與優勢數字化成像有利于圖像信息的保存和傳輸圖像存檔與傳輸系統（picturearchivingandcommunicationsystem，PACS）極大地方便了病人的就診，使遠程放射學（tele-radiology）得以發展，實現了實時遠程會診醫學影像學在臨床中的作用醫學影像診斷學應用領域在不斷地擴大，診斷水平亦在不斷地提高，已成為臨床醫學中的重要學科之一，是醫院中作用特殊，任務重大，不可或缺的重要臨床科室與臨床各學科互相促進，互相發展醫學影像學醫師的要求影像診斷專業的基本理論知識和技能掌握醫學影像診斷的基本原則和步驟掌握正確書寫診斷報告書了解專業發展的最新動態熟悉臨床相關學科的專業知識第一節不同成像技術的特點和臨床應用影像診斷的主要依據或信息來源是圖像各種成像技術（X線、超聲、CT或MRI）獲得的圖像，絕大多數都是以由白到黑不同灰度的影像來顯示不同成像技術的成像原理不相同，其圖像上的灰度所反映的組織結構或表示的意義也不同不同成像技術的成像基礎X線與CT：依據組織間的密度差異，黑、白灰度所反映的是對X線吸收值的不同MRI：依據組織間的弛豫時間差異，黑、白灰度所反映的是代表弛豫時間長短的信號強度超聲：依據不同組織所具有的聲阻抗和衰減的聲學特性，黑、白灰度代表的是回聲的弱與強一、X線圖像的特點和臨床應用X線產生一般來說，高速行進的電子流被物質阻擋即可產生X線具體說，X線是在真空管內高速行進成束的電子流撞擊鎢（或鉬）靶時產生X線發生裝置，主要包括X線管、變壓器和操作臺X線的特性屬于電磁波波長范圍為0.0006～50nm目前X線診斷常用的X線波長范圍為0.008～0.031nm（相當于150～40KV）電磁輻射譜中，居γ射線與紫外線之間，短于可見光的波長，肉眼看不見X線成像相關的特性穿透性：成像基礎熒光效應：透視的基礎攝影效應：攝影的基礎電離效應：生物治療或防護X線成像基本原理X線影像形成的三個基本條件X線應具有一定的穿透力被穿透的結構，存在密度和厚度的差異顯像設備，如X線片、熒光屏或電視屏幕X線成像示意圖X線人體組織結構的密度可分為三類高密度：骨組織、鈣化灶等中等密度：軟骨、肌肉、神經、實質器官、結締組織以及體內液體等低密度：脂肪組織以及存在于呼吸道、胃腸道、鼻竇和乳突內的氣體等X線圖像的特點1、灰度圖像X線圖像由自黑到白不同灰度的影像組成，屬于灰度成像這種灰度成像是通過密度及其變化來反映人體組織結構的解剖和病理狀態X線圖像的特點人體組織結構的密度是指人體組織單位體積物質的質量X線圖像上的密度指圖像上所示影像的黑白程度兩者間關系：物質的密度高，比重大，吸收的X線量多，在圖像上呈白影；物質的密度低，比重小，吸收的X線量少，在圖像上呈黑影X線圖像的特點2、重疊影像X線圖像是X線束穿透某一部位內不同密度和厚度組織結構后的投影總和，是該穿透路徑上各個結構影像的相互疊加一些組織結構或病灶的投影因累積增益而得到很好的顯示，但也可使一些組織或病灶的投影被覆蓋而較難或不能顯示3、圖像放大、失真和伴影X線投射束呈錐形投射中心區只有放大，無失真和變形投射邊緣部位，有放大，又有失真和變形X線圖像的特點X線圖像的特點4、數字化優勢普通X線圖像是模擬灰度圖像，圖像上的影像灰度和對比度與攝片參數、沖洗條件密切相關數字化X線成像（digitalradiography，DR）通過灰階處理和窗顯示技術，可改變影像的灰度和對比度，從而使組織結構及病灶得到最佳顯示正常胸片正常DR胸片X線診斷的臨床應用影像學診斷中使用最多和最基本的檢查方法乳腺、骨骼系統和胸部病變主要靠X線平片檢查食管及胃腸道病變主要靠X線造影檢查腦、脊髓及腹、盆腔實質性臟器的病變X線檢查作用較小二、CT圖像的特點和臨床應用CT成像基本原理X線人體探測器光/電轉換器模/數轉換器計算機數/模轉換器CT圖像的特點一、灰階圖像CT圖像是數字化模擬灰度圖像，是經數字轉換重建模擬圖像由一定數目從黑到白不同灰度的像素按固有矩陣排列而成的灰階圖像用灰度反映器官和組織對X線的吸收程度二、密度分辨力（densityresolution）高CT的密度分辨力高，相當于普通X線圖像的10~20倍可以清楚顯示由軟組織構成的器官，如腦、脊髓、縱隔、肝、胰、脾、腎及盆部器官可以在良好圖像背景上確切顯示病變影像CT圖像的特點CT圖像的特點三、能進行密度量化分析（CT值）CT圖像能以不同的灰度顯示組織器官和病變的密度高低。可應用X線吸收系數量化密度的高低程度CT密度的量化標準用CT值，單位為Hu（HunsfieldUnit）水的吸收系數為1，CT值為0HU骨皮質的吸收系數為2，CT值為HU空氣的吸收系數為0，CT為-1000HU窗技術：窗寬與窗位窗寬：CT圖像上灰階所反映的CT值范圍窗位：即窗寬的中心值，又名窗中心同一部位的掃描資料，通過調節窗寬和窗位可觀察不同的組織結構提高窗位，熒光屏上所顯示的圖像變黑降低窗位，圖像變白增大窗寬，圖像層次增多，組織間對比度下降縮小窗寬，圖像層次減少，組織間對比度增加舉例說明腦窗：窗寬100HU、窗位+40HU觀察到的組織結構的CT值范圍-10～+90HU每個灰階代表的CT值為6.25HU提高窗位至+60HU，觀察范圍改為+10～+110HU，腦組織變黑增大窗寬至200HU

，每個灰階代表的CT值為12.5HU，圖像上的層次增多，組織間對比度下降，易漏診病變四、CT圖像為斷層圖像克服了普通X線圖像重疊的限度，提高了病變檢出率，連續觀察多幅圖像，要有整體觀當一個掃描層面內同時含有兩種或兩種以上密度不同、走行與掃描層面平行組織時，其所顯示的密度不代表任何一種組織，所測得的CT值為它們的平均值，這種現象稱為部分容積效應CT圖像的特點

五、強大的后處理功能

CT圖像是數字化圖像，能夠運用計算機軟件進行各種后處理CT圖像后處理技術涵蓋二維、三維顯示技術及其它多種分析、處理和顯示技術二維顯示技術電影顯示（cinedisplay）多平面重組（multiplanarreformation，MPR）曲面重組（curvedplanarreformation，CPR）三維顯示技術最大密度投影（MIP）最小密度投影（mIP）表面遮蓋顯示（SSD）容積再現（VR）CT仿真內鏡（CTVE）組織透明投影（TTP）MPRMIPVRCT仿真內窺鏡顯示技術組織透明投影（TTP）CT診斷的臨床應用CT檢查具有很高的密度分辨力，易于檢出病灶，特別是能夠較早地發現小病灶近年來，多層螺旋CT的應用，以及多種后處理軟件的開發，使得CT的應用領域在不斷地擴大CT診斷的臨床應用目前，CT檢查的應用范圍幾乎函概了全身各個系統特別是對于中樞神經系統、頭頸部、呼吸系統、消化系統（消化管除外）、泌尿系統骨、關節系統病變的檢出和診斷都具有突出的優越性CT檢查的限度CT檢查使用X線，具有輻射性損傷，限制了在產科領域中的應用CT檢查雖能發現絕大多數疾病，對于某些系統和病變準確地顯示病灶的部位和范圍，CT對疾病的定性診斷仍然存在一定的限度三、磁共振圖像的特點和臨床應用MRI圖像的特點一、數字化模擬灰階圖像具有窗技術顯示，進行各種圖像后處理的特點用信號的高低與圖像的白與黑對應---反映組織的弛豫時間的長短MRI圖像的特點

二、多參數圖像MRI檢查有多個成像參數T1WI：反映T1弛豫時間的T1值T2WI：反映T2弛豫時間的T2值PDWI：反映質子密度的參數MRI圖像的特點T1加權像（T1weightedimage,T1WI）：主要反映組織間T1值差別，利于觀察解剖結構T2加權像（T2weightedimage,T2WI）：主要反映組織間T2值差別，顯示病變組織較好質子密度加權像（protondensityweightedimage,PdWI）：主要反映組織間質子密度弛豫時間差別MRI圖像的特點組織間以及組織與病變間弛豫時間的差別，是磁共振成像診斷的基礎MRI圖像根據灰度變化進行疾病診斷三、多種序列成像最常應用經典序列：自旋回波（SE）和快速自旋回波（TSE，FSE）其他序列：梯度回波（gradientecho，GRE）序列、反轉恢復（inversionrecovery，IR）序列、平面回波成像（echoplanarimaging，EPI）MRI圖像的特點MRI圖像的特點四、直接多方位成像MRI檢查可以直接獲得軸位、冠狀位和矢狀位以及任何方位的傾斜斷層圖像MRI圖像的特點五、組織分辨率高借助多參數及多序列的特點，MRI圖像能夠區分各種不同的組織器官，如腦質灰白質分界分明，前列腺周圍帶和中央帶清晰顯示，神經、血管與周圍結構可較容易區分MRI圖像的特點六、流空效應流動的液體在成像過程中采集不到信號而呈無信號黑影，即流空效應不使用對比劑，即可使血管和血管病變成像，即磁共振血管造影（magneticresonanceangiography，MRA）MRA不但能顯示血管的形態學表現，而且可以反映血流方向和血流速度等方面的信息常用的MRA方法有時間飛越（timeofflight，TOF）法和相位對比（phasecontrast，PC）法近年，新的MRA方法稱對比增強MRA（contrastenhancementMRA，CE－MRA）臨床上最常用的MRI對比劑為釓劑TOF法PC法七、MRI水成像（MRIhydrography）利用重T2WI技術，使流動緩慢或相對靜止的富含游離水的液體呈高信號，T2較短的實質器官和組織及流動的血液呈低信號，使含液體的器官結構顯影MR胰膽管成像（MRCP）、MR泌尿系成像（MRU）、MR椎管成像（MRM）、MR內耳成像、MR涎腺管成像、MR淚道成像及腦室系統成像等MRI圖像的特點八、MRI功能成像（functionalMRI,fMRI）擴散加權成像（diffusionwightedimaging,DWI）灌注加權成像（perfusionwightedimaging,PWI）腦功能成像（BOLD）MRI圖像的特點化膿性腦膿腫DWI上膿腔顯示為高信號DWIT1WIC+T2WI擴散加權成像（DWI）彌散張量成像（DTI）DTI可用于觀察白質神經束各向異性的彌散，但難于顯示神經束各向異性的彌散方向和空間關系采用特殊設計的方法，如彩色編碼的FA（部分各向異性）圖和神經束成像術，即可觀察白質神經束的走行方向和空間關系FA圖胼胝體內囊前肢扣帶回額橋束皮丘束內囊后肢（皮質脊髓束，皮質球束,皮質橋腦束）外囊視放射扣帶回胼胝體FA圖上不能顯示各神經束的走行方向彩色編碼FA圖胼胝體內囊前肢扣帶回額橋束皮丘束內囊后肢（皮質脊髓束，皮質球束,皮質橋腦束）外囊視放射扣帶回胼胝體彩色編碼的FA圖上能顯示各神經束的走行方向，紅色=左右走行，綠色=前后走行，藍色=上下走行a胼胝體的神經束圖冠狀面

(與彩色編碼的FA圖融合）橫斷面

矢狀面MR腦活動功能成像（BOLD）九、磁共振波譜（magneticresonancespectroscopy,MRS）磁共振波譜是利用磁共振化學位移現象來測定組成物質的分子成份的一種檢測技術是目前唯一可測得活體組織