影像学

1、医学的分支学科医学的分支学科影像学01基本介绍X线检查X线成像CT成像目录03020405CT检查CT应用CT诊断未来发展目录070608基本信息影像学不仅扩大了人体的检查范围，提高了诊断水平，而且可以对某一些疾病进行治疗。这样，就大大地扩展了本学科的工作内容，并成为医疗工作中的重要支柱。自伦琴（WilhelmConradRontgen）1895年发现X线以后不久，在医学上，X线就被用于对人体检查，进行疾病诊断，形成了放射诊断学（diagnosticradiology）的新学科，并奠定了医学影像学（medicalimageology）的基础。放射诊断学仍是医学影像学中的主要内容，应用普遍。基本介绍基本介绍基本介绍图1影像学50年代到60年代开始应用超声与核磁扫描进行人体检查，出现了超声成像（ultrasonography,USG）和闪烁成像（-scintigraphy）。70年代和80年代又相继出现了X线计算机体层成像（X-raycomputedtomography,X-rayCT或CT）、磁共振成像（magneticresonanceimage,MRI）和发射体层成像。（emissi

2、oncomputedtomography,ECT）如单光子发射体层成像（singlephotonemissioncomputedtomography,SPECT）与正电子发射体层成像（positronemissionemissiontomography,PET）等新的成像技术。这样，仅100年的时间就形成了包括X线诊断的影像诊断学（diagnosticimageology）。虽然各种成像技术的成像原理与方法不同，诊断价值与限度亦各异，但都是使人体内部结构和器官形成影像，从而了解人体解剖与生理功能状况以及病理变化，以达到诊断的目的；都属于活体器官的视诊范畴，是特殊的诊断方法。70年代迅速兴起的介入放射学（interventionalradiology），即在影像监视下采集标本或在影像诊断的基础上，对某些疾病进行治疗，使影像诊断学发展为医学影像学的崭新局面。医学影像学不仅扩大了人体的检查范围，提高了诊断水平，而且可以对某引些疾病进行治疗。这样，就大大地扩展了本学科的工作内容，并成为医疗工作中的重要支柱。建国以来，中国医学影像学有很大发展。专业队伍不断壮大，在各医疗单位都建有影像科室。现代的

3、影像设备，除了常规的影像诊断设备外，USG、Ct、SPECT乃至MRI等先进设备已在较大的医疗单位应用，并积累了较为丰富的经验。医学影像学专业的书刊种类很多，在医学、教学、科研、培养专业人材和学术交流等方面发挥了积极的作用。作为学术团体的全国放射学会和和各地分会，有力地推动了国内和国际间的学术交流。X X线成像线成像产生特性成像原理成像设备成像特点产生特性（一）X线的产生1895年，德国科学家伦琴发现了具有很高能量，肉眼看不见，但能穿透不同物质，能使荧光物质发光的射线。因为当时对这个射线的性质还不了解，因此称之为X射线。为纪念发现者，后来也称为伦琴射线，现简称X线（X-ray）。一般说，高速行进的电子流被物质阻挡即可产生X线。具体说，X线是在真空管内高速行进成束的电子流撞击钨（或钼）靶时而产生的。因此，X线发生装置，主要包括X线管、变压器和操作台。图2影像学X线管为一高真空的二极管，杯状的阴极内装着灯丝；阳极由呈斜面的钨靶和附属散热装置组成。变压器为提供X线管灯丝电源和高电压而设置。一般前者仅需12V以下，为一降压变压器；后者需40150kV（常用为4590kV）为一升压变压器。操作台

4、主要为调节电压、电流和曝光时间而设置，包括电压表、电流表、时计、调节旋钮和开关等。在X线管、变压器和操作台之间以电缆相连。X线的发生程序是接通电源，经过降压变压器，供X线管灯丝加热，产生自由电子并云集在阴极附近。当升压变压器向X线管两极提供高压电时，阴极与阳极间的电势差陡增，处于活跃状态的自由电子，受强有力的吸引，使成束的电子，以高速由阴极向阳极行进，撞击阳极钨靶原子结构。成像原理X线之所以能使人体在荧屏上或胶片上形成影像，一方面是基于X线的特性，即其穿透性、荧光效应和摄影效应；另一方面是基于人体组织有密度和厚度的差别。由于存在这种差别，当X线透过人体各种不同组织结构时，它被吸收的程度不同，所以到达荧屏或胶片上的X线量即有差异。这样，在荧屏或X线上就形成黑白对比不同的影像。因此，X线影像的形成，应具备以下三个基本条件：首先，X线应具有一定的穿透力，这样才能穿透照射的组织结构；第二，被穿透的组织结构，必须存在着密度和厚度的差异，这样，在穿透过程中被吸收后剩余下来的X线量，才会是有差别的；第三，这个有差别的剩余X线，仍是不可见的，还必须经过显像这一过程，例如经X线片、荧屏或电视屏显示才能获

5、得具有黑白对比、层次差异的X线影像。图4影像学人体组织结构，是由不同元素所组成，依各种组织单位体积内各元素量总和的大小而有不同的密度。人体组织结构的密度可归纳为三类：属于高密度的有骨组织和钙化灶等；中等密度的有软骨、肌肉、神经、实质器官、结缔组织以及体内液体等；低密度的有脂肪组织以及存在于呼吸道、胃肠道、鼻窦和乳突内的气体等。当强度均匀的X线穿透厚度相等的不同密度组织结构时，由于吸收程度不同。在X线片上或荧屏上显出具有黑白（或明暗）对比、层次差异的X线影像。在人体结构中，胸部的肋骨密度高，对X线吸收多，照片上呈白影；肺部含气体密度低，X线吸收少，照片上呈黑影。成像设备X线机包括X线管及支架、变压器、操作台以及检查床等基本部件。60年代以来，影像增强和电视系统技术的应用，使它们逐渐成为新型X线机的主要部件之一。为了保证X线摄影质量，新型X线机在摄影技术参数的选择、摄影位置的校正方面，都更加计算机化、数字化、自动化。为适应影像诊断学专业的发展，近30多年来，除通用型X线机以外，又开发了适用于心血管、胃肠道、泌尿系统、乳腺及介入放射、儿科、手术室等专用的X线机。成像特点X线图像是X线束穿透某

6、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。正位X线投影中，它既包括有前部，又有中部和总后的组织结构。重叠的结果，能使体内某些组织结构的投影因累积增益而得到很好的显示，也可使体内另一些组织结构的投影因减弱抵消而较难或不能显示。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。锥形投射还可能对X线影像产生影响。处于中心射线部位的X线影像，虽有放大，但仍保持被照体原来的形状，并无图像歪曲或失真；而边缘射线部位的X线影像，由于倾斜投射，对被照体则既有放大，又有歪曲。X X线检查线检查普通检查特殊检查造影检查方法选择普通检查包括荧光透视和摄影。图6影像学荧光透视（fluoroscopy）：简称透视。为常用X线检查方法。由于荧光亮度较低，因此透视一般须在暗室内进行。透视前须对视力行暗适应。采用影像增强电视系统，影像亮度明显增强，效果更好。透视的主要优点是可转动患者体位，改变方向进行观察；了解器官的动态变化，如心、大血管搏动、膈运动及胃肠蠕动等；透视的设备简单，操作方便，费用较低，可立即得出结论

7、等。主要缺点是荧屏亮度较低，影像对比度及清晰度较差，难于观察密度与厚度差别较少的器官以及密度与厚度较大的部位。例如头颅、腹部、脊柱、骨盆等部位均不适宜透视。另外，缺乏客观记录也是一个重要缺点。X线摄影（radiography）：所得照片常称平片（plainfilm）。这是应用最广泛的检查方法。优点是成像清晰，对比度及清晰度均较好；不难使密度、厚度较大或密度、厚度差异较小部位的病变显影；可作为客观记录，便于复查时对照和会诊。缺点是每一照片仅是一个方位和一瞬间的X线影像，为建立立体概念，常需作互相垂直的两个方位摄影，例如正位及侧位；对功能方面的观察，不及透视方便和直接；费用比透视稍高。这两种方法各具优缺点，互相配合，取长补短，可提高诊断的正确性。特殊检查体层摄影（tomography）：普通X线片是X线投照路径上所有影像重叠在一起的总和投影。一部分影像因与其前、后影像重叠，而不能显示。体层摄影则可通过特殊的装置和操作获得某一选定层面上组织结构的影像，而不属于选定层面的结构则在投影过程中被模糊掉。体层摄影常用以明确平片难于显示、重叠较多和处于较深部位的病变。多用于了解病变内部结构有无破坏、空

8、洞或钙化，边缘是否锐利以及病变的确切部位和范围；显示气管、支气管腔有无狭窄、堵塞或扩张；配合造影检查以观察选定层面的结构与病变。软线摄影：采用能发射软X线的钼靶管球，用以检查软组织，特别是乳腺的检查。图7影像学其他：特殊检查方法尚有放大摄影，采用微焦点和增大人体与照片距离以显示较细微的病变；荧光摄影，荧光成像基础上进行缩微摄片，主要用于集体体检；记波摄影，采用特殊装置以波形的方式记录心、大血管搏动，膈运动和胃肠蠕动等。在曝光时，X线管与胶片作相反方向移动，而移动的轴心即在选定层面的平面上。结果，在被检查的部位内，只有选定的一层结构始终投影在胶片上的固定位置（A），从而使该层面的结构清楚的显影，而其前后各层结构则因曝光时，在胶片上投影的位置不断移动而成模糊影像（B）造影检查人体组织结构中，有相当一部分，只依靠它们本身的密度与厚度差异不能在普通检查中显示。此时，可以将高于或低于该组织结构的物质引入器官内或周围间隙，使之产生对比以显影，此即造影检查。引入的物质称为造影剂（contrastmedia）。造影检查的应用，显著扩大了X线检查的范围。（一）造影剂按密度高低分为高密度造影和低密度造影剂

9、两类。1.高密度造影剂为原子序数高、比重大的物质。常用的有钡剂和碘剂。钡剂为医用硫酸钡粉末，加水和胶配成。根据检查部位及目的，按粉末微粒大小、均匀性以及用水和胶的量配成不同类型的钡混悬液，通常以重量/体积比来表示浓度。硫酸钡混悬液主要用于食管及胃肠造影，并可采用钡气双重对比检查，以提高诊断质量。碘剂种类繁多，应用很广，分有机碘和无机碘制剂两类。有机碘水剂类造影剂注入血管内以显示器官和大血管，已有数十年历史，且成为常规方法。它主要经肝或肾从胆道或泌尿道排出，因而广泛用于胆管及胆囊、肾盂及尿路、动脉及静脉的造影以及作CT增强检查等。70年代以前均采用离子型造影剂。这类高渗性离子型造影剂，可引起血管内液体增多和血管扩张，肺静脉压升高，血管内皮损伤及神经毒性较大等缺点，使用中可出现毒副反应。70年代开发出非离子型造影剂，它具有相对低渗性、低粘度、低毒性等优点，大大降低了毒副反应，适用于血管、神经系统及造影增强CT扫描。惜费用较高，尚难于普遍使用。方法选择X线检查方法的选择，应该在了解各种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。一般应当选择安全、准确

10、、简便而又经济的方法。因此，原则上应首先考虑透视或拍平片，必要时才考虑造影检查。但也不是绝对的，例如不易为X线穿透的部位，如颅骨就不宜选择透视，而应摄平片。有时两三种检查方法都是必须的，例如对于某些先天性心脏病，准备手术治疗的患者，不仅需要胸部透视与平片，还必须作心管造影。对于可能产生一定反应和有一定危险的检查方法，选择时更应严格掌握适应证，不可视作常规检查加以滥用，以免给患者带痛苦和损失。CTCT成像成像基本原理图像特点CT设备基本原理CT是用X线束对人体某部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，由光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器（analog/digital converter）转为数字，输入计算机处理。图像形成的处理有如对选定层面分成若干个体积相同的长方体，称之为体素（voxel）。扫描所得信息经计算而获得每个体素的X线衰减系数或吸收系数，再排列成矩阵，即数字矩阵。数字矩阵可存贮于磁盘或光盘中。经数字/模拟转换器（digital/analog converter）把数字矩阵中的每个数字转为由黑到白不等灰度的小方块，即象素（pixel），并按

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