医学影像学（ Medical imaging）总论重庆医科大学临床医学二系放射学教研室赵建农

医学影像学 （Medical imaging）总论重庆医科大学临床医学二系放射学教研室赵建农

历史回顾与发展过程 ※ 1895年11月8日德国物理学家伦琴（Wilhelm Conard Röntgen）发现X线，形成X线诊断学（X-ray diagnosis）。 ※ 20世纪50年代到60年代开始应用超声和核素（同位素）扫描进行人体检查，出现了超声成像（ultrasonography,USG）和γ-闪烁成像（γ-scintigraphy）。 X线、超声、核素均以放射源为检查基础，利用图像进行分析诊断疾病，形成放射诊断学(Diagnostic radiology)。

※ 70年代为电子计算机时代。1969年至1972年英国物理学家Hounsfield (Godfrey Newold Hounsfield)研制成X线电子计算机体层成像（X-ray computed tomography,X-ray CT或CT）。CT的问世被认为是自X线发现以来放射学领域的一次革命性飞跃，是放射诊断学向医学影像学转变的重要标志。 • ※ 1977年Nudelman成功地取得第一次数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography, DSA）图像，是继CT之后发展的医学影像学方法之一，开拓了医学影像的数字化和信息化，成为今天开展介入放射学必不可少的设备。

※ 80年代初期磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）投入临床应用。MRI检查和诊断具备一些突出优点，不同于现有各种影像学检查，与CT相辅相成，将影像诊断推向一个新的高度。 • ※ 70至80年代相应时期，医学影像学的另外两门学科即超声学和核医学也取得了惊人的发展，，显示了超声诊断在医学影像中的重要作用。放射性核素显像设备发射体层成像（Emission Computed Tomography，ECT），包括单光子发射体层成像（Single photon ECT, SPECT）和正电子发射体层成像(Positron emission tomography, PET)等相继问世，它不仅提供解剖方面的信息，而且还提供生化和生理信息。

X线诊断、CT、MRI、DSA、超声成像、放射性核素成像形成影像诊断学（Diagnostic imaging）。定义：利用各种成像技术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改变以达到诊断目的的方法，称影像诊断学。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（Interventional radiology），取得了令人触目的进展，不仅可以获取组织或细胞标本，提供组织或细胞学诊断，并对某些疾病进行治疗，而且治疗领域不断扩大。30多年来介入放射学以其独特、简易、准确的方法和较好的疗效，成为一项同内科、外科治疗并行的第三种独特的治疗体系。

影像诊断学和介入放射学两大组成部份形成了一门新的临床学科——医学影像学（Medical imaging）。医学影像学的形成，不仅扩大了人体的检查范围，提高了诊断水平，而且可以对某些疾病进行治疗，这样大大地拓展了本学科的工作内容，成为医疗工作中的重要支柱。 ※ 90年代以来，又有了数字化X线成像（digital radiography，DR ）及图像存储和传输系统（picture archive and communication system ，PACS），使医学影像学又发展成为今天的信息放射学（information radiology）和远程放射学（tele-radiology）。近几年分子影像学和基因影像学的研究已取得很大进展，并已逐步应用于临床。

第一章 X线成像 （X-ray imaging）

第一节普通X线成像 一、应用原理： (一) X线的产生：１. X线球管：高真空二极管，钨丝（—），钨靶（＋）；散热装置。２. 变压器：降压变压器，升压变压器。３. 操作台：调节电压、电流和曝光时间。

接通电源→降压变压器→球管钨丝加热→ 自由电子云产生→升压变压器→球管两极高电压→自由电子云成束状→高速行进→撞击钨靶→能量转换： 1）0.2%的能量形成X线→球管窗口发射 2）99.8% 的能量转换成热能→散热装置散发

(二) X线的特性： 波长很短的电磁波，波长范围0.0006~50nm，用于X线成像的波长范围0.031~0.008nm（相当于40~150kV时）。 1.穿透性：波长短，穿透力强，能穿透可见光不能穿透的物质。 2.荧光效应：激发荧光物质产生荧光，透视基础。 3.感光效应：使胶片“感光”，摄片基础。 4.电离效应：损害作用、积累性，放射治疗基础。

（三）X线成像原理： X线特性人体组织荧光屏或X光片 X线影像＋ → ＝穿透性密度 X线量黑荧光效应差影感光效应厚度的差异白

（四）密度与对比： 1. 物质密度与影像密度：密度高荧光屏上显黑影物质→ X线吸收多 → 比重大 X光片上显白影密度低荧光屏上显白影物质→ X线吸收少→ 比重小 X光片上显黑影

2. 自然对比与人工对比： （1）自然对比：自身存在的密度和厚度不同。组织比重吸收比例密度影像骨骼 1.95 5.0 高白软组织（体液）1.01-1.08 1.01-1.10 中灰白脂肪 0.95 0.5 低灰黑气体 0.0013 0.01 更低黑（2）人工对比：造影检查；造影剂。

二、检查方法： （一）普通检查： 1. 透视（fluoroscopy）。 2. 摄片(radiography)。（二）特殊检查： 1.软线摄影。 2.体层摄影。 3. 其它：高千伏摄影、荧光摄影、放大摄影。

（三）造影检查： 1. 方法：（1）直接引入法：口服、插管、穿刺。（2）生理排泄法：肝、肾系统。 2. 对比剂(contrast medium)：（1）高密度对比剂： A 钡剂：医用硫酸钡。 B 碘剂：a.有机碘剂b.油类 c.类脂质 d.无机碘剂。（2）低密度造影剂：二氧化碳、氧气、空气。

三、诊断原则与步骤： （一）原则： 1. 了解X线图像的特点。2. 熟悉正常的X线解剖。 3. 掌握各种疾病的典型X线表现。4. 结合临床具体分析。（二）步骤： 1. 注意X线检查技术条件的正确性。 2. 观察影像时应全面按一定顺序进行。 3. 分析病变时，要注意病变的①位置分布；②数目大小 ③形状边缘；④密度高低；⑤邻近器官和组织的改变； ⑥器官功能的改变。 4. 抓重点、找矛盾，结合临床综合分析。

第二节数字化X线成像 （Digital radiography，DR)

数字化X线成像的应用，一改传统X线成像的方法，将模拟信号转变为数字化信号，适应了图像处理、存档、传输以及远程放射学和信息放射学的发展。数字化X线成像的应用，一改传统X线成像的方法，将模拟信号转变为数字化信号，适应了图像处理、存档、传输以及远程放射学和信息放射学的发展。包括计算机X线成像（computed radiography，CR）和平板探测器（flat panel detectors)数字化X线成像（ Digital radiography，DR ）。

一、DR成像基本原理： （一）CR X线→影像板（image plate,IP）→IP潜影→激光扫描系统读取→辉尽性荧光→光电转换（倍增）器→电信号→A/D转换器→数字化影像信息→计算机处理→数字化图像 [ IP板—含有微量元素铕（Eu2+）的钡氟溴（氯、碘）化合物结晶。] （二）平板探测器DR X线→平板探测器→光闪烁器→光信号→光电转换（倍增）器→电信号→A/D转换器→数字化影像信息 →计算机处理→数字化图像 [平板探测器—无定型硅碘化铯（Amorphous Si-CsI)。]

二、DR的临床应用： （一）图像质量与信息量的保证（二）影像信息的处理 1.窗技术处理：调节影像对比，得到最佳视觉效果。 2. DSA处理：得到DSA图像。 3. 体层成像处理：得到体层图像。（三）X线曝光剂量显著降低（四）投照条件宽容度大（五）数字化存取、检索与管理方便。

第二章计算机体层成像 (Computed tomography，CT)

第一节 CT成像的基本原理与设备 一、基本原理：（一）数据采集。（二）矩阵(matrix)：体素(voxel)、象素(pixel)。（三）图像重建：迭代法、反投影法、解析法（二维傅立叶重建法、卷积法、滤波反投法）。（四）图像显示。

X线束探测器模/数(analog/digital,A/D)转换器电子计算机数字矩阵数/模(digital/analog, D/A)转换器数字化的重建的断层图像

二、设备： 分为普通CT、螺旋CT、电子束CT。（一）普通CT（又称常规CT）：主要有以下三部分: （1）扫描系统；（2）计算机系统；（3）图像显示和存储系统。扫描方式: （1）旋转/旋转式；（2）旋转/固定式。

（二）螺旋CT（Helical or Spiral CT，SCT）: 又称螺旋容积CT(Spiral volumetric CT)。1990 年由Kalender和Vock报道，它是通过快速连续容积扫描来采集人体某一段的螺旋数据的新技术。扫描期间，球管连续旋转和床连续移动同时进行，使X线扫描的轨迹呈螺旋状，因而得名螺旋扫描。SCT成像时间短，扫描容积大，连续获取数据，计算机后处理功能强。

医学影像学（ Medical imaging）总论重庆医科大学临床医学二系放射学教研室赵建农