医学影像三基训练

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医学影像三基训练
第一章基础理论

一、医学影像学的概念

    医学影像学是指通过各种成像技术使人体内部结构和器官成像，借以了解人体解剖与生理功能状况及病理变化，以达到诊断的目的的技术，属于活体器官的视诊范畴，是特殊的诊断方法。医学影像包括普通 x 线成像、超声成像、γ 闪烁成像、x 线计算机体层成像（ct）、磁共振成像（mri）、单光子发射体层成像（spect）与正电子发射体层成像（pet）等。

二、x 线的特性和 x 线成像的基本原理

    1．x 线的特性：（1）穿透性：x 线穿透性是 x 线成像的基础。


（2）荧光效应：荧光效应是进行透视检查的基础。



（3）感光效应：感光效应是 x 线摄影的基础。



（4）电离效应：即生物效应，是放射治疗的基础，也是进行 x 线检查时需要注意防护的原因。
    2．x 线成像的基本原理 x 线图像的形成是基于以下 3 个基本条件：

（1）x 线具有一定的穿透力，能穿透人体的组织结构。


（2）被穿透的组织结构存在着密度和厚度的差异，x 线在穿透各种组织后剩余的 x 线量有差别。



（3）这个有差别的剩余 x 线经过显像过程就能获得具有黑白 对比、层次差异的 x 线图像。  



三、x 线摄影数字化的方式、基本原理及特点



    数字 x 线成像（digital radiography，dr）依其结构上的差别可分为计算机x 线成像（computer radiography，cr）、数字 x 线荧光成像（digitalfluorography，df）和平板探测器（flat panel de—tectors）数字 x 线成像。



1．cr 是以影像板（image plate，ip）代替 x 线胶片作为介质。 ip 上的影像信息经过读取、图像处理和显示等步骤即可显示出数字图像。cr 与普通 x 线成像比较，重要的改进是实现了数字成像。



    （1）其优点是：①提高了图像密度分辨力与显示能力；②可进行图像处理，增加了信息的显示功能；③降低了 x 线曝光量； ④曝光宽容度加大；⑤既可摄成照片，还可用磁盘或光盘存储； ⑥可将数字信息转入 PACS 中。

    （2）其缺点是：①成像速度慢；②无透视功能。



2．df 是用影像增强电视系统（iitv）代替 x 线胶片或 cr 的 ip 作为介质。df 与 cr 都是将模拟的 x 线信息转换成数字信息，先将 x 线转换成可见光，再转换成电信号，可有信号损失，所以图像不如平板探测器数字 x 线成像那样清晰。为便于区别，将 cr 及 df 称为间接数字 x 线成像（idr），而将平板探测器数字 x 线成像称为直接数字 x 线成像（i）dr）。



3．平板探测器数字 x 线成像是用平板探测器将 x 线信息转换成电信号，再数字化，整个转换过程在平板探测器内完成，所以 x 线信息损失小，噪声小，图像质量好，成像快，是今后的发展方向。  


四、ct 成像的基本原理



    ct 是用 x 线束从多个方向对人体检查部位具有一定厚度的 层面进行扫描，由探测器而不用胶片接受透过该层面的 x 线，转变为可见光后，由光电转换器转变为电信号，再经模拟/数字转换器转为数字，输入计算机处理，输出后经数字/模拟转换器转换构成 ct 图像。  



五、与 ci有关的基本概念



    1．体素：ct 图像处理时将选定层面分成若干个体积相同的立方体，称之为体素。



    2．像素：ct 数字矩阵中的每个体素数字经数字/模拟转换器转为由黑到白不等灰度的小方块，构成 ct 图像，称之为像素；



    3．螺距=球管旋转一周床移动的距离与扫描层厚的比值，p=s（mm）/d（mm）。



    4．ct 值：ct 图像不仅可用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，具有一个量的标准。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。换算公式如下：式中：α 为分度因数，用 housefield 单位，分度因数为 1 000； μm 为受测物质的吸收系数；μw 为水的吸收系数，为 1．o。



    5．窗宽：借助于计算机，把需要显示的组织的 ct 值范围取出，按从黑到白不同灰度在显示屏上显示，这样只要 ct 值有较小差别也可以在图像中看出。这个范围就是窗宽的概念

    6．窗位：把要显示的组织的 ct 值放在该范围的中心位置，这就是窗位的概念。


六、ct 设备

    ct 机主要由三部分组成：扫描部分、计算机系统、图像显示和存储系统。根据扫描方式的不同分为三种类型：普通 ct、螺旋 ct（包括多层螺旋ct）、电子束 ct。

    1．螺旋 ct 的特点 螺旋 ct 是在旋转式扫描的基础上，通 过滑环技术与扫描床连续平直移动而实现的。x 线管顺一个方向不停地旋转，扫描床连续移动，扫描轨迹呈螺旋状，故得名螺旋扫描。螺旋 ct 的突出特点是快速扫描，旋转一圈可短至亚秒级，为提高 ct 的成像功能和图像后处理创造了良好的条件。

    多层螺旋 ct 每旋转一圈可同时扫描数层或数十层，进一步提高了螺旋 ct的性能。多层螺旋 ct 与一般螺旋 ct 相比，扫描时间更短、扫描层可更薄、连续扫描的范围更长、连续扫描时间更长

2．电子束 ct 的特点 电子束 ct（eb（：t）是用由电子枪发射电子束轰击四个靶环所产生的 x 线进行扫描。ebct 既可进行单层扫描也可进行多层扫描，扫描时间短至 50 ms。eb（：t 对心脏大血管检查有独到之处，还有利于小儿、老年和急症患者的检查。但 eb（：t 昂贵，检查费用较高。

七、mrl 的基本原理

    磁共振成像（mri）是利用氢原子核在磁场内所产生的信号经重建成像的一种影像技术。人体内的每一个氢质子可视作一个小磁体，进入强外磁场前，质子排列杂乱无章。放入强外磁场中，则它们仅在平行或反平行于外磁场磁力线两个方向上排列。平行于外磁力线的质子处于低能级，反平行于外磁场磁力线的处于高能级，前者比后者略多。在一定频率的射频脉冲的激励下，部分低能级的质子跃入高能级，当射频脉冲停止后又恢复为原来的状态，过程中以射频信号的形式释放出能量，这些被释放出的、并进行了三维空间编码的射频信号被体外线圈接收，经计算机处理后重建成图像。

    1．mri 血管成像的基本原理磁共振血管造影（mra）是对血管和血流信号特征显示的一种技术。mra 作为一种无创伤性的检查，与 ct 及常规放射学检查相比具有特殊的优势，它不需要使用对比剂，流体的流动即是．mri 成像固有的生理对比剂。常用的 mra 方法有时间飞越（tof）法和相位对比（pc）法。但为了 提高图像质量，也可用造影剂显示血管

    2．mri 弥散成像（扩散成像）的基本原理 弥散成像（diffu— sion imaging，di）是利用组织内分子的布朗运动（分子随机热运动）而成像。可以用于脑缺血的检查。由于脑细胞及不同神经束的缺血改变，导致水分子的弥散运动受限，这种弥散受限可以通过弥散加权成像（dwi）显示出来。

    3．mri 灌注成像的基本原理：灌注成像（perfusion ima— ging，pi）是通过引入顺磁性对比剂，使成像组织的 t1、t2 值缩短，同时利用超快速成像方法获得成像的时间分辨力。通过静脉团注顺磁性对比剂后周围组织微循环的 t1、t2 值的变化率，计算组织血流灌注功能。

    4．mri 功能成像的基本原理 脑活动功能成像是利用脑活动区域局部血液中氧合血红蛋白与去氧血红蛋白比例的变化，所引起局部组织 t2的改变，从而在 t2加权像上反映出脑组织局部活动功能的成像技术。这一技术又称为血氧水平依赖性 mri 成像（bold mri）。其他是通过刺激周围神经，激活相应皮层中枢，使中枢区域的血流量增加，进而引起血氧浓度及磁化率的改变而获得的。  

八、pacs 的定义和组成

    pacs（picture archiving and communicating system）即图像存档和传输系统，是保存和传输图像的设备与软件系统。

    pa（：s 以计算机为中心，由图像信息的获取、传输与存档和处理等部分组成。  


第二章 基本知识

第一节 中枢神经系统正常影像

一、头颅平片

    头颅平片最常选用的位置是后前位和侧位。

    1.颅骨儿童较薄，成人较厚，分内、外板及板障 3 层。内、外板为致密骨，呈高密度线状影；板障位于内、外板之间，为松质骨，密度较低。6 岁以前常不能区分内、外板结构。

    2.颅缝与囟门颅盖骨骨缝包括冠状缝、矢状缝及人字缝，x 线呈锯齿状线样透明影，儿童期较清楚。囟门表现为边缘较清楚的不规则多角形透明区。颅缝及囟门随年龄增长而逐渐变窄闭合。

    3．颅壁压迹

    （1）脑回压迹是脑回压迫内板而形成的局限变薄区，x 线表现为圆形或卵圆形低密度区，其显著程度与年龄有关。


    （2）血管压迹包括脑膜中动脉压迹、板障静脉压迹、蛛网膜颗粒压迹，后者呈边缘清楚而规则的低密度区，对称性位于额顶骨中线两旁约 2 cm，直径多在0．5-1．0 cm

    4.蝶鞍位于颅底中央，前以鞍结节、后以鞍背为界，侧位显示清楚，正常前后径 7-16 mm，平均 11．7 mm；深径 7-14 mm，平均 9．5 mm。

    5．岩骨及内耳道 岩骨可于后前位片上从眶内观察；正常内耳道呈管状低密度区，位于岩骨内，内耳道口居内端，两侧基本对称，大小相差一般不超过 0．5mm，宽径平均为 5．5 mm，最大为 lo mm。

    6．颅内生理性钙斑松果体钙斑侧位居鞍背上后方各 3 cm，正位居中线 0．5cm 以下；成人显影率高达 40%，可根据其移位方向判断占位性病变的大致位置。大脑镰钙斑正位居中线，呈三角形或带状，显影率近 10%。床突间韧带钙化及侧脑室脉络丛钙斑显影率较低。  

二、血管造影

1．动脉期

（1）颈动脉系统：颈总动脉约在第 4 颈椎水平分为颈外动脉和颈内动脉两支。
①颈内动脉：颈内动脉在颅内有数个弯曲，总称虹吸部，共分五段，分别为岩骨段、海绵窦段、前膝段、床突上段和终段。侧位片上，颈内动脉呈“c”形虹吸弯曲。在前膝段先向前发出眼动脉，继而分出脉络膜前动脉及后交通支向后走行，最终分为大脑前、中动脉。前后位片上，虹吸部位于眼眶内侧，向上为颈内动脉的分支，终段与大脑前、中动脉之间形成“t”形关系。
②颈外动脉：与头颅相关的主要有脑膜中动脉、颞浅动脉及枕动脉三大分支。

（2）椎-基底动脉系统：椎动脉右侧起自无名动脉，左侧起自锁骨下动脉，经颈椎 c1-c6 横突孔上行，通过枕骨大孔在延髓腹侧入颅，发出小脑后下动脉，在脑桥下缘两侧椎动脉汇合成一条基底动脉。沿脑桥腹侧上行，基底动脉依次发出小脑前下动脉、内听动脉、脑桥动脉及小脑上动脉，在后床突上方分出两条大脑后动脉。

2．微血管期：

对比剂存留在微血管内，在一定程度上反映了脑皮质的形态和脑实质的血液供应情况。

3．静脉期：脑静脉分为浅、深静脉，它们在皮质下相互交通形成丰富的静脉网。  

三、ct

    1.颅骨及空腔颅骨显示为高密度，颅底层面可见低密度的颈静脉孔、卵圆孔、破裂孔等。鼻窦及乳突气房内气体。

2.含脑脊液腔脑室、脑池、脑沟、脑裂等腔内含脑脊液为低密度。

①脑室系统包括双侧侧脑室、第三脑室、第四脑室，其中，侧脑室又可分为体部、前角（额角）、下角（颞角）、后角（枕角）及三角部。

②脑池主要有鞍上池、桥池及桥小脑角池、枕大池、脚间池与环池、四叠体池、外侧裂池和大脑纵裂池等，其中鞍上池为蝶鞍上方的星状低密度区，呈六角星形，其前界为额叶直回，侧界为颢叶海马，后界为大脑脚；当后界为桥脑时，鞍上池则呈五角星形。

    3.脑实质分大脑额、颞、枕、顶叶及小脑、脑干。ct 可区分皮质及髓质，皮质密度略高于髓质。大脑基底节是大脑半球的中央灰质核团，包括尾状核与豆状核。尾状核头位于侧脑室前角外侧，外部沿丘脑外侧面向后下行走。豆状核分内侧的苍白球及外侧的壳核。内囊为白质带，位于尾状核、丘脑与豆状核之间，分前肢、后肢及膝部。外囊为屏状核和豆状核之间的白质。

    4.非病理性钙化 ct 扫描显示的非病理性钙化出现率较 x 线平片高。①于第三脑室后部可显示松果体钙化与缰联合钙化，有 75%-80%的成人可以见到，缰联合钙化居前，范围不超过 1 cm；松果体钙化偏后，一般不超过 5 mm。②侧脑室脉络丛钙化，出现率约为 75%，有约 1/3 两侧不对称。③大脑镰钙化，多见于 40 岁以上的成人。④基底节钙化在高龄人群中易出现，若年轻人出现，要考虑是否有甲状旁腺功能低下的可能性。⑤齿状核钙化，偶尔在老年人中出现，呈对称性。

    5.增强扫描 正常脑实质仅轻度强化；血管结构强化；正常硬脑膜如小脑幕、大脑镰血供丰富且无血脑屏障，故明显强化；垂体、松果体亦无血脑屏障而明显强化。

四、mri



    1．脑组织 mri 图像上灰、白质对比清晰，白质的 t1、t2 值均较灰质短，所以 t1wi 白质呈浅灰色，信号较灰质高，而 t2wi 白质呈深灰色，信号较灰质低。


    2．脑池、脑室及脑沟内脑脊液脑脊液主要成分为水，t1wi 为低信号，t2wi为明亮高信号。

3．颅骨、空腔及软组织头皮及肌肉 t1wi 为等信号，t2wi 为低信号；皮下脂肪 t1wi 为高信号，t2wi 为稍高信号；颅骨内、外板为致密骨板，t1wi、t2wi均为低信号；板障因含脂肪及造血组织，t1wi 及 t2wi 皆为高信号，故颅骨表现为“夹心饼”样三层结构。鼻窦及乳突气腔内无信号。

    4．脑血管 mri 因流空效应而直接显示脑血管结构，流速较快的血管表现为低信号，流速较慢的血管则为高信号。


    5．颅神经 高场 mri 可清楚显示颅神经走行，t1wi 最清楚，与脑组织呈等信号。

随光逐影

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黑白光影

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