医学影像成像基础知识.ppt

,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,影像成像基础知识,1,第一章,X,线成像基础,X,线的本质：电磁辐射,伦琴发现,X,线：,1895,年,波长范围：,0.006-50nm,成像波长范围：0.0310,.,008nm,X,线的特征,X,射线成像原理,计算机,X,线摄影（,CR,）,直接数字化,X,线摄影系统（,DR,）,X射线的产生,影响,X,射线穿透性主要因素：管电压,X,线的特征,X,射线与物质间的相互作用,（1,）,X,射线的穿透作用。,(x,线成像,),其贯穿本领的强弱与物质的性质有关,X,线的特征,X,射线与物质间的相互作用,（,2,）,X,射线的荧光作用。,X,射线是肉眼看不见的，但当它照射某些物质时，如磷、铂氰化钡、硫化锌、钨酸钙等，能够使这些物质的原子处于激发态，当它们回到基态时就能够发出荧光，这类物质称荧光物质。,医学中透视用的荧光屏、,X,射线摄影用的增感屏、影像增强器中的输入屏和输出屏都是利用荧光特性做成的。,（,3,）,X,射线的电离作用。,X,射线虽然不带电，但具有足够能量的,X,光子能够撞击原子中轨道电子，使之脱离原子产生一次电离。,电离作用也是,X,射线损伤和治疗的基础。,X,线的特征,X,射线与物质间的相互作用,（,4,）,X,射线的化学效应。,X,射线能使多种物质发生光化学反应。例如，,X,射线能使照相底片感光。,（,5,）,X,射线的生物效应。,生物组织经一定量的,X,射线照射，会产生电离和激发，使细胞受到损伤、抑制、死亡或通过遗传变异影响下一代，这种现象称为,X,射线的生物效应。这个特性可充分应用在肿瘤放射治疗中。,X射线成像原理,人体不同密度组织与,X,线成像的关系,X射线成像原理,人体不同厚度组织与,X,线成像的关系,密度和厚度的差别是产生影像对比的基础，是,X,线成像的基本条件,X,线检查技术,可分为普通检查、特殊检查和造影检查三大类。,一、普通检查,(Routine examination),（一）透视,(Fluoroscopy),1,、简便、经济、快速、多角度转动观察、动态；,2,、影像空间分辨率差；,3,、影像细节显示欠清，不利于防护，无永久记录。,（二）普通,X,线摄影（,Plain film radiography),1,、照片空间分辨率较高，不受体厚或密度影响，,X,线量较透视,，有,永久记录；,2,、静态、费时。,9,（三）、特殊检查（,Special examination),1,、体层摄影（,Tomography),(1),分纵断体层及横断体层（已淘汰）；,(2),纵断体层,2,、高千伏摄影,(High kilovolt photography),(1)120KV,(2),常用于胸部、心脏、胸,部肿块的检查。,10,3,、软,X,线摄影：波长较长、能量较低,穿透物质的能力较弱,(1)40KV,，钼靶。,(2),常用于乳腺、阴茎、咽喉侧位的检查。,（,3,）康普顿吸收,4.,放大摄影：显示细微病变,11,二、数字,X,线成像检查,计算机,X,线摄影（,CR,）,数字,X,线成像数字,X,线摄影（,DR,）,数字减影血管造影（,DSA,）,（一）,CR,与,X,线区别：,IP,成像板,1,、工作原理：,X,线管照射人体,X,线成像信息的成像板（,Imaging plate,；,IP,）,信息读出处理,数字式平片影像。,2,、功能优点：,信息转换为数字信息；,能提高图像密度分辨、显示功能,图像后处理,降低辐射剂量；,图像存档与传输系统,12,3,、功能缺点：,时间分辨率差，不能满足动态器官和结构的显示；,空间分辨率差，与常规,X,线屏,片系统比较。,4.,临床应用：,CR胸片通过后处理技术，可分别建立显示纵隔结构、肺内结构和骨骼结构的影像。能量减影可以去除肋骨对肺组织的遮挡，对肺内渗出性和结节性病变的检出率都高于传统的X线成像，但由于空间分辨力的不足，显示肺问质与肺泡病变不及传统的X线图像。,CR在观察肠管积气、气腹和结石等含钙病变优于传统X线图像。胃肠双对比造影在显示胃小区、微小病变和肠黏膜皱襞上，CR优于传统的X线造影。对骨结构、关节软骨及软组织的显示优于传统的X线成像。在一张肌肉骨骼系统的照片上，只需曝光一次，通过后处理系统的处理，即可分别得到清晰的骨骼和肌肉影像。由于CR系统照片的空间分辨力低于传统x线照片，可能会使对病变骨骼的微细结构的观察受到限制，但可以通过CR系统的直接放大摄影得到改善。,13,（二）,DR,概念：,DR,是在,X,线电视系统的基础上利用计算机数字化处理，使模拟视频信号经过采样，模,/,数转换后直接进入计算机中进行存储、分析和保存的技术。,1,、工作原理,：（系统控制器、高压,X,线发生器触发）,X,线管,准直器,(,定位,),人体,影像增强管,(,光学系统,),摄像机,模拟视频信号采集、模,/,数转换,(Analog to digit,；,A/D),计算机中,(,存储、分析、保存,),。,14,直接数字化,X,线摄影系统（,DR,）,DR,与,CR,成像技术的比较,（三）,DSA,DSA,是影像增强技术、电视技术和计算机技术与常规的,X,线血管造影相结合的一种新的医学检查方法。,1,、工作原理：,X,线照射人体,经影像增强器转变成荧光图像,将图像处理成电子信号,输入电子计算机,模,/,数转换、放大,数字化图像,造影剂未达欲检部位前摄取的影像称为蒙片,(mask),，造影剂到达欲检部位时所摄取的影像称为被减影图像,mask,与被减影片数据相减,血管影像数据,数,/,模转换,数字减影图像,(,只有血管的图像,),。,16,2,、减影方式：,光学减影法（传统）：蒙片,注入造影剂后照片,相重叠,曝光,负片,正片,(,已淘汰,),时间减影法,(,现代,),：上面所描述过程。,能量减影法,(,现代,),：技术不成熟，未能全面开展。,3,、,DSA,优点：,图像消除了骨骼和软组织结构；,采集快速，随意重放；,同一部位可重现减影或不减影影像；,可存盘（,save),或通过同步录像或多幅照相机或刻录机将影像,永久保留；,可实时将透视像放大,1-4,倍，也可根据诊断需要将存盘影像重,新调出（,load),；,能动态观察血管在造影各期中的表现；,17,应用数字减影技术，可将造影剂稀释减量；,数字减影有描绘血管图（,Road map,）,4,、,DSA,缺点：,碘过敏患者禁止此项检查；,受检者的呼吸动作、肢体活动、肠道蠕动、心脏搏动、肌肉收缩等均影响效果；,空间分辨率不如传统,X,线技术高。,18,三、造影检查（,Contrast media examination),1,、普通,X,线检查,人体自身组织天然对比（如胸片）,形成,影像。,2,、造影检查,将对比剂引入器官内或周围,人为形成密度,差,形成影像。造影检查明显扩大了,X,线检查范围。,3,、对比剂分,易被,X,线穿透,和,不易被,X,线穿透,两大类。,阴性造影剂阳性造影剂,氧气、二氧化碳钡剂、碘剂,4,、对比剂引入人体内方法有直接引入（逆行造影、经皮肝穿,等）和生理积聚（如,IVP,、胆道静脉造影等），使用对比剂,应注意药物反应。,19,X,线,断层图像,2.,优点：图像逼真、清晰、密度分辨率高，解剖关系明确，对病变的定 位和定性诊断较普通,X,线有明显提高,20,原理：,CT,断层装置是利用,X,线管,围绕人体的长轴进行旋转照射,并于对侧设置检测器吸收通过人体的不同衰减的,X,线,并转换成电信号送入电脑,进行处理,重建成图像后在监视器上,(CRT),显示出横断面图像,亦可再建构成矢状、冠状面等图像。,第二章,CT,成像基础,探 测 器,高 压 发 生 器,高 电 压,球 管,X-ray,人 体,D A S,计 算 机,显 示,图像后处理,照相,CT,机构成,CT,机主要由硬件部分与软件部 分所构成。硬件部分主要由扫描架、扫描床及控制台 三大部分所组成。,X,线管及发生器、检测器设置在扫 描架内,控制台内装有微型电子计算机以及图像显示 器。为了将扫描图像摄在胶片上,另设有多幅照像机,近年逐渐应用激光照相机,使照片图像更加清晰,.,CT,的进展,第一代,CT,为一个球管加一个探测器结构，采集方式为,旋转加平行移动式,第二代,CT,具有多个探测器，但仍采用旋转加平移的扫描方式,CT,的进展,第三代,CT,的探测器达到数百个，采集过程为球管和探测器组沿受,照物做往复式旋转,.,CT,的进展,在,1989,年，由于滑环技术的运用，使连续旋转,成为可能，从而奠定了螺旋扫描方式的基础。,CT,的进展,第五代,CT,扫描机,(EBCT),CT,的发展方向,缩短扫描时间,0.5”,提高分辨率,0.5mm,图像重建时间,0.5”,开发新功能,高压,低压,滑环技术,连续旋转,螺旋体积扫描,连续取样,连续进床,连续曝光,体积数据应用,-,高速计算机、大容量磁盘,专用球管,CTA,CTE,MPR,VRT,螺旋,CT,机工作原理及特点,CT,的进展,CT,的进展,单层螺旋,CT,机：,薄扇形,X,射线束,单排探测器,单一数据采集通道,一个旋转周期仅得,一幅图象,多层螺旋,CT,机：,锥形,X,射线束,多排探测器,四套数据采集通道,每一个旋转周期可得,四幅图象,CT,的进展,CT,的进展,CT,图像和,CT,值,象素和体素,高密度 低密度 等密度,CT,图像的构成,CT,图像和,CT,值,CT,图像和,CT,值,CT,值物体密度的表示方法,CT,值,1000,（,水,）,/,水,X,光衰减率,物体的密度,CT,值,临床诊断的重要依据,水,0 Hu,空气,1000Hu,骨大约,1000Hu,正常组织,CT,值,人体各种组织结构不同,X,线衰减差异较大,形成 各种不同的,CT,值,也可以利用,CT,值来鉴别组织的性 质,组织 平均,CT,值,组织 平均,CT,值,脑,25,45,胰,40,60,脑室,0,12,肾,40,60,肺 ,500,900,主动脉,35,50,甲状腺,10010,肌肉,35,50,肝,50,70,脂肪 ,80,120,脾,45,70,前列腺,30,75,病变的,CT,值,组织器官产生各种病变,CT,值亦相应产生变化,然而有时病变与正常组织呈等密度时,可以应用增强扫描来加以区别,为诊断提供重要信息。,病变 平扫,CT,值,新鲜出血,50,80,慢性血肿,20,40,渗出液,(,蛋白,30g),20,漏出液,(,蛋白,30g),20,囊肿 ,15,15,炎症包块,0,20,钙化 ,90,窗宽和窗位,窗宽（,window width,WW,，,W,）,窗位,(window level,WL,L),CT,图像的特点,重建的数字图像,密度分辨率高,CT,值表示密度的量,断层图像,CT,的检查技术,平扫,增强,CTA(CT angiography),平扫 增强,CTA,CT,对比增强的原理和目的,原理,水溶性碘造影剂经经脉注入，一般不与或和很少与人体血红蛋白结合，而大量分布在血管内，然后再进入各组织细胞外液并逐渐达到平衡。正常和病变组织的强化是由于其含碘量增加，从而局部密度增高。造影剂在某组织分布的多少，取决于组织血流量，血流速度，微血管通透性和细胞外液体积等。组织增强效果与造影剂浓度，注药方式及扫描时间是否与组织的增强高峰时相同步有关。,CT,对比增强的原理和目的,目的,提高病变组织与正常组织的对比度,定位，定性，鉴别诊断,判断周围组织及血管受侵情况,CT,的后图像处理技术,二维,MPR MIP,三维,VRT VE,MPR,MIP,VRT,VE,CT,读片原则,扫描位置与层次的判断,窗宽与窗位是否正确,平扫与增强,详细阅读图像及资料,异常影像的观察,分析与判断,与其它影像综合,动态观察,CT,的临床应用,中枢神经系统疾病,CT,诊断价值高，应用普遍,五官颈部疾病,CT,诊断也很有价值,胸部疾病,CT,诊断优越性大,腹盆腔疾病,CT,诊断日益广泛,心脏大血管疾病,CT,诊断取决于,CT,装置,骨骼肌肉系统疾病,CT,诊断,