1、医学影像学CTY医学医学影像成像原理影像成像原理1 .X1 .X线成像原理线成像原理2 .X-CT2 .X-CT成像原理成像原理3 .MRI3 .MRI成像原理成像原理4 .4 .超声波超声波成像原理成像原理5 .5 .核医学核医学设备成像基本原理设备成像基本原理医学影像学的定义医学影像学的定义 医学医学影像学是以医学影像为基础，集影像学是以医学影像为基础，集X线、计算机体层摄影（线、计算机体层摄影（CT）、磁共振成像）、磁共振成像（MRI）、数字减影（）、数字减影（DSA）正电子发射体）正电子发射体层（层（PET）、核医学、超声学（）、核医学、超声学（US）、放）、放射治疗及介入治疗学等多学
2、科有机结合的综射治疗及介入治疗学等多学科有机结合的综合诊疗学科。合诊疗学科。X X线成像线成像 德国物理学家伦琴在暗室偶然发现了一种看不见的射线，能穿透普通光线所不能穿透的纸板和木板等，并能作用于荧光屏产生荧光，伦琴把这种射线称为X线。X线的发现，对近代科学理论和应用技术，特别是对医学科学领域内的不断创新和技术突破产生了十分重大的影响，开创了X线检查疾病的新纪元。X线的产生线的产生 X线是由高速运动的电子撞击物质突然受阻时产生的。 X线的产生，必须具备3个条件：自由活动的电子群；电子群在高压电场和真空条件下高速运行；电子群在高速运行时突然受阻（靶面）。 X线的特性线的特性l穿透性l荧光作用l感
3、光作用l电离作用l生物效应X线的特性线的特性l穿透性穿透性 X X线对人体各种组织结构穿透力的差别是线对人体各种组织结构穿透力的差别是X X线成像的基础。线成像的基础。X X线线具有很强的穿透力，能穿透一般可见光不能穿透的各种不同密度具有很强的穿透力，能穿透一般可见光不能穿透的各种不同密度的物质。的物质。X X线对人体各种组织穿透力的差别是线对人体各种组织穿透力的差别是X X线成像的基础。线成像的基础。l荧光作用荧光作用 X线能激发荧光物质，产生肉眼可见的荧光，即线能激发荧光物质，产生肉眼可见的荧光，即X线作用于荧线作用于荧光物质，使波长短的光物质，使波长短的X线转换成波长较长的荧光，这种转换
4、叫做荧线转换成波长较长的荧光，这种转换叫做荧光效应。此特性是进行光效应。此特性是进行X线透视检查的基础。线透视检查的基础。l感光作用感光作用 感光作用是感光作用是X线摄影的基础。涂有溴化银的胶片经线摄影的基础。涂有溴化银的胶片经X线照射后线照射后感光，产生潜影，经显定影处理，感光的溴化银离子（感光，产生潜影，经显定影处理，感光的溴化银离子（Ag+），），被还原成金属银（被还原成金属银（Ag），并沉淀于胶片的胶膜内，在胶片上呈黑），并沉淀于胶片的胶膜内，在胶片上呈黑色。而未感光的溴化银在定影及冲洗过程中，从色。而未感光的溴化银在定影及冲洗过程中，从X线胶片上被洗掉，线胶片上被洗掉，显出胶片片基的
5、透明本色。显出胶片片基的透明本色。X线的特性线的特性l电离作用电离作用 X X线通过任何物质被吸收时，都将产生电离作用，使组成物线通过任何物质被吸收时，都将产生电离作用，使组成物质的分子分解成为正负离子。因为空气的电离程度，即其所产生质的分子分解成为正负离子。因为空气的电离程度，即其所产生的正负离子量同空气所吸收的的正负离子量同空气所吸收的X X线量成正比，因此，测量电离的线量成正比，因此，测量电离的程度可计算程度可计算X X线的照射量，此为放射剂量学的基础。线的照射量，此为放射剂量学的基础。l生物效应生物效应 X X线穿透机体被吸收时，与体内物质产生相互作用，使机体线穿透机体被吸收时，与体内
6、物质产生相互作用，使机体和细胞结构产生生理和生物学的改变，主要是细胞组织产生抑制、和细胞结构产生生理和生物学的改变，主要是细胞组织产生抑制、损害甚至坏死，称为损害甚至坏死，称为X X线的生物效应。线的生物效应。X X线对机体的损害程度与吸线对机体的损害程度与吸收收X X线量的大小有关。线量的大小有关。X X线的生物效应是放射治疗学的基础，同时线的生物效应是放射治疗学的基础，同时也指导也指导X X线检查和治疗的防护措施。线检查和治疗的防护措施。X线影像的形成必须具备线影像的形成必须具备3个基本条件个基本条件 X线要具备一定的穿透力；线要具备一定的穿透力； 被穿透的组织结构必须存在密度和被穿透的组
7、织结构必须存在密度和厚度的差异，从而导致穿透物质后剩余厚度的差异，从而导致穿透物质后剩余X线量的差别；线量的差别； 有差别的剩余有差别的剩余X线量，仍为不可见线量，仍为不可见的，必须经过载体显像（如的，必须经过载体显像（如X线片、荧屏线片、荧屏等）的过程才获得有黑白对比、层次差异等）的过程才获得有黑白对比、层次差异的的X线影像线影像。X线机的基本结构线机的基本结构 lX线管（X-Ray Tube）目前常用的X线管是热阴极真空管。阴极是钨制灯丝，阳极为钨靶，用以阻挡快速运行的电子群。 l变压器l控制器 主要用以调节通过X线管两极的电压和通过阴极灯丝的电流，分别控制X线的质和量。控制器内装有许多电
8、钮、电表、电阻和自耦变压器，还装有调节曝光时间的计时器。 X线球管线球管X线成像原理线成像原理 不同不同的人体组织结构，根据其密度的高低及其对的人体组织结构，根据其密度的高低及其对X线吸收的线吸收的不同可分不同可分3类：类：骨骼或钙化，它的比重高、密度大，吸收骨骼或钙化，它的比重高、密度大，吸收X线量多。线量多。X线线片上骨骼部位感光最少显示白色，称为高密度影像；片上骨骼部位感光最少显示白色，称为高密度影像；软组织包括皮肤、肌肉、结缔组织，内脏及液体等，彼此软组织包括皮肤、肌肉、结缔组织，内脏及液体等，彼此之间密度差别不大，之间密度差别不大，X线片上显示灰白色，称为中等密度影像。线片上显示灰白
9、色，称为中等密度影像。脂肪及气体，脂肪组织较一般软组织密度低，在良好的脂肪及气体，脂肪组织较一般软组织密度低，在良好的X线片上显示灰黑色；气体的密度最低，吸收线片上显示灰黑色；气体的密度最低，吸收X线最少，在线最少，在X线片线片上呈深黑色，称为低密度影像。上呈深黑色，称为低密度影像。传统传统X线检查技术线检查技术1、常规检查：透视透视和摄影摄影2、特殊检查： 体层摄影体层摄影、软软X线摄影线摄影（钼靶） 放大摄影放大摄影、荧光摄影荧光摄影、记波摄影记波摄影 透视（透视（fluoroscopy）X线摄影（线摄影（radiography）l高千伏摄影（High kV Radiography） 高千
10、伏摄影是用高于120kV（常用120150kV）的管电压进行摄影。需用高电压小焦点X线管、特殊的滤线器和计时装置。由于X线穿透力强，能穿过被照射的所有组织，可在致密影像中显示出被隐蔽的病变。 X线摄影（线摄影（radiography） 1、成像清晰，对比度及清晰度均较好、成像清晰，对比度及清晰度均较好 2、简便实用：特别实用于密度、厚度差别、简便实用：特别实用于密度、厚度差别较大的组织或器官。较大的组织或器官。 3、平面重叠成像立体感差，常需作互相垂、平面重叠成像立体感差，常需作互相垂直的两个方位摄影，例如正位及侧位；直的两个方位摄影，例如正位及侧位； 4、对功能方面的观察，不及透视方便和直、
11、对功能方面的观察，不及透视方便和直接；费用比透视稍高。接；费用比透视稍高。 X线摄影线摄影 正常胸部后前位及侧位正常胸部后前位及侧位软软X线摄影线摄影l采用能发射软采用能发射软X线线的钼靶管球，用以的钼靶管球，用以检查软组织，特别检查软组织，特别是乳腺的检查。是乳腺的检查。造影检查造影检查 人体组织结构中，有相当一部分，只依靠它们本身人体组织结构中，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其周围间将高于或低于该组织结构的物质引入器官内或其周围间隙，使之产生对比以显影，此即
12、造影检查。引入的物质隙，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（称为造影剂（contrast mediacontrast media）。造影检查的应用，显）。造影检查的应用，显著扩大了著扩大了X X线检查的范围线检查的范围计算机计算机X X线成像技术线成像技术 计算机计算机X X线成像（线成像（computed radiographycomputed radiography，CRCR）将将X X线影像信息记录在成像板，构成潜影。不以线影像信息记录在成像板，构成潜影。不以X X线线胶片为记录和显示信息的载体，而是使用可记录并胶片为记录和显示信息的载体，而是使用可记录并可由激光读出
13、可由激光读出X X线影像信息的成像板（线影像信息的成像板（imaging imaging plateplate，IPIP）作为载体，经）作为载体，经X X线曝光及信息读出处理，线曝光及信息读出处理，形成数字式平片影像。形成数字式平片影像。 CRCR的成像原理与设备的成像原理与设备 影像的数字化信号经图像处理系统处理，可以在一定影像的数字化信号经图像处理系统处理，可以在一定范围内任意改变图像的特性。这是范围内任意改变图像的特性。这是CR优于优于X线照片之处，线照片之处，X线照片上的影像特性是不能改变的。图像处理主要功能线照片上的影像特性是不能改变的。图像处理主要功能有：灰阶处理、窗位处理、数字处
14、理和有：灰阶处理、窗位处理、数字处理和X线吸收率减影处线吸收率减影处理等。理等。CR可降低可降低X线摄影的辐射剂量，有利于实现线摄影的辐射剂量，有利于实现X线摄线摄影信息的数字化储存、再现及传输。影信息的数字化储存、再现及传输。CR系统的主要临床应用系统的主要临床应用 CR可以根据X线吸收率的不同，对所得的影像信息进行再处理，对解剖结构的显示优于传统的X线平片。 （1）CR在头颈及骨关节系统的应用：CR为数字化影像，可以进一步进行骨盐含量的定量分析。对关节部位，CR除可以观察骨质改变，还可以经过再处理而检查关节软骨、关节周围软组织的改变。CR系统可利用空间频率增强处理，清楚显示听小骨、前庭、半
15、规管等结构，并能准确判断鼻窦前壁有无骨破坏。 （2）CR系统在胸部平片的应用：胸部平片是最常用的X线检查，CR胸片在总体上优于传统X线片，特别是易于观察与纵隔和膈肌重叠的部分。CR对肺部结节性病变的检出率及显示纵隔结构，如血管、气管等，也优于传统X线片。在间质性病变和肺泡病变的显示上，CR片的显示则不如传统X线片。CR系统的主要临床应用系统的主要临床应用 （3）CR系统在胃肠道和泌尿系检查中的应用： CR影像的密度分辨力明显高于传统X线照片，在显示肠管积气、气腹和结石等病变方面优于传统X线影像。胃肠道双对比造影检查中，CR系统显示胃小区、微小病变、粘膜皱襞及结肠无名沟等结构明显优于传统的X线造
16、影影像。 CR可以压缩泌尿系显影结构中的高密度影像且可运用调谐处理和空间频率处理功能改善软组织结构显示的密度层次及锐度，大大改善软组织的分辨力，尤其是在肾体层摄影时。 增加结石与微小钙化的显示能力。数字数字X X线成像技术线成像技术 数字X线摄影DR(Digital Radiography)直接将X线通过电子暗盒转换为数字化图像。 DR的优点： （1）DR图像具有较高分辨率，图像锐利度好，显示细节清楚。 （2） DR具有很宽的曝光宽容度，动态范围广，允许摄影中出现技术误差，在一些曝光条件难以掌握的部位，也能获得很好的图像信息。 （3）与 CR相同，DR也可以根据临床需要进行各种图像后处理。 （
17、4）较传统X线摄影，可减少曝光时间和摄片数量，大大降低曝光剂量。 DR设备设备 数字数字X X线成像技术线成像技术 CR和DR系统尽管仍有不足和缺点，如CR的时间分辨率较差，不能满足动态器官和结构的显示，DR系统许多方面尚不完善，且全部要更新设备。但数字化X线摄影作为一种新的X线成像技术已日渐广泛应用于临床影像诊断领域。随着其技术的不断完善，必将对影像诊断水平的提高发挥更大作用，数字化影像必将使21世纪的X线诊断发生重大变化。数字减影血管造影数字减影血管造影 DSA DSA(digital substraction angiography,)基本设备包括X线发生器、影像增强器、电视透视、高分辨
18、力摄像管、模数转换器、电子计算机和图像储存器等。其基本过程为：X线发生器产生的X线穿过人体，产生不同程度的衰减后，形成X线图像，X线图像经影像增强器转换成可见的视频图像，然后由电子摄像机将可见的视频图像转变为电子信号，再将电子信号送至模数转换器，变成数字信号，最后将数字信号送入电子计算机进行处理。处理后的所有图像均可以数据形式存贮并随时显示出来 。DSA成像方式成像方式l静脉注射数字减影血管造影（IVDSA） 凡是经静脉途径置入导管或套管针注射对比剂行DSA检查者，皆称之为IVDSA。如将导管头端或套管针置放于外围浅静脉（外周法）、或将导管头置放于上腔静脉或右心房（中心法）注射对比剂行DSA并
19、显示动脉者，称之为非选择性IVDSA。如将导管头置放于或邻近于受检静脉或心腔注射对比剂者，则称为选择性IVDSA。DSA成像方式成像方式l动脉法数字减影血管造影（IADSA） DSA显示血管的能力与血管内碘浓度的高低密切相关。IADSA时，对比剂直接注入靶动脉或接近靶动脉处，稀释少，用较低浓度较少量的对比剂，其靶动脉内的碘浓度仍比用较大剂量、较高浓度注射的IVDSA高，可较清晰显示细小血管。 DSA成像方式成像方式l动脉法数字减影血管造影（动脉法数字减影血管造影（IADSA） 分非选择性和选择性两种。一般多采用经股动分非选择性和选择性两种。一般多采用经股动脉穿刺途径，少部分经肱动脉穿刺。脉穿刺
20、途径，少部分经肱动脉穿刺。 穿刺插管后，将导管头端置于靶动脉之主动脉穿刺插管后，将导管头端置于靶动脉之主动脉近端注射对比剂作顺行性显影者，称之为非选择近端注射对比剂作顺行性显影者，称之为非选择性性IADSA。如将导管头端进一步深入到靶动脉的。如将导管头端进一步深入到靶动脉的主干或主干的分支，则称之为选择性或超选择性主干或主干的分支，则称之为选择性或超选择性IADSA。目前，应用选择性或超选择性插管，对。目前，应用选择性或超选择性插管，对于小血管或病变部位，于小血管或病变部位，IADSA已能很好显示已能很好显示。血管穿刺针血管穿刺针 X线平片线平片DSA照片照片CTCT的成像基本原理的成像基本原
21、理X线人体探测器光/电转换器模/数转换器计算机数/模转换器 CT设备设备 CT设备主要有以下三部分：设备主要有以下三部分： 扫描部分由扫描部分由X X线管、探测器和扫描架组线管、探测器和扫描架组成；成； 计算机系统，将扫描收集到的信息数据计算机系统，将扫描收集到的信息数据进行贮存运算；进行贮存运算； 图像显示和存储系统，将经计算机处理、图像显示和存储系统，将经计算机处理、重建的图像显示在电视屏上或用多幅照相重建的图像显示在电视屏上或用多幅照相机或激光照相机将图像摄下。机或激光照相机将图像摄下。 CTCT设备设备 CT基本概念基本概念l体素（Voxel）和像素（Pixel） CT图像实际上是人体
22、某一部位有一定厚度（如1mm，10mm等）的体层图像。我们将成像的体层分成按矩阵排列的若干个小的基本单元。而以一个CT值综合代表每个小单元内的物质密度，这些小单元称之为体素。同样，一幅CT图像是由很多按矩阵排列的小单元组成，这些组成图像的基本单元被称之为像素。体素是一个三维的概念，像素是一个二维的概念。像素实际上是体素在成像时的表现。像素越小，越能分辨图像的细节，即图像的分辨率越高。CT基本概基本概念l矩阵（矩阵（Matrix） 矩阵是一个数学概念，它表示一个横成行、矩阵是一个数学概念，它表示一个横成行、纵成列的数字阵列，将受检层面分割为无数纵成列的数字阵列，将受检层面分割为无数小立方体，这些
23、小立方体就是体素。当图像小立方体，这些小立方体就是体素。当图像面积为一固定值时，像素尺寸越小，组成面积为一固定值时，像素尺寸越小，组成CT图像矩阵越大，图像清晰度越高。反之图像矩阵越大，图像清晰度越高。反之亦然。目前多数亦然。目前多数CT图像的矩阵为图像的矩阵为512X512。CT基本概念基本概念l空间分辨率（空间分辨率（Spatial Resolution） 又称高对比度分辨率，在保证一定的密度差前又称高对比度分辨率，在保证一定的密度差前提下，显示待分辨组织几何形态的能力。常用每提下，显示待分辨组织几何形态的能力。常用每厘米内的线对数或者用可辨别最小物体的直径厘米内的线对数或者用可辨别最小物
24、体的直径（mm）来表示。）来表示。CT图像的空间分辨率不如图像的空间分辨率不如X线图线图像高。像高。l密度分辨率（密度分辨率（Density Resolution） 又称对比分辨率，是指在低对比情况下分辨组织又称对比分辨率，是指在低对比情况下分辨组织密度细小差别的能力。密度细小差别的能力。CT的密度分辨力较普通的密度分辨力较普通X线高线高10 20倍。倍。CT基本概念基本概念lCT值值 X X线穿过人体的过程中，计算出每个单位容积的线穿过人体的过程中，计算出每个单位容积的X X线吸收系数（亦称衰减系数线吸收系数（亦称衰减系数值）。将值）。将值换算值换算成成CTCT值，以作为表达组织密度的统一单
25、位。其单值，以作为表达组织密度的统一单位。其单位名称为位名称为HuHu（Hounsfield UnitHounsfield Unit）。）。 人体组织的人体组织的CTCT值界限可分为值界限可分为20002000个分度，上个分度，上界为骨的界为骨的CTCT值（值（1000Hu1000Hu），下界为空气的），下界为空气的CTCT值（值（- -1000Hu1000Hu）。这样分度包括了由最高密度（骨皮质）。这样分度包括了由最高密度（骨皮质）到最低密度（器官的含气部分）的到最低密度（器官的含气部分）的CTCT值值 。CT基本概念基本概念l窗宽与窗位窗宽与窗位 窗宽（窗宽（window width）是指
26、荧屏图像上）是指荧屏图像上所包括所包括16个灰阶的个灰阶的CT值范围。为了提高组值范围。为了提高组织结构细节的显示，使织结构细节的显示，使CT值差别小的两种值差别小的两种组织能够分辨，则要采用不同的窗宽来观察组织能够分辨，则要采用不同的窗宽来观察荧屏上的图像。荧屏上的图像。 窗位（窗位（window level）又称窗中心）又称窗中心（window center），是指观察某一组织结），是指观察某一组织结构细节时，以该组织构细节时，以该组织CT值为中心观察。值为中心观察。 窗宽与窗位窗宽与窗位 在荧屏图像上，加大窗宽，图像层次在荧屏图像上，加大窗宽，图像层次增多，组织对比减少，细节显示差；窗宽
27、增多，组织对比减少，细节显示差；窗宽调至最低，则没有层次，只有黑白图像。调至最低，则没有层次，只有黑白图像。提高窗位，屏幕上所显示的图像变黑，降提高窗位，屏幕上所显示的图像变黑，降低窗位则图像变白。因此，在实际工作中，低窗位则图像变白。因此，在实际工作中，窗口技术对显示病变是很重要的。窗口技术对显示病变是很重要的。窗宽与窗位窗宽与窗位 肺窗肺窗 W(800 ) L(-700)纵隔窗纵隔窗 W (500) L(0)窗宽与窗位窗宽与窗位纵隔窗W (500) L(0)骨窗 W (2000) L(500)CT基本概念基本概念l伪影（伪影（Artifact） 伪影是指在被扫描物体中并不存在而图像伪影是指
28、在被扫描物体中并不存在而图像中却显示出来的各种不同类型的影像。一类中却显示出来的各种不同类型的影像。一类与病人有关，一类与与病人有关，一类与CT机性能有关。伪影机性能有关。伪影影响图像质量，在诊断时应予注意。影响图像质量，在诊断时应予注意。CT基本概念基本概念l部分容积效应（部分容积效应（Partial Volume Effect） 在同一扫描层面内含有两种以上不同在同一扫描层面内含有两种以上不同密度的物质时，其所测密度的物质时，其所测CT值是它们的平值是它们的平均值，因而不能如实反映其中任何一种物均值，因而不能如实反映其中任何一种物质的质的CT值，这种现象为部分容积效应。值，这种现象为部分容
29、积效应。CTCT图像特点图像特点 CTCT图像是由一定数目由黑到白不同灰度的图像是由一定数目由黑到白不同灰度的像素按矩阵排列所构成。这些像素按矩阵排列所构成。这些像素像素反映的是相应反映的是相应体素的体素的X X线吸收系数。不同线吸收系数。不同CTCT装置所得图像的像装置所得图像的像素大小及数目不同。大小可以是素大小及数目不同。大小可以是1.01.01.0mm1.0mm，0.5 0.5 0.5mm0.5mm不等；数目可以是不等；数目可以是256256256256，即，即6553665536个，或个，或512512512512，即，即262144262144个不等。显然，个不等。显然，象素越小，
30、数目越多，构成的图像越细致，即空象素越小，数目越多，构成的图像越细致，即空间分辨率（间分辨率（spatial resolutionspatial resolution）高。）高。CTCT图像的图像的空间分辨率不如空间分辨率不如X X线图像高。线图像高。 CTCT检查技术检查技术 1 1、CTCT检查分平扫（检查分平扫（plain CT scanplain CT scan）指血管内不注指血管内不注射对比剂的扫描。射对比剂的扫描。 2 2、增强扫描（、增强扫描（contrast enhancementcontrast enhancement，CECE） 指血管内注射对比剂后的扫描。目的是提高病变指
31、血管内注射对比剂后的扫描。目的是提高病变组织同正常组织的密度差，以显示平扫上未被显组织同正常组织的密度差，以显示平扫上未被显示或显示不清的病变，通过病变有无强化或强化示或显示不清的病变，通过病变有无强化或强化类型，对病变作定性诊断。类型，对病变作定性诊断。 3 3、造影扫描、造影扫描(contrast scan)(contrast scan)造影扫描是在对某一造影扫描是在对某一器官或结构进行造影再行扫描的方法，它可更好器官或结构进行造影再行扫描的方法，它可更好地显示结构和发现病变。如脊髓造影地显示结构和发现病变。如脊髓造影CT、胆囊造、胆囊造影影CT等。等。CT特殊扫描特殊扫描l薄层扫描薄层扫
32、描 为了观察某些病变的细节和避为了观察某些病变的细节和避免部分容积效应而选用。层厚用免部分容积效应而选用。层厚用15mm不等。不等。l重叠扫描重叠扫描 扫描床移动的距离小于层厚，扫描床移动的距离小于层厚，如层厚如层厚10mm，床移动，床移动8mm，使扫描层，使扫描层面部分重叠，避免部分容积效应或遗漏小面部分重叠，避免部分容积效应或遗漏小的病灶。但重叠越多，接受的病灶。但重叠越多，接受X线照射量也线照射量也增多。增多。 CT特殊扫描特殊扫描l靶区靶区CT扫描扫描 （Target CT Scanning) 也也称目标称目标CT扫描（扫描（object CT scanning)、放大放大CT扫描扫描
33、(magnify CT scanning)，是，是对感兴趣区作局部对感兴趣区作局部CT扫描，常用小的扫描，常用小的FOV、薄层（、薄层（15mm）。可明显提高空）。可明显提高空间分辨率，临床上主要用于小器管或小病间分辨率，临床上主要用于小器管或小病灶的扫描，如肺小结节、垂体及肾上腺等。灶的扫描，如肺小结节、垂体及肾上腺等。CT特殊扫描特殊扫描l高分辨率高分辨率CT扫描（扫描（High Resolution CT， HRCT) 采用薄层中、高采用薄层中、高/极高分辨率重建（或骨极高分辨率重建（或骨算法重建）及特殊的过滤处理，可得到组织算法重建）及特殊的过滤处理，可得到组织的细微结构图像，称为高分
34、辨率的细微结构图像，称为高分辨率CT（HRCT），临床主要用于肺部弥漫性间质），临床主要用于肺部弥漫性间质性病变以及结节病变等的检查，骨算法重建性病变以及结节病变等的检查，骨算法重建主要用于颞骨主要用于颞骨CT扫描，以显示内耳、中耳扫描，以显示内耳、中耳听小骨等细微骨结构。听小骨等细微骨结构。 CTCT分析与诊断分析与诊断 在观察分析时，应先了解扫描的在观察分析时，应先了解扫描的技术条件，是平扫还是增强扫描，技术条件，是平扫还是增强扫描，再对每帧再对每帧CT图像进行观察。图像进行观察。 CT诊断的临床应用诊断的临床应用 CT诊断由于它的特殊诊断价值，已广诊断由于它的特殊诊断价值，已广泛应用于临
35、床。但泛应用于临床。但CT设备比较昂贵，检设备比较昂贵，检查费用偏高，某些部位的检查，诊断价值，查费用偏高，某些部位的检查，诊断价值，尤其是定性诊断，还有一定限度，所以不尤其是定性诊断，还有一定限度，所以不宜将宜将CT检查视为常规诊断手段，应在了检查视为常规诊断手段，应在了解其优势的基础上，合理的选择应用。解其优势的基础上，合理的选择应用。 螺旋螺旋CT（spiral CT） 螺旋螺旋CT扫描时，检查床沿纵轴方向连扫描时，检查床沿纵轴方向连续移动，同时续移动，同时X线球管连续旋转式曝光，线球管连续旋转式曝光，采集的扫描数据分布在连续的螺旋型空间采集的扫描数据分布在连续的螺旋型空间内，又称容积内
36、，又称容积CT。 特点：特点：1.扫描速度快；扫描速度快； 2.容积数据避免小病变的遗漏；容积数据避免小病变的遗漏； 3.可进行高质量的后处理工作。可进行高质量的后处理工作。 螺旋螺旋CT的新近展的新近展l多层螺旋多层螺旋CT（multislice spiral CT，MSCT） 探测器排数由单排发展到探测器排数由单排发展到320排。扫描排。扫描速度每层不到速度每层不到0.4描，描，z轴分辨率轴分辨率0.4mm以以下，扫描范围下，扫描范围180cm/10s。多层螺旋多层螺旋CT的优点的优点l扫描范围更长。扫描范围更长。l扫描时间更短，最快扫描速度达扫描时间更短，最快扫描速度达0.3s/周。周。
37、lZ轴分辨率高，最小层厚为轴分辨率高，最小层厚为0.4mm。l时间分辨率高，可用于心脏等动态器官成时间分辨率高，可用于心脏等动态器官成像。像。CTACT仿真内镜成像（仿真内镜成像（CTVE）冠状动脉冠状动脉CTA下肢动脉下肢动脉CTA肋骨三维立体重建肋骨三维立体重建泌尿系统三维立体重建泌尿系统三维立体重建 磁共振成像磁共振成像核磁共振（核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）是一种核物理）是一种核物理现象。现象。磁共振成像（磁共振成像（ magnetic resonance image MRI）是利用原子核在磁场）是利用原子核在磁场内共振所产生的信号经计算机重建
38、形内共振所产生的信号经计算机重建形成图像的一种成像技术。成图像的一种成像技术。 MRI 设设 备备 MRI的成像系统包括的成像系统包括MR信号产生和数据信号产生和数据采集与处理及图像显示两部分。采集与处理及图像显示两部分。MR信号的信号的产生是来自大孔径，具有三维空间编码的产生是来自大孔径，具有三维空间编码的MR波谱仪，而数据处理及图像显示部分，波谱仪，而数据处理及图像显示部分，则与则与CT扫描装置相似。扫描装置相似。 MRI设备包括主磁体、梯度线圈、脉冲线设备包括主磁体、梯度线圈、脉冲线圈、计算机系统及其他辅助设备等五部分构圈、计算机系统及其他辅助设备等五部分构成。成。 MRI成像类成像类型
39、型 主磁体是主磁体是MRI最基本构件，是产生最基本构件，是产生磁场的装置，有磁场的装置，有常导型常导型、超导型超导型和和永永磁型磁型三种，直接关系到磁场强度、均三种，直接关系到磁场强度、均匀度和稳定性，并影响匀度和稳定性，并影响MRI的图像质的图像质量。量。 主磁场的场强采用特斯拉（主磁场的场强采用特斯拉（Tesla，T）表示。）表示。1T=10000G。高斯。高斯（Gauss，G）Signa Excite 0.2T MRIMRI成像的基本原理成像的基本原理MR信号接收器光/电转换器模/数转换器计算机数/模转换器 磁共振现象与磁共振现象与MRI 含单数质子的原子核，例如人体内广泛存含单数质子的
40、原子核，例如人体内广泛存在的氢原子核，其质子有自旋运动，带正电，在的氢原子核，其质子有自旋运动，带正电，产生磁矩，有如一个小磁体。小磁体自旋轴的产生磁矩，有如一个小磁体。小磁体自旋轴的排列无一定规律。但如在均匀的强磁场中，则排列无一定规律。但如在均匀的强磁场中，则小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排列。在这种状态下，用特定频率的射频脉冲列。在这种状态下，用特定频率的射频脉冲（radiofrequency，RF）进行激发，作为小磁）进行激发，作为小磁体的氢原子核吸收一定量的能而共振，即发生体的氢原子核吸收一定量的能而共振，即发生了磁共振现象。了磁共振现
41、象。MRI原理原理l1.氢原子核磁矩平时状态氢原子核磁矩平时状态杂乱无章杂乱无章 氢原子核具有自旋特性，在平时状态，氢原子核具有自旋特性，在平时状态，磁矩取向是任意的和无规律的，因而磁矩磁矩取向是任意的和无规律的，因而磁矩相互抵消，宏观磁矩相互抵消，宏观磁矩M=0 。MRI原理原理l2.氢原子置于主磁场的状态氢原子置于主磁场的状态磁矩按磁力线方向磁矩按磁力线方向排列排列 如果将氢原子置于均匀强度的磁场中，磁矩取如果将氢原子置于均匀强度的磁场中，磁矩取向不再是任意和无规律的，而是按磁场的磁力线向不再是任意和无规律的，而是按磁场的磁力线方向取向。其中大部分原子核的磁矩顺磁场排列，方向取向。其中大部
42、分原子核的磁矩顺磁场排列，它们位能低，呈稳定态，较少一部分逆磁场排列，它们位能低，呈稳定态，较少一部分逆磁场排列，位能高。由于顺磁场排列的原子核多于逆磁场排位能高。由于顺磁场排列的原子核多于逆磁场排列的，这样就产生了一个平行于外磁场的磁矩列的，这样就产生了一个平行于外磁场的磁矩M。全部磁矩重新定向所产生的磁化矢量称之为宏观全部磁矩重新定向所产生的磁化矢量称之为宏观磁化矢量，换言之，宏观磁化矢量是表示单位体磁化矢量，换言之，宏观磁化矢量是表示单位体积中全部原子核的磁矩。磁场和磁化矢量用三维积中全部原子核的磁矩。磁场和磁化矢量用三维坐标来描述，其中坐标来描述，其中Z轴平行磁力线，而轴平行磁力线，而
43、X轴和轴和Y轴与轴与Z轴垂直，同时轴垂直，同时X轴和轴和Y轴相互垂直。处于主磁场的轴相互垂直。处于主磁场的质子除了自旋运动外，还围绕主磁场轴旋转摆动质子除了自旋运动外，还围绕主磁场轴旋转摆动称为进动。称为进动。 MRI原理原理l3.施加射频脉冲（施加射频脉冲（radiofrequency，RF）原子核获得能量原子核获得能量 射频脉冲与质子的进动频率相同，射频射频脉冲与质子的进动频率相同，射频脉冲的能量将传递给处于低能级的质子，脉冲的能量将传递给处于低能级的质子，处于低能级的质子跃迁到高能级。如处于低能级的质子跃迁到高能级。如9090脉冲使宏观磁化矢量偏转脉冲使宏观磁化矢量偏转9090，即完全偏
44、，即完全偏转到转到X X、Y Y平面。平面。MRI原理原理l4.射频脉冲停止后射频脉冲停止后产生产生MR信号信号 当射频脉冲停止作用后，磁化矢量不当射频脉冲停止作用后，磁化矢量不立即停止转动，而是逐渐向平衡态恢复，立即停止转动，而是逐渐向平衡态恢复，最后回到平衡位置。横向磁化矢量最后回到平衡位置。横向磁化矢量Mxy很很快衰减到零，并且呈指数规律衰减，将此快衰减到零，并且呈指数规律衰减，将此称横向弛豫，而纵向磁化分量将缓慢增长称横向弛豫，而纵向磁化分量将缓慢增长到最初值，亦呈指数规律增长，将此称纵到最初值，亦呈指数规律增长，将此称纵向弛豫。这是一个释放能量和产生向弛豫。这是一个释放能量和产生MR
45、信信号的过程。号的过程。核磁弛豫核磁弛豫 当射频脉冲停止作用后，宏观磁化矢当射频脉冲停止作用后，宏观磁化矢量并不立即停止转动，而是逐渐向平衡态量并不立即停止转动，而是逐渐向平衡态恢复，最后回到平衡位置。我们把这一过恢复，最后回到平衡位置。我们把这一过程称弛豫过程（程称弛豫过程（relaxation），所用的时），所用的时间称弛豫时间（间称弛豫时间（relaxation time）。射频）。射频脉冲停止后，横向磁化矢量脉冲停止后，横向磁化矢量Mxy很快衰减很快衰减到零，称为横向弛豫（到零，称为横向弛豫（transverse relaxation）；纵向磁化矢量）；纵向磁化矢量Mz将缓慢增将缓慢增
46、长到最初值，称为纵向弛豫。长到最初值，称为纵向弛豫。 T1T1 纵向弛豫时间（纵向弛豫时间（longitudinal relaxation time）。）。 90射频射频脉冲停止以后，磁化矢量脉冲停止以后，磁化矢量Mz逐渐增大到最逐渐增大到最初值，它是呈指数规律缓慢增长，由于是在初值，它是呈指数规律缓慢增长，由于是在Z轴上恢复，故将其称为纵向弛豫。弛豫过轴上恢复，故将其称为纵向弛豫。弛豫过程表现为一种指数曲线，其快慢用时间常数程表现为一种指数曲线，其快慢用时间常数来表示来表示T1时间规定为时间规定为Mz达到其最终平衡状达到其最终平衡状态态63%的时间。的时间。 T2T2横向弛豫时间（横向弛豫时
47、间（transverse relaxation transverse relaxation timetime）。）。 90射频脉冲停止以后，磁化矢量射频脉冲停止以后，磁化矢量Mxy很快衰减到零，而且呈指数规律衰减，很快衰减到零，而且呈指数规律衰减，将其称为横向弛豫。将其称为横向弛豫。T2值是指磁化矢量值是指磁化矢量Mxy衰减到原来值的衰减到原来值的37%的时间。的时间。 人体不同器官的正常组织与病理组人体不同器官的正常组织与病理组织的织的T T1 1是相对固定的，而且它们之间有是相对固定的，而且它们之间有一定的差别，一定的差别，T T2 2也是如此。这种组织间也是如此。这种组织间弛豫时间上的差
48、别，是弛豫时间上的差别，是MRIMRI的成像基础。的成像基础。有如有如CTCT时，组织间吸收系数（时，组织间吸收系数（CTCT值）差值）差别是别是CTCT成像基础的道理。但成像基础的道理。但MRIMRI不像不像CTCT只只有一个参数，即吸收系数，而是有有一个参数，即吸收系数，而是有T T1 1、 T T2 2和质子密度（和质子密度（P P）等几个参数，其中）等几个参数，其中T T1 1与与 T T2 2尤为重要。因此，获得选定层面中尤为重要。因此，获得选定层面中各种组织的各种组织的T T1 1（或（或 T T2 2）值，就可获得该）值，就可获得该层面中包括各种组织影像的图像。层面中包括各种组织
49、影像的图像。自旋回波（自旋回波（Spin Echo，SE）序列）序列l在在90脉冲之后，发射脉冲之后，发射180脉冲这种形式构脉冲这种形式构成的序列称为自旋回波序列。其过程为先发射成的序列称为自旋回波序列。其过程为先发射一个一个90脉冲，间隔数毫秒至数十毫秒，再发脉冲，间隔数毫秒至数十毫秒，再发射一个射一个180脉冲，脉冲，180脉冲后脉冲后10100ms，测量回波信号强度。测量回波信号强度。SE序列有两个时间参数：序列有两个时间参数：TR与与TE。TR是指两个是指两个90脉冲之间的时间，脉冲之间的时间，称为重复时间（称为重复时间（repetition time，TR）；）；TE是是指指90脉
50、冲至测量回波的时间，称为回波时间脉冲至测量回波的时间，称为回波时间（echo time，TE）。）。MRI图像特点图像特点 1、多参数成像、多参数成像 2、流空效应、流空效应 3、多方位成像、多方位成像 4、质子驰豫增强效应和对比、质子驰豫增强效应和对比增强增强 多参数成像多参数成像 成像参数主要包括成像参数主要包括T1、T2和质子密度和质子密度等，可分别获得同一解剖部位或层面的等，可分别获得同一解剖部位或层面的T1WI、T2WI和和PDWI等多种图像等多种图像。 值得注意的是，值得注意的是，MRIMRI的影像虽然也以的影像虽然也以不同灰度显示，但反映的是不同灰度显示，但反映的是MRMR信号强
