影像医学课件：医学影像学总论.ppt

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1、2023/3/24,医学影像学概论,1,医学影像学概论,2023/3/24,医学影像学概论,2,医学影像学发展史Medical Imageology,平片造影超声CT(Computed tomography)计算机断层扫描MRI(Magnetic Resonance Imaging)磁共振成像PET(Positron emisson tomography)正电子发射断层显像IBM Researchs nanoMRI microscope,2023/3/24,医学影像学概论,3,相关报道2009年1月13日发布,IBM近日宣布已经成功开发出最新纳米级的磁共振成像（MRI）设备，其成像分辨率比现有

2、的MRI设备高出1亿倍。它对于分子生物学和纳米技术具有里程碑式的意义。IBM和斯坦福大学共同研发的这个设备主要利用了核磁共振显像技术（magnetic resonance force microscopy），IBM称它可以探测到极小的磁力变化，能“看到”表面下的内容而不会对生物成分产生任何破坏。IBM产品营销部门高官Mark Dean表示，这项技术将为科学界观察病毒、细菌、蛋白质等带来革命性的变化，该技术进一步发展即可用来观察蛋白质的3D影像。到目前为止，尚未商品化。,2023/3/24,医学影像学概论,4,2023/3/24,医学影像学概论,5,医学影像学范畴,放射诊断学 Radiologi

3、cal Diagnostics 常规 X 线检查 Routine Radiography 数字化检查技术 Digital Radiography DR Digital Radiography DSA Digital Subtraction Angiography CT Computed Tomography MRI Magnetic Resonance Imaging介入放射学 Interventional Radiology(Imageology)超声医学 Ultrasound核医学 Nuclear Imaging,2023/3/24,医学影像学概论,6,法医学应用颅骨枪伤,2023/3/2

4、4,医学影像学概论,7,法医学应用外伤性心腔充气,2023/3/24,医学影像学概论,8,考古:契丹古墓,2023/3/24,医学影像学概论,9,CT工业探伤图谱,2023/3/24,医学影像学概论,10,2023/3/24,医学影像学概论,11,2023/3/24,医学影像学概论,12,2023/3/24,医学影像学概论,13,医学影像学概论教学要点,掌握11 X线影像的形成 12 CT定义，CT值的概念，窗宽和窗位的概念13 MRI基本原理14 影像学诊断步骤和诊断原则熟悉21 X线检查方法22 CT的优点23 弛豫概念，TR时间，TE时间了解31 医学影像学范畴32 21世纪医学影像学发

5、展趋势,2023/3/24,医学影像学概论,14,X线的产生,1.高速运行的电子突然受阻可产生 X 线。2.X 线是一种电磁波，波长为0.08-0.62 A，直线运动，具有很高的能量。,1.自由活动的电子;2.电子高速运行;3.电子突然受阻.,2023/3/24,医学影像学概论,15,X-线产生原理,阴极电子枪,电子束,阳极电子靶,X-射线,2023/3/24,医学影像学概论,16,X-线机电路图,mA,接电源,计时钟,X线球管,2023/3/24,医学影像学概论,17,用于医学诊断的一般X线机,2023/3/24,医学影像学概论,18,X线球管外貌,2023/3/24,医学影像学概论,19,

6、X线球管内部核心部分,2023/3/24,医学影像学概论,20,X线的特性,穿透性：波长越短,穿透性愈大;物质密度越低,愈易穿透;物质厚度越薄,愈易穿透.萤光作用:铂氰化钡，钨酸钙，硫化锌等，吸收X线后产生波长较长的可见光，用于透视。电离作用:空气的电离程度与空气所吸收X线的量成正比，用于放射计量测定。感光作用:银盐感光后放出银离子，形成潜影，用于拍片。生物效应:引起细胞内一系列生化反应，即造成生物损害,也可用于放射治疗。,2023/3/24,医学影像学概论,21,X线影像的形成 1.X 线可穿过人体，但不同的组织吸收X 线的量是不同的。2.原子序数高的吸收 X线就多，X 线穿过人体就少。3.

7、厚的组织较薄的组织吸收X 线多。,2023/3/24,医学影像学概论,22,正常人体组织归成四大类 气体-肺，胃肠道内的气体 脂肪-皮下，心影旁，腹腔内 软组织和水-体内大部分的组织 骨骼和钙化,2023/3/24,医学影像学概论,23,气体 脂肪 水 软组织 钙化 骨骼,摄片所见的“负片”,2023/3/24,医学影像学概论,24,摄片所见的图像,2023/3/24,医学影像学概论,25,X线检查方法,透视摄片特殊摄影造影CTDSA,2023/3/24,医学影像学概论,26,透视和摄片的比较,透视动态实时观察可随时改变病人体位无法留下记录相对接受X线量较大目前已不能作为常规检查,摄片不能动态

8、观察只能摄片前摆放体位可以留下永久的记录相对接受X线量小清晰度高，诊断价值较高,2023/3/24,医学影像学概论,27,特殊检查,体层摄影高千伏摄影软X线摄影放大摄影,2023/3/24,医学影像学概论,28,软X线摄影乳腺X线摄影,2023/3/24,医学影像学概论,29,放大摄影,2023/3/24,医学影像学概论,30,造影检查,1.造影前准备2.造影剂:阴性造影剂 O2，CO2，空气 阳性造影剂 钡剂，碘剂(离子型与非离子型);3.造影检查方法:经自然腔道造影,经人工腔道造影,经血管造影,生理聚集;4.造影剂反应及处理,2023/3/24,医学影像学概论,31,食道钡餐造影气钡双重造

9、影,2023/3/24,医学影像学概论,32,钡剂灌肠检查气钡双重造影,2023/3/24,医学影像学概论,33,支气管造影碘剂少用,2023/3/24,医学影像学概论,34,经“T”字管胰 胆 管 造 影碘剂,2023/3/24,医学影像学概论,35,脑血管造影碘剂,2023/3/24,医学影像学概论,36,口服胆囊造影,2023/3/24,医学影像学概论,37,医学影像学概论教学要点,掌握11 X线影像的形成 12 CT定义，CT值的概念，窗宽和窗位的概念13 MRI基本原理14 影像学诊断步骤和诊断原则熟悉21 X线检查方法22 CT的优点23 弛豫概念，TR时间，TE时间了解31 医学

10、影像学范畴32 21世纪医学影像学发展趋势,2023/3/24,医学影像学概论,38,CT 基本原理和进展,2023/3/24,医学影像学概论,39,什么是CT？,CT 是Computed Tomography 的缩写，1970年由Hounsfield等发明。CT是一种数字化图象，它以截面图象（横断面为主）为主要特点。具有极高的密度分辨率和较高的空间分辩率。,2023/3/24,医学影像学概论,40,2023/3/24,医学影像学概论,41,CT的优点,截面图象可以避免结构的重叠高密度分辨率可以显示平片无法区别的结构。数字化的图象便于计算机处理、储存和传送。从形态学向功能诊断迈进的重要一步。,

11、2023/3/24,医学影像学概论,42,CT的基本原理,CT摄影,球管,感光胶片,普通X线摄影,2023/3/24,医学影像学概论,43,检 测 器,模/数转换,数/模转换,计算机,CT成像过程示意图,2023/3/24,医学影像学概论,44,CT图象对比,骨 钙化 出血 软组织 水 脂肪 空气,300 100 70 40 0-40-100-800,CT值的概念各种组织的X线吸收系数,单位为Hounsfield(Hu),2023/3/24,医学影像学概论,45,CT图象对比,窗宽和窗位的概念CT值的范围和范围中点,软组织窗W=100 L=40,骨窗W=1500 L=300,全窗宽W=4000

12、 L=0,2023/3/24,医学影像学概论,46,CT伪影,2023/3/24,医学影像学概论,47,CT图象对比,增强的概念,平扫,增强扫描,2023/3/24,医学影像学概论,48,螺旋CT基本原理,螺旋CT是在滑环技术的基础上 发展成的扫描方式。螺旋CT是以球管连续旋转和检 查床持续前进为特征的CT快速 扫描。,2023/3/24,医学影像学概论,49,目前常用螺旋CT可一次进行四 至六十四层面的扫描二五六层面和三二十层面已经临床应用,2023/3/24,医学影像学概论,50,2023/3/24,医学影像学概论,51,CTA,2023/3/24,医学影像学概论,52,16 x 0.62

13、5 mm 冠状动脉病变筛选 120 ml Ultravist 300 注射速度3.5 ml/sec,Cardiac,2023/3/24,医学影像学概论,53,308 mm 扫描范围：16 秒 pitch 1.375&0.7 sec scan0.625 mm 层厚,movies,pulmonary arteries肺动脉,2023/3/24,医学影像学概论,54,2023/3/24,医学影像学概论,55,X-线防护,X-线的双重性检查者的防护受检者的防护,2023/3/24,医学影像学概论,56,医学影像学概论教学要点,掌握11 X线影像的形成 12 CT定义，CT值的概念，窗宽和窗位的概念13

14、 MRI基本原理14 影像学诊断步骤和诊断原则熟悉21 X线检查方法22 CT的优点23 弛豫概念，TR时间，TE时间了解31 医学影像学范畴32 21世纪医学影像学发展趋势,2023/3/24,医学影像学概论,57,MRI基本原理及进展,2023/3/24,医学影像学概论,58,磁共振现象,具有磁性的原子核处在外界静磁场中，并用一个适当频率的射频电磁波来激励这些原子核，从而使原子核产生共振，向外界发出电磁信号的过程。,具有磁性的原子核外界静磁场适当频率的电磁波,2023/3/24,医学影像学概论,59,MRI的发展史,1946 BLOCH和PURCELL阐明磁共振现象1952 BLOCH和P

15、URCELL获诺贝尔奖1959 SINGER用NMR观察血流1971 DAMADIAN体外检测癌肿1972 WEISMAN体内检测癌肿1972 DAMADIAN用NMR方法成像1973 LAUTERBUR用NMR方法成像1975 商业开发1977 人体成像1981 临床试用机诞生,Paul Lauterbur and Sir Peter MansfieldThe 2003 Nobel Prize in Physiology or Medicine was awarded to Paul C Lauterbur and Peter Mansfield for their discoveries

16、concerning magnetic resonance imaging,2023/3/24,医学影像学概论,60,华山医院MRI的发展史,1988年第一台低场强全身MRI系统(0.35T)1997年第一台高场强全身MRI系统(1.5T)1999年第一台四肢关节专用型MRI系统(0.2T)2000年第一台开放式全身MRI系统(0.2T)2002年第一台超高场强全身MRI系统(3.0T),2023/3/24,医学影像学概论,61,MRI基本原理,MRI是利用原子核单数质子自旋产生的磁场与附加的射频场发生共振的原理进行成像的一种影像医学检查方法。,2023/3/24,医学影像学概论,62,MRI

17、的基本原理,RF,RF,自由活动的质子,置于磁场中的质子,RF激发后的质子横向弛豫，T2,停止RF激发后的质子纵向弛豫，T1,Larmor 频率=B0 B0=磁场强度,=旋磁比,氢的=42.58 MHz/TeslaRF radiofrequency射频,10000 高斯=1 Tesla,2023/3/24,医学影像学概论,63,弛豫概念（内在参数）RELAXATION磁化矢量恢复平衡态的过程,横向弛豫900射频脉冲的作用使得磁化矢量处以横断面内，横向横向磁化矢量从最大幅度衰减到零的过程，又称T2弛豫。T2横向弛豫时间:90度RF后共振质子保持相干性的时间,即在完全均匀的外磁场中,横向磁化的维持

18、时间,反映相位的变化.,纵向弛豫当900射频脉冲作用后的一刻，净磁化矢量处以横断面内，纵向磁化矢量为零。然后纵向磁化矢量从零向最大值恢复的过程，又称T1弛豫。T1纵向弛豫时间:90度RF从纵向磁化转为横向磁化之后恢复到纵向磁化所需的时间,即物质放置于磁场中产生磁化所需时间,反映分子自然活动频率和共振频率之间的关系.,2023/3/24,医学影像学概论,64,脉冲时序参数（外在参数）,TR时间（重复时间）REPETITION TIME：两个连续脉冲序列之间的时间。,TE时间（回波时间）ECHO TIME：激发射频脉冲到回波探测之间的一段时间。,2023/3/24,医学影像学概论,65,T1和T2

19、加权图象的基本构成,T1加权图象的基本构成：短TR,短TET1时间短的为高信号T1时间长的为低信号,T2加权图象的基本构成：长TR,长TET2时间短的为低信号T2时间长的为高信号,2023/3/24,医学影像学概论,66,2023/3/24,医学影像学概论,67,胎儿MRI23wk,2023/3/24,医学影像学概论,68,流动效应,2023/3/24,医学影像学概论,69,3T MRA,2023/3/24,医学影像学概论,70,T1 WI,DIFFUSION,延髓梗塞MEDULLARY INFARCT,2023/3/24,医学影像学概论,71,MRI对比剂,Gd-DTPA细胞外对比剂顺磁性,

20、SPIO细胞内对比剂铁磁性和超顺磁性,2023/3/24,医学影像学概论,72,MR 脂肪抑制成像压制短T1高信号,2023/3/24,医学影像学概论,73,MR胆胰管成像MR CHOLANGIOPANCREATOGRAPHYMRCP长TR,长TE,2023/3/24,医学影像学概论,74,磁共振波谱 MR Spectroscopy(MRS),脑膜瘤,2023/3/24,医学影像学概论,75,2023/3/24,医学影像学概论,76,肿瘤侵犯白质纤维,2023/3/24,医学影像学概论,77,脑功能激活图练功前,脑内出现大量功能激活区，总体素平均为4098 voxels，除躯体感受区域的激活外

21、，尚可见大量其它脑功能区以及边缘系统、基底节、丘脑、下丘脑、小脑等区域的激活,2023/3/24,医学影像学概论,78,脑功能激活图气功态10分钟后,脑内激活区明显减少，总体素平均仅为58 voxels，主要是额叶、顶叶、枕叶一些脑功能区及小脑的少量激活，躯体感受区域及边缘系统、基底节、丘脑、下丘脑未见激活。,2023/3/24,医学影像学概论,79,脑功能激活图练功20分钟后,激活区进一步减少，总体素平均为27 voxels，主要是额叶、颞叶、顶叶、枕叶一些脑功能区的激活，躯体感受区域及边缘系统、基底节、丘脑、下丘脑未见激活。,2023/3/24,医学影像学概论,80,脑功能激活图收功10分

22、钟后,脑内再次出现大量功能激活，总体素平均为2126 voxels，可见躯体感受区域的激活，以及其它大量脑功能区的激活，但边缘系统、基底节、丘脑、下丘脑未出现激活。,2023/3/24,医学影像学概论,81,正常人：触觉视觉皮层,2023/3/24,医学影像学概论,82,2023/3/24,医学影像学概论,83,医学影像学概论教学要点,掌握11 X线影像的形成 12 CT定义，CT值的概念，窗宽和窗位的概念13 MRI基本原理14 影像学诊断步骤和诊断原则熟悉21 X线检查方法22 CT的优点23 弛豫概念，TR时间，TE时间了解31 医学影像学范畴32 21世纪医学影像学发展趋势,2023/

23、3/24,医学影像学概论,84,如何选择影像学检查?,1.无创微创 有创;如:怀疑冠心病运动平板实验多层螺旋 CT冠脉钙化评分和CTA DSA,必要时介入治疗2.显示组织最有效如:怀疑骨折首选X线平片,复杂骨折或合并重要器官损伤CT 半月板或韧带肌腱损伤MRI3.社会经济,2023/3/24,医学影像学概论,85,影像学诊断步骤,区分正常和异常;异常是正常变异,还是病变;病变定位如:肺肺叶 肺段周围结构 远处结构;病变定性如:先天性或后天性感染性或肿瘤性 良性或恶性?,2023/3/24,医学影像学概论,86,影像学诊断原则,共同规律基本表现特殊表现因病、因人、因时而定,2023/3/24,医

24、学影像学概论,87,21世纪医学影像学发展趋势小型化、专门化专用型四肢关节MRI设备,2023/3/24,医学影像学概论,88,21世纪医学影像学发展趋势高分辨率和超快速化 0.2T到7T MRI,2023/3/24,医学影像学概论,89,21世纪医学影像学发展趋势复合型PET-CT,2023/3/24,医学影像学概论,90,21世纪医学影像学发展趋势新型射线衍射线,衍射线指位于微波和红外光之间频率为0.1-10THz(1THz=1012Hz)的电磁辐射。与其他射线相比，THz射线波长较长，能穿透塑料、纸、干木料、玻璃和衣服等多种非极性物质；能量较低，不会产生电离辐射造成组织损伤；对水有显著的

25、吸收特性；能激发分子间的振动和旋转模式。在医学领域主要用于牙科和皮肤科。,2023/3/24,医学影像学概论,91,21世纪医学影像学发展趋势数字化和物联网科级图像存档与传输系统PACS和放射信息系统RIS,2023/3/24,医学影像学概论,92,21世纪医学影像学发展趋势数字化和物联网院级图像存档与传输系统PACS和放射信息系统RIS,2023/3/24,医学影像学概论,93,21世纪医学影像学发展趋势医院人员结构和工作模式的转变,影像科医生在显示工作站对图像进行诊断、书写报告,肺科医生在线调阅图像,2023/3/24,医学影像学概论,94,3D打印（Three-dimensional printing，简称3DP）,现代数控技术+计算机辅助设计(影像数据再处理）+制造技术、激光加工技术+新材料科学+。=成品,（左至右）容积再现、分割多边形模型、3D打印模型.（上至下）CT平扫显示头颅、先天无脑畸形、颈椎.,2023/3/24,医学影像学概论,95,医学影像学概论教学要点,掌握11 X线影像的形成 12 CT定义，CT值的概念，窗宽和窗位的概念13 MRI基本原理14 影像学诊断步骤和诊断原则熟悉21 X线检查方法22 CT的优点23 弛豫概念，TR时间，TE时间了解31 医学影像学范畴32 21世纪医学影像学发展趋势,