医学影像学五年制绪论(

• T1值越小 纵向磁化矢量恢复越快 MR信号强 度越高（白） • T1值越大 纵向磁化矢量恢复越慢 MR信号强 度越低（黑） • 脂肪的T1值约为250毫秒 MR信号高（白） • 水的T1值约为3000毫秒 MR信号低（黑）
脂肪
水
• • • •
T2值小横向磁化矢量减少快 MR信号低（黑） T2值大横向磁化矢量减少慢 MR信号高（白） 水T2值约为3000毫秒 MR信号高 脑T2值约为100毫秒 MR信号低
走，让我们休息一会儿！
第四节 磁共振成像
• 基本原理
磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI） 是通过对静磁场中的人体施加某种特定频率的射 频（radio frequency，RF）脉冲，使人体组织中 的氢质子受到激励而发生磁共振现象，当终止RF 脉冲后，质子在驰豫过程中感应出MR信号；经过 对MR信号的接收、空间编码和图像重建等处理过 程，及产生MR图像。
• MRI 物理基础：磁共振现象；成像基础：断层 图像技术；技术创新：计算机辅助下的大量数学 运算；检测组织的物理特性：人体氢核释放的信 号；发明者：美国伊利诺伊大学的Paul C. Lauterbur和英国诺丁汉山大学的Sir Peter Mansfield，共同获得了2003年诺贝尔生理及医学 奖。
Hounsfield爵士
• 基本原理
X线束对一定厚度层面扫描 球管在沿该层面旋转一周 探测器接收该层面不同方向透过的 X线 转变为可见光 光电转换为电信号 再经模拟/数字转换为数字 计算机处理后排成数字矩阵 数字/模拟转换为灰阶图像—CT图 像
• 基本概念
体素（voxel）与像素（pixel） – 体素：一定厚度的人体 某层面分成按矩阵排列 的若干个小的立方体， 即基本单元 – 像素：与体素相对应， 组成图像的基本单元-即 为像素 – 二者关系：像素实际上 是体素在成像时的表现， 像素越小，图像分辨率 越好
Place：Kenya
第二节 计算机体层成像
• 计算机体层成像（computed tomography，CT）， 物理基础：X线，故又称：X-CT；成像基础：体层 摄影；技术创新：计算机辅助下的大量数学运算； 检测组织的物理特性：密度；发明及设计者：英 国人Hounsfield爵士，获诺贝尔物理学奖；CT值 单位：Hounsfield unit，Hu。
东非大草原
Photo by: H.H Sun Place: Kenya
第一节 X线成像
• X线的产生 高速运行的电子群撞击物质受阻而产 生。 • X线发生装置 球管，变压器，控制器。 • 发生过程 阴极产生自由电子——高电压产生两 极的电势差——高速运行的电子群撞击阳极钨 靶——1%的能量转换成X线。
X线球管示意图
• X线的特性
物理效应 穿透性：能穿透可见光不能穿透的 物体。 荧光作用：能使荧光物质发光。 电离作用：电离程度与X线吸收量成 正比。 感光作用：传统X线胶片成像基础。 细胞损伤，坏死，癌变。放疗和防 护的基础和原因。
化学效应 生物效应
• X线成像原理 三个条件：X线要具备一定的穿透力。 被穿透的组织存在着密度或厚度差， 穿透后剩余的X线量有差别。 剩余的X线需要有载体来转化成可见的 影像。
• 数字减影血管造影（digital subtraction angiography, DSA） – 数字减影血管造影是将造影前、后获得的数字 图像进行数字减影，在减影图像中消除骨骼和 软组织结构，使浓度很低的对比剂所充盈的血 管在减影图像中显示出来，产生较高的图像对 比度。
减影前
减影后
DSA
X线图像的解读
医学影像学
绪论 成像技术与临床应用
孙泓泓（H.H Sun） 副教授 西安交通大学医学院 第二附属医院医学影像科
绪论
• 医学影像学的发展历史
1895年，德国人伦琴发现的X 线，因此又被称为伦琴射线。诺 贝尔物理奖因授予伦琴而荣耀！
• 随着计算机的发展，出现了 超声，CT，MRI和SPECT、 PET。
63%
T1
37%
T2
• 不同的组织横向弛豫速度（T2值）不同 • T2值：横向磁化由最大值衰减至37%时所经历的时 间
• 不同组织有不同的T1弛豫时间（T1值不同） • T1值：纵向磁化矢量从最小值恢复至平衡态的63% 所经历的驰豫时间
• 不同组织有着不同的质子密度，T2值，T1值-MRI 显示解剖结构和病变的基础； • 磁共振“加权成像（weighted image）”：加权 = “重点突出” – T1加权成像（T1WI）--突出组织T1弛豫（纵向 弛豫）差别 – T2加权成像（T2WI）--突出组织T2弛豫（横向 弛豫）差别 – 质子密度加权成像（PD）－突出组织氢质子含 量差别
CT平扫
CT增强扫描
CT造影 现在最常用的是CT血管造影（CT angiography，CTA）静脉注射造影剂，当造影剂 流经靶区血管时开始扫描，然后经过图像处理技 术显示血管影。
CTA
胸廓CT三维重建图像
颈部血管CTA
CT图像的解读
• 窗技术 • 增强扫描技术：反映血流情况，结合病理。 • 形态，密度，大小，周围脏器
绪论（续）
学习医学影像学的方法（影像诊断的思维）
• • • • • 影像检查方法的适应症及检查方法的选择 图像的分析：正常，异常表现，病理基础 影像与临床的结合 成像技术的基本原理和图像特点 介入放射学的特点
内容
成像技术与临床应用
• • • • • • 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 X线成像 计算机体层成像 超声成像 磁共振成像 图像解读与影像诊断思维 图像存档和传输系统与信息放射学 （讲授） （讲授） （自学） （讲授） （讲授） （自学）
WW：326 WL：35 WW：70 WL：35
WW：70
WL：51
• CT检查技术 平扫（plain scan，non-contrast scan）： 普通扫描或非增强扫描。 增强扫描（contrast scan)：经静脉注入水溶 性有机碘再行扫描。 –提高病变组织与正常组织间的密度差； –显示平片未显示或显示不清的病灶； –根据强化类型，判断病灶血供情况，借此帮助 病变定性。
• 磁共振现象与横向磁化：当 向静磁场中的人体发射与质 子进动频率相同的RF脉冲 时，质子受到激励，由低能 级跃迁到高能级，从而使纵 向磁化减少，与此同时， RF脉冲还使质子处于同步 同速进动，即处于同相位， 这样，质子在同一时间指向 同一方向，产生横向磁化。
• 射频脉冲停止后，在主磁 场的作用下，横向宏观磁 化矢量逐渐缩小到零，纵 向宏观磁化矢量从零逐渐 回到平衡状态，这个过程 称为核磁弛豫 （relaxation process）， 而恢复到原来平衡状态所 需的时间则称之为弛豫时 间（relaxation time）。
Hippo
Photo by: H.H Sun Place: Malawi
• X线检查技术
透视：简单，动态，多方位；敏感性不高。
X线摄影（平片）：传统意义上的平片已经不存在了。 体层摄影：CT的基础，已经不用了。 高千伏摄影：穿透力强，所谓的“硬线”。 软X线摄影：乳腺钼靶摄影。 放大摄影：几乎不用。 造影检查：人为引入对比剂。钡餐，静脉肾盂造影等。
水
脑组织简单地理解源自• T1加权图像上的信号高低与T1值呈反比； • T2加权图像上的信号高低与T2值呈正比。
MR成像过程
• 把病人放进磁场 人体被磁化产生纵向磁 化矢量 • 发射射频脉冲 人体内氢质子发生共振从 而产生横向磁化矢量 • 关掉射频脉冲 质子发生T1、T2弛豫 • 线圈采集人体发出的MR信号 计算机处 理 显示图像
• 核磁弛豫又可分解为两个 部分 –纵向弛豫 （longitudinal relaxation）：是指 90度脉冲关闭后，在 主磁场的作用下，纵 向宏观磁化矢量从零 逐渐回到平衡状态的 过程； –横向弛豫 （transverse relaxation ）：也称 为T2弛豫，简单地说， 横向磁化矢量逐渐减 少的过程。
• 原子核总是不停地按一定频率 绕着自身的轴发生自旋
( Spin )；
• 原子核的质子带正电荷，在自 旋过程中产生自旋磁动量—核 磁矩，其大小是原子核的固有 特性，决定MRI信号的敏感性； • 用于人体MRI的为1H（氢质子）， 原因有 –1H磁矩最强 –1H在人体分布最广、含量最 高 • 通常所指的MRI为氢质子的MR 图像
• 数字X线摄影（digital radiography, DR） –DR接收X线的既不是普通胶片，也不是需要经 激光扫描读取信息的成像板，而是各种类型的 平板探测器，它们可以把X线直接转化成电信 号或先转换成可见光，然后通过光电转换，把 电信号传输到中央处理系统进行数字成像。
与我们日常生活中使用的数码相机类似。
通常情况下，尽管每个质子自旋均产生一个小的 磁场，但呈随机无序排列，磁化矢量相互抵消， 人体并不表现出宏观磁化矢量。
把人体放入大磁场内会发生什么？
• 进入主磁场后人体组 织质子的核磁状态 –大部分顺磁力线排 列，位能低 –小部分逆磁力线排 列：位能高 –净磁化矢量：由剩 余自旋产生的磁化 矢量，亦称平衡态 宏观磁化矢量M0
• 熟悉正常表现 • 识别异常表现，结合病理学基础 • 位置，分布，数量，形态，边缘，密度 • 邻近器官的改变 • 器官功能的变化 （解剖，病理为基础，影像学就是依据解剖，运用 影像学专业术语对疾病的病理变化做描述，并最 后做出诊断）
变色蜥蜴 Agama（Acanthocecerus）
Photo by： H.H Sun
• CT值：体素的相对X线衰 减度（即该体素组织对X 线的吸收系数） –单位：亨氏单位 （Hounsfield unit, Hu) –计算公式 CT值=1000×(μ xμ w)/μ w • 骨：1000Hu 水：0Hu 空气：-1000Hu