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【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流医学影像学版本.精品文档.医学影像学WORD版本  第一篇总 论伦琴1895年发现 X线以后不久，X线就被用于人体检查，进行疾病诊断，形成了放射诊断学这一新学科，并奠定了医学影像学的基础。至今放射诊断学仍是医学影像学中的重要内容，应用普遍。20世纪 50年代到 60年代开始应用超声与核素显像进行人体检查，出现了超声成像和Y闪烁成像。70年代和80年代又相继出现了X线计算机体层成像（ CT）、磁共振成像（MRI）和发射体层成像（ECT），包括单光子发射体层成像（SPECT）与正电子发射体层成像（PET）等新的成像技术。这样，仅 100年多一点的时间就形成了包括放射诊断的影像诊断学。虽然各种成像技术的成像原理与方法不同，诊断价值与限度亦各异，但都是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，都属于活体器官的视诊范畴，是特殊的诊断方法。    近 30年来，由于微电子学与电子计算机的发展以及分子医学的发展，致使影像诊断设备不断改进，检查技术也不断创新。影像诊断已从单一的形态成像诊断发展为形态成像、功能成像和代谢成像并用的综合诊断。继 CT与 MRI之后，又有脑磁源图（MSI）应用于临床。分子影像学也在研究中。影像诊断学的发展还有很大潜力。    现在数字成像已由 CT与MRI等扩展到X线成像，使传统的模拟X线成像也改成为数字成像。数字成像改变了图像的显示方式，图像解读也由只用照片观察过渡到兼用屏幕观察，到计算机辅助检测（CAD）。影像诊断也试用计算机辅助诊断（CAD），以减轻图像过多、解读费时的压力。图像的保存、传输与利用，由于有了图像存档与传输系统（PACS）而发生巨大变化，并使远程放射学成为现实，极大地方便了会诊工作。由于图像数字化、网络和PACS的应用，影像科将逐步成为数字化或无胶片学科。     70年代兴起的介入放射学是在影像监视下对某些疾病进行治、疗的新技术，使一些用内科药物治疗或外科手术治疗难以进行或难以奏效的疾病得到有效的医治。介入放射学已成为同内科和外科并列的三大治疗体系之一。     介入放射学发展也很快。影像监视系统除用 X线成像，如数字减影血管造影（DSA）外，超声、CT与 MRI也应用于临床。介人治疗的应用范围已扩大到人体各个器官。结构的多种疾病，疗效不断提高。在设备、器材与技术上都有很大改善。在临床应用与理论研究上也都有很大进步。    纵观影像诊断学与介人放射学的应用与发展，可以看出医学影像学的范畴不断扩大，诊治水平明显提高，已成为运用高科技手段最多，在临床医学中发展最快，作用重大的学科之一。影像学科在临床医疗工作中的地位也有明显提高，已成为医院中作用特殊、任务重大、不可或缺的重要临床科室。影像学的发展也有力地促进了其它临床各学科的发展。    建国以来，我国医学影像学有很大发展，特别是改革开放以后。在各医疗单位都建有影像科室，已涌现出一大批学科带头人和技术骨干。超声、 CT、ECT和MRI等先进设备已在较多的医疗单位应用。不论在影像检查技术和诊断方面或在介人放射学方面都积累了较为丰富的经验。影像诊断水平和介人治疗的疗效都有明显提高。我国的医学影像事业必将有更大更快的发展。    学习医学影像学应当注意以下几点：    影像诊断的主要依据或信息来源是图像。各种成像技术所获得的绝大多数图像，不论是 X线、CT或MRI都是以从黑到白不同灰度的图像来显示的，但不同的成像手段，其成像原理不同，例如X线与CT的成像基础是依据相邻组织间的密度差别，而MRI则是依据MR信号的差别。正因如此，正常器官与结构及其病变在来自不同成像技术的图像上影像表现不同。例如骨皮质在X线与CT上呈白影，而在MRI上则呈黑影。因此，需要了解不同成像技术的基本成像原理及其图像特点，并能由影像表现推测其组织性质。     影像诊断主要是通过对图像的观察、分析、归纳与综合而作出的。因此，需要掌握图像的观察与分析方法，并能辨别正常表现与异常表现以及了解异常表现的病理基础及其在诊断中的意义。    不同成像技术在诊断中都有各自的优势与不足。对某一疾病的诊断，可能用一种检查就可明确诊断，例如外伤性骨折， X线检查就多可作出诊断；也可能是一种检查不能发现病变，而另一种检查则可确诊，例如肺的小结节性病变，胸部X线片未发现，而CT则能检出并诊断为肺癌；也可能是综合几种成像手段与检查方法才能明确诊断。因此，就需要了解不同的成像手段在不同疾病诊断中的作用与限度，以便能恰当的选择一种或综合应用几种成像手段和检查方法，来进行诊断。    影像学检查在临床医学诊断中的价值是肯定的，但应指出其诊断的确立是根据影像表现而推论出来的，并未直接看到病变。因此，影像诊断有时可能与病理诊断不一致，这是影像诊断的限度。在进行诊断时，还必须结合临床材料，包括病史、体检和实验室检查结果等，互相印证，以期作出正确的诊断。    介人放射学与影像诊断学不同，有其自身的特点，诸如治疗机理、技术操作与临床应用原则等。因此，需要了解其基本技术与理论依据，价值与限度和不同治疗技术的适应证、禁忌证与疗效，以便能针对不同疾病合理选用相应的介人治疗技术。 本教材所介绍的内容也将从上述几项要点着眼。 第一章 X线成像 第一节  普通X线成像 一、×线成像基本原理与设备    （一）x线的产生和特性    1x线的产生  X线是真空管内高速行进的电子流轰击钨靶时产生的。为此，X线发生装置主要包括X线管、变压器和操作台。    x线管为一高真空的二极管，杯状的阴极内装有灯丝，阳极由呈斜面的钨靶和附属散热装置组成。变压器包括降压变压器，为向X线管灯丝提供电源，一般电压在12V以下；和升压变压器以向X线管两极提供高压电，需40kV一150kV。操作台主要为调节电压、电流和曝光时间而设置的电压表、电流表、时计和调节旋钮等。在x线管、变压器和操作台之间以电缆相连。    x线的发生过程是向X线管灯丝供电、加热，在阴极附近产生自由电子，当向X线管两极提供高压电时，阴极与阳极间的电势差陡增，电子以高速由阴极向阳极行进，轰击阳极钨靶而发生能量转换，其中1以下的能量转换为X线，99以上转换为热能。X线主要由X线管窗口发射，热能由散热设施散发。   2x线的特性  X线属于电磁波。波长范围为ooo0650nm。用于X线成像的波长为O031一o008nm(相当于40一150kV时)。在电磁辐射谱中，居Y射线与紫外线之间，比可见光的波长短，肉眼看不见。此外，X线还具有以下几方面与X线成像和X线检查相关的特性：  穿透性：X线波长短，具有强穿透力，能穿透可见光不能穿透的物体，在穿透过程中有一定程度的吸收即衰减。X线的穿透力与X线管电压密切相关，电压愈高，所产生的X线波长愈短，穿透力也愈强；反之其穿透力也弱。X线穿透物体的程度与物体的密度和厚度相关。密度高，厚度大的物体吸收的多，通过的少。X线穿透性是x线成像的基础。荧光效应：X线能激发荧光物质，如硫化锌镉及钨酸钙等，使波长短的X线转换成波长长的可见荧光，这种转换叫做荧光效应。荧光效应是进行透视检查的基础。感光效应：涂有溴化银的胶片，经X线照射后，感光而产生潜影，经显、定影处理，感光的溴化银中的银离子(Ag)被还原成金属银(Ag)，并沉积于胶片的胶膜内。此金属银的微粒，在胶片上呈黑色。而未感光的溴化银，在定影过程中，从X线胶片上被清除，因而显出胶片片基的透明本色。依金属银沉积的多少，便产生了从黑至白不同灰度的影像。所以，感光效应是x线摄影的基础。电离效应：X线通过任何物质都可产生电离效应。空气的电离程度与空气所吸收X线的量成正Lb，因而通过测量空气电离的程度可测X线的量。X线射入人体，也产生电离效应，可引起生物学方面的改变，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。    (二)x线成像基本原理    X线之所以能使人体组织结构在荧屏上或胶片上形成影像，一方面是基于X线的穿透性、荧光效应和感光效应；另一方面是基于人体组织结构之间有密度和厚度的差别。当X线透过人体不同组织结构时，被吸收的程度不同，所以到达荧屏或胶片上的X线量即有差异。这样，在荧屏或X线片上就形成明暗或黑白对比不同的影像。    因此，X线图像的形成，是基于以下三个基本条件：首先，X线具有一定的穿透力，能穿透人体的组织结构；第二，被穿透的组织结构，存在着密度和厚度的差异，X线在穿透过程中被吸收的量不同。以致剩余下来的X线量有差别；第三，这个有差别的剩余X线，是不可见的，经过显像过程，例如用X线片显示、就能获得具有黑白对LL、层次差异的X线图像。    人体组织结构是由不同元素所组成，依各种组织单位体积内各元素量总和的大小而有不同的密度。人体组织结构根据密度不同可归纳为三类：属于高密度的有骨组织和钙化灶等；中等密度的有软骨、肌肉、神经、实质器官、结缔组织以及体液等；低密度的有脂肪组织以及有气体存在的呼吸道、胃肠道、鼻窦和乳突气房等。    当强度均匀的X线穿透厚度相等、密度不同的组织结构时，由于吸收程度不同，而出现图12所示的情况。在X线片上(或荧屏上)显出具有黑白(或明暗)对Lb、层次差异的X线图像。例如胸部的肋骨密度高，对X线吸收多，照片上呈白影；肺部含气体，密度低，X线吸收少，照片上呈黑影；纵隔为软组织，密度为中等，对X线吸收也中等，照片上呈灰影。    病变可使人体组织密度发生改变。例如，肺结核病变可在低密度的肺组织内产生中等密度的纤维化改变和高密度的钙化灶，在胸片上，于肺的黑影的背景上出现代表病变的灰影和白影。因此，组织密度不同的病变可产生相应的病理X线影像。    人体组织结构和器官形态不同，厚度也不一样。厚的部分，吸收X线多，透过的X线少，薄的部分则相反，于是在X线片和荧屏上显示出黑白对比和明暗差别的影像。所以，X线成像与组织结构和器官厚度也有关。    由此可见，组织结构和器官的密度和厚度的差别，是产生影像对比的基础，是X线成像的基本条件。    (三)x线成像设备    X线机包括X线管及支架、变压器、操作台以及检查床等基本部件。影像增强电视系统(IITV)已成为x线机主要部件之一。为了保证X线摄影质量，X线机在摄影技术参数的选择、摄影位置的校正方面，多已是计算机化、数字化、自动化。为适应影像检查的需要，除通用型X线机外，还有适用于心血管、胃肠道、泌尿系统、乳腺及介入技术、儿科、手术室等专用的x线机。 二、×线图像特点    X线图像是由从黑到白不同灰度的影像所组成，是灰阶图像。这些不同灰度的影像是以光学密度反映人体组织结构的解剖及病理状态。    应当指出，人体组织结构的密度与X线图像上影像的密度是两个不同的概念。前者是指人体组织中单位体积内物质的质量，而后者则指X线图像上所显示影像的黑白。物质的密度  与其本身的比重成正LL，物质的密度高，比重大，吸收的X线量多，影像在图像上呈白影。反之，物质的密度低，比重小，吸收的X线量少，影像在图像上呈黑影。因此，图像上的白影与黑影，虽然也与物体的厚度有关，但主要是反映物质密度的高低。在工作中，通常用密度  的高与低表述影像的白与黑。例如用高密度、中等密度和低密度分别表述白影、灰影和黑影，并表示物质密度的高低。人体组织密度发生改变时，则用密度增高或密度减低来表述影像的白影与黑影。    还应指出，X线图像是x线束穿透某一部位的不同密度和厚度组织结构后的投影总和，是该穿透路径上各个结构影像相互叠加在一起的影像。例如，正位X线投影中，既有前部，又有中部和后部的组织结构。X线束是从X线管向人体作锥形投射的，因此，X线影像有一定程度的放大和使被照体原来的形状失真，并产生伴影。伴影使X线影像的清晰度减低。 三、×线检查技术    如前所述，人体组织结构的密度不同，这种组织结构密度上的差别，是产生X线影像对比的基础，称之为自然对比。对于缺乏自然对比的组织或器官，可人为地引入一定量的在密度上高于或低于它的物质，使之产生对比，称之为人工对比。自然对比和人工对比是X线检查的基础(图l3)。    (一)普通检查    包括荧光透视和X线摄影。    荧光透视：采用影像增强电视系统，影像亮度强，效果好。透视可转动患者体位，改变方向进行观察；可了解器官的动态变化，如心、大血管搏动、膈运动及胃肠蠕动等；操作方便；费用低；可立即得出结论。现多用于胃肠道钡剂检查。但透视的影像对比度及清晰度较差，难以观察密度差别小的病变以及密度与厚度较大的部位，例如头颅、脊柱、骨盆等。缺乏客观记录也是一个缺点。     X线摄影：对比度及清晰度均较好；不难使密度、厚度较大的部位或密度差别较小的病变显影。常需作互相垂直的两个方位摄影，例如正位及侧位。    (二)特殊检查        特殊检查有软线摄影、体层摄影、放大摄影  和荧光摄影等。自应用CT等现代成像技术以来，只有软线摄影还在应用，介绍如下。    软线摄影采用能发射软x线，即长波长(平均波长为O07nm)的钥靶X线管球，常用电压为2235kV，用以检查软组织，主要是乳腺。为了提高图像分辨力，以便查出微小癌，软线摄影装备及技术有很多改进，包括乳腺钼靶体层摄影、数字乳腺摄影、乳腺数字减影血管造影并开展立体定位和立体定位针刺活检等。    (三)造影检查    对缺乏自然对比的结构或器官，可将密度高于或低于该结构或器官的物质引入器官内或其周围间隙，使之产生对比以显影，此即造影检查。引入的物质称为对比剂，也称造影剂。造影检查的应用，扩大了X线检查的范围。    1对比剂  按影像密度高低分为高密度对比剂和低密度对比剂两类。高密度对比剂为原子序数高、比重大的物质，有钡剂和碘剂。低密度对比剂为气体，已少用。    钡剂为医用硫酸钡粉末，加水和胶配成不同浓度的钡混悬液。主要用于食管及胃肠造影。    碘剂分有机碘和无机碘制剂两类，后者基本不用。    将有机水溶性碘对比剂直接注入动脉或静脉可显示血管，用于血管造影和血管内介入技术，经肾排出，可显示肾盂及尿路，还可作CT增强检查等。    水溶性碘对比剂分两型：离子型，如泛影葡胺；非离子型，如碘苯六醇、碘普罗胺和碘必乐等。离子型对比剂具有高渗性，可引起毒副反应。非离子型对比剂，具有相对低渗性、低粘度、低毒性等优点，减少了毒副反应，适用于血管造影及CT增强扫描。    2，造影方法  有以下两种方法：直接引人：包括：口服，如食管及胃肠钡餐检查；灌注，如钡剂灌肠、逆行尿路造影及子宫输卵管造影等；穿刺注入或经导管直接注入器官或组织内，如心血管造影和脊髓造影等；间接引入：经静脉注入后，对比剂经肾排入泌尿道内，而行尿路造影。    3检查前准备及造影反应的处理  各种造影检查都有相应的检查前准备和注意事项，必须认真准备，以保证检查满意和患者的安全。应备好抢救药品和器械，以备急需。    在对比剂中，钡剂较安全。造影反应中，以碘对比剂过敏较为常见，偶尔较严重。用碘对比剂时，要注意：了解患者有无用碘剂禁忌证，如严重心、肾疾病，甲亢和过敏体质等；作好解释工作，争取患者合作；碘剂过敏试验，如阳性，不宜造影检查。但应指出，过敏试验阴性者也可发生反应。因此，应有抢救过敏反应的准备与能力；严重反应包括周围循环衰竭和心脏停搏、惊厥、喉水肿和哮喘发作等，应立即终止造影并进行抗休克、抗过敏和对症治疗。呼吸困难应给氧，周围循环衰竭应注射去甲肾上腺素，心脏停搏则需立即进行体外心脏按摩。    (四).x线检查方法的选用原则    x线检查方法的选用，应该在了解各种X线检查方法的适应证、禁忌证和优缺点的基础人根据临床初步诊断和诊断需要来决定。应当选择安全、简便而又经济的方法。因此，应首先用普通检查，再考虑造影检查。但也非绝对，例如胃肠检查首先就要选用钡剂造影。有时两三种检查方法都是必须的。对于可能发生反应和有一定危险的检查方法，选择时更应严格掌握适应证，不可滥用，以免给患者带来损失。 四、X线诊断的临床应用    X线诊断用于临床已超过百年。尽管现代影像技术，例如CT和MRI等对疾病诊断显示出很大的优越性，但并不能取代X线检查。一些部位，如胃肠道，仍主要使用X线检查。骨肌系统和胸部也多是首先应用X线检查。脑与脊髓、肝、胆、胰等的检查则主要靠现代影像学，X线检查作用小。由于X线具有成像清晰、经济、简便等优点，因此，X线诊断仍是影像诊断中使用最多和最基本的方法。 五、×线检查中的防护    X线检查应用很广，因此，应该重视X线检查中患者和工作人员的防护问题。    x线照射人体将产生一定的生物效应。若接触的X线量超过容许辐射量，就可能产生放射反应，甚至放射损害。但是。如X线量在容许范围内，则少有影响。因此，不应对X线检查产生疑虑或恐惧，而应重视防护，如控制X线检查中的辐射量并采取有效的防护措施，合理使用x线检查，避免不必要的X线辐射，以保护患者和工作人员的健康。    由于x线设备的改进，高千伏技术、影像增强技术、高速增感屏和快速X线感光胶片的使用，X线辐射量已显著减少，放射损害的可能性也越来越小。但是仍应注意，尤其应重视对孕妇、小儿患者和长期接触射线的工作人员，特别是介入放射学工作者的防护。    放射防护的方法和措施有以下几个方面：    技术方面，可以采取屏蔽防护和距离防护原则。前者使用原子序数较高的物质，可用铅或含铅的物质，作为屏障以吸收掉不必要的x线，如通常采用的X线管壳、遮光筒和光圈、滤过板、荧屏后的铅玻璃、铅屏、铅橡皮围裙、铅橡皮手套以及墙壁等。后者利用X线量与距离平方成反比这一原理，通过增加X线源与人体间距离以减少辐射量，是最简易有效的防护措施。        患者方面，应选择恰当的X线检查方法，每次检查的照射次数不宜过多，除诊治需要外也不宜在短期内作多次重复检查。在投照时，应当注意照射范围及照射条件。对照射野相邻的性腺，应用铅橡皮加以遮盖。    放射线工作者方面，应遵照国家有关放射防护卫生标准的规定制定必要的防护措施，正确进行X线检查的操作，认真执行保健条例，定期监测放射线工作者所接受的剂量。直接透视时要戴铅橡皮围裙和铅橡皮手套，并利用距离防护原则，加强自我防护。在行介入放射技术操作中，应避免不必要的x线透视与摄影，应采用数字减影血管造影设备、超声和cT等进行监视。 第二节  数字X线成像    普通X线成像，其摄影是模拟成像，是以胶片为介质对图像信息进行采集、显示、存储和传送。X线摄影的缺点是摄影技术条件要求严格，曝光宽容度小；照片上影像的灰度固定不可调节；而且图像不可能十分清晰显示各种密度不同的组织与结构，密度分辨力低；在照片的利用与管理上也有诸多不便。为此，将普通x线成像改变为数字X线成像(DR)非常必要。 一、DR成像基本原理与设备    数字X线成像是将普通x线摄影装置或透视装置同电子计算机相结合，使X线信息由模拟信息转换为数字信息，而得数字图像的成像技术。DR依其结构上的差别可分为计算机X线成像(CR)、数字X线荧光成像(DF)和平板探测器数字x线成像。分别简介如下。 (一)CR    CR是以影像板(IP)代替X线胶片作为介质。IP上的影像信息要经过读取、图像处理和显示等步骤，才能显示出数字图像。    IP是由含有微量元素铕化合物结晶制成，透过人体的X线，使IP感光，在IF上形成潜影。用激光扫描系统读取，IP上由激光激发出的辉尽性荧光，经光电倍增管转换成电信号，再由模拟数字转换器转换成数字影像信息。数字影像信息经图像处理系统处理，可在一定范围内调节图像。图像处理主要包括：灰阶处理，使数字信号转换成黑白影像，并在人眼能辨别的范围内选择合适的灰阶，以达到最佳的视觉效果，以利于观察不同的组织结构；窗位处理，使一定灰阶范围内的组织结构，依其对X线吸收率的差别，得到最佳的显示，可提高影像对Lb；X线吸收率减影处理，以消除某些组织的影像，达到减影目的；数字减影血管造影处理，得DSA图像。    数字信息经数字模拟转换器转换，于荧屏上显示出人眼可见的灰阶图像，还可摄照在胶片上或用磁带、磁盘和光盘保存。    CR的设备，除X线机外，主要由IP、图像读取、图像处理、图像记录、存储和显示装置及控制用的计算机等组成(图15)。    CR与普通X线成像比较，重要的改进是实现了数字X线成像。优点是提高了图像密度分辨力与显示能力；行图像处理，增加了信息的显示功能；降低了x线曝光量；曝光宽容度加大；既可摄成照片，还可用磁盘或光盘存储；并可将数字信息转入PACS中。但是CR成像速度慢，整个过程所需时间以分计；无透视功能；图像质量仍不够满意。发展前景差，将由平板探测器数字X线成像所代替。 (二)DFDF是用IITV代替X线胶片或CR的IP作为介质。影像增强电视系统荧屏上的图像用高分辨力摄像管行序列扫描，把所得连续视频信号转为间断的各自独立的信息，形成像素，复经模拟数字转换器将每个像素转成数字，并按序列排成数字矩阵。这样IITV上的图像就被像素化和数字化了。当前已经用电荷锅台器代替摄像管采集IITV的光信号。数字矩阵为512×512或1024×1024。像素越小、越多。图像越清楚。DF光电转换较快，成像时间短，图像较好。有透视功能，最早应用于DSA和DR胃肠机。DF与CR都是将模拟的X线信息转换成数字信息，但采集方式不同，CR用IP，DF用IITV在图像显示、存储及后处理方面基本相同。DF与CR都是先将X线转换成可见光，再转成电信号，由于有经摄像管或激光扫描转换成可见光再行光电转换的过程，信号损失较多。所以图像不如平板探测器数字X线成像那样清晰。为了区别，将CR及DF称之为间接数字X线成像，而将平板探测器数字X线成像称之为直接数字X线成像。(三)平板探测器数字x线成像用平板探测器将X线信息转换成电信号，再行数字化，整个转换过程都在平板探测器内完成。不像DF或CR，没有经摄像管或激光扫描的过程，所以X线信息损失少，噪声小，图像质量好。更因成像时间短，可用于透视和实行时间减影的DSA，扩大了X线检查的范围。可用于实际的平板探侧器为无定型硅碘化钝平板探测器。是在玻璃板底基上固定有低噪声的半导体材料制成的无定型硅阵列部件，其表面覆有针状碘化铯闪烁晶体。在平板探测器内，X线信号转换成的光信号经硅阵列及光电电路转换成电信号，再转换成数字信号。 另一种平板探测器是在无定型硅表面覆以光电导体的硒层，使X线信号直接转换为电信号。但其转换率不高，硅材料不够稳定，不能行快速采集。此外，还有直线阵列氙微电离室组成探测器作为介质的。平板探测器数字x线成像图像质量好、成像快，是今后发展的方向。二.DR的临床应用CR、DF与DDR都是数字X线成像，都有数字成像的共同优点，同普通X线成像比较，有明显的优势。数字图像质量与所含的影像信息量可与普通X线成像媲美：图像处理系统可调节对LL故能得到最佳的视觉效果；摄照条件的宽容范围较大；患者接受的x线量较少；图像信息可摄成照片或由磁盘或光盘储存；可输入PACS中。此外，还可行体层成像和减影处理。    数字图像与普通X线图像都是所摄部位总体的叠加影像，普通X线能摄照的部位也都可行数字成像，对图像的解读与诊断也与传统的X线图像相同。只不过数字图像是由一定数日(比如l024×l024)的像素所组成，而普通X线图像是由银颗粒所组成。数字成像对骨结构及软组织的显示优于普通X线成像，还可行矿物盐含量的定量分析。对肺结节性病变的检出率也高于普通X线成像。数字胃肠双对比造影在显示胃小区、微小病变及肠粘膜皱襞方面也优于普通的X线造影。    从图像质量、成像速度、摄照条件的宽容度和照射剂量等方面对CR、DF及DDR进行比较，CR图像质量差，成像时间长，工作效率低，不能作透视；DF成像时间短，可行透视，多用于血管造影、DSA和胃肠造影，其缺点是DF设备不能与普通的X线装置兼容；而DDR则有明显的优势，只是目前其价格较为昂贵。 第三节  数字减影血管造影    血管造影是将水溶性碘对比剂注入血管内，使血管显影的X线检查方法，由于存在血管与骨骼及软组织重叠而影响血管的显示。数字减影血管造影(DSA)是利用计算机处理数字影像信息，消除骨骼和软组织影像，使血管显影清晰的成像技术。在血管造影中应用已很普遍。 一、DSA成像基本原理与设备    数字成像是DSA的基础。数字减影的方法有几种，常用的是时间减影法，介绍如下。    经导管向血管内团注水溶性碘对比剂，在对LL剂到达感兴趣血管之前和血管内出现对比剂、对比剂浓度处于高峰和对比剂被廓清这段州司内，使检查部位连续成像。在这系列图像中，取一帧血管内不含对比剂的图像作为蒙片和一帧含有对比剂的图像(这两帧图像称为减影对)，用这两帧图像的数字矩阵，经计算机行数字减影处理，使骨路及软组织的数字相互抵消。这样，经计算机行减影处理的数字矩阵再经数字模拟转换器转换为图像，则骨骸及软组织影像被消除掉，只留有清晰的血管影像，达到减影目的。此种减影图像因系在不同时间所得，故称时间减影法。血管内不含对比剂的图像作为蒙片，可同任一帧含对比剂的图像作为减影对，进行减影处理，于是可得不同期相的DSA图像。时间减影法所用的各帧图像是在造影过程中所得，任何运动均可使图像不尽一致，造成减影对的图像不能精确重合，即配准不良，致使血管影像不够清晰。    DSA设备主要是数字成像系统，采用DF，先进设备则用平板探测器代替III、V。显示矩阵为l024×l024。行三维信息采集以实现三维图像显示，明显提高了DSA的显示功能。 二、DSA检查技术    根据将对比剂注入动脉或静脉而分为动脉DSA和静脉DSA。由于IADSA血管成像清楚，对比剂用量少，所以现在都用IADSA。    IADSA的操作是将导管插入动脉后，向导管内注入肝素以防止导管凝血。将导管尖插入感兴趣动脉开口。导管尾端接压力注射器，团注对比剂。注入对比剂前将影屏对准检查部位。于造影前及整个造影过程中，根据需要以每秒l帧或更多的帧频，摄照7一l0秒。经操作台处理即可得IADSA图像。 三、DSA的临床应用    DSA由于没有骨骼与软组织影的重叠，使血管及其病变显示更为清楚，已代替了一般的血管造影。用选择性或超选择性插管，可很好显示直径在200flm以下的血管及小病变。可实现观察血流的动态图像，成为功能检查手段。DSA可用较低浓度的对比剂，用量也可减少。    DSA适用于心脏大血管的检查。对心内解剖结构异常、主动脉夹层、主动脉瘤、主动脉缩窄和分支狭窄以及主动脉发育异常等显示清楚。对冠状动脉也是最好的显示方法。显示颈段和颅内动脉清楚，用于诊断颈段动脉狭窄或闭塞、颅内动脉瘤、动脉闭塞和血管发育异常，以及颅内肿瘤供血动脉的观察等。对腹主动脉及其分支以及肢体大血管的检查，DSA也同样有效。    DSA设备与技术已相当成熟，快速三维旋转实时成像，实时的减影功能，可动态地从不同方位对血管及其病变进行形态和血流动力学的观察。对介入技术，特别是血管内介入技术，DSA更是不可缺少的。          第二章计算机体层成像     CT是 HounsfieldGN1969年设计成功，1972年问世的。CT不同于普通 X线成像，它是用X线束对人体层面进行扫描，取得信息，经计算机处理而获得的重建图像，是数字成像而不是模拟成像。它开创了数字成像的先河。CT所显示的断层解剖图像，其密度分辨力明显优于 X线图像，使 X线成像不能显示的解剖结构及其病变得以显影，从而显著扩大了人体的检查范围，提高了病变检出率和诊断的准确率。CT作为首先开发的数字成像大大促进了医学影像学的发展。继CT之后又开发出MRI与ECT等新的数字成像，改变了影像的成像技术。由于这一贡献，Hounsfield GN获得了1979的诺贝尔奖金。 第一节CT成像基本原理与设备 一、CT成像基本原理    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收透过该层面的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，输人计算机处理。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。扫描所得数据经计算而获得每个体素的X线衰减系数或称吸收系数，再排列成矩阵，即构成数字矩阵。数字矩阵中的每个数字经数字模拟转换器转为由黑到白不等灰度的小方块，称之为像素，并按原有矩阵顺序排列，即构成CT图像。所以，CT图像是由一定数目像素组成的灰阶图像，是数字图像，是重建的断层图像。每个体素X线吸收系数可通过不同的数学方法算出，不在此赘述。 二、CT 设 备    CT装置发展很快，性能不断提高。初始设计成功的CT装置，要一个层面一个层面地扫描，扫描时间长，一个层面的扫描时间在4分钟以上，像素大，空间分辨力低，图像质量差，而且只能行头部扫描。经不断改进，扫描时间缩短，图像质量改善，并可行全身扫描。但扫描方式仍是层面扫描。1989年设计成功螺旋CT又发展为多层螺旋CT，才由层面扫描改为连续扫描，CT的性能有很大的提高。此前，在20世纪80年代还设计出电子束CT（EBCT）。对这三种装置分述于下。 （一）普通CT    主要有以下三部分：扫描部分，由X线管、探测器和扫描架组成，用于对检查部位进行扫描；计算机系统，将扫描收集到的信息数据进行存储运算；图像显示和存储系统，将计算机处理、重建的图像显示在显示器（影屏）上并用照相机将图像摄于照片上，数据也可存储于磁盘或光盘中。CT成像流程及装置。扫描方式不同，有旋转式和固定式。X线管采用CT专用X线管，热容量较大。探测器用高转换率的探测器，其数目少则几百个，多则上千个。目的是获得更多的信息量。计算机是CT的“心脏”，左右着CT的性能。计算机用多台微处理机，使CT可同时行多种功能运转，例如同时行图像重建、存储与照相等。普通CT装置将逐步由SCT或MSCT装置所取代。 （二）螺旋CT    螺旋CT是在旋转式扫描基础上，通过滑环技术与扫描床连续平直移动而实现的。滑环技术使得X线管的供电系统只经电刷和短的电缆而不再用普通CT装置的长电缆。这样就可使X线管连续旋转并进行连续扫描。在扫描期间，床沿纵轴连续平直移动。管球旋转和连续动床同时进行，使X线扫描的轨迹呈螺旋状，故得名螺旋扫描。扫描是连续的，没有扫描间隔时间。不像普通CT那样，一个层面接一个层面地扫描，有扫描间隔时间，结果是SCT使整个扫描时间大大缩短。螺旋CT的突出优点是快速容积扫描，在短时间内，对身体的较长范围进行不间断的数据采集，为提高CT的成像功能，如图像后处理创造了良好的条件。    螺旋CT在CT发展史中是一个重要的里程碑，也是今后CT发展的方向。近年开发的多层螺旋CT，进一步提高了螺旋CT的性能。多层螺旋CT可以是2层，4层，8层，10层乃至16层。设计上是使用锥形X线束和采用多排宽探测器。例如16层螺旋CT采用24排或 40排的宽探测器。多层螺旋 CT装置（例如 16层）与一般螺旋 CT相比，扫描时间更短，管球旋转360°一般只用0.5s，扫描层厚可更薄，一般可达0.5mm，连续扫描的范围更长，可达1.5m，连续扫描时间更长已超过100s。    改进螺旋CT装置的研究主要在探测器上，包括用超宽、多排探测器和平板探测器。SCT给操作带来很多方便：检查时间缩短，增加了患者的流通量；容易完成难于合作或难于制动患者或运动器官的扫描；一次快速完成胸、腹部和盆部的检查；有利于运动器官的成像和动态观察；对比增强检查时，易于获得感兴趣器官或结构的期相表现特征。获得连续层面图像，可避免层面扫描中所致小病灶的漏查。在图像显示方式上也带来变化，连续层面数据，经计算机后处理可获得高分辨力的三维立体图像，实行组织容积和切割显示技术、仿真内镜技术和CT血管造影等。还可行CT灌注成像。 在临床应用上，多层螺旋CT可行低辐射剂量扫描，给肺癌与结肠癌的普查创造了有利条件；扫描时间的缩短，使之可用于检查心脏，包括冠状动脉，心室壁及瓣膜的显示，而且通过图像重组处理可以显示冠状动脉的软斑块。MSCT所得的CT血管造影使肢体末梢的细小血管显示更加清楚。CT灌注成像已用于脑、心脏等器官病变毛细血管血流动力学的观察，通过血容量、血流量与平均通过时间等参数的测定，可评价急性脑缺血和急性心肌缺血以及判断肿瘤的良性与恶性等。    综上所述，SCT，特别是MSCT拓宽了检查与应用范围，改变了图像显示的方式，提高了工作效率，也提高了诊断水平。MSCT的应用也带来一些诸如患者扫描区辐射量增加和图像数量过多，引起解读困难等问题。对此已引起关注，并加以解决。MSCT每次检查将提供数百帧甚至更多的横断层图像，按常规办法进行解读和诊断，是极为费时和困难的。如果观察由计算机重组的图像；例如二维或三维的CT血管造影，则较为省时和容易。当前重组图像已可做到自动与实时。其次利用计算机辅助检测，对具体病例的大量图像先由计算机进行浏览，用CAD行诊断导向，则可简化解读与诊断的程序，省时、可靠。当前CAD在乳腺疾病及肺部疾病的应用上已取得较为成熟的经验。    （三）电子束CT 电子束 CT又称超速 CT（EBCT），其结构同普通 CT或螺旋 CT不同，不用X线管。 EBCT是用由电子枪发射电子束轰击四个环靶所产生的X线进行扫描。轰击一个环靶可得一帧图像，即单层扫描，依次轰击4个环靶，并由两个探测器环接收信号，可得8帧图像，即多层扫描。EBCT一个层面的扫描时间可短到50ms，可行CT电影观察。与SCT一样可行容积扫描，不间断地采集扫描范围内的数据。EBCT可行平扫或造影扫描。单层扫描或多层扫描均可行容积扫描、血流检查和电影检查。多层扫描有其特殊的优越性。 EBCT对心脏大血管检查有独到之处。造影CT可显示心脏大血管的内部结构，对诊断先心病与获得性心脏病有重要价值。了解心脏的血流灌注及血流动力学情况，借以评价心脏功能。扫描时间短，有利于对小儿、老年和急症患者的检查。但BCT昂贵，检查费用较高，有X线辐射，心脏造影需注射对比剂，又有MSCT及 MRI的挑战，因而限制了它的广泛应用。 第二节CT图像特点 CT图像是由一定数目从黑到白不同灰度的像素按矩阵排列所构成的灰阶图像。这些像素反映的是相应体素的X线吸收系数。不同CT装置所得图像的像素大小及数目不同。大小可以是1.0X1.0mm，0.5X0.5mm不等；数目可以是512X512或1024X1024不等。像素越小，数目越多，构成的图像越细致，即空间分辨力高。普通 CT图像的空间分辨力不如 X 线图像高。 CT图像是以不同的灰度来表示，反映器官和组织对X线的吸收程度。因此，与X线图像所示的黑白影像一样，黑影表示低吸收区，即低密度区，如肺部；白影表示高吸收区，即高密度区，如骨骼。但是CT与X线图像相比，有高的密度分辨力。因此，人体软组织的密度差别虽小，吸收系数多接近于水，也能形成对比而成像。这是CT的突出优点。所以，CT可以更好地显示由软组织构成的器官，如脑、脊髓、纵隔、肺、肝、胆、胰以及盆部器官等，并在良好的解剖图像背景上显示出病变的影像。X线图像可反映正常与病变组织的密度，如高密度和低密度，但没有量的概念。CT图像不仅以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