CT、MR临床应用简要介绍.ppt
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1、CT、MR基础知识CT成像一、一、CT CT 的基本原理的基本原理 计算机断层扫描(计算机断层扫描(computed tomograhycomputed tomograhy,简称,简称CTCT),),是计算机与是计算机与X X线检查技术相结合的产物。当高度准直的线检查技术相结合的产物。当高度准直的X X线线束环绕人体某一部位作断面扫描(通常是横断面)时,部束环绕人体某一部位作断面扫描(通常是横断面)时,部分光子被吸收,分光子被吸收,X X线强度因而衰减,未被吸收的光子穿透人线强度因而衰减,未被吸收的光子穿透人体后,被检测器(体后,被检测器(detector)detector)接收,然后经放大并
2、转化为电接收,然后经放大并转化为电子流,作为模拟信号输入电子计算机进行处理运算,重建子流,作为模拟信号输入电子计算机进行处理运算,重建成图像,由阴极线管显示出图像来,供诊断用。成图像,由阴极线管显示出图像来,供诊断用。检测器接收射线信号的强弱,取决于人体截面内组织的检测器接收射线信号的强弱,取决于人体截面内组织的密度,密度高的组织如骨吸收密度,密度高的组织如骨吸收X X线较多,检测器测得的信号线较多,检测器测得的信号信号弱;反之,如脂肪、含气的脏器吸收信号弱;反之,如脂肪、含气的脏器吸收X X线少,测得的信线少,测得的信号强。这就是号强。这就是CTCT利用利用X X线穿透人体后的衰减特征作为诊
3、断线穿透人体后的衰减特征作为诊断病变的依据。病变的依据。计算机将检测器接受到的射线信号的强弱利用数学处理计算机将检测器接受到的射线信号的强弱利用数学处理方法重组图像,显示到荧光屏上,就形成受检面的方法重组图像,显示到荧光屏上,就形成受检面的CTCT图。图。二、二、CTCT值值 CTCT的特点是能够分辨人体组织密度的轻微差别,所采用的特点是能够分辨人体组织密度的轻微差别,所采用的标准是根据各种组织对的标准是根据各种组织对X X线的线性吸收系数来决定的。为线的线性吸收系数来决定的。为了计算与论述方便,将线性衰减系数划分为了计算与论述方便,将线性衰减系数划分为20002000个单位,称个单位,称为为
4、CTCT值。以水为值。以水为0 0值,最上界骨的值,最上界骨的CTCT值为值为10001000;最下界空;最下界空气的气的CTCT值为值为-1000-1000。实际上,实际上,CTCT值是值是CTCT图像中各组织与图像中各组织与X X线衰减系数相当的线衰减系数相当的对应值。对应值。CTCT值不是绝对不变的数值,它不仅与人体内在因素如呼值不是绝对不变的数值,它不仅与人体内在因素如呼吸、血流等有关,而且与吸、血流等有关,而且与X X线管电压、线管电压、CTCT装置、室内温度等装置、室内温度等外界因素有关,所以应经常校正,否则将导致误诊。外界因素有关,所以应经常校正,否则将导致误诊。三、窗宽、窗位三
5、、窗宽、窗位 人体组织人体组织CTCT值的范围为值的范围为-1000-1000到到+1000+1000共共20002000个分度,而个分度,而人眼不能分辨这样微小灰度的差别,仅能分辨人眼不能分辨这样微小灰度的差别,仅能分辨1616个灰阶。为个灰阶。为了提高组织结构细节的显示,能分辨了提高组织结构细节的显示,能分辨CTCT值差别小的两种组织,值差别小的两种组织,操作员根据诊断需要调节图像的对比度和亮度,这种调节技术操作员根据诊断需要调节图像的对比度和亮度,这种调节技术称为窗技术称为窗技术-窗宽、窗位的选择。窗宽、窗位的选择。窗宽是指显示图像时所选用的窗宽是指显示图像时所选用的CTCT值范围。窗宽
6、的宽窄直接值范围。窗宽的宽窄直接影响图像的对比度;窄窗宽显示的影响图像的对比度;窄窗宽显示的CTCT值范围小,可分辨密度值范围小,可分辨密度较接近的组织或结构,如脑组织;反之,窗宽加宽的较接近的组织或结构,如脑组织;反之,窗宽加宽的CTCT值幅值幅度大,对比度差,适用于分辨密度差别大的结构如肺、骨质。度大,对比度差,适用于分辨密度差别大的结构如肺、骨质。窗位是指窗宽上、下限窗位是指窗宽上、下限CTCT值的平均数。窗位的高低影响图值的平均数。窗位的高低影响图像的亮度;窗位低图像亮度高呈白色;窗位高图像亮度低呈黑像的亮度;窗位低图像亮度高呈白色;窗位高图像亮度低呈黑色。色。四、影响四、影响CTCT
7、图像的因素图像的因素1 1、窗宽、窗位、窗宽、窗位 如果要获得较清晰且能满足诊断要求的如果要获得较清晰且能满足诊断要求的CTCT图像,必须选图像,必须选用合适的窗宽、窗位,否则不仅图像不清楚,还难以达到诊用合适的窗宽、窗位,否则不仅图像不清楚,还难以达到诊断要求,降低了断要求,降低了CTCT扫描的诊断效能。扫描的诊断效能。2 2、噪声和伪影、噪声和伪影噪声分扫描噪声和光子噪声。噪声分扫描噪声和光子噪声。伪影有:伪影有:患者在扫描中移动、呼吸、肠蠕动等可造成移动伪影;患者在扫描中移动、呼吸、肠蠕动等可造成移动伪影;人体内、外金属异物,术后银夹、枕骨粗窿,鸡冠等过人体内、外金属异物,术后银夹、枕骨
8、粗窿,鸡冠等过高密度影产生放射状告密度条状影;高密度影产生放射状告密度条状影;机器本身发生故障。机器本身发生故障。3 3、部分容积效应和周围间隙现象。、部分容积效应和周围间隙现象。4 4、CTCT的分辨率的分辨率 分空间分辨率和密度分辨率分空间分辨率和密度分辨率 五、五、CTCT的增强扫描的增强扫描 经静脉给予水溶性碘造影剂使病变组织经静脉给予水溶性碘造影剂使病变组织X X线吸收率增高,线吸收率增高,加大了正常与病变组织间灰阶的差别,从而提高了病变的显加大了正常与病变组织间灰阶的差别,从而提高了病变的显示率。这种方法称之为造影增强检查。示率。这种方法称之为造影增强检查。病变组织的强化是由于其含
9、碘量增加而使局部密度增高,病变组织的强化是由于其含碘量增加而使局部密度增高,其机理主要与局部血流量增加(异常血管增生)或血液内碘其机理主要与局部血流量增加(异常血管增生)或血液内碘含量增高;血脑屏障遭到破坏,造影剂漏出血管外等因素有含量增高;血脑屏障遭到破坏,造影剂漏出血管外等因素有关;病变组织内造影剂的代谢与正常组织代谢不同,造成病关;病变组织内造影剂的代谢与正常组织代谢不同,造成病变组织与正常组织间灰阶差别。变组织与正常组织间灰阶差别。常用造影剂有常用造影剂有离子型造影剂,如泛影葡胺;离子型造影剂,如泛影葡胺;非离子型造影剂,如欧乃派克。非离子型造影剂,如欧乃派克。造影剂的给药方法造影剂的
10、给药方法一次性注射或集团注射法一次性注射或集团注射法 静滴法静滴法 蛛网膜下腔给药蛛网膜下腔给药 作椎管或脑室作椎管或脑室 造影扫描造影扫描六、六、CTCT装置的基本结构装置的基本结构 由扫描装置、计算机系统、图像显示、记录、储存等部由扫描装置、计算机系统、图像显示、记录、储存等部分组成。分组成。扫描装置包括扫描装置包括X X线球管、探测器与信号转换系统。线球管、探测器与信号转换系统。七、螺旋七、螺旋CTCT 通常的通常的CTCT机机X X线球管做往返圆周运动。每次扫描都经过线球管做往返圆周运动。每次扫描都经过启动、加速、匀速采集数据、减数、停止几个过程,使扫描启动、加速、匀速采集数据、减数、
11、停止几个过程,使扫描速度难以大幅度提高。且仅能获得二维(速度难以大幅度提高。且仅能获得二维(2D2D)信息。)信息。螺旋螺旋CTCT应用滑环技术,使得应用滑环技术,使得X X线球管做单方向连续旋转线球管做单方向连续旋转运动,同时患者检查床以均匀速度平移前进或后退中,连续运动,同时患者检查床以均匀速度平移前进或后退中,连续采集体积数据进行图像重建。能够获得三维(采集体积数据进行图像重建。能够获得三维(3D3D)信息。)信息。与普通与普通CTCT机相比螺旋机相比螺旋CTCT的优点是:的优点是:提高病变发现率提高病变发现率提高扫描速度提高扫描速度提高病变密度测定提高病变密度测定可能减少造影剂用量可能
12、减少造影剂用量在造影剂最高时成像在造影剂最高时成像可变的重建扫描层面可变的重建扫描层面可建重叠扫描层面可建重叠扫描层面可行多层面及三维重建可行多层面及三维重建MRI成像 核磁共振核磁共振(Magnetic Rasonance Imaging,MRI)Magnetic Rasonance Imaging,MRI)的临床的临床应用,进一步提高了影像学诊断,特别是脑、脊髓、骨骼和应用,进一步提高了影像学诊断,特别是脑、脊髓、骨骼和软组织等方面影像诊断的水平。它促进了现代医学影像学向软组织等方面影像诊断的水平。它促进了现代医学影像学向更高层次的发展,是继更高层次的发展,是继CTCT应用以后影像学科的又
13、一次飞跃。应用以后影像学科的又一次飞跃。一、磁共振成像原理一、磁共振成像原理1 1、什么叫核磁?什么叫核磁共振?、什么叫核磁?什么叫核磁共振?物质是由分子构成,分子由原子组成。原子是由质子和物质是由分子构成,分子由原子组成。原子是由质子和中子组成。其中质子与中子组成。其中质子与MRIMRI成像有关。成像有关。成物组织中含有成物组织中含有1 1H H、1313C C、2323NaNa、3131P P等元素,这些元素等元素,这些元素的原子核均为带有奇数质子的原子核。其中的原子核均为带有奇数质子的原子核。其中1 1H H是人体内数量是人体内数量最多的元素,且原子核只含一个质子,是人体内最活跃、最最多
14、的元素,且原子核只含一个质子,是人体内最活跃、最易受外界磁场影响的原子核,故目前设计的磁共振成像机大易受外界磁场影响的原子核,故目前设计的磁共振成像机大多数是采用氢质子成像的。多数是采用氢质子成像的。氢质子广泛的存在于生物组织、水和脂肪中。氢质子广泛的存在于生物组织、水和脂肪中。和地球一样,氢质子也围绕自身轴自转。氢质子带正电和地球一样,氢质子也围绕自身轴自转。氢质子带正电荷,在自旋运动中,随之旋转的电荷则产生电流,由之产生荷,在自旋运动中,随之旋转的电荷则产生电流,由之产生质子自身的磁性及相应的磁场质子自身的磁性及相应的磁场-核磁核磁。如果把每一个质子看作为一个小磁体,它就具如果把每一个质子
15、看作为一个小磁体,它就具有自身的南、北极向及磁力。有自身的南、北极向及磁力。在自然状态,生物体质子在自然状态,生物体质子处于无序状态,同一瞬间不同朝向质子的磁力相互抵消,物处于无序状态,同一瞬间不同朝向质子的磁力相互抵消,物质也不显示磁性。质也不显示磁性。当把物质置入一强的外磁场内(相当于当把物质置入一强的外磁场内(相当于MRIMRI设备的磁体)设备的磁体)时,无序排列的质子的南、北极向将与外磁场磁力方向平行时,无序排列的质子的南、北极向将与外磁场磁力方向平行排列,但方向可相反。依据量子物理学原理,具有较高能级排列,但方向可相反。依据量子物理学原理,具有较高能级的质子处于与外磁场的质子处于与外
16、磁场反方向反方向平行排列;具有较低能级的质子平行排列;具有较低能级的质子处于与外磁场处于与外磁场同方向同方向平行排列。这两种能级质子磁力几乎相平行排列。这两种能级质子磁力几乎相互抵消,仅有少部分处于低能级的质子保持有互抵消,仅有少部分处于低能级的质子保持有磁力磁力。其相互。其相互叠加形成叠加形成纵向磁化矢量。纵向磁化矢量。质子沿自身轴做自旋运动。质子沿自身轴做自旋运动。处于外加磁场内的质子自旋处于外加磁场内的质子自旋轴沿外磁场轴向,即磁力线方向,呈一种陀螺样旋转运动,轴沿外磁场轴向,即磁力线方向,呈一种陀螺样旋转运动,质子的这种运动方式称为质子的这种运动方式称为-进动进动。质子的进动有一定的频
17、率,。质子的进动有一定的频率,称为称为-进动频率进动频率,其与外磁场的场强相关。,其与外磁场的场强相关。用一个频率与进动频率相同的射频脉冲(用一个频率与进动频率相同的射频脉冲(Radio Radio frequency pulse,frequency pulse,简称简称RFRF)激发欲检查的物质的原子核,引)激发欲检查的物质的原子核,引起共振,即起共振,即核磁共振核磁共振。在。在RFRF的作用下,一些原子核不但相位的作用下,一些原子核不但相位发生变化,并且吸收能量跃迁到较高能态。在发生变化,并且吸收能量跃迁到较高能态。在RFRF激发停止后,激发停止后,有关原子核的相位和能级都恢复到激发前的状
18、态。这过程称有关原子核的相位和能级都恢复到激发前的状态。这过程称为为驰豫驰豫(Ralaxion)Ralaxion)。这些能级变化和相位变化所产生的信号。这些能级变化和相位变化所产生的信号均能被接收器所侧得,传输到计算机内经过数据处理,产生均能被接收器所侧得,传输到计算机内经过数据处理,产生MRMR信号图像。信号图像。二、驰豫时间二、驰豫时间 处于不同物理、化学状态下的质子在处于不同物理、化学状态下的质子在RFRF激发和激发停止后所发生的相激发和激发停止后所发生的相位变化,能量传递与复原的时间各不相同。这段时间称为弛豫时间。弛豫时位变化,能量传递与复原的时间各不相同。这段时间称为弛豫时间。弛豫时
19、间有两种:间有两种:T1T1和和T2T2。T1T1弛豫时间又称纵向弛豫时间,即弛豫时间又称纵向弛豫时间,即90900 0RFRF后,质子从纵向磁化转为横向后,质子从纵向磁化转为横向磁化之后恢复到原磁化矢量磁化之后恢复到原磁化矢量63%63%所需的时间,它反映了分子自然活动频率和所需的时间,它反映了分子自然活动频率和Larmor Larmor 频率之间的关系。当分子自然活动频率与频率之间的关系。当分子自然活动频率与LarmorLarmor频率相似或接近时,频率相似或接近时,则这种分子的则这种分子的T1T1时间较短,相反时间较短,相反T1T1时间较长。胆固醇分子的自然活动频率时间较长。胆固醇分子的
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