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今年春节前后，我国南方大部分省区遭遇了罕见的雪灾，此次灾害过程造成17个省（区、市、兵团）不同程度受灾．尤其是雪灾天气造成输电线被厚厚的冰层包裹（如图甲），使相邻两个铁塔间的拉力大大增加，导致铁塔被拉倒、压塌（如图乙），电力设施被严重损毁，给这些地方群众的生产生活造成了极大不便和巨大损失．当若干相同铁塔等高、等距时，可将之视为如图所示的结构模型．已知铁塔（左右对称）质量为m，塔基宽度为d．相邻铁塔间输电线的长度为L，其单位长度的质量为m，输电线顶端的切线与竖直方向成θ角．已知冰的密度为ρ，设冰层均匀包裹输电线上，且冰层的横截面为圆形，其半径为R（输电线的半径可忽略）．（1）每个铁塔塔尖所受的压力将比原来增大多少？（2）被冰层包裹后，输电线在最高点、最低点所受的拉力大小分别为多少？（3）若某铁塔一侧的输电线在顶端断裂，该铁塔由于受力不对称，会造成该塔以塔基另一侧与地面的接触点为轴旋转翻倒．已知地面对塔基的最大拉力为F（该力可简化为作用点位于塔基中心、方向竖直向下的拉力），设铁塔包裹冰前后的质量之比与输电线包裹冰前后的质量之比相同，要使铁塔不致翻倒，输电线上包裹的冰层半径R的最大值Rmax为多少？&
本题难度：一般
题型：解答题&|&来源：2008-上海市徐汇区高三（上）第一次测试物理试卷
分析与解答
习题“今年春节前后，我国南方大部分省区遭遇了罕见的雪灾，此次灾害过程造成17个省（区、市、兵团）不同程度受灾．尤其是雪灾天气造成输电线被厚厚的冰层包裹（如图甲），使相邻两个铁塔间的拉力大大增加，导致铁塔被拉倒、压塌（...”的分析与解答如下所示：
（1）输电线线冰层的体积V冰=πR2L&&&由对称关系可知，塔尖所受压力的增加值等于一根导线上冰层的重力，即△N=ρV冰g=πρR2Lg&&&（2）输电线与冰层的总质量M'=mL+πρR2Lg，输电线受力如图甲所示．由共点力的平衡条件，得2F1cosθ=mLg+πρR2Lg&&&输电线在最高点所受的拉力半根输电线的受力如图乙所示．由共点力的平衡条件，得F2=F1sinθ&&&输电线在最低点所受的拉力（3）设铁塔被冰包裹后的质量为m'，则铁塔即将翻倒时受力如图丙所示．以塔基的最右端为转轴，R取最大值时：又F1'=F1，联立各式，得答：（1）每个铁塔塔尖所受的压力将比原来增大πρR2Lg；（2）冰层包裹后，输电线在最高点的拉力、最低点所受的拉力；（3）输电线上包裹的冰层半径R的最大值为．
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共点力平衡的条件及其应用
与“今年春节前后，我国南方大部分省区遭遇了罕见的雪灾，此次灾害过程造成17个省（区、市、兵团）不同程度受灾．尤其是雪灾天气造成输电线被厚厚的冰层包裹（如图甲），使相邻两个铁塔间的拉力大大增加，导致铁塔被拉倒、压塌（...”相似的题目：
两个质量相同，分别带有等值异号电荷的小球，先将它们用绝缘细线连接再用另一绝缘细线拴住带正电荷的小球，将它们悬挂于O点，整个装置处于水平向右的匀强电场中，平衡后，它们的正确位置是图示中的哪一个？&&&&
在水平桌面上，一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B1随时间t的变化关系如图（1）所示.0～1s内磁场方向垂直线框平面向下．圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L、电阻为R，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度恒为B2，方向垂直导轨平面向下，如图（2）所示．若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是下图中的（设向右为静摩擦力的正方向）&&&&
如图所示，将光滑的小球放在竖直挡板和倾角为a的固定斜面间．若缓慢转动挡板至与斜面垂直，则在此过程中&&&&球对斜面的压力逐渐减小球对挡板的压力逐渐减小球对斜面的压力逐渐增大球对挡板的压力逐渐增大
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肺气肿x线报告单
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心肺未见异常。
两侧胸廓对称、所见骨质未见异常；两侧肺野透过度正常，未见异常密度增高影；两肺纹理清晰，无增粗、增多、变形；两肺门无增大、增浓；心影大小、形态如常，主动脉未见异常；纵隔居中，两膈面光整，肋膈角清晰锐利；其它：未见异常。
两肺纹理增粗
两侧胸廓对称、所见骨质未见异常；两侧肺野透过度正常，未见异常密度增高影；两肺纹理增粗、增多、模糊；两肺门未见增大、增浓；心影大小、形态如常，主动脉未见异常；纵隔居中，两膈面光整，肋膈角清晰锐利；其它：未见异常。
符合高血压病心脏改变，请结合临床。
心影呈主动脉型增大，心尖部向左下增大，两侧肺野透过度稍减低；两肺纹理稍增粗、增多，模糊；两肺门稍增大、增浓，模糊；双膈面光整，肋膈角清晰锐利；纵隔居中、无增宽；两侧胸廓对称；所见骨质未见异常；其他：未见异常。
心肺未见明显异常
两侧胸廓对称、所见骨质未见异常；两侧肺野透过度正常，未见异常密度增高影；两肺纹理略增粗、增多；两肺门无增大、增浓；心影大小、形态如常，主动脉未见异常；纵隔居中，两膈面光整，肋膈角清晰锐利；其它：未见异常。
主动脉硬化
主动脉扩张、迂曲、延长，主动脉结向左突出；两侧肺野透光度正常，未见明确实变影；两肺纹理清晰，无增粗、增多、变形；
两侧肺门无增大、增浓；两膈面光整，肋膈角清晰锐利；纵隔居中，心影大小、形态未见异常；其它：未见异常。
主动脉粥样硬化。
主动脉扩张、迂曲、延长，主动脉结向左突出，见弧状钙化影；两侧肺野透光度正常，未见明确实变影；两肺纹理清晰，无增粗、增多、变形；两侧肺门无增大、增浓；双膈面光整，肋膈角锐利清晰；心影大小、形态正常，纵隔居中，无增大；两侧胸廓对称、所见骨质未见异常；其它：未见异常。
DR已报告，PACS补报告
本次检查报告已由DR发出，可在PACS上补上报告，注意与DR一致，不要打印。
DR已报告，PACS勿再重复报告
本次检查报告已由DR发出，勿在PACS上重复发出报告。
登记错误，不发报告
本条记录系登记错误产生，无须书写，勿发报告。
右侧肺不张
右侧肺野呈均匀一致性密度增高影；胸廓塌陷，肋间隙变窄，纵隔向右侧移位，右膈升高，膈影及心缘不清；左侧肺门未见增大、增浓；左膈面光整，肋膈角清晰锐利；心影大小、形态正常，主动脉未见异常；其它：未见异常。
右肺中叶综合征
正位片示右下肺野见一底靠右心缘三角形密度增高影，上界清晰，下界模糊；侧位：呈底向前胸壁，尖向肺门三角形阴影；左侧肺门未见增大、增浓；左膈面光整，肋膈角清晰锐利；心影大小、形态正常，主动脉未见异常；纵隔居中，无增大；其它：未见异常。
右侧肺不张
右侧肺野呈均匀一致性密度增高影；胸廓塌陷，肋间隙变窄，纵隔向右侧移位，膈升高，膈影及心缘不清；左侧肺门未见增大、增浓；左膈面光整，肋膈角清晰锐利；心影大小、形态正常，主动脉未见异常；其它：未见异常。
右肺上叶肺膨张不全
右上叶体积缩小，呈折扇形密度增高影；右肺门上移，水平裂外侧部上移，气管向右移；左侧肺门未见增大、增浓；双膈面光整，肋膈角清晰锐利；心影大小、形态正常，主动脉未见异常；其它：未见异常。
1.右肺下叶肺膨胀不全,2.右肺中、上叶代偿性肺气肿
右下肺野见一尖端与肺门相连，基底位于膈肌之三角形密度增高影，边缘模糊，见内收肺纹理；右膈面及右心缘模糊，右中上肺野透光度增强，肺纹理稀小；侧位：右肺下叶内收呈“双翼状”密度增高影，斜裂向后移位，右膈中后部模糊；左侧肺野透过度正常，未见异常密度增高影；左肺纹理清晰，无增粗、增多、变形，肺门无增大、增浓；左膈面光整，肋膈角清晰锐利；心影大小、形态正常，主动脉未见异常；纵隔居中、无增宽；两侧胸廓对称、所见骨质未见异常；其它：未见异常。
右肺中叶综合征
正位片示右下肺野见一底靠右心缘三角形密度增高影，上界清晰，下界模糊；侧位：呈底向前胸壁，尖向肺门三角形阴影；左侧肺门未见增大、增浓；左膈面光整，肋膈角清晰锐利；心影大小、形态正常，主动脉未见异常；纵隔居中，无增大；其它：未见异常。
左肺上叶肺膨张不全
正位片见左上、中肺野内、中带见大片状密度增高影，阴影下部密度渐低，边缘模糊，气管左移，左上纵隔边缘不清；右侧肺门未见增大、增浓；双膈面光整，肋膈角清晰锐利；心影大小、形态正常，主动脉未见异常；纵隔居中、无增大；两侧胸廓对称，无畸形；其它：未见异常；侧位：见斜裂前移。
两肺肺气肿
胸廓前后径增加、肋间隙增宽，呈桶状；两肺野透过度增高，双肺纹理稀疏变细；心影狭长，两膈低平，位于第11后肋处；两侧肺门稍增大、增浓； 纵隔居中、无增
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1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&&&&2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 为此, 1. 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. x 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. 2.x 线的特性 X 线属于电磁波.波长范围为 o.oo06—50nm.用于 X 线成 像的波长为 O.031 一 o.008nm(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, 穿透性: 具有强穿透力,&&&&3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. 线穿透物体的程度与物体的密度和厚度相关. X 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 荧光效应: 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: 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 电离效应:X 线通过任 电离效应 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 1—2 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,&&&&4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 l—3). (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 O.07nm)的钥靶 X 线管 球,常用电压为 22—35kV,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,&&&&5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: ①离子型, 如泛影葡胺; ②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:①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;⑦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:①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;②作好解释工作,争取患者合作;③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;④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, 线检查作用小. X 由于 X 线具有成像清晰,&&&&6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. X 线量在容许范围内, 如 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:①灰&&&&7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;②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;③X 线吸收率减影处理,以消除某些组织的影像,达到减影目的;④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 1—5). 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)DF DF 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 .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, X 线信号直接 使 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&&&&8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&&&&9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 HounsfieldG. 1969 年设计成功, N. 1972 年问世的. 不同于普通 X CT 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 G.N.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:①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;②计算机系统,将扫描收集到的信息数据进行存储运算;③ 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.&&&&10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&&&&11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
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, 可以更好地显示由软组织构成的器官, CT 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,而换算成 CT 值,用 CT 值说明密度,单位为 HU.水的 CT 值为 OHU, 人体中密度最高的骨皮质吸收系数最高,CT 值为十 1000HU,而空气密度最低, 为一 1000HU.人体中密度不同的各种组织的 CT 值则居于一 1000 到十 1000HU 的 2000 个分度之间.人体软组织的 CT 值多与水相近,但由于 CT 有高的密度分 辨力,所以密度差别虽小,也可形成对比而显影.CT 图像是断层图像,常用的 是横断面或称轴面.为了显示整个器官,需要多帧连续的断层图像.通过 CT 设 备上图像重组程序的使用,可重组冠状面和矢状面的断层图像. 第三节 CT 检查技术 一,普通 CT 扫描 患者卧于检查床上,摆好位置,选好层面厚度与扫描范围,并使扫描部位伸 人扫描架的孔内,即可进行扫描.大都用横断面扫描,层厚用 5 或 10mm,如需 要可选用薄层,如 lmm 或 2mm.扫描时患者要制动,胸,腹部扫描要屏气.因为 轻微的移动或活动可造成伪影,影响图像质量. CT 检查分平扫,对比增强扫描和造影扫描. 1.平扫 是指不用对比增强或造影的普通扫描.一般都是先行平扫. 2.对比增强扫描 是经静脉注人水溶性有机碘对比剂后再行扫描的方法,较&&&&12常应用.血管内注入碘对比剂后,器官与病变内碘的浓度可产生差别,形成密度 差,可能使病变显影更为清楚.常用方法为团注法,即在二十几秒内将全部对比 剂迅速注人. 3.造影扫描 是先行器官或结构的造影,然后再行扫描的方法.临床应用不 多.例如向脑池内注人碘苯六醇或注人空气行脑池造影再行扫描,称之为脑池造 影 CT 扫描,可清楚显示脑池及其中的小肿瘤. 上述三种扫描在普通 CT,螺旋 CT 和电子束 CT 上均可进行,也是 CT 检查的 基本扫描方法,特别是前二种.在工作中常提及高分辨力 CT,是指获得良好空 间分辨力 CT 图像的扫描技术.在 SCT 装置上不难完成.如用普通 CT 装置,则要 求短的扫描时间;薄的扫描层厚,如 1～1.图像重建用高分辨力算法,矩 阵不低于 512X512.高分辨力 CT,可清楚显示微小的组织结构,如肺间质的次 级肺小叶间隔,小的器官如内耳与听骨等.对显示小病灶及病变的轻微变化优于 普通 CT 扫描. 二,图像后处理技术 螺旋 CT,扫描时间与成像时间短,扫描范围长,层厚较薄并获得连续横断 层面数据,经过计算机后处理,可重组冠状,矢状乃至任意方位的断层图像,并 可得到其它显示方式的图像. 1. 再现技术 再现技术有三种, 即表面再现, 最大强度投影和容积再现技术. 再现技术可获得 CT 的三维立体图像,使被检查器官的影像有立体感,通过旋转 而可在不同方位上观察.多用于骨骼的显示和 CT 血管造影(CTA) . 容积再现技术:是利用全部体素的 CT 值,行表面遮盖技术并与旋转相结合, 加上假彩色 编码和不同程度的透明化技术, 使表面与深部结构同时立体地显示. 例如在胸部用于支气管,肺,纵隔,肋骨和血管的成像,图像清晰,逼真. CTA:是静脉内注人对比剂后行血管造影 CT 扫描的图像重组技术,可立体地 显示血管影像.目前 CTA 显示血管较为完美,主要用于脑血管,肾动脉,肺动脉 和肢体血管等.对中小血管包括冠状动脉都可显示.CTA 所得信息较多,无需插 管,创伤小,只需静脉内注人对比剂.因之,已成为实用的检查方法.CTA 应用 容积再现技术可获得血管与邻近结构的同时立体显示. 仿真血管内镜可清楚显示 血管腔,用于诊断主动脉夹层和肾动脉狭窄等. 组织容积与切割显示技术:使用显示特定组织如肿瘤的软件,可行肿瘤的定 量与追踪观察.切割显示软件根据感兴趣区结构的 CT 值,可分离显示彼此重叠 的结构,如肺,纵隔和骨性胸廓. 2.仿真内镜显示技术 仿真技术是计算机技术,它与 CT 或 MRI 结合而开发 出仿真内镜功能.容积数据同计算机领域的虚拟现实结合,如管腔导航技术或漫 游技术可模拟内镜检查的过程,即从一端向另一端逐步显示管腔器官的内腔.行 假彩色编码,使内腔显示更为逼真.有仿真血管镜,仿真支气管镜,仿真喉镜, 仿真鼻窦镜,仿真胆管镜和仿真结肠镜等,效果较好.目前几乎所有管腔器官都 可行仿真内镜显示,无痛苦,易为患者所接受.仿真结肠镜可发现直径仅为 5mm 的息肉,尤其是带蒂息肉.不足的是受伪影的影响和不能进行活检. 三,CT 灌注成像 CT 灌注成像是经静脉团注有机水溶性碘对比剂后,对感兴趣器官,例如脑 (或心脏) ,在固定的层面行连续扫描,得到多帧图像,通过不同时间影像密度 的变化,绘制出每个像素的时间——密度曲线,而算出对比剂到达病变的峰值时 间,平均通过时间,局部脑血容量和局部脑血流量等参数,再经假彩色编码处理&&&&13可得四个参数图.分析这些参数与参数图可了解感兴趣区毛细血管血流动力学, 即血流灌注状态.所以是一种功能成像.当前主要用于急性或超急性脑局部缺血 的诊断,脑梗死及缺血半暗带的判断以及脑瘤新生血管的观察,以便区别脑胶质 细胞瘤的恶性程度.也应用于急性心肌缺血的研究,其结果已接近 MR 灌注成像. 近来也有用于肺, 肝, 胰和肾的研究报告. 灌注成像比 MR 灌注成像操作简单, CT 快捷,是有发展前途的成像技术. 第四节 CT 诊断的临床应用 CT 诊断由于它的特殊诊断价值,已广泛应用于临床.但也应在了解其优势 的基础上,合理的选择应用. CT 可应用于下述各系统疾病的诊断. 中枢神经系统疾病的诊断 CT 价值较高, 应用普遍.对颅内肿瘤,脓肿与肉芽肿,寄生虫病,外伤性血肿与脑损伤,缺血 性脑梗死与脑出血以及椎管内肿瘤与椎间盘突出等病诊断效果好,诊断较为可 靠.因此,除 DSA 仍用以诊断颅内动脉瘤,脑血管发育异常和脑血管闭塞以及了 解脑瘤的供血动脉以外,其他如气脑,脑室造影等均已不用.螺旋 CT,可获得 比较精细和清晰的血管重组图像,即 CTA,而且能做到三维实时显示,所以临床 应用日趋广泛. 对头颈部疾病的诊断,CT 也很有价值.例如,对眶内占位病变,早期鼻窦 癌,中耳小胆脂瘤,听骨破坏与脱位,内耳骨迷路的轻微破坏,耳先天发育异常 以及鼻咽癌的早期发现等.当病变明显,X 线平片虽可确诊,但 CT 检查可观察 病变的细节.至于听骨与内耳骨迷路则需要用 CT 观察. 胸部疾病的 CT 诊断,已日益显示出它的优越性.对肺癌和纵隔肿瘤等的诊 断,很有帮助.低辐射剂量扫描可用于肺癌的普查.肺间质和实质性病变也可以 得到较好的显示.CT 对平片较难显示的病变,例如同心,大血管重叠病变的显 示,更具有优越性.对胸膜,隔,胸壁病变,也可清楚显示. 心及大血管 CT 诊断价值的大小取决于 CT 装置.需要使用多层螺旋 CT 或 EBCT,而普通 CT 诊断价值不大.冠状动脉和心瓣膜的钙化和大血管壁的钙化, 螺旋 CT 和 EBCT 检查可以很好显示.对于诊断冠心病有所帮助.心腔及大血管的 显示,需要经血管注人对比剂,行心血管造影 CT,并且要用螺旋 CT 或 EBCT 进 行扫描.心血管造影 CT 对先心病如心内,外分流和大血管狭窄以及瓣膜疾病的 诊断有价值.多层螺旋 CT,通过图像重组可显示冠状动脉的软斑块.CT 灌注成 像还可对急性心肌缺血进行观察. 腹部及盆部疾病的 CT 检查,应用也日益广泛,主要用于肝,胆,胰,脾, 腹膜腔及腹膜后间隙以及肾上腺及泌尿生殖系统疾病的诊断,尤其是肿瘤性,炎 症性和外伤性病变等.胃肠病变向腔外侵犯以及邻近和远处转移等,CT 检查也 有价值.当然,胃肠管腔内病变情况主要仍依赖于钡剂造影和内镜检查及病理活 检. 骨骼肌肉系统疾病,多可通过简便,经济的 X 线检查确诊,使用 CT 检查较 少.但 CT 对显示骨变化如骨破坏与增生的细节较 X 线成像为优. 第四章 磁共振成像 磁共振成像(MRI)是利用原子核在磁场内所产生的信号经重建成像的一种 影像技术.早在 1946 年 Block 和 Purcell 就发现了物质的核磁共振现象并应 用于化学分析上,而形成了核磁共振波谱学.1973 年 1auterbur 发表了 MRI 成 像技术,使核磁共振应用于临床医学领域.为了准确反映其成像基础,避兔与核 素成像混淆, 现已将核磁共振成像改称为磁共振成像. 参与 MRI 的成像因素较多,&&&&14决定 MRI 信号强度的参数至少有 10 个以上,只要有 l 个参数发生变化,就可在 MRI 信号上得到反映.因此,MRI 具有极大的临床应用潜力.由于对 MRI 成像的 贡献,lauterbur 与 Mansfierd 共获 2003 年的诺贝尔奖金. 第一节 MRI 成像基本原理与设备 一,MRI 成像基本原理 所有含奇数质子的原子核均在其自旋过程中产生自旋磁动量,也称核磁矩, 它具有方向性和力的效应, 故以矢量来描述. 核磁矩的大小是原子核的固有特性, 它决定 MRI 信号的敏感性.氢的原子核最简单,只有单一的质子,故具有最强的 磁矩,最易受外来磁场的影响,并且氢质于在人体内分布最广,含量最高,因此 医用 MRI 均选用 H 为靶原子核.人体内的每一个氢质子可被视作为一个小磁体, 正常情况下,这些小磁体自旋轴的分布和排列是杂乱无章的,若此时将人体置人 在一个强大磁场中,这些小磁体的自旋轴必须按磁场磁力线的方向重新排列.此 时的磁矩有二种取向:大部分顺磁力线排列,它们的位能低,状态稳;小部分逆 磁力线排列,其位能高.两者的差称为剩余自旋,由剩余自旋产生的磁化矢量称 为净磁化矢量,亦称为平衡态宏观磁场化矢量 M0.在绝对温度不变的情况下, 两种方向质子的比例取决于外加磁场强度. 在 MR 的坐标系中,顺主磁场方向为 Z 轴或称纵轴,垂直于主磁场方向的平 面为 XY 平面或称水平面,平衡态宏观磁化矢量 M.此时绕 Z 轴以 Larmor 频率自 旋,如果额外再对 M0 施加一个也以 Larmor 频率的射频脉冲,使之产生共振,此 时 M0 就会偏离 Z 轴向 XY 平面进动,从而形成横向磁化矢量,其偏离 Z 轴的角度 称为翻转角.翻转角的大小由射频脉冲的大小来决定,能使 M 翻转 90&至 XY 平 面的脉冲称之为 90 度脉冲. 在外来射频脉冲的作用下 M0 除产生横向磁化矢量外, 这些质子同向进动,相位趋向一致. 当外来射频脉冲停止后,由 M0 产生的横向磁化矢量在晶格磁场(环境磁场) 作用下,将由 XY 平面逐渐回复到 Z 轴,同时以射频信号的形式放出能量,其质 子自旋的相位一致性亦逐渐消失,并恢复到原来的状态.这些被释放出的,并进 行了三维空间编码的射频信号被体外线圈接收,经计算机处理后重建成图像. 在 MRI 的应用中常涉及如下几个概念: 弛豫:是指磁化矢量恢复到平衡态的过程,磁化矢量越大,MRI 探测到的信 号就越强. 纵向弛豫:又称自旋一晶格弛豫或 T1 弛豫,是指 90&射频脉冲停止后纵向 磁 化逐渐恢复至平衡的过程, 亦就是 M0 由 XY 平面回复到 Z 轴的过程 (图 4-2) . 其快慢用时间常数 T2 来表示,可定义为纵向磁化矢量从最小值恢复至平衡态的 63%所经历的弛豫时间.不同的组织 T1 时间不同,其纵向弛豫率的快慢亦不同, 故产生了 MR 信号强度上的差别,它们在图像上则表现为灰阶的差别.由于纵向 弛豫是高能原子核释放能量恢复至低能态的过程, 所以它必须通过有效途径将能 量传递至周围环境 (晶格) 中去, 晶格是影响其弛豫的决定因素. 大分子物质 (蛋 白质)热运动频率太慢,而小分子物质(水)热运动太快,两者都不利于自旋能 量的有效传递,故其 T1 值长(MR 信号强度低) ,只有中等大小的分子(脂肪) 其热运动频率接近 Larmor 频率,故能有效快速传递能量,所以 TI 值短(MR 信 号强度高) 通过采集部分饱和的纵向磁化产生的 MR 信号,具有 T1 依赖性,其 . 重建的图像即为 T1 加权图像. 横向弛豫:又称为自旋一自旋弛豫或 T2 弛豫.横向弛豫的实质是在射频脉 冲停止后,质子又恢复到原来各自相位上的过程,这种横向磁化逐渐衰减的过程&&&&15称为 T2 弛豫.T2 为横向弛豫时间常数,它等于横向磁化由最大值衰减至 37%时 所经历的时间,它是衡 量组织横向磁化衰减快慢的一个尺度. T2 值也是一个 具有组织特异性的时间常数,不同组织以及正常组织和病理组织之间有不同的 T2 值.大分子(蛋白质)和固体的分子晶格固定,分子间的自旋一自旋作用相 对恒定而持久,故它们的横向弛豫衰减过程快,所以 T2 短(MR 信号强度低) , 而小分子及液体分子因具有快速平动性,使横向弛豫衰减过程变慢,故 T;值长 (MR 信号强度高) .MR 信号主要依赖 T2 而重建的图像称为 T2 加权图像. 二,MRI 设备 磁共振成像设备包括 5 个系统:磁体系统,梯度系统,射频系统,计算机及 数据处理系统以及辅助设备部分. 磁体分常导型,永磁型和超导型三种,目前常用的有超导型磁体和永磁体. 磁体性能的主要参数有磁场强度,磁场均匀性,磁场稳定性等.常导型的线圈用 铜,铝线绕成,磁场强度可达 0.15T～0.3T;永磁型的磁体由磁性物质制成的磁 砖所组成,较重,磁场强度偏低,最高可达 0.3T;超导型的线圈用银一钛合金 线绕成,医用 MR 设备所用的磁场强度一般为 0.35T～ 3.OT. 梯度系统由梯度 放大器及 X,Y,Z 三组梯度线圈组成.它的作用是修改主磁场,产生梯度磁场. 其磁场强度虽只有主磁场的几百分之一, 但梯度磁场为人体 MRI 信号提供了空间 定位的三维编码的可能.由于对图像空间分辨力的要求越来越高,故对梯度磁场 的要求也高,目前梯度系统提供的梯度场强已高达 60MT/M. 射频系统用来发射射频脉冲,使磁化的氢质子吸收能量而产生共振.在弛豫 过程中氢质子释放能量并发出 MRI 信号,后者被检测系统接收.射频系统主要由 发射与接收两部分组成,其部件包括射频发射器,功率放大器,发射线圈,接收 线圈以及噪声信号放大器等. MRI 设备中的计算机系统主要包括模/数转换器,阵列处理机及用户计算机 等.其数据采集,处理和图像显示,除图像重建由傅里叶变换代替了反投影外, 其它与 CT 设备非常相似. 第二节 MRI 图像特点 人体不同器官的正常组织与病理组织的 T1 值是相对固定的,而且它们之间 有一定的差别,T2 值也是如此.这种组织间弛豫时间上的差别,是磁共振成像 诊断的基础.值得注意的是,MRI 的影像虽然也以不同的灰度显示,但其反映的 是 MRI 信号强度的不同或弛豫时间 T1 与 T2 的长短,而不象 CT 图像,灰度反映 的是组织密度.一般而言,组织信号强,图像所相应的部分就亮,组织信号弱, 图像所相应的部分就暗,由组织反映出的不同的信号强度变化,就构成组织器官 之间,正常组织和病理组织之间图像明暗的对比. MRI 的图像若主要反映组织间 T1 特征参数时,为 T1 加权像,它反映的是组 织间 T1 的差别,T1WI 有利于观察解剖结构.若主要反映组织间 T2 特征参数时, 则为 T2 加权像,T2WI 对显示病变组织较好.还有一种称为质子密度加权像的图 像,其图像的对比主要依赖于组织的质子密度,又简称质于加权像. MRI 是多参数成像,因此,在 MRI 成像技术中,采用不同的扫描序列和成像 参数,可获得 T1 加权像,T2 加权像和质子加权像.在经典的自旋回波(SE)序 列中,通过调整重复时间(TR)和回波时间(TE) ,就可得到上述三种图像.一 般短 TR,短 TE 可获得 T1 加权像;长 TR,长 TE 可获得 T2 加权像,长 TR,短 TE 可获得质子加权像. 第三节 MRI 检查技术&&&&16MRI 成像技术有别于 CT 扫描,它不仅可行横断面,还可行冠状面,矢状面 以及任意斜面的直接成像.同时还可获得多种类型的图像,如 T1WI,T2WI 等. 若要获取这些图像必须选择适当的脉冲序列和成像参数. 一,序列技术 MRI 成像的高敏感性基于正常组织与病理组织弛豫时间 T1 及 T2 的不同,并 受质子密度,脉冲序列的影响,常用的脉冲序列有: 1.自旋回波(SE)序列 采用&90°-180°&脉冲组合形式构成.其特点为 可消除由于磁场不均匀性所致的去相位效应, 磁敏感伪影小. 但其采集时间较长, 尤其是 T2 加权成像,重 T2 加权时信噪比较低.该序列为 MRI 的基础序列. 2.反转恢复(IR)序列 采用&180°-90°-180°&脉冲组合形式构成.其特 点为具有较强的 T1 对比,短反转时间(TI)的反转恢复序列,同时具有强的 T2 对比,还可根据需要设定 TI,饱和特定组织产生具有特征性对比的图像,如短 T1 反转恢复(STIR) ,液体衰减反转恢复(FLAIR)等序列. 3.快速自旋回波(FSE)序列 采用&90°-180°-180°-...&脉冲组合形 式构成.其图像对比性特征与 SE 相似,磁敏感性更低,成像速度加快,使用大 量 180°射频脉冲,射频吸收量增大,其中 T2 加权像中脂肪高信号现象是 TSE 与 SE 序列的最大区别. 4.梯度回波(GRE)序列 梯度回波技术中,激励脉冲小于 90°,翻转脉冲 不使用 180°,取而代之的是一对极性相反的去相位梯度磁场及相位重聚梯度磁 场, 其方法与 SE 中频率编码方向的去相位梯度及读出梯度的相位重聚方法相同. 由于小翻转角使纵向磁化快速恢复,缩短了重复时间 TR,也不会产生饱和效应, 故使数据采集周期变短,提高了成像速度.其最常用的两个序列是快速小角度激 发(FLASH)序列和稳态进动快速成像(FISP)序列. 5.快速梯度自旋回波(TGSE)序列 TGSE 是在 TSE 的每个自旋回波的前面和 后面,再产生若干个梯度回波,使 180°翻转脉冲后形成一组梯度和自旋的混合 回波信号,从而提高单位重复时间(TR)的回波数.该序列具有 SE 及 TSE 的对 比特点,且较之具有更高的磁敏感性,采集速度进一步加快. 6.单次激发半傅里叶采集快速自旋回波(HASTE)序列 该序列在一次激励 脉冲后使用 128 个 180°聚焦脉冲,采集 128 个回波信号,填写在 240X256 的 K 空间内.HASTE 序列具有 TSE 序列 T2 加权图像的特征,每幅图像仅需一次激励 便可完成数据采集,高速采集可冻结呼吸及其它生理性运动.因此该序列多用于 有生理性运动器官的 T2 加权成像. 7.平面回波成像(EPI)EPI 技术是迄今最快的 MRI 成像技术,它是在一次 射频脉冲激励后在极短的时间内(30ms～100ms)连续采集一系列梯度回波,用 于重建一个平面的 MRI 图像.EPI 技术已在临床广泛应用,单次激发 EPI,以扩 散成像,灌注成像,脑运动皮层功能成像为目前主要的应用领域,多次激发 EPI 则在心脏快速成像,心脏电影,血管造影,腹部快速成像等领域取得进展. 二,MR 对比增强检查 MRI 影像具有良好的组织对比,但正常与异常组织的弛豫时间有较大的重 叠,其特异性仍较差.为提高 MRI 影像对比度,一方面着眼于选择适当的脉冲序 列和成像参数,以更好地反映病变组织的实际大小,程度及病变特征;另一方面 则致力于人为地改变组织的 MRI 特征性参数,即缩短弛豫时间.MRI 对比剂可克 服普通成像序列的限制,它能改变组织和病变的弛豫时间,从而提高组织与病变 间的对比.&&&&17MRI 对比剂按增强类型可分为阳性对比剂(如钆-二乙三胺五乙酸,即 Gd 一 DTPA)和阴性对比剂(如超顺磁氧化铁即 SPIO).按对比剂在体内分布分为细胞 外间隙对比剂(如 Gd-DTPA) ,细胞内分布或与细胞结合对比剂(如肝细胞靶向 性对比剂钆卞氧丙基四乙酸盐(Gd—EOB-DTPA) ,网状内皮细胞向性对比剂(如 SPIO)和胃肠道磁共振对比剂. 目前临床上最常用的 MRI 对比剂为 Gd-DTPA.其用药剂量为 0.lmmol/kg, 采用静脉内快速团注,约在 60 秒内注射完毕.对于垂体,肝脏及心脏,大血管 等检查还可采用压力注射器行双期或动态扫描.常规选用 T1WI 序列,结合脂肪 抑制或磁化传递等技术可增加对比效果. 三,MR 血管造影技术 磁共振血管造影(MRA)是对血管和血流信号特征显示的一种技术.MRA 作 为一种无创伤性的检查,与 CT 及常规放射学相比具有特殊的优势,它不需使用 对比剂,流体的流动即是 MRI 成像固有的生理对比剂.流体在 MRI 影像上的表现 取决于其组织特征,流动速度,流动方向,流动方式及所使用的序列参数. 常用的 MRA 方法有时间飞越(TOF)法和相位对比(PC)法.三维 TOF 法的 主要优点是信号丢失少,空间分辨力高,采集时间短,它善于查出有信号丢失的 病变如动脉瘤,血管狭窄等;二维 TOF 法可用于大容积筛选成像,检查非复杂性 慢流血管;三维 PC 法可用于分析可疑病变区的细节,检查流量与方向;二维 PC 法可用于显示需极短时间成像的病变,如单视角观察心动周期. 近年来发展起来一种新的 MRA 方法,称对比增强 MRA(CE-MRA) ,其适用范 围广,实用性强,方法是静脉内团注 2～3 倍于常规剂量的 Gd-DTPA 对比剂,采 用超短 TR,TE 快速梯度回波技术,三维采集,该方法对胸腹部及四肢血管的显 示极其优越. 四,MR 电影成像技术 磁共振电影(MRC)成像技术是利用 MRI 快速成像序列对运动脏器实施快速 成像, 产生一系列运动过程的不同时段 (时相) 的&静态&图像. 将这些&静态& 图像对应于脏器的运动过程依次连续显示,即产生了运动脏器的电影图像.MRC 成像不仅具有很好的空间分辨力,更重要的是它具有优良的时间分辨力,对运动 脏器的运动功能评价有重要价值. 对于无固定周期运动的脏器,如膝关节,颠颌关节等,其 MRC 的方法是将其 运动的范围分成若干相等的空间等分,在每一个等分点采集一幅图像,然后将每 个空间位置的图像放在一个序列内连续显示即成为关节运动功能的电影图像. 五,MR 水成像技术 磁共振水成像(MR hydrography)技术主要是利用静态液体具有长 T2 弛豫 时间的特点.在使用重 T2 加权成像技术时,稀胆汁,胰液,尿液,脑脊液,内 耳淋巴液,唾液,泪水等流动缓慢或相对静止的液体均呈高信号,而 T2 较短的 实质器官及流动血液则表现为低信号,从而使含液体的器官显影. 作为一种安全,无需对比剂,无创伤性的影像学检查手段,MR 水成像技术 已经提供了有价值的诊断信息,在某种程度上可代替诊断性 ERCP,PTC,IVP,X 线椎管造影,X 线涎管造影及泪道造影等传统检查.MR 水成像技术包括 MR 胰胆 管成像(MRCP) ,MR 泌尿系成像(MRU) ,MR 椎管成像(MRM) ,MR 内耳成像,MR 涎腺管成像,MR 泪道成像及 MR 脑室系统成像等(图 4-4b～d) . 六,脑功能成像 脑功能性磁共振成像(fMRI)可提供人脑部的功能信息,为 MRI 技术又开启&&&&18了一个全新的研究领域,它包括扩散成像(DI) ,灌注成像(PI)和脑活动功能 成像,三种不同功能成像的生理基础不同. 1.扩散成像 当前 DI 主要用于脑缺血的检查,是由于脑细胞及不同神经束 的缺血改变,导致水分子的扩散运动受限,这种扩散受限可以通过扩散加权成像 (DWI)显示出来.DWI 在对早期脑梗死的检查中有重要临床价值.脑组织在急 性或超急性梗死期,首先出现细胞毒性水肿,使局部梗死区组织的自由水减少, 表观扩散系数(ADC 值)显著下降,因而在 DWI 上表现为高信号区,但这在常规 T1, 加权成像上的变化不明显. 技术可由快速梯度回波序列完成, T2 DWI 但在 EPI 技术中表现得更为完善. 2.灌注成像 PI 通过引人顺磁性对比剂,使成像组织的 T1,T2 值缩短,同 时利用超快速成像方法获得成像的时间分辨力. 通过静脉团注顺磁性对比剂后周 围组织微循环的 T1,T2 值的变化率,计算组织血流灌注功能;或者以血液为内 源性示踪剂 (通过利用动脉血液的自旋反转或饱和方法),显示脑组织局部信号的 微小变化,而计算局部组织的血流灌注功能.PI 还可用于肝脏病变的早期诊断, 肾功能灌注以及心脏的灌注分析等. 3. 脑活动功能成像 是利用脑活动区域局部血液中氧合血红蛋白与去氧血红 蛋白比例的变化,所引起局部组织 T2*的改变,从而在 T2*加权像上可以反映出 脑组织局部活动功能的成像技术.这一技术又称之为血氧水平依赖性 MR 成像 (BOLD MRI) .它是通过刺激周围神经,激活相应皮层中枢,使中枢区域的血流 量增加,进而引起血氧浓度及磁化率的改变而获得的. 七,MR 波谱技术 磁共振波谱(MRS)技术是利用 MR 中的化学位移现象来测定分子组成及空间 分布的一种检测方法.随着临床 MRI 成像技术的发展,MRS 与 MRI 相互渗透,产 生了活体磁共振波谱分析技术及波谱成像技术, 从而对一些由于体内代谢物含量 改变所致的疾病有一定的诊断价值. 在均匀磁场中,同种元素的同一种原子由于其化学结构的差异,其共振频率 也不相同,这种频率差异称化学位移.MRS 实际上就是某种原子的化学位移分布 图.其横轴表示化学位移,纵轴表示各种具有不同化学位移原子的相对含量. 目前常用的局部 1H 波谱技术,是由一个层面选择激励脉冲紧跟二个层面选 择重聚脉冲,三者相互垂直,完成&定域&共振,使兴趣区的 1H 原子产生共振, 其余区域则不产生信号.定域序列的一个主要特点是能在定域区产生局部匀场. 脉冲间隔时间决定回波时间.在 1H 波 谱中,回波时间通常为 20ms～30ms,此 时质子波谱具有最确定的相位,从而产生最佳分辨的质子共振波谱. 第四节 MRI 诊断的临床应用 由于 MRI 磁场对电子器件及铁磁性物质的作用,有些患者不宜行此项检查, 如置有心脏起搏器的患者;颅脑手术后动脉夹存留的患者;铁磁性植人物者(如 枪炮伤后弹片存留及眼内金属异物等) ;心脏手术后,换有人工金属瓣膜患者; 金属假肢,关节患者;体内有胰岛素泵,神经刺激器患者,以及妊娠三个月以内 的早孕患者等均应视为 MRI 检查的禁忌证. MRI 的多方位,多参数,多轴倾斜切层对中枢神经系统病变的定位定性诊断 极其优越.在对中枢神经系统疾病的诊断中,除对颅骨骨折及颅内急性出血不敏 感外,其它如对脑部肿瘤,颅内感染,脑血管病变,脑白质病变,脑发育畸形, 脑退行性病变,脑室及蛛网膜下腔病变,脑挫伤,颅内亚急性血肿以及脊髓的肿 瘤,感染,血管性病变及外伤的诊断中,均具较大的优势.MRI 可诊断超急性期&&&&19脑梗死. MRI 不产生骨伪影,对后颅凹及颅颈交界区病变的诊断优于 CT.MRI 具有软 组织高分辨特点及血管流空效应,可清晰显示咽,喉,甲状腺,颈部淋巴结,血 管及颈部肌肉. 由于纵隔内血管的流空效应及纵隔内脂肪的高信号特点,形成了纵隔 MRI 图像的优良对比.MRI 对纵隔及肺门淋巴结肿大和占位性病变的诊断具有较高的 价值,但对肺内钙化及小病灶的检出不敏感.运用心电门控触发技术,可对.已 肌,心包病变,某些先天性心脏病作出准确诊断.MRI 可显示心脏大血管内腔, 故对心脏大血管的形态学与动力学的研究可在无创的检查中完成.特别是 MR 电 影, 的应用, MRA 使得 MRI 检查在对心血管疾病的诊断方面具有良好的应用前景. 多参数技术在肝脏病变的鉴别诊断中具有重要价值. 有时不需对比剂即可通 过 T1 加权像和 T2 加权像直接鉴别肝脏囊肿, 海绵状血管瘤, 肝癌及转移癌. MRCP 对胰胆管病变的显示具有独特的优势.胰腺周围有脂肪衬托,采用抑脂技术可使 胰腺得以充分显示.肾与其周围脂肪囊在 MRI 图像上形成鲜明的对比,肾实质与 肾盂内尿液也可形成良好对比.MRI 对肾脏疾的诊断具有重要价值.MR 泌尿系成 像(MRU)可直接显示尿路,对输尿管狭窄,梗阻具有重要诊断价值. MRI 多方位,大视野成像可清晰显示盆腔的解剖结构.尤其对女性盆腔疾病 诊断有价值,对盆腔内血管及淋巴结的鉴别较容易,是盆腔肿瘤,炎症,子宫内 膜异位症,转移癌等病变的最佳影像学检查手段.MRI 也是诊断前列腺癌,尤其 是早期者的有效方法. MRI 对四肢骨骨髓炎,四肢软组织内肿瘤及血管畸形有较好的显示效果,可清晰 显示软骨,关节囊,关节液及关节韧带,对关节软骨损伤,韧带损伤,关节积液 等病变的诊断具有其他影像学检查所无法比拟的价值, 在关节软骨的变性与坏死 诊断中,早于其他影像学方法. 第五章 不同成像的观察,分析及综合应用 第一节 不同成像的观察与分析 各种影像学方法的成像原理不同,其组织学特点在图像上的表现亦不同.X 线成像和 CT 显示出的是组织器官间,正常组织与病理组织间的密度差异;MRI 则体现的是它们之间的信号强度不同; 超声则是以它们之间因不同的声阻抗和衰 减差别产生的不同回波构成图像.它们的共同点都是以不同的灰度构成解剖图 像,如同一张黑白照片.但对于不同的成像方法而言,相同的组织或病变则表现 为不同的灰度,如骨路组织在 X 线平片和 CT 上呈白影,而在 MRI 上则呈黑影, 这是因骨骼组织含钙多,而含氢质子少的原因.由此可见,只有在了解了各种影 像学方法的成像原理后,才能正确解读各种图像. 一,×线成像观察与分析 在观察分析 X 线图像时,应首先注意摄影条件和体位是否满足临床诊断需 要,摄影条件的欠缺,摄影部位的偏离和遗漏,常是造成漏诊和误诊的重要原因 之一.其次要按一定的顺序,全面系统地观察 X 线片,并结合临床表现,着重观 察分析靶区.例如,在分析胸片时,应注意按序观察胸廓,肺,纵隔,膈肌,心 脏及大血管,其中肺要观察整个肺野和肺门.在分析骨路 X 线片时,要观察骨, 关节解剖结构是否正常,并着重观察骨皮质,骨松质,骨髓腔和周围软组织. 识别异常 X 线表现的基础是熟悉正常和变异的 x 线表现. 异常的 X 线表现主 要是受检器官形态和密度的改变,例如,肺纤维化既可使胸廓和肺的形态发生改 变,又因肺内病变处含气量减少,纤维结缔组织增加而使肺野的密度增加.&&&&20病变的 X 线表现与病变的病理学有关, 故需用病理学的知识来解释 X 线表现, 其分析要点如下:①病变的位置和分布:肺尖的渗出性病变多为结核,而在肺底 部则多为肺炎.骨肉瘤好发于干骺端,骨巨细胞瘤常位于骨端.②病变的数目和 形状:肺内多发球形病灶多为转移所致,而单发病灶则应考虑为肺癌,错构瘤或 炎性假瘤等;肺内炎症多为片状或斑片状影.⑦病变边缘:一般良性肿瘤,慢性 炎症和病变愈合期, 边缘锐利; 恶性肿瘤, 急性炎症和病变进展阶段边缘多模糊. ④病变密度:病变组织的密度可高于或低于正常组织,肺内密度降低可为肺气肿 或肺大泡所致,密度增高为肺实变或占位病变引起.⑤邻近器官组织的改变:肺 内大面积密度增高时,可根据胸廓扩大或是下陷,肋间隙增宽还是变窄,膈的下 降或是上升,纵隔是推移或牵拉等改变来判断病变性质.前者为胸腔积液所造成 的改变,而后者则多为肺不张,胸膜肥厚粘连所致.⑥器官功能的改变:主要是 观察心脏大血管的搏动,胃肠道的蠕动,膈的呼吸运动等,这有时是疾病早期发 现的依据之一. 二,CT 观察与分析 在观察分析 CT 图像时,应先了解扫描的技术与方法,是平扫还是对比增强 扫描.应指出,在观察电视荧屏上的 CT 图像时,需应用一种技术,即窗技术, 包括窗位(L)和窗宽(W).分别调节窗位和窗宽,可使某一欲观察组织,如骨骼或 软组织显示更为清楚.窗位和窗宽在 CT 照片上则是固定的并均有显示.对每帧 CT 图像要进行细致观察,结合一系列多帧图像的观察,可立体地了解器官的大 小,形状和器官间的解剖关系.凡病变够大并与邻近组织有足够的密度差,即可 显影.根据病变密度高于,低于或等于所在器官的密度而分为高密度,低密度或 等密度病变.如果密度不均,有高有低,则为混杂密度病变.发现病变要分析病 变的位置,大小,形状,数目和边缘,还可测定 CT 值以了解其密度的高低.如 行对比增强扫描,则应首先明确检查技术,是单期或多期增强扫描,还是动态增 强扫描,并分析病变有无密度上的变化,即有无强化.如病变密度不增高,即为 不强化;密度增高,则为强化.强化程度不同,形式各异,可以是均匀强化或不 均匀强化,或只是病变周边强化即环状强化.对强化区行 CT 值测量,并与平扫 的 CT 值比较或行各期 CT 值比较,可了解强化的程度及随时间所发生的变化.此 外,还要观察邻近器官和组织的受压,移位和浸润,破坏等. 综合分析器官大小,形状的变化,病变的表现以及邻近器官受累情况,就有 可能对病变的位置,大小与数目,范围以及病理性质作出判断.和其他成像技术 一样,还需要与临床资料结合,并同其它影像诊断综合分析,才可作出诊断. CT 在查出病变,确定病变位置及大小与数目方面较为敏感而且可靠,但对 病理性质的诊断,也有一定的限度. 三,超声图像观察与分析 观察分析超声图像时, 百先应了解切面方位, 以便于认清所包括的解剖结构. 并注意分析以下内容: 1.外形 脏器的形态轮廓是否正常,有无肿大或缩小. 2. 边界和边缘回声 肿块有边界回声且显示光滑完整者为具有包膜的证据; 无边界回声和模糊粗糙,形态不规则者多为无包膜的浸润性病变.除观察边缘回 声光滑或粗糙,完整或有中断等征象外,边缘回声强度也有重要区别,某些结节 状或团块状肿块周边环绕一圈低回声暗圈,即&暗环&征,或周边为高回声的边 缘,即&光轮&征等. 3.内部结构特征 可分为结构如常,正常结构消失,界面增多或减少,界&&&&21面散射点的大小与均匀度以及其他各种不同类型的异常回声等. 4.后壁及后方回声 由于人体各种正常组织和病变组织对声能吸收衰减不 同,则表现后壁与后方回声的增强效应或减弱乃至形成后方&声影&,如衰减系 数低的含液性的囊肿或脓肿,则出现后方回声增强,而衰减系数高的纤维组织, 钙化,结石,气体等则其后方形成&声影&.另外,某些质地均匀,衰减较大的 实质性病灶,内部可完全表现为低回声,在声像图上酷似液性病灶,但无后壁及 后方回声增强效应可资区别. 5.周围回声强度 当实质性脏器内有占位性病变时,可致病灶周围回声的 改变,如系膨胀性生长的病变,则其周围回声呈现较均匀性增强或有血管挤压移 位;如系浸润性生长病变,则其周围回声强弱不均或血管走行中断.肝脓肿则在 其边缘与正常组织之间出现从高回声向正常回声过渡的&灰阶梯度递减区&. 6.毗邻关系 根据局部解剖关系判断病变与周围脏器的连续性,有无压迫, 粘连或浸润.如胰头癌时可压迫胆总管致肝内外胆管扩张,胆囊肿大以及周围血 管的挤压移位,淋巴结或远处脏器转移灶等. 7.脏器活动情况 脏器的活动可反映脏器组织的功能状况,如心肌出现缺 血和梗死时,其相应部位的心肌将出现室壁运动异常.通过观察心脏瓣膜的活动 可判断有无瓣膜狭窄和关闭不全. 8.脏器结构的连续性 分析脏器的连续性可为疾病诊断提供重要依据.如 先天性室间隔缺损表现为室间隔的连续性中断. 9.血流的定性分析 通过频谱型多普勒和彩色多普勒技术,主要分析血流 速度,血流时相,血流性质和血流途径. 10.血流的定量分析 多普勒超声心动图的定量分析包括血流量,压力阶差 和瓣口面积的测量. 四,MRl 观察与分析 病变在 MRI 上通常有四种信号强度的改变:①等信号强度:指病变与周围组 织呈相同灰度,平扫无法识别病灶,有时需借助 MRI 对比剂的顺磁性效应以增加 病变信号强度,使之与周围组织产生对比差别;②低信号强度:MRI 片上病灶信 号强度不及周围组织亮;③高信号强度:MRI 片上病变组织的信号强度高于周围 组织;④混杂信号强度:病变区包括以上二种或三种信号强度改变,例如肝癌伴 出血坏死时在 T2WI 片上可呈现混杂信号强度改变. 在进行 MR 诊断时,首先必须明确病变的部位,形态,数目,分析病变在各 个序列中的信号强度,强化特征,周围水肿以及相邻结构的改变,再结合临床病 史及必要的实验室检查,一般均能作出较为准确的定位和定性诊断. 下面简述 MRI 诊断时应遵循的一般规律: 1.仔细观察各扫描方位,每个序列的每帧图像,如矢状位,冠状位,轴位 等,以便获得病变的立体感,这是判断病变的起源及定位诊断的主要依据. 2.病变在每个序列中的信号强度和强化方式是定性诊断的关键,如肝癌表 现为稍长 Tl 和稍长 T2 信号;肝血管瘤表现为稍长 Tl 和极长 T2 信号;肝囊肿表 现为极长 Tl 和极长 T2 信号;某些病变如脂肪瘤的信号强度更具特征性,呈短 Tl 高信号,在脂肪抑制序列上其与脂肪信号同步降低.病变是否强化以及强化 方式有重要诊断价值.一般认为,肿瘤性病变绝大多数有明显强化,而非肿瘤性 病变一般不出现强化.又如,肝血管瘤增强后自周边呈向心性强化,直至充填整 个病灶,这种强化方式是肝血管瘤的特征. 3.病变的大小,形态,数目,部位及其毗邻关系,有助于病变的定性诊断.&&&&22一般来讲,恶性肿瘤易多发,形态不规则;良性肿瘤多单发,呈类圆形.某些病 变有特定的发病部位,对定性诊断有帮助,如室管膜瘤易发生在脑室内,生殖细 胞瘤多位于松果体区,颅咽管瘤多发生在鞍区. 4.一些特殊的 MR 检查如 MR 水成像,MRA,MRS,fMN 等是定性诊断的重要 补充,但往往需要结合常规 MRI 检查方能确诊,如胰头癌在 MRCP 上只能显示胆 总管及主胰管梗阻的部位和程度,对癌瘤本身则无法显示;大面积脑梗死 MRA 只能观察到某支血管的闭塞,而无法显示梗塞的部位和范围.因此,MR 特殊检 查必须与常规 MRI 相结合,缺一不可. 对部分病变而言,MRI 表现缺少特异性,定