影像科不同成像技术的特点和临床应用

磁共振成像
（magnetic resonance imaging，MRI）
磁共振成像（MRI）是利于人体 中的氢原子核在磁场中受到射 频脉冲激励而发生核磁共振现 象，产生磁共振信号，经过信 号采集和计算机处理获得图像 的成像技术
1973年Lauterbur发表的新技术
MRI图像的特点
如同CT图像一样，MRI图像也是数字化图像， 是重建的灰阶图像，因此亦具有窗技术显示和能 够进行各种图像后处理的特点
不同成像技术的成像基础
X线与CT：依据组织间的密度差异，黑、白灰度所反 映的是对X线吸收值的不同 MRI：依据组织间的弛豫时间差异，黑、白灰度所映 的是代表弛豫时间长短的信号强度 超声：依据不同组织所具有的声阻抗和衰减的声学特 性，黑、白灰度代表的是回声的弱与强
X线图像的来自百度文库点
X线图像是X线束穿透某一部位内不同密度和厚 度组织结构后的投影总和，是该穿透路径上各个 结构影像的相互叠加，这种叠加的结果，可使一 些组织结构或病灶的投影因累积增益而得到很好 的显示，但也可使一些组织或病灶的投影被覆盖 而较难或不能显示。
3D容积再现软件包
Feature Description One-touch heart with automated tissue & bone removal 3D visualization: Coronary arteries Heart chambers Calcified plaques Stenoses/stents Bypass grafts
病变密度高于周围组织而厚度小于层面厚 度，则所测病变CT值低于其本身。 病变密度 低于周围组织而厚度小于层面厚度，则所测病 变CT值要高于其本身。
CT图像的特点
A
层厚=物体，所测CT值准确
直径10mm物体全部在扫描层中，
B
中心CT值基本准确，周边不准确
物体部分位于扫描层面内，不
C
能准确测得真实CT值
不同密度组织与x线成像的关系
X线图像的特点
由于X线束是从X线管向人体作锥形投射，因此， 将使X线影像有一定程度放大并产生伴影。伴影使 X线影像的清晰度减低。
锥形投射使处于中心射线部位的X线影像有放大， 但仍保持被照体原来的形状，并无图像歪曲或失 真；而边缘射线部位的X线影像，由于倾斜投射， 对被照体则既有放大，又有歪曲。
支架放置计划软件
直接三维技术
薄层重建功能
仿真结肠技术
肺结节检测技术
心脏冠状动脉三维成像技术 第三军医大学西南医院放射科
CT灌注技术
虚拟结肠镜
正常CT灌注图
CBF
CBV
MTT
CT脑灌注成像临床应用
脑血流容积图（CBV） 右侧病灶无血容积，左侧血液容积减低
脑血流量图 （CBF） 右侧坏死灶 无血流灌注 ，左侧病变 区血流量下 降
MRI图像的特点
正常胸片
正常CR胸片
X线图像的特点
X线图像由自黑到白不同灰度的影像组成，属 于灰度成像 这种灰度成像是通过密度及其变化来反映人 体组织结构的解剖和病理状态
X线图像的特点
人体组织结构的密度与X线图像上的密度是两 个不同的概念 前者是指人体组织单位体积物质的质量 后者则指X线图像上所示影像的黑白程度 两者之间有一定的关系，即物质的密度高，比 重大，吸收的X线量多，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， 在图像上呈黑影（低密度、中等密度、高密度）
目前最为常用的分子影像学技术有核医学成像技术，尤以 PET的分子显像研究最具活力。另外，MR成像及MR波谱成 像（MRS）、光学成像以及红外线光学体层亦颇多使用。
分子影像学
分子影像学的优势，可以概括为三点：
分子影像技术可将基因表达、生物信号传递等复杂的过程 变成直观的图像，使人们能更好地在分子细胞水平上了解 疾病的发生机制及特征；
可用于分子水平成像。 医学影像技术的发展大概经历了三个阶段：结构成像、功
能成像和分子影像。
分子影像学
分子影像学：用影像技术在活体内进行细胞和分子水平的 生物过程的描述和测量。
分子影像学是医学影像技术和分子生物学、化学、物理学、 放射医学、核医学以及计算机科学相结合的一门新的学科。 1999年美国哈佛大学Weissleder最早提出分子影（成）像 学（molecular imaging MI）的概念，即应用影像学的方 法对活体状态下的生物过程进行细胞和分子水平的定性和 定量研究。
CT图像的特点
如同普通X线图像，CT图像亦是用灰度反映器 官和组织对X线的吸收程度。 与 普 通 X 线 图 像 不 同 ， CT 的 密 度 分 辨 力 （density resolution）高，相当于普通X线图像 的10-20倍。
CT图像的特点
CT能清楚显示由软组织构成的器官，如脑、脊 髓、纵隔、肝、胰、脾、肾及盆腔器官，并可在 良好图像背景上确切显示出病变影像，这种病灶 的检出能力是常规X线图像难以比拟的。
X线诊断的临床应用
X线诊断的限度
中枢神经系统、肝、胆、胰和生殖系统等疾病的 诊断主要靠现代成像技术，而X线检查的价值有限
计算机体层成像
(computed tomography，CT)
CT是通过X线管环绕人体 某一层面进行扫描，测得 该层面中各点吸收X线的 数据，然后利用计算机高 速运算和图像重建原理， 获得该层面图像。
D
层厚>物体，不能测得物体真实CT值
CT图像的特点
CT图像是数字化图像，因此能够运用计算机软件 进行各种后处理。CT图像后处理技术函概了各种二 维显示技术、三维显示技术及其它多种分析、处理 和显示技术。
将改变传统的CT图像浏览模式
20th 世 纪
21th 世 纪
图像后处理技术
Volume 3D
CT图像的特点
由于CT图像是数字化成像，因此不但能以不同的 灰度来显示组织器官和病变的密度高低，而且还可 应用X线吸收系数表明密度的高低程度，具有量化概 念，这是普通X线检查所无法达到的。在实际工作 中，CT密度的量化标准不用X线吸收系数，而是用CT 值，单位为HU（Hunsfield Unit）。
数字化图像的特点
图像质量好——优于传统X线成像； 可调节影像对比——最佳视觉效果； 投照宽容度较大——减少了废片和重照； 数字化存贮——节约胶片存储空间，PACS； X线剂量减少——1/3-1/5；
X线诊断的临床应用
X线用于临床疾病诊断已有百余年历史。尽管现代 成像技术如超声、CT和MRI对疾病诊断显示出很大的 优越性，但并不能完全取代X线检查。一些部位如胃 肠道仍主要使用X线检查；而骨骼系统和胸部也多首 选X线检查
CT图像的特点
CT值
CT值即代表CT图像象素内组织结构线性衰减 系数相对值的数值
公式：CT值= μ物- μ水/ μ水*k，式中，K 是分度系数，一般取为1000。
单位：亨氏单位（Hu）
CT值 人体组织的CT值划分 为2000个单位，水的CT值为0， 空气和密质骨的CT值分别为1000和+1000。密质骨的CT值 为上限，空气的CT值为下限。 组织密度越大，CT值越高； 组织密度越小，CT值越低。
医学影像的发展
放射诊断学（diagnostic radiology）
医学影像诊断学（diagnostic medical imaging）
MRI CT
X
线 诊 断
超 声 诊 断
核 素 显 像
诊
断
诊 断
诊 断
医学影像的发展
影像医学发展逐渐形成了3个主要的阵营：经典医学影像 学：以X线、CT、MR、超声成像等为主，显示人体解剖结 构和生理功能；以介入放射学为主体的治疗学阵营；分子 影像学：以MR、PET、光学成像及小动物成像设备等为主，
能够发现疾病早期的分子细胞变异及病理改变过程； 可在活体上连续观察药物或基因治疗的机理和效果。
第一节 不同成像技术的特点 和临床应用
不同成像技术的特点和临床应用
影像诊断的主要依据或信息的来源是图像。各 种成像技术所获得的图像，不论是X线、超声、 CT或MRI，绝大多数都是以由白到黑不同灰度的 影像来显示。不同成像技术的成像原理并不相 同，其图像上的灰度所反映的组织结构或表示的 意义亦就有所不同。
1985年，滑环技术
CT图像的特点
CT图像是数字化图像，是重建图像，是由一定数 目从黑到白不同灰度的像素按固有矩阵排列而成。这 些像素的灰度反映的是相应体素的X线吸收系数。
CT图像的特点
CT图像的基本单位是像素，虽然像素越小，数目 越 多 ， 构 成 的 图 像 越 细 致 ， 空 间 分 辨 力 （ spatial resolution）就越高，但总体而言，CT图像的空间 分辨力不及X线图像。尽管存在这一不足，但CT图像 高的密度分辨力所产生的诊断价值要远远超过这一 不利因素带来的负面影响。
CT图像的特点
窗宽是指荧屏图像上包括16个灰阶的CT 值范围 窗位是指观察某一组织结构细节时，以该组织CT
值为中心观察
CT图像的特点
部分容积效应：在同一扫描层面内含有两种以
上不同密度而又相互重叠的物质时，所测CT值 不能如实反映其中任何一种物质的CT值，这种 现象称为部分容积现象。 在诊断中，对小病变CT值的评价要注意：
coronary artery analysis
CT诊断的临床应用
CT检查由于它的突出优点即具有很高的密度分 辨力，而易于检出病灶，特别是能够较早地发现 小病灶，因而广泛用于临床。尤其是近年来，螺 旋CT和多层CT的应用，以及多种后处理软件的开 发，使得CT的应用领域在不断地扩大。
CT诊断的临床应用
目前，CT检查的应用范围几乎函概了全身各个系 统，特别是对于中枢神经系统、头颈部、呼吸系 统、消化系统（消化管除外）、泌尿系统和内分泌 系统病变的检出和诊断都具有突出的优越性。
CT检查的限度
CT检查使用X线，具有辐射性损伤，这就限制了CT 在妇产科领域中的应用 CT检查虽能发现绝大多数疾病，准确地显示病灶的 部位和范围，然而如同其它影像学检查，CT对疾病的 定性诊断仍然存在一定的限度
英国工程师，Hounsfield，1969设计成功，1972公布于世， 1979获诺贝尔奖
螺旋CT的发展历程
… …平板CT 2007年320层CT
2005年双源CT 2003年，64层CT机
2001年，16层CT机
2000年，8层CT机
1998年，四层CT机
1992年，双层CT机
1988年，螺旋CT机
X线图像的特点
普通X线图像是模拟成像，图像上的影像灰度和对 比度与摄片参数、冲洗条件密切相关 数字化X线成像（digital radiography, DR）克 服了这一缺陷，如同其它数字化成像，通过灰阶处 理和窗显示技术，可改变影像的灰度和对比度，从 而使组织结构及病灶得到最佳显示
X线图像的特点
3D Coronary Tree
Feature Description
Single seeding in aorta Automatic heart chamber
removal Display coronary vessel
tree in 2D or 3D MIP or VR presentation Baseline for detailed
CT图像的特点
在荧光屏上，为了使CT图像上欲观察的组 织结构和病变达到最佳显示，需使用窗技 术，其包括窗位和窗宽。
CT图像的特点
窗宽与窗位
人体组织CT值的范围-1000-1000，CT图像上则 以2000个灰阶表示这2000个CT值分度，但人眼 只能分辨16个灰阶。2000/16=125Hu ，即两种 组织CT值差别在125Hu以内时则不能分辨。
分子影像学
分子影像学在分子生物学与临床医学之间架起了相互连接 的桥梁，被美国医学会评为未来最具有发展潜力的十个医 学科学前沿领域之一，是二十一世纪的医学影像学。
分子影像学
分子影像技术有三个关键因素，第一是高特异性分子探针， 第二是合适的信号放大技术，第三是能灵敏地获得高分辨 率图像的探测系统。