影像学

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影像学在于了解这些成像技术的基本成像原理、方法和图像特点,掌握图像的观察、分析与诊断方法和不同成像在疾病诊断中的价值与限度,以便能正确选用,并能理解临床医学影像学的检查结果。对于介入放射学也要了解其基本技术及应用指征,以利于合理应用。

【临床医学影像学-历史沿革】

伦琴(Wilhelm Conrad Rontgen)1895年发现X线以后不久,在医学上,X线就被用于对人体检查,进行疾病诊断,形成了放射诊断学(diagnostic radiology)的新学科,并奠定了临床医学影像学(medical imageology)的基础。放射诊断学仍是临床医学影像学中的主要内容,应用普遍。50年代到60年代开始应用超声核素扫描进行人体检查,出现了超声成像(ultrasonography,USG)和γ闪烁成像(γ-scintigraphy)。70年代和80年代又相继出现了X线计算机体层成像(X-ray computed tomography, X-ray CT或CT)、磁共振成像(magnetic resonance image, MRI)和发射体层成像(emission computed tomography, ECT)如单光子发射体层成像(single photon emission computed tomography, SPECT )与正电子发射体层成像(positron emission emission tomography, PET)等新的成像技术。

这样,仅100年的时间就形成了包括X线诊断的影像诊断学(diagnostic imageology)。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形成影像,从而了解人体解剖与生理功能状况以及病理变化,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。70年代迅速兴起的介入放射学(interventional radiology),即在影像监视下采集标本或在影像诊断的基础上,对某些疾病进行治疗,使影像诊断学发展为临床医学影像学的崭新局面。临床医学影像学不仅扩大了人体的检查范围,提高了诊断水平,而且可以对某引些疾病进行治疗。这样,就大大地扩展了本学科的工作内容,并成为医疗工作中的重要支柱。

中国临床医学影像学有很大发展。专业队伍不断壮大,在各医疗单位都建有影像科室。现代的影像设备,除了常规的影像诊断设备外,USG、Ct 、SPECT乃至MRI等先进设备已在较大的医疗单位应用,并积累了较为丰富的经验。临床医学影像学地专业的书刊种类很多,在医学、教学、科研、培养专业人材和学术交流等方面发挥了积极的作用。作为学术团体的全国放射学会和和各地分会,有力地推动了国内和国际间的学术交流。影像设备,包括常规的和先进的设备,如CT和MRI设备以及诸如胶片,显、定影剂和造影剂等。中国已能自行设计、生产或组装。

【临床医学影像学基本原理】

X线之所以能使人体在荧屏上或胶片上形成影像,一方面是基于X线的特性,即其穿透性、荧光效应和摄影效应;另一方面是基于人体组织有密度和厚度的差别。由于存在这种差别,当X线透过人体各种不同组织结构时,它被吸收的程度不同,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线上就形成黑白对比不同的影像。

因此,X线影像的形成,应具备以下三个基本条件:首先,X线应具有一定的穿透力,这样才能穿透照射的组织结构;第二,被穿透的组织结构,必须存在着密度和厚度的差异,这样,在穿透过程中被吸收后剩余下来的X线量,才会是有差别的;第三,这个有差别的剩余X线,仍是不可见的,还必须经过显像这一过程,例如经X线片、荧屏或电视屏显示才能获得具有黑白对比、层次差异的X线影像。

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。人体组织结构的密度可归纳为三类:属于高密度的有骨组织钙化灶等;中等密度的有软骨肌肉神经、实质器官、结缔组织以及体内液体等;低密度的有脂肪组织以及存在于呼吸道胃肠道、鼻窦和乳突内的气体等。

当强度均匀的X线穿透厚度相等的不同密度组织结构时,由于吸收程度不同,因此将出现。在X线片上或荧屏上显出具有黑白(或明暗)对比、层次差异的X线影像。

在人体结构中,胸部肋骨密度高,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。

不同密度组织(厚度相同)与X线成像的关系

X线穿透低密度组织时,被吸收少,剩余X线多,使X线胶片感光多,经光化学反应还原的金属银也多,故X线胶片呈黑影;使荧光屏所生荧光多,故荧光屏上也就明亮。高密度组织则恰相反

病理变化也可使人体组织密度发生改变。例如,肺结核病变可在原属低密度的肺组织内产生中等密度的纤维性改变和高密度的钙化灶。在胸片上,于肺影的背景上出现代表病变的白影。因此,不同组织密度的病理变化可产生相应的病理X线影像。

人体组织结构和器官形态不同,厚度也不一致。其厚与薄的部分,或分界明确,或逐渐移行。厚的部分,吸收X线多,透过的X线少,薄的部分则相反,因此,X线投影可有不同表现。在X线片和荧屏上显示出的黑白对比和明暗差别以及由黑到白和由明到暗,其界线呈比较分明或渐次移行,都是与它们厚度间的差异相关的。

A.X线透过梯形体时,厚的部分,X线吸收多,透过的少,照片上呈白影,薄的部分相反,呈黑影。白影与黑影间界限分明。荧光屏上,则恰好相反 B.X线透过三角形体时,其吸收及成影与梯形体情况相似,但黑白影是逐步过渡的,无清楚界限。荧光屏所见相反 C.X线透过管状体时,其外周部分,X线吸收多,透过的少,呈白影,其中间部分呈黑影,白影与黑影间分界较为清楚。荧光屏所见相反

由此可见,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。应当指出,密度与厚度在成像中所起的作用要看哪一个占优势。例如,在胸部,肋骨密度高但厚度小,而心脏大血管密度虽低,但厚度大,因而心脏大血管的影像反而比肋骨影像白。同样,胸腔大量积液的密度为中等,但因厚度大,所以其影像也比肋骨影像为白。需要指出,人体组织结构的密度与X线片上的影像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线片上所示影像的黑白。但是物质密度与其本身的比重成正比,物质的密度高,比重大,吸收的X线量多,影像在照片上呈白影。反之,物质的密度低,比重小,吸收的X线量少,影像在照片上呈黑影。因此,照片上的白影与黑影,虽然也与物体的厚度有关,但却可反映物质密度的高低。在术语中,通常用密度的高与低表达影像的白与黑。例如用高密度、中等密度和低密度分别表达白影、灰影和黑影,并表示物质密度。人体组织密度发生改变时,则用密度增高或密度减低来表达影像的白影与黑影。

【临床医学影像学作用方法】

一、普通检查

骨关节的X线检查主要用摄片,不用透视。只在火器伤寻找异物与定位时和在外伤骨折脱位进行复位时采用。

摄影要注意以下几点:①任何部位,包括四肢长骨关节脊柱都要用正、侧两个摄影位置。某些部位还要用斜位、切线位轴位等;②应当包括周围的软组织。四肢长骨摄片都要包括邻近的一个关节。在行脊柱摄影时,例如摄照腰椎应包括下部胸椎,以便计数;③两侧对称的骨关节,病变在一侧而症状体征较轻,或X线片上一侧有改变,但不够明显时,应在同一技术条件下摄照对侧,以便对照。

二、特殊检查

(一)体层摄影 在骨关节本身结构复杂或同其他结构重迭的部位,体层摄影可使结构显示清楚。对骨病亦可更清晰地显示病灶。

(二)放大摄影 使用微焦点X线管通过X线影像的直接放大,可观察骨骼细微结构和轻微变化。多用于检查局部骨小梁结构和小的骨关节。

三、 造 影 检 查

(一)关节造影 关节间隙为关节软骨和少量滑液构成,在相对的关节软骨之间还有解剖上的关节间隙,同其组成的骨骼有明显的对比,因此,关节间隙变窄、增宽和骨性关节面破坏、硬化,平片可清楚显示出来。但关节内的软骨盘、关节囊滑膜韧带等均为软组织,彼此间密度一致,在平片上缺乏对比,这些软组织的损伤和病理改变需向关节腔内注入造影剂,形成人工对比才能观察,即关节造影(arthrography )。

关节造影一般用气体作为造影剂,或用有机碘水剂注入关节腔内。也可同时注入有机碘水剂和气体行双重造影。

(二)血管造影 血管造影多用于肢体动脉。主要用于血管疾病的诊断和良、恶性肿瘤后的鉴别,对后者,根据肿瘤的血管形态改变、肿瘤血流情况和邻近血管的移位等进行诊断。

临床医学影像学X线诊断用于临床已有百年历史。尽管其他一些先进的影像检查技术,例如CT和MRI等对一部分疾病的诊断,显示出了很大的优越性,但它们并不能取代X线检查。一些部位的检查,例如胃肠道,骨关节及心血管,仍主要使用X线检查。X线还具有成像清晰、经济、简便等特点,因此,在国内外,X诊断仍然是影像诊断中使用最广泛和最基本的方法。

临床医学影像学的CT检查对中枢神经系统疾病的诊断价值较高,应用普遍。对颅内肿瘤、脓肿肉芽肿寄生虫病、外伤性血肿与脑损伤、脑梗塞脑出血以及椎管内肿瘤与椎间盘脱出等病诊断效果好,诊断较为可靠。因此,脑的X线造影脑血管造影仍用以诊断颅内动脉瘤、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、脑室造影等均已少用。螺旋CT扫描,可以获得比较精细和清晰的血管重建图像,即CTA,而且可以做到三维实时显示,有希望取代常规的脑血管造影。

CT对头颈部疾病的诊断也很有价值。例如,对眶内占位病变、鼻窦早期中耳小胆指瘤、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。但明显病变,X线平片已可确诊者则无需CT检查。

临床医学影像学的USG超声对心、腹部盆部器官包括妊娠的检查应用较多。如对肝癌肝血管瘤肝脓肿肝硬化胆囊结石与肿瘤、胰腺及脾的疾病、腹水的诊断;肾、膀胱前列腺肾上腺子宫卵巢的检查;眼、甲状腺乳腺的检查;妊娠的诊断,胎位、胎盘的定位,多胎、死胎胎儿畸形葡萄胎的判定等都有相当的价值。

【临床医学影像学临床应用】

临床医学影像学X线诊断用于临床已有百年历史。尽管其他一些先进的影像检查技术,例如CT和MRI等对一部分疾病的诊断,显示出了很大的优越性,但它们并不能取代X线检查。一些部位的检查,例如胃肠道,骨关节及心血管,仍主要使用X线检查。X线还具有成像清晰、经济、简便等特点,因此,在国内外,X诊断仍然是影像诊断中使用最广泛和最基本的方法。

临床医学影像学的CT检查对中枢神经系统疾病的诊断价值较高,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、脑梗塞与脑出血以及椎管内肿瘤与椎间盘脱出等病诊断效果好,诊断较为可靠。因此,脑的X线造影除脑血管造影仍用以诊断颅内动脉瘤、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、脑室造影等均已少用。螺旋CT扫描,可以获得比较精细和清晰的血管重建图像,即CTA,而且可以做到三维实时显示,有希望取代常规的脑血管造影。

CT对头颈部疾病的诊断也很有价值。例如,对眶内占位病变、鼻窦早期癌、中耳小胆指瘤、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。但明显病变,X线平片已可确诊者则无需CT检查。

临床医学影像学的USG超声对心、腹部和盆部器官包括妊娠的检查应用较多。如对肝癌、肝血管瘤、肝脓肿、肝硬化、胆囊结石与肿瘤、胰腺及脾的疾病、腹水的诊断;肾、膀胱、前列腺、肾上腺、子宫、卵巢的检查;眼、甲状腺及乳腺的检查;妊娠的诊断,胎位、胎盘的定位,多胎、死胎、胎儿畸形及葡萄胎的判定等都有相当的价值。

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