第二章　计算机体层成像

CT是 HounsfieldG．N．1969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（density resolution）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（voxel），见图2－1。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，见图2－2。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（pixel），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（spatial resolution）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（electron beam 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成像流程及装置如图2－3。扫描方式不同，有旋转式和固定式，见图2－4。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（ultrafast CT，UFCT），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。其结构见图2－7。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，而换算成CT值，用CT值说明密度，单位为 HU（Hounsfield Unit）。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（表2－1）。由表2－1可见人体软组织的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（plain CT scan）、对比增强扫描（contrast enhancement，CE）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（bolus injection），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（hish resolution CT，HRCT），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．smm；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（rendering technic）有三种，即表面再现（surface rendering）、最大强度投影（maximum intensity prqection，MIP）和容积再现（volume rendering）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（CT angiography，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（transparency），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（virtual reality）结合，如管腔导航技术（naviga－non）或漫游技术（fly through）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（peak time，PT）、平均通过时间（mean transit time，Mxx）、局部脑血容量（regional cerebral blood volume，rCBV）和局部脑血流量（regional cerebral blood flow，rCBF）等参数，再经假彩色编码处理可得四个参数图。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。CT灌注成像比MR灌注成像操作简单、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（magnetic resonance imaging，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，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

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

纵向弛豫又称自旋一晶格弛豫（sPin－lattice relaxatlon）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

横向弛豫又称为自旋一自旋弛豫（spin－spin relaxation）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（T1 weighted imaging，T1WI），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（T2 weighted imaging，T2WI），T2WI对显示病变组织较好。还有一种称为质子密度加权像（Proton density weighted imaging，PdWI）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（spin echo，SE）序列中，通过调整重复时间（repetition time，TR）和回波时间（echo time，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

MRI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(inversion recovery，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（inversion time，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（short T1 Inversion recovery，STIR）、液体衰减反转恢复（fluid attenuated inversion recovery，FLAIR）等序列。

3．快速自旋回波（turbo SE，TSE；fast SE，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（gradient echo，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（fast low angle shot，FLASH）序列和稳态进动快速成像（fast imaging with steady state precession，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（half－fourier acquisition single－shot－turbo－SE，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（echo planar imaging，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，即缩短飞和T。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。

MRI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（magnetic resonance angiography，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（time of flight，TOF）法和相位对比（Phase contrast，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（contrast enhancement 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（图4－4a）。

四、MR电影成像技术

磁共振电影（magnetic resonance ciue，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（functional MRI，fMRI）可提供人脑部的功能信息，为MRI技术又开启了一个全新的研究领域，它包括扩散成像（diffusion imaging，DI）、灌注成像（perfusion imaging，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（iffusion weighted imaging，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、T2加权成像上的变化不明显。DWI技术可由快速梯度回波序列完成，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（magnetic resonance spectroscopy，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、MRA的应用，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。

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(Windowtechnic)，包括窗位(winJoWlevel，L)和窗宽(windowWidth，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(dark ring)，或周边为高回声的边缘，即“光轮”征(echogenic ring)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(enhancement effect)或减弱乃至形成后方“声影”(acoMstic shadow)，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M田无法识别病灶，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：MN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。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，定性诊断仍很困难，必须密切结合临床病史及相关实验室检查，如在MRI上发现两侧基底节区尤其是豆状核对称性信号异常，临床见到眼K—F环及血清铜蓝蛋白降低，则可确诊为肝豆状核变性。

五、医学影像学征象的诊断与鉴别诊断

与临床上疾病存在着“同征异病和异征同病”一样，在日常影像学诊断中亦存在着“同征异病和异征同病”的现象，这涉及到鉴别诊断的问题。例如肝海绵状血管瘤伴机化，超声、CT和MRI均可不出现海绵状血管瘤的典型征象。且难以与肝癌相鉴别，此时应用DsA检查则可见到散在“爆玉米花样”染色点，此为该病的DSA特异征象，再结合患者其它实验室检查即可对本病确诊。所以在诊断和鉴别诊断过程中要注意各种影像诊断技术的优势和互补作用，并密切结合患者相关的临床资料。

医学影像学结果有三种情况：①肯定性诊断，即通过检查可以确诊；②否定性诊断，即通过影像学诊断排除了某些疾病，此时要充分注意到检查方法的局限性和某些疾病的特殊性，以及它们的动态变化过程；③可能性诊断，即经过检查发现了某些征象，但并不能根据这些征象确定病变性质，而列出几个可能性，遇到这种情况，除综合应用其它影像学方法外，同时可结合其它临床检查资料，如内镜、活检等，或者可进行随访，试验性治疗后复查等措施来得出最终诊断结果。

第二节 不同成像方法的优选和综合应用

影像学检查费用的多少取决于影像设备的价格和运行成本，与疾病诊断的准确度、敏感度和特异度无正比关系。不同的检查技术在诊断中均有各自的优缺点和适应范围，有些检查技术联合使用，可相得宜彰，互为补充，这多用于对疾病的鉴别诊断方面。对于某些疾病的动态观

察或人群的筛选，多选用单一的和效／价比高的检查方法，常规X线方法和超声常可作此用途。例如，胸部疾病可选用胸部平片，腹部疾病可选用超声。由此可见，只有掌握不同影像学技术的成像原理和作用及限度后，才能正确选择检查方法。这不仅可节约医疗费用，而且对提高疾病诊断准确率有利。

呼吸系统疾病的最佳检查方法是x线胸部摄影和CT检查。X线胸片可检出大部分胸部病变，是筛选和动态观察病变的最有效的和经济的方法，其缺点为对小病灶和被重叠的病灶有时容易漏诊，结合多方位透视检查可提高疾病的诊断率。CT密度分辨力高，无前后结构重叠，能发现直径大于2mm的病灶，CT仿真内镜技术能模拟纤维支气管镜效果，探查气管和支气管内占位性病变；CT肺功能成像除能了解形态学改变外，还能定性和定量地了解肺通气功能。MRI检查有利于对纵隔病变的定位和定性诊断，且勿须用对比剂增强就可清楚显示肺门及纵隔内淋巴结，此外利用MRA技术可清楚显示心脏和大血管与肺及纵隔肿瘤的关系，以利于术前判断肿瘤分期和制定治疗计划或术后复查。超声一般不用于胸部病变的诊断，但它是胸腔或心包积液穿刺引流的最佳的导向工具。血管造影对胸部病变无诊断价值，仅作为导向工具用作肿瘤的介人治疗和制止咯血。

心脏X线平片和透视是先天性和后天性心脏病的较常用检查方法。可了解心脏大小、形态、位置、搏动和肺门及肺血改变，但不能解决复杂先心病的诊断问题。超声心动图可实时观察心脏大血管的形态结构与搏动，心脏舒缩功能和瓣膜活动，以及心血管内血流状态，通过超声各种检查方法可诊断绝大部分心血管疾患，故超声是目前效／价比最高的首选检查方法，它的局限性在于不能了解冠状动脉的病变情况。此外，由于肺部气体干扰，故超声在判断肺血方面不及心脏平片。普通CT不用于心脏疾病检查，但多层螺旋CT因其成像速度快，现已作为筛选方法诊断冠状动脉病变，增强后，利用图像重建技术，有时可直接显示冠状动脉狭窄或闭塞。与冠状动脉造影相比，CT属非创伤性检查方法。利用MRI可清楚显示心脏及大血管结构，其成像分辨力高于超声，且可多方位观察；心脏MRI电影效果现已如同导管法心脏造影检查，且无影像重叠，现有取代有创性心脏造影之势，但对于检查不合作的婴幼儿和病情危重者，不适于做MRI检查。有创性心血管造影的诊断作用日益减弱，但它仍是验证其它影像学检查方法效果的金标准。它目前主要用于心血管疾病的介人治疗，如房、室间隔缺损，动脉导管未闭的堵塞术，冠状动脉或外周血管狭窄或闭塞的球囊支架成形术。

乳腺的常规检查方法是超声和钼靶X线摄影，两种方法相互结合可对大多数乳腺疾病作出定性诊断，而且后者是乳腺癌普查的最重要方法，MBI造影增强检查有助于区别乳腺疾病的良恶性性质、通过应用钼靶乳腺机的定位装置，可对乳腺疾病行穿刺活检，取材后做病理检查。

骨骼肌肉系统疾病主要还是以X线平片检查为主，它不仅能显示病变的范围和程度，而且还可能作出定性诊断。但X线平片不能直接显示肌肉、肌腱、半月板和椎间盘等软组织病变，亦不易发现骨关节和软组织的早期病变，而CT在此方面则具有优势。3D CT还能多方位显示骨关节解剖结构的空间关系，它常用于X线平片检查之后，或亦可首选。MN在显示软组织病变，如肿块、出血、水肿、坏死等方面优于CT，但在显示骨化和钙化方面不及CT和X线平片。超声在显示软组织病变和骨关节脱位方面有一定的优势，但图像分辨力不及CT和MRI，亦缺乏特异性，但其价廉、无创，故可作为筛选方法。血管造影仅用于骨关节及软组织恶性肿瘤的介入治疗。

除急腹症外，腹部X线平片和超声不用于诊断胃肠道疾病。首选的方法仍为胃肠道钡剂造影，它可诊断胃肠道畸形、炎症、溃疡和肿瘤性病变，应用气钡双重对比造影有助于发现轻微的和早期的胃肠道病变。血管造影可用于寻找和制止消化道出血，发现胃肠道血管性病变。利用CT和MRI可对腹部恶性肿瘤进行临床分期和制定治疗计划。超声对胆系疾病诊断的效／价比最高，亦能发现肝、胰、脾的病变，故常作为首选的检查方法。超声亦特别适合对疾病的普检、筛选和追踪观察。CT具有优良的组织分辨力和直观清晰的解剖学图像，特别是随着CT扫描速度加快，扫描方式和图像重建功能的增加，使它在肝、胰、脾疾病诊断和鉴别诊断中起主导作用，与超声相结合，CT能对绝大多数疾病作出正确诊断。MRI除可提供优异的解剖学图像外，还可根据信号特征分析病变性质，故常用于超声和CT鉴别诊断有困难的病例。在显示胆管、胰管梗阻性病变时，MRI优于超声和CT。血管造影仅用于某些疾病的鉴别诊断，如肝海绵状血管瘤、动静脉畸形和动脉瘤，以及腹部肿瘤的介入治疗。

腹部平片仅用于显示泌尿系阳性结石，肾排泄性造影既可显示肾盂输尿管系统的解剖学形态，又可判断肾排泄功能，故它仍是泌尿系疾病的常用检查方法之一。超声与CT已广泛应用于泌尿生殖系统检查，且效果远优于常规X线，特别是超声在妇产科及计划生育的诊疗中已起主导作用。超声、CT和MN均适用于对肾上腺疾病的探查，但从临床效／价比的角度应首选CT。MR水成像技术在显示泌尿系梗阻性疾病方面有独特的价值，此外，MN在对泌尿生殖系统肿瘤分期方面优于其它检查方法。

中枢神经系统百选的检查方法为CT与MRI，两者均能对颅内或椎管内病变的部位、大小、数目等情况作出定量和定性诊断。利用MRA可替代有创性脑血管造影来诊断颅内或椎管内血管性病变；MR扩散成像可发现2小时以内的超急性脑梗死，这对患者的早期治疗和预后有着重要作用；MR脑功能成像是研究脑生理功能的一种重要手段。MRI的缺点在于不能明确钙化，对骨性结构的显示远不如CT。脑血管造影属创伤性检查方法，目前已少用于对颅内疾病的诊断，而多用于颅内血管性疾病的介入治疗。

综上所述，这四种成像方法的优选和应用主要是遵循效果／价格比的原则进行。必须强调的是，作出一个正确的影像学诊断还必须结合患者的其它临床资料，这对影像学的诊断和鉴别诊断有着重要的参考意义。

第六章 图像存档和传输系统与信息放射学

第一节 图像存档和传输系统

图像存档和传输系统，即PACS是保存和传输图像的设备与软件系统。当前，X线图像、CT与MRI大多仍是以照片形式于放射科档案室存档，容易变色、发霉而造成图像质量下降；需要时，要从档案室借调，占用很多人力，借调中，照片丢失或错拿时有发生，而且效率低。由于影像诊断应用越来越普及，图像数量大增。照片存档与借调工作量大且不便。因此，人们提出了用另一种方式存放与传输图像，以使图像高效率使用并能安全保存。由于计算机、存储装置和通信技术的发展，使这一设想成为可能。

一、PACS的基本原理与结构

PACS是以计算机为中心，由图像信息的获取、传输与存档和处理等部分(图6—l、2)组成。

1．图像信息的获取 CT、MRI、DSA、DR及ECT等数字化图像信息可直接输入PACS，而大量传统的X线图像需经信号转换器转换成数字化图像信息才能输入。可由摄像管读取系统、电耦合器读取系统或激光读取系统完成信号转换。后者速度快，精度高，但价格贵。

2．图像信息的传输 在PACS中，传输系统对数字化图像信息的输入、检索和处理起着桥梁作用。方法有：①网线(双绞线)，将影像以电信号形式通过网线联网完成信息传输，价格低廉，目前是连接桌面的主要手段。②光导通信，将影像信息以光信号形式通过光导纤维完成信息

传输，由于信息量大将成为PACS传输的主流。②微波通信，将影像信息以微波形式进行传输，有如电视台发射电波，由电视机接收再现图像，速度快，成本高。

3．图像信息压缩与存储 压缩方法现多用间值与哈佛曼符号压缩法，影像信息压缩1／5—1／10，仍可保持原有图像质量。DIC()M3．o格式无损压缩目前仅能达到1／2-l／4。图像信息的压缩存储非常必要。因为，一帧X线照片的信息量很大，相当于1500多页400字稿纸写满汉字的信息量。而一个30．48cm光盘也只能存储2000张X线照片的信息。

图像信息的存储可用磁带、磁盘(硬盘)、磁盘阵列、光盘和各种记忆卡片等，磁盘阵列和磁盘是当前存储媒介的主流，磁带价格低廉，存储量大、可靠。但是速度太慢，一般作为备份使用；光盘价格居中，性能居中，也常被选用。

4．图像信息的处理 图像信息的处理由计算机中心完成。计算机的容量，处理速度和可接终端的数目决定着PACS的大小和整体功能。软件则关系到检索能力、编辑和图像后处理的功能。

检索：在输入图像信息时要同时准确输入病历号和姓名等，便于检索时使用。

编辑：删去无意义的图像，以避免不必要的存储，并把文字说明与相应的图像信息一并存入。

后处理：在终端进行。包括图像编组，对兴趣区作图像放大。窗位与窗宽的调节以及用激光相机把荧屏上的图像照在胶片上。

二、PACS的临床应用

PACS已经在国内一些医院应用。根据联网范围分为微型、小型、中型和大型PACS。微型仅为放射科内几种设备的连接，小型则为放射科内部或影像学科内部，大型则与全医院信息系统相连接，供各临床科室使用。

PACS使医生在远离放射科的地方及时看到图像，可提高工作效率与诊断水平；避免照片的借调手续和照片的丢失与错放；减少照片的管理与存放空间；减少胶片的使用量。可在不同地方同时看到不同时期和不同成像手段的多帧图像，便于对照、比较。在终端进行图像后处理，使图像更便于观察。

未来PACS将使患者只要有一张磁卡，就可在市内，乃至国内已参加PACS的医院看到以前不同医院的各种图像，避免重复检查，有利于诊断和会诊。

但是，PACS由于荧屏数目的限制，也难满足同时观察十几帧乃至几十帧的图像，而且在荧屏上观察图像还需一个适应过程。

PACS投资高，使推广应用受到一定限制。

尽管PACS目前仍存在一定的问题与困难，但从长远的观点看，它是发展远程放射学、远程医学，乃至信息放射学所必须的。

第二节 信息放射学

信息放射学是继CT、DSA、MRI、ECT、DR等数字化图像之后，医学影像学同计算机科学技术结合而派生出来的新领域。它包括了放射科工作的管理、质量控制(quality control，QC)与质量保证(quality assurance，QA)、影像信息的存档与传输和远程放射学等。信息放射学对提高医疗、教学、科研等工作的水平和效率有着重要的意义。

信息放射学是以放射学信息系统(radiologyinformation system，MS)、PACS和互联网络为基础的。就图像而言，则是以图像数字化为前提的。RIS是通过计算机网络进行放射科工作的管理，如影像检查的预约、登记、书写报告、质量控制与质量保证以及统计等。PACS使RIs的功能趋于完善。实现PAcs的基础是图像数字化。医学影像学图像大都可作为数字化图像进入PACS进行存档与传输。但应注意，并非影像设备的数字化图像都可直接进入PACS。数字化成像设备，如CT机须按统一格式及交换标准，当前用医学数字成像和传输标准为DICOM 3．O(digitalimaging and communicationin medicine)。互联网络用于通讯联络，初期只传输文字，使用多媒体(multimedia)以后，还可传输图像和声音。传输图像是PACS的关键部分，通过PACS使远程放射学与远程医学(telemedicine)得以实现。信息高速公路，使文字、数据、图像、声音为一体的多媒体信息的存档与传输更为迅速、准确。通过电话线、计算机网络、光缆，乃至卫星的传输，以进行通讯、会诊、会议、教学与科研等。

信息放射学可提高医疗教学科研的工作效率与质量，对教学改革也提供了物质基础。

医院内大型PACS，由于放射科同临床各科室，包括急诊室、监护室、手术室联网，使这些科室可直接在本科室提取在放射科存档的图像，有利于及时制定治疗方案，而无需去放射科借阅照片或会诊。同样，专家可在办公室或家里使用同PACS联网的个人计算机观察研究传送来的图像及资料进行会诊，及时提出诊治意见。若与国际互联网络联网，则可同国外联系，发挥远程放射学的作用。

信息放射学对教学与科研也有重大意义。比如，学生可以通过个人计算机而不在教室和规定时间内任意选学课堂讲授与实习内容，对有兴趣的课程还可以反复接收，有利于教学改革。同样，在继续教育方面，医生也可通过个人计算机学习本院的教材，如与国际互联网络联网，可任选全球院校已存档的资料。

数字图书馆的建立，数字图书与数字杂志的出版，使检索文献和阅读杂志更为方便。