影像學

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影像學在於了解這些成像技術的基本成像原理、方法和圖像特點,掌握圖像的觀察、分析與診斷方法和不同成像在疾病診斷中的價值與限度,以便能正確選用,並能理解臨床醫學影像學的檢查結果。對於介入放射學也要了解其基本技術及應用指征,以利於合理應用。

【臨床醫學影像學-歷史沿革】

倫琴(Wilhelm Conrad Rontgen)1895年發現X線以後不久,在醫學上,X線就被用於對人體檢查,進行疾病診斷,形成了放射診斷學(diagnostic radiology)的新學科,並奠定了臨床醫學影像學(medical imageology)的基礎。放射診斷學仍是臨床醫學影像學中的主要內容,應用普遍。50年代到60年代開始應用超聲核素掃描進行人體檢查,出現了超聲成像(ultrasonography,USG)和γ閃爍成像(γ-scintigraphy)。70年代和80年代又相繼出現了X線計算機體層成像(X-ray computed tomography, X-ray CT或CT)、磁共振成像(magnetic resonance image, MRI)和發射體層成像(emission computed tomography, ECT)如單光子發射體層成像(single photon emission computed tomography, SPECT )與正電子發射體層成像(positron emission emission tomography, PET)等新的成像技術。

這樣,僅100年的時間就形成了包括X線診斷的影像診斷學(diagnostic imageology)。雖然各種成像技術的成像原理與方法不同,診斷價值與限度亦各異,但都是使人體內部結構和器官形成影像,從而了解人體解剖與生理功能狀況以及病理變化,以達到診斷的目的;都屬於活體器官的視診範疇,是特殊的診斷方法。70年代迅速興起的介入放射學(interventional radiology),即在影像監視下採集標本或在影像診斷的基礎上,對某些疾病進行治療,使影像診斷學發展為臨床醫學影像學的嶄新局面。臨床醫學影像學不僅擴大了人體的檢查範圍,提高了診斷水平,而且可以對某引些疾病進行治療。這樣,就大大地擴展了本學科的工作內容,並成為醫療工作中的重要支柱。

中國臨床醫學影像學有很大發展。專業隊伍不斷壯大,在各醫療單位都建有影像科室。現代的影像設備,除了常規的影像診斷設備外,USG、Ct 、SPECT乃至MRI等先進設備已在較大的醫療單位應用,並積累了較為豐富的經驗。臨床醫學影像學地專業的書刊種類很多,在醫學、教學、科研、培養專業人材和學術交流等方面發揮了積極的作用。作為學術團體的全國放射學會和和各地分會,有力地推動了國內和國際間的學術交流。影像設備,包括常規的和先進的設備,如CT和MRI設備以及諸如膠片,顯、定影劑和造影劑等。中國已能自行設計、生產或組裝。

【臨床醫學影像學基本原理】

X線之所以能使人體在螢屏上或膠片上形成影像,一方面是基於X線的特性,即其穿透性、熒光效應和攝影效應;另一方面是基於人體組織有密度和厚度的差別。由於存在這種差別,當X線透過人體各種不同組織結構時,它被吸收的程度不同,所以到達螢屏或膠片上的X線量即有差異。這樣,在螢屏或X線上就形成黑白對比不同的影像。

因此,X線影像的形成,應具備以下三個基本條件:首先,X線應具有一定的穿透力,這樣才能穿透照射的組織結構;第二,被穿透的組織結構,必須存在著密度和厚度的差異,這樣,在穿透過程中被吸收後剩餘下來的X線量,才會是有差別的;第三,這個有差別的剩餘X線,仍是不可見的,還必須經過顯像這一過程,例如經X線片、螢屏或電視屏顯示才能獲得具有黑白對比、層次差異的X線影像。

人體組織結構,是由不同元素所組成,依各種組織單位體積內各元素量總和的大小而有不同的密度。人體組織結構的密度可歸納為三類:屬於高密度的有骨組織鈣化灶等;中等密度的有軟骨肌肉神經、實質器官、結締組織以及體內液體等;低密度的有脂肪組織以及存在於呼吸道胃腸道、鼻竇和乳突內的氣體等。

當強度均勻的X線穿透厚度相等的不同密度組織結構時,由於吸收程度不同,因此將出現。在X線片上或螢屏上顯出具有黑白(或明暗)對比、層次差異的X線影像。

在人體結構中,胸部肋骨密度高,對X線吸收多,照片上呈白影;肺部含氣體密度低,X線吸收少,照片上呈黑影。

不同密度組織(厚度相同)與X線成像的關係

X線穿透低密度組織時,被吸收少,剩餘X線多,使X線膠片感光多,經光化學反應還原的金屬銀也多,故X線膠片呈黑影;使熒光屏所生熒光多,故熒光屏上也就明亮。高密度組織則恰相反

病理變化也可使人體組織密度發生改變。例如,肺結核病變可在原屬低密度的肺組織內產生中等密度的纖維性改變和高密度的鈣化灶。在胸片上,於肺影的背景上出現代表病變的白影。因此,不同組織密度的病理變化可產生相應的病理X線影像。

人體組織結構和器官形態不同,厚度也不一致。其厚與薄的部分,或分界明確,或逐漸移行。厚的部分,吸收X線多,透過的X線少,薄的部分則相反,因此,X線投影可有不同表現。在X線片和螢屏上顯示出的黑白對比和明暗差別以及由黑到白和由明到暗,其界線呈比較分明或漸次移行,都是與它們厚度間的差異相關的。

A.X線透過梯形體時,厚的部分,X線吸收多,透過的少,照片上呈白影,薄的部分相反,呈黑影。白影與黑影間界限分明。熒光屏上,則恰好相反 B.X線透過三角形體時,其吸收及成影與梯形體情況相似,但黑白影是逐步過渡的,無清楚界限。熒光屏所見相反 C.X線透過管狀體時,其外周部分,X線吸收多,透過的少,呈白影,其中間部分呈黑影,白影與黑影間分界較為清楚。熒光屏所見相反

由此可見,密度和厚度的差別是產生影像對比的基礎,是X線成像的基本條件。應當指出,密度與厚度在成像中所起的作用要看哪一個佔優勢。例如,在胸部,肋骨密度高但厚度小,而心臟大血管密度雖低,但厚度大,因而心臟大血管的影像反而比肋骨影像白。同樣,胸腔大量積液的密度為中等,但因厚度大,所以其影像也比肋骨影像為白。需要指出,人體組織結構的密度與X線片上的影像密度是兩個不同的概念。前者是指人體組織中單位體積內物質的質量,而後者則指X線片上所示影像的黑白。但是物質密度與其本身的比重成正比,物質的密度高,比重大,吸收的X線量多,影像在照片上呈白影。反之,物質的密度低,比重小,吸收的X線量少,影像在照片上呈黑影。因此,照片上的白影與黑影,雖然也與物體的厚度有關,但卻可反映物質密度的高低。在術語中,通常用密度的高與低表達影像的白與黑。例如用高密度、中等密度和低密度分別表達白影、灰影和黑影,並表示物質密度。人體組織密度發生改變時,則用密度增高或密度減低來表達影像的白影與黑影。

【臨床醫學影像學作用方法】

一、普通檢查

骨關節的X線檢查主要用攝片,不用透視。只在火器傷尋找異物與定位時和在外傷骨折脫位進行複位時採用。

攝影要注意以下幾點:①任何部位,包括四肢長骨關節脊柱都要用正、側兩個攝影位置。某些部位還要用斜位、切線位軸位等;②應當包括周圍的軟組織。四肢長骨攝片都要包括鄰近的一個關節。在行脊柱攝影時,例如攝照腰椎應包括下部胸椎,以便計數;③兩側對稱的骨關節,病變在一側而症状體征較輕,或X線片上一側有改變,但不夠明顯時,應在同一技術條件下攝照對側,以便對照。

二、特殊檢查

(一)體層攝影 在骨關節本身結構複雜或同其他結構重迭的部位,體層攝影可使結構顯示清楚。對骨病亦可更清晰地顯示病灶。

(二)放大攝影 使用微焦點X線管通過X線影像的直接放大,可觀察骨骼細微結構和輕微變化。多用於檢查局部骨小梁結構和小的骨關節。

三、 造 影 檢 查

(一)關節造影 關節間隙為關節軟骨和少量滑液構成,在相對的關節軟骨之間還有解剖上的關節間隙,同其組成的骨骼有明顯的對比,因此,關節間隙變窄、增寬和骨性關節面破壞、硬化,平片可清楚顯示出來。但關節內的軟骨盤、關節囊滑膜韌帶等均為軟組織,彼此間密度一致,在平片上缺乏對比,這些軟組織的損傷和病理改變需向關節腔內注入造影劑,形成人工對比才能觀察,即關節造影(arthrography )。

關節造影一般用氣體作為造影劑,或用有機碘水劑注入關節腔內。也可同時注入有機碘水劑和氣體行雙重造影。

(二)血管造影 血管造影多用於肢體動脈。主要用於血管疾病的診斷和良、惡性腫瘤後的鑒別,對後者,根據腫瘤的血管形態改變、腫瘤血流情況和鄰近血管的移位等進行診斷。

臨床醫學影像學X線診斷用於臨床已有百年歷史。儘管其他一些先進的影像檢查技術,例如CT和MRI等對一部分疾病的診斷,顯示出了很大的優越性,但它們並不能取代X線檢查。一些部位的檢查,例如胃腸道,骨關節及心血管,仍主要使用X線檢查。X線還具有成像清晰、經濟、簡便等特點,因此,在國內外,X診斷仍然是影像診斷中使用最廣泛和最基本的方法。

臨床醫學影像學的CT檢查對中樞神經系統疾病的診斷價值較高,應用普遍。對顱內腫瘤、膿腫肉芽腫寄生蟲病、外傷性血腫與腦損傷、腦梗塞腦出血以及椎管內腫瘤與椎間盤脫出等病診斷效果好,診斷較為可靠。因此,腦的X線造影腦血管造影仍用以診斷顱內動脈瘤、血管發育異常和腦血管閉塞以及了解腦瘤的供血動脈以外,其他如氣腦、腦室造影等均已少用。螺旋CT掃描,可以獲得比較精細和清晰的血管重建圖像,即CTA,而且可以做到三維實時顯示,有希望取代常規的腦血管造影。

CT對頭頸部疾病的診斷也很有價值。例如,對眶內佔位病變、鼻竇早期中耳小膽指瘤、聽骨破壞與脫位、內耳骨迷路的輕微破壞、耳先天發育異常以及鼻咽癌的早期發現等。但明顯病變,X線平片已可確診者則無需CT檢查。

臨床醫學影像學的USG超聲對心、腹部盆部器官包括妊娠的檢查應用較多。如對肝癌肝血管瘤肝膿腫肝硬化膽囊結石與腫瘤、胰腺及脾的疾病、腹水的診斷;腎、膀胱前列腺腎上腺子宮卵巢的檢查;眼、甲狀腺乳腺的檢查;妊娠的診斷,胎位、胎盤的定位,多胎、死胎胎兒畸形葡萄胎的判定等都有相當的價值。

【臨床醫學影像學臨床應用】

臨床醫學影像學X線診斷用於臨床已有百年歷史。儘管其他一些先進的影像檢查技術,例如CT和MRI等對一部分疾病的診斷,顯示出了很大的優越性,但它們並不能取代X線檢查。一些部位的檢查,例如胃腸道,骨關節及心血管,仍主要使用X線檢查。X線還具有成像清晰、經濟、簡便等特點,因此,在國內外,X診斷仍然是影像診斷中使用最廣泛和最基本的方法。

臨床醫學影像學的CT檢查對中樞神經系統疾病的診斷價值較高,應用普遍。對顱內腫瘤、膿腫與肉芽腫、寄生蟲病、外傷性血腫與腦損傷、腦梗塞與腦出血以及椎管內腫瘤與椎間盤脫出等病診斷效果好,診斷較為可靠。因此,腦的X線造影除腦血管造影仍用以診斷顱內動脈瘤、血管發育異常和腦血管閉塞以及了解腦瘤的供血動脈以外,其他如氣腦、腦室造影等均已少用。螺旋CT掃描,可以獲得比較精細和清晰的血管重建圖像,即CTA,而且可以做到三維實時顯示,有希望取代常規的腦血管造影。

CT對頭頸部疾病的診斷也很有價值。例如,對眶內佔位病變、鼻竇早期癌、中耳小膽指瘤、聽骨破壞與脫位、內耳骨迷路的輕微破壞、耳先天發育異常以及鼻咽癌的早期發現等。但明顯病變,X線平片已可確診者則無需CT檢查。

臨床醫學影像學的USG超聲對心、腹部和盆部器官包括妊娠的檢查應用較多。如對肝癌、肝血管瘤、肝膿腫、肝硬化、膽囊結石與腫瘤、胰腺及脾的疾病、腹水的診斷;腎、膀胱、前列腺、腎上腺、子宮、卵巢的檢查;眼、甲狀腺及乳腺的檢查;妊娠的診斷,胎位、胎盤的定位,多胎、死胎、胎兒畸形及葡萄胎的判定等都有相當的價值。

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