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第一篇 總 論
倫琴（ Wilhelm Conrad Rotgen）1895年發(fā)現(xiàn) X線以后不久，X線就被用于人體檢查，進(jìn)行疾病診斷，形成了放射診斷學(xué)（diagnostic radiology）這一新學(xué)科，并奠定了醫(yī)學(xué)影像學(xué)（medical imaging）的基礎(chǔ)。至今放射診斷學(xué)仍是醫(yī)學(xué)影像學(xué)中的重要內(nèi)容，應(yīng)用普遍。20世紀(jì) 50年代到 60年代開始應(yīng)用超聲與核素顯像進(jìn)行人體檢查，出現(xiàn)了超聲成像（ultrasonography）和Y閃爍成像（Y－scintigraphy）。70年代和80年代又相繼出現(xiàn)了X線計(jì)算機(jī)體層成像（X－ray computed tomography，X－ray CT或 CT）、磁共振成像（magnetic resonance lmaging，MRI）和發(fā)射體層成像（emission comPuted tomograPhy，ECT），包括單光子發(fā)射體層成像（single Photon emission computed tomograPhy，SPECT）與正電子發(fā)射體層成像（Positron em1ss1on tomograPhy，PET）等新的成像技術(shù)。這樣，僅 100年多一點(diǎn)的時(shí)間就形成了包括放射診斷的影像診斷學(xué)（iagnostic imaging）。雖然各種成像技術(shù)的成像原理與方法不同，診斷價(jià)值與限度亦各異，但都是使人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和器官成像，借以了解人體解剖與生理功能狀況及病理變化，以達(dá)到診斷的目的，都屬于活體器官的視診范疇，是特殊的診斷方法。
近 30年來，由于微電子學(xué)與電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展以及分子醫(yī)學(xué)的發(fā)展，致使影像診斷設(shè)備不斷改進(jìn)，檢查技術(shù)也不斷創(chuàng)新。影像診斷已從單一的形態(tài)成像診斷發(fā)展為形態(tài)成像、功能成像和代謝成像并用的綜合診斷。繼 CT與 MRI之后，又有腦磁源圖（magnetic”source imaging，MSI）應(yīng)用于臨床。分子影像學(xué)（molecular imaging）也在研究中。影像診斷學(xué)的發(fā)展還有很大潛力。
現(xiàn)在數(shù)字成像已由 CT與MRI等擴(kuò)展到X線成像，使傳統(tǒng)的模擬X線成像也改成為數(shù)字成像。數(shù)字成像改變了圖像的顯示方式，圖像解讀也由只用照片觀察過渡到兼用屏幕觀察，到計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)（computer aided detection，CAD）。影像診斷也試用計(jì)算機(jī)輔助診斷（computer aided diagnosis，CAD），以減輕圖像過多、解讀費(fèi)時(shí)的壓力。圖像的保存、傳輸與利用，由于有了圖像存檔與傳輸系統(tǒng)（picture archiing and communication system，PACS）而發(fā)生巨大變化，并使遠(yuǎn)程放射學(xué)（teleradiology）成為現(xiàn)實(shí)，極大地方便了會(huì)診工作。由于圖像數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)和PACS的應(yīng)用，影像科將逐步成為數(shù)字化或無膠片學(xué)科。
70年代興起的介入放射學(xué)（interentional radiology）是在影像監(jiān)視下對(duì)某些疾病進(jìn)行治、療的新技術(shù)，使一些用內(nèi)科藥物治療或外科手術(shù)治療難以進(jìn)行或難以奏效的疾病得到有效的醫(yī)治。介入放射學(xué)已成為同內(nèi)科和外科并列的三大治療體系之一。
介入放射學(xué)發(fā)展也很快。影像監(jiān)視系統(tǒng)除用 X線成像，如數(shù)字減影血管造影（digital subtraction angi。graphy，DSA）外，超聲、CT與 MRI也應(yīng)用于臨床。介人治療的應(yīng)用范圍已擴(kuò)大到人體各個(gè)器官。結(jié)構(gòu)的多種疾病，療效不斷提高。在設(shè)備、器材與技術(shù)上都有很大改善。在臨床應(yīng)用與理論研究上也都有很大進(jìn)步。
縱觀影像診斷學(xué)與介人放射學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展，可以看出醫(yī)學(xué)影像學(xué)的范疇不斷擴(kuò)大，診治水平明顯提高，已成為運(yùn)用高科技手段最多，在臨床醫(yī)學(xué)中發(fā)展最快，作用重大的學(xué)科之一。影像學(xué)科在臨床醫(yī)療工作中的地位也有明顯提高，已成為醫(yī)院中作用特殊、任務(wù)重大、不可或缺的重要臨床科室。影像學(xué)的發(fā)展也有力地促進(jìn)了其它臨床各學(xué)科的發(fā)展。
建國(guó)以來，我國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)有很大發(fā)展，特別是改革開放以后。在各醫(yī)療單位都建有影像科室，已涌現(xiàn)出一大批學(xué)科帶頭人和技術(shù)骨干。超聲、 CT、ECT和MRI等先進(jìn)設(shè)備已在較多的醫(yī)療單位應(yīng)用。不論在影像檢查技術(shù)和診斷方面或在介人放射學(xué)方面都積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。影像診斷水平和介人治療的療效都有明顯提高。我國(guó)的醫(yī)學(xué)影像事業(yè)必將有更大更快的發(fā)展，為我國(guó)人民的衛(wèi)生保健事業(yè)作出它應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)影像學(xué)應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：
影像診斷的主要依據(jù)或信息來源是圖像。各種成像技術(shù)所獲得的絕大多數(shù)圖像，不論是 X線、CT或MRI都是以從黑到白不同灰度的圖像來顯示的，但不同的成像手段，其成像原理不同，例如X線與CT的成像基礎(chǔ)是依據(jù)相鄰組織間的密度差別，而MRI則是依據(jù)MR信號(hào)的差別。正因如此，正常器官與結(jié)構(gòu)及其病變?cè)趤碜圆煌上窦夹g(shù)的圖像上影像表現(xiàn)不同。例如骨皮質(zhì)在X線與CT上呈白影，而在MRI上則呈黑影。因此，需要了解不同成像技術(shù)的基本成像原理及其圖像特點(diǎn)，并能由影像表現(xiàn)推測(cè)其組織性質(zhì)。
影像診斷主要是通過對(duì)圖像的觀察、分析、歸納與綜合而作出的。因此，需要掌握?qǐng)D像的觀察與分析方法，并能辨別正常表現(xiàn)與異常表現(xiàn)以及了解異常表現(xiàn)的病理基礎(chǔ)及其在診斷中的意義。
不同成像技術(shù)在診斷中都有各自的優(yōu)勢(shì)與不足。對(duì)某一疾病的診斷，可能用一種檢查就可明確診斷，例如外傷性骨折， X線檢查就多可作出診斷；也可能是一種檢查不能發(fā)現(xiàn)病變，而另一種檢查則可確診，例如肺的小結(jié)節(jié)性病變，胸部X線片未發(fā)現(xiàn)，而CT則能檢出并診斷為肺癌；也可能是綜合幾種成像手段與檢查方法才能明確診斷。因此，就需要了解不同的成像手段在不同疾病診斷中的作用與限度，以便能恰當(dāng)?shù)倪x擇一種或綜合應(yīng)用幾種成像手段和檢查方法，來進(jìn)行診斷。
影像學(xué)檢查在臨床醫(yī)學(xué)診斷中的價(jià)值是肯定的，但應(yīng)指出其診斷的確立是根據(jù)影像表現(xiàn)而推論出來的，并未直接看到病變。因此，影像診斷有時(shí)可能與病理診斷不一致，這是影像診斷的限度。在進(jìn)行診斷時(shí)，還必須結(jié)合臨床材料，包括病史、體檢和實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果等，互相印證，以期作出正確的診斷。
介人放射學(xué)與影像診斷學(xué)不同，有其自身的特點(diǎn)，諸如治療機(jī)理、技術(shù)操作與臨床應(yīng)用原則等。因此，需要了解其基本技術(shù)與理論依據(jù)，價(jià)值與限度和不同治療技術(shù)的適應(yīng)證、禁忌證與療效，以便能針對(duì)不同疾病合理選用相應(yīng)的介人治療技術(shù)。
本教材所介紹的內(nèi)容也將從上述幾項(xiàng)要點(diǎn)著眼。
第一章 X線成像
第一節(jié) 普通X線成像
一、×線成像基本原理與設(shè)備
（一)x線的產(chǎn)生和特性
1．x線的產(chǎn)生 X線是真空管內(nèi)高速行進(jìn)的電子流轟擊鎢靶時(shí)產(chǎn)生的。為此，X線發(fā)生裝置主要包括X線管、變壓器和操作臺(tái)。
x線管為一高真空的二極管，杯狀的陰極內(nèi)裝有燈絲，陽極由呈斜面的鎢靶和附屬散熱裝置組成。變壓器包括降壓變壓器，為向X線管燈絲提供電源，一般電壓在12以下；和升壓變壓器以向X線管兩極提供高壓電，需40k一150k。操作臺(tái)主要為調(diào)節(jié)電壓、電流和曝光時(shí)間而設(shè)置的電壓表、電流表、時(shí)計(jì)和調(diào)節(jié)旋鈕等。在x線管、變壓器和操作臺(tái)之間以電纜相連。X線機(jī)主要部件及線路見圖l—l。
x線的發(fā)生過程是向X線管燈絲供電、加熱，在陰極附近產(chǎn)生自由電子，當(dāng)向X線管兩極提供高壓電時(shí)，陰極與陽極間的電勢(shì)差陡增，電子以高速由陰極向陽極行進(jìn)，轟擊陽極鎢靶而發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，其中1％以下的能量轉(zhuǎn)換為X線，99％以上轉(zhuǎn)換為熱能。X線主要由X線管窗口發(fā)射，熱能由散熱設(shè)施散發(fā)。
2．x線的特性 X線屬于電磁波。波長(zhǎng)范圍為o．oo06—50nm。用于X線成像的波長(zhǎng)為O．031一o．008nm(相當(dāng)于40一150k時(shí))。在電磁輻射譜中，居Y射線與紫外線之間，比可見光的波長(zhǎng)短，肉眼看不見。此外，X線還具有以下幾方面與X線成像和X線檢查相關(guān)的特性： 穿透性X線波長(zhǎng)短，具有強(qiáng)穿透力，能穿透可見光不能穿透的物體，在穿透過程中有一定程度的吸收即衰減。X線的穿透力與X線管電壓密切相關(guān)，電壓愈高，所產(chǎn)生的X線波長(zhǎng)愈短，穿透力也愈強(qiáng)；反之其穿透力也弱。X線穿透物體的程度與物體的密度和厚度相關(guān)。密度高，厚度大的物體吸收的多，通過的少。X線穿透性是x線成像的基礎(chǔ)。熒光效應(yīng)：X線能激發(fā)熒光物質(zhì)，如硫化鋅鎘及鎢酸鈣等，使波長(zhǎng)短的X線轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)長(zhǎng)的可見熒光，這種轉(zhuǎn)換叫做熒光效應(yīng)。熒光效應(yīng)是進(jìn)行透視檢查的基礎(chǔ)。
感光效應(yīng)：涂有溴化銀的膠片，經(jīng)X線照射后，感光而產(chǎn)生潛影，經(jīng)顯、定影處理，感光的溴化銀中的銀離子(Ag’)被還原成金屬銀(Ag)，并沉積于膠片的膠膜內(nèi)。此金屬銀的微粒，在膠片上呈黑色。而未感光的溴化銀，在定影過程中，從X線膠片上被清除，因而顯出膠片片基的透明本色。依金屬銀沉積的多少，便產(chǎn)生了從黑至白不同灰度的影像。所以，感光效應(yīng)是x線攝影的基礎(chǔ)。
電離效應(yīng)：X線通過任何物質(zhì)都可產(chǎn)生電離效應(yīng)。空氣的電離程度與空氣所吸收X線的量成正Lb，因而通過測(cè)量空氣電離的程度可測(cè)X線的量。X線射入人體，也產(chǎn)生電離效應(yīng)，可引起生物學(xué)方面的改變，即生物效應(yīng)，是放射治療的基礎(chǔ)，也是進(jìn)行X線檢查時(shí)需要注意防護(hù)的原因。
(二)x線成像基本原理
X線之所以能使人體組織結(jié)構(gòu)在熒屏上或膠片上形成影像，一方面是基于X線的穿透性、熒光效應(yīng)和感光效應(yīng)；另一方面是基于人體組織結(jié)構(gòu)之間有密度和厚度的差別。當(dāng)X線透過人體不同組織結(jié)構(gòu)時(shí)，被吸收的程度不同，所以到達(dá)熒屏或膠片上的X線量即有差異。這樣，在熒屏或X線片上就形成明暗或黑白對(duì)比不同的影像。
因此，X線圖像的形成，是基于以下三個(gè)基本條件：首先，X線具有一定的穿透力，能穿透人體的組織結(jié)構(gòu)；第二，被穿透的組織結(jié)構(gòu)，存在著密度和厚度的差異，X線在穿透過程中被吸收的量不同。以致剩余下來的X線量有差別；第三，這個(gè)有差別的剩余X線，是不可見的，經(jīng)過顯像過程，例如用X線片顯示、就能獲得具有黑白對(duì)LL、層次差異的X線圖像。
人體組織結(jié)構(gòu)是由不同元素所組成，依各種組織單位體積內(nèi)各元素量總和的大小而有不同的密度。人體組織結(jié)構(gòu)根據(jù)密度不同可歸納為三類：屬于高密度的有骨組織和鈣化灶等；中等
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