[科普中国]-放射诊断

简介

1895年德国仑琴教授发现了X-ray ，之后人们利用X 射线、超声和核素的γ线等，可以穿透人体多数的组织(如肌肉和血液)、骨骼和牙齿等含钙质较多的组织会对射线产生较大的衰减，根据这种特性我们利用X射线照射人体后投射到光敏材料（胶片）上形成影象。之后经过显影、定影，出来照片底版样的光片供医生检查、确诊、治疗用。放射诊断在医学影像领域广泛被应用。放射诊断主要包括x光机 、CR和DR 、CT 、乳腺机 、牙片机 、DSA 、PET/CT 和SPECT等。

我国放射诊断技术的发展历程1、30年代-60年代

由于历史条件的限制，早年从事技术工作的人员作为医师的助手,都以单纯的x线摄影、x线照片冲洗等技术操作为主2。由于外文水平及知识结构方面的原因,大多数技术人员尚缺乏独立进行科研及总结经验成文等能力。因此除射志光1936年总结实践经验,倡用“谢氏位”投照髓关节后脱位,国际上一直沿用至今外,其他就较少建树。设备的安装检修都依靠外籍工程师。

2、70年代-80年代

70年代起，放射诊断技术工作者除继续探索摄影方法的改进及其他操作性技术的改进外,开始应用信息论及通讯工程学技术及相关学科的成就,对影象质量进行定量评价及对成象过程进行定量解析,使影象质量得以大辐度提高。1981年在郑州召开的全国第三届放射学术会议上,北京的燕树林等、上海的曹厚德等、山东的袁幸德等宣读了用“调制传递函数”(MTE)的概念及测试方法等评价象质的论文,填补了我国在x线成象原理及对象质进行客观评价这一重要课题的空白3。

1983年6月,中华医学会放射学会在天津召开首次技术学专题的全国性学术会议。近400的名放射技术工作者参加会议及宣读论文。论文内容除包括X线摄影、物理机械等内容外,还包括了自动化冲洗技术、新型成象器材、数字成象技术及CT、MRI等新技术。香港放射学会也应邀出席了大会。同年9月,我国放射技术学的学科带头人范众应邀赴日本横滨参加第四届亚沃地区国际放射技术会议(SIRRT)。会上,范众向与会代表介绍了我国放射技术的发展状况。此为我国放射技术上作者第一次参加国际性学术活动。继之,曹厚德、陈鹤声、秦维昌、曾祥阶、杨联域等相继出席国际会议,并在会上宣读论文。同时,国外的放射技术工作者如日本名古屋大学山本千秋教授等也多次来华进行学术交流。

由于70年代引进较大批量1000毫安、自动化程度较高的x线设备,如心血管造影机、脉冲式x线电影摄影等,同时国内x线设备的生产制造也有较大的发展。在这种情况下,放射技术人员中的一部分转向从事放射工程技术工作。由于当时大部分人员的学历层次及知识结构存在着较普遍的欠缺,所以大多数仅限于一般性的保养维修等,能独立担任大型设备的安装、调试者为数不多。全国性学术会议的召开成功,标志着我国放射技术学界已具有独立进行学术活动的能力。我国学者的多次出访及接待外国学者的来访,说明放射技术界的国际交流也已开始。综观本阶段放射技术学已由“经验型”向“科学型”过渡。

3、90年代后

90年代起,大量的医学影象学设备的投入临床使用,使我国放射技术学从单纯的传统放射学发展到医学影象学。因此不论从工作内涵及技术人员的队伍结构均有很大的变化。放射技术人员的基本技能从以X线摄影为主扩展到计算机技术的应用,大型高科技影象设备的操作与维护;参与介入放射学的技术性操作等,使技术人员队伍的构成也有很大的变化。具有高学历的人员及经国外进修、培训或接受正规专业教育的人员比例不断增加。

1991年,由中华医学会放射学会与《中华放射学杂志》编辑部多次合作,成功地举办全国性放射技术质保(QA)、质控(QC)专题研讨会及学习班,推动全国性协作网点的建立,使QA、QC工作得以在全国广泛开展。在推动过程中,范众、陶叔巍、燕树林、吴伯卿、赵玉锉、薛爱华等作了大量卓有成效的工作。此项工作不但使我国的放射技术管理工作向先进国家靠拢,同时为我国技术人员队伍向科学型转化起到很大的推动作用。

1993年,中华医学会影象技术协会宣告成立。至此,我国放射诊断技术人员,在协会的组织下卓有成效地开展学术活动与工作。

4、20世纪以来

20世纪以来，随着计算机技术的不断快速发展，医学影像学已成为临床医学，甚至基础医学领域中发展最快的学科之一，并在日常诊断及治疗工作中占据了越来越重要的临床地位4。X 线、电子计算机断层摄影( computed tomography，CT) 、磁共振成像( magnetic resonance imaging，MRI) 、超声及核医学等影像相关设备的成像质量得到了显著的提升，从模拟模式成像到数字模式成像、从二维成像到三维成像、从结构成像到功能成像，更有分子影像学的发展，使医学放射诊断学早已脱离了100 多年前伦琴时代的X 线成像的概念，提高到了一个形态及功能共同成像、诊断与治疗兼而有之的全新高度，同时也为临床其他学科的发展提供了一个重要而广阔的技术平台，并有力地促进了临床医学的发展。

X光机X-Ray介绍X-ray 是由德国仑琴教授在1895年1所发现。这种由真空管发出能穿透物体的辐射线，在电磁光谱上能量较可见光强波长较短，频率较高，相类似之辐射线有宇宙射线等。目前X线诊断常用的X线波长范围为0.008～0.031nm（相当于40～150kv时）。

X光管：利用高速电子撞击金属靶面产生 X射线的真空电子器件。又分为充气管和真空管两类。

X-ray 产生方式

(1)制动辐射: 高速电子突然减速后，其动能转变成能量释放出来，此能量即为X-ray，且此能量会随减速之程度而有所不同。

(2) 特性辐射:高速电子撞击原子和外围轨道上电子，使之游离且释放之能量，即为X-ray。
诊断用X-ray其产生方式所占比例： 30% 特性辐射70% 制动辐射。

X-Ray特性

1.能穿透物体 ，2.为不可见光 ，3.於电磁波光谱内 ，4.波长范围广 ，5.直线散射 ，6光速进行 ，7.能使萤光物质发光 ，8.能使底片感光 ，9.会造成散射线 。

X光机的组成构造1.数字X 光机有三大装置：X射线发生装置、X射线成像装置、X射线辅助装置

2.X射线发生装置包括：控制部分、高压发生器、X射线管

3.X成像装置包括：探测器、计算机系统、应用软件、显示器

4.X射线辅助装置包括：诊视床、滤线器、制动部分、支持部分。

X光成像原理1.X射线属于电磁波，介于紫外线与 Y射线之间。 ·

2.X射线三大效应:

A.物理效应穿透作用、荧光作用、电离作用

B.化学效应：感光作用.着色作用

C.生物效应

3.X射线产生及成像

X线透射成像是基于人体内不同结构的脏器对X线吸收的差别1。一束能量均匀的X线投射到人体的不同部位，由于各部位对X线吸收的不同，透过人体各部位的X线强度亦不同，最后投影到一个检测平面上，即形成一幅人体的X线透射图像。

检测器把X线强度转换为光强度，电视摄像机又将光信号转换成电子信号。电子信号与检测到的X线量相匹配，再通过模/数转换器将电子信号转换为数字信号。一幅完整的数字X线图像形成必须经过X线球管、X线能谱滤过器、滤线栅、影像增强管、光学系统、电视摄像机及A/D转换器等。因此，系统所获得的数字图像是这一系列环节(即成像链)共同贡献的结果。如果其中的任何一个部分出了问题，或者质量低劣，都会对最后形成的数字X线图像产生影响，降低图像质量。

X光机分类1.按功率分：A.频率低于400Hz的-工频X光机; B.400Hz-20KHz中频X光机；C.大于20KHz高频X光机。

2.按机器性能：工业用的，医用的X光机。C型臂X光机、乳腺（钼靶）X光机、数字化X光机、牙科X光机、普通X光机。

3.按机械结构：便携式的、移动式的、固定式的。

4.按输出毫安量：0.2到1000毫安

CR和DRCR简介CR，即“计算机X线摄影”1（Computed Radiography）：将携带诊断信息的X线影像记录在影像板（image plate，IP）上，经读取装置读取，通过计算机处理，获得数字化图像。

CR的意义：首次将传统屏片系统X线摄影数字化，所得数字化图像可以进行后处理，并且易于查询、检索、储存、传输和打印等。

CR的组成：影像板：记录X线形成的潜影。

读取装置：将潜影转变为数字信号。

后处理工作站：将数字信号还原成图像并进行后处理。

CR的工作原理入射X光子被荧光层内的荧光体吸收，释放出电子，其中部分电子散布在荧光体内呈半稳定态，形成潜影，完成X线影像信息的采集和存储 5。潜影电荷数量与入射光子能量成正比 ；当用激光扫描已有潜影的IP时，IP表现出PSL（光激励发光/光致发光）现象，完成X线影像信息的读取， PSL（光激励发光）荧光强度与潜影电荷数量成正比。

CR的工作流程图如下所示

CR使用注意事项由于CR读取时会根据曝光条件、曝光范围、部位、体位等信息自动调节图像至最佳状态，因此:

1、一块板最好只照一幅图像（正侧位用两块板照），避免因曝光条件不一样或图像重叠、图像有间隔等导致的图像质量下降。

2、选择与部位大小相适应的IP板，不要用大板照小部位，而且照射野要覆盖整块IP。

3、扫描前输入的检查部位、体位和投照资料等要尽量准确和完整。

4、曝光时正确定向片盒，图像扫描出来就是正向的，可以省除旋转图像的麻烦。

5、由于IP上的图像质量随时间推移而降低，因此最好一个小时内扫描IP,IP长时间不用再次使用时，最好先行强光擦除，以消除可能存在的潜影

6、图像质量很大程度上决定于曝光剂量，因此不要为了降低病人受照剂量而无限制地降低曝光条件。

CR的优点和不足1、优点：

最后获取的是数字化图像：可进行多种图像后处理，易于储存、检索和传输。 只要曝光条件不离谱，都能获得满意的图像，从而有效减少重照。 J可与原有的X光机匹配工作，节省资金，少花钱即能实现图像数字化。 X线照射量动态范围大：可显示细微组织差异。 JPSL物质敏感度高，所需曝光剂量低，能有效减少患者受照射量。 IP可重复使用几万次。

2、不足：

时间分辨力较差，难以显示动态图像。 L成像过程繁琐，未改变工作流程，工作效率相对传统X线摄影并没有提高，与DR更是没法比。 L空间分辨率不如常规的X线照片和DR。

DR简介DR(Digital Radiography)，即直接数字化X射线摄影系统，是由电子暗盒、扫描控制器、系统控制器、影像监示器等组成，是直接将X线光子通过电子暗盒转换为数字化图像，是一种广义上的直接数字化X线摄影1。

DR是计算机数字图像处理技术与X射线放射技术相结合而形成的一种先进的X线摄影技术6，它在原有的诊断X线机直接胶片成像的基础上，通过A/D转换和D/A转换，进行实时图像数字处理，进而使图像实现了数字化。它的出现打破了传统X线机的观念，实现了人们梦寐以求的模拟X线图像向数字化X线图像的转变。

DR的分类根据X线影像转换为数字图像信号的过程不同，可分为IDR（间接放射成像）和DDR（直接放射成像）1。

非晶硅平板探测器（间接放射成像）（IDR）：

X线影像先转换为可见光影像，再经光电转换、A/D转换等器件转换成数字图像。主流：非晶硅 。

非晶硒平板探测器（直接放射成像）（DDR）：

X线影像直接转换为数字图像，无中间环节 。主流：非晶硒（a-Se） 。

IDR与DDR的优缺点1、IDR：

优点：

（1）转换效率高；

（2）动态范围广；

（3）空间分辨率高；

（4）在低分辨率区X线吸收率高（原因是其原子序数高于非晶硒）

（5）环境适应性强。

缺点：

（1）高剂量时DQE不如非晶硒型；

（2）因有荧光转换层故存在轻微散射效应；

（3）锐利度相对略低于非晶硒型。

DDR：

优点：
（1）转换效率高；
（2）动态范围广；
（3）空间分辨率高；
（4）锐利度好。

缺点：
（1）对X线吸收率低，在低剂量条件下图像质量不能很好的保证，而加大X线剂量，不但加大病人射线吸收，且对X光系统要求过高。
（2）硒层对温度敏感，使用条件受限，环境适应性较差。

CT·

CT简介CT（Computed Tomography）计算机体层摄影：根据人体不同组织对X射线的吸收与透过率的不同，应用灵敏度极高的仪器对人体进行测量，然后将测量所获取的数据输入电子计算机，电子计算机对数据进行处理后，就可摄下人体被检查部位的断面或立体的图像，发现体内任何部位的细小病变1。

CT 基本结构扫描系统：x线管、 探测器和扫描架；

计算机系统：将扫描收集到的信息数据进行储存和运算；

图像显示和存储系统：经计算机处理，重建的图像显示在电视屏上或用多幅照相机或激光相机将图像摄下。

CT成像原理X线束对人体某部一定厚度的层面扫描，由探测器接收被该层面部分吸收的剩余X线；探测器将接收到的X线信号由光电转换器转变为电信号，再经模/数转换器转变为数字信号，传送到计算机的数据采集系统；计算机将采集的数字信息经运算处理，得出扫描层面各点的数字，排列成数字矩阵；数字矩阵可存储于硬盘或光盘中，再经数/模转换器将数字矩阵中的每个数字转化为由黑到白不同灰度的小方块，按矩阵排列，即构成CT图像，最后调节窗宽、窗位，经显示器或照相机输出，用于临床诊断7。

CT 的优缺点CT - 优点：

1、密度分辨率高，能更好地显示由软组织构成的器官。

2、是横断面图，可连续扫描若干层，可作冠状、矢状重建。

3、由电子计算机重建的图像，不与邻近体层的影像重叠。

4、CT值可提供诊断参考价值。

CT - 缺点：

1、图像空间分辨力不如X线图像高。
2、观看横断面图要有丰富的断面解剖知识。
3、有一定的局限性，如累及粘膜层及肌层的胃肠道疾病等CT检查容易漏诊。
4、病变的密度与正常组织密度相近的病变，平扫易漏诊，须增强扫描。
5、X射线辐射量较大。

乳腺机原理利用软X线对乳腺组织进行投照，通过胶片进行感光，经过显影，定影等程序进行成像。

乳腺X线机的组成1 、X线球管8

X线球管：是获取乳腺高对比图像的主要决定因素。 ! 一般的X线机，球管的阳极钯面是钨，产生的波长为0.008---0.031nm,波长短，穿透力强，为硬射线。而钼钯产生的波长为0.063-0.071nm,波长长，穿透力弱，为软射线。铑钯产生的波长介于两者间，穿透力较钼钯强。对致密型腺体显示效果优于钼钯。

2、乳腺压迫装置

3、滤线栅

4、操作台

牙片机牙片机简介牙片机，即口腔X线机，用于牙科门诊，做治疗前的检查，治疗中的治疗效果对比，以及治疗后治疗效果的确认。对于拔牙，想了解牙床内部组织结构，牙根的深度，牙髓的发炎度，甚至断牙的内部情况等等，是诊所日常工作中不可缺少的设备。由于剂量微小，无须防护，有的医院购买用于床旁检测的手指和脚指的拍摄。

牙片机构成由主机和球头两部分组成，主机主要由电源部分，数据中央处理器，以及振荡、放大和反馈部分组成，球头有升压、倍压、倍频，球管，真空绝缘密封，等部分组成。附属的外壳部分为模具注塑，以及铅封防护等。

DSADSA简介DSA（Digital Subtraction Angiography ）全称数字减影血管造影，简称DSA9。DSA技术是20世纪80年代继CT之后兴起的一项新的医学影像技术，是影像增强技术、电视技术和计算机技术相结合的产物。在数字减影血管造影开发之前，减影的精确性还不能分辨影像内1%以下的影像对比。DSA的问世，解决了医学影像学领域中血管造影的数字化成像问题，是医学影像学领域中的一个重要发展。

n静脉DSA(IV-DSA) · 外周静脉法 · 中心静脉法 n 动脉DSA(IA-DSA) · 选择性动脉法 · 超选择性动脉法

DSA系统的组成构造1、影像增强器-摄像机

2、对数放大器

3、模数变换

4、存储器

5、图像处理机

PET/CTPET/CT简介PET（Positron Emission Tomography）：正电子发射断层显像，是一种射线断层显像技术，可以实现功能代谢显像的分子影像学设备10。

CT（ Computed Tomography）：利用X射线对人体进行体层检查。

PET/CT:将PET和CT有机的结合在一起，使用同一个检查床合用一个图像工作站，PET/CT同时具有PET，CT及将PET图像与CT图像融合等功能。

PET/CT工作原理每个探测器接收到γ光子后产生一个定时脉冲，这些定时脉冲分别输入符线路进行符合甄别，挑选真符合事件。符合线路设置了一个时间常数很小的时间窗（通常≤15ns），同时落入时间窗的定时脉冲被认为是同一个正电子湮灭事件中产生的γ光子对，从而被符合电路记录。时间窗排除了很多散射光子的进入。

PET -CT采用正电子放射性药物测定糖、蛋白质及核酸代谢的过程,具有生物活性的放射性药物能发射正电子,正电子在体内可以与周围的负电子相结合而产生湮没辐射,湮没辐射时产生两个能量相同、方向相反的γ光子。PET通过探测γ光子的位置与数量,来判断组织的代谢情况，从而获得机体正电子核素的断层分布图，显示病变的位置、形态、大小和代谢功能，对疾病进行诊断。

PET/CT的优势：1、PET采用正电子核素作为示踪剂，通过病灶部位对示踪剂的摄取了解病灶功能代谢状态，可以宏观的显示全身各脏器功能，代谢等病理生理特征，更容易发现病灶；

2、CT可以精确定位病灶及显示病灶细微结构变化；

3、PET/CT融合图像可以全面发现病灶，精确定位及判断病灶良恶性，故能早期，快速，准确，全面发现病灶；

4、PET犹如大海中的航标，CT犹如航行图，从而能准确，迅速找到目标。

SPECTSPECT简介SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography):单光子发射计算机断层显像。能给出脏器的各种断层图像，也具有一般γ相机的功能，可以进行脏器的平面和动态（功能）显像11。

SPECT的原理SPECT检测通过放射性原子（称为放射性核，如TC-99m 、TI-201）发射的单γ射线。放射性核附上的放射性药物可能是一种蛋白质或是有机分子，选择的标准是它们在人体中的吸收特性。比如，能聚集在心肌的放射性药物就用于心脏SPECT成像。这些能吸收一定量放射性药物的器官会在图像中呈现亮块。如果有异常的吸收状况就会导致异常的偏亮或偏暗，表明可能处于有病的状态。

SPECT成像基本步骤1、用短半衰期核素Tc-99m等标记某些特殊化合物经静脉注入人体

2、探测聚集于人体一定器官、组织内，标记于化合物上的Tc-99m衰变所发出的γ射线

3、将γ射线转化为电信号并输入计算机，经计算机断层重建为反映人体某一器官生理状况的断面或三维图像