范振中

（吉林省第二榮復(fù)軍人醫(yī)院放射科，吉林四平 136502）

從1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X線成像至2010年的時間里，醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展可謂是日新月異，并且從事研究醫(yī)學(xué)影像學(xué)的人員分別于1910、1952、1979和2003年四次獲得諾貝爾物理學(xué)獎或諾貝爾醫(yī)學(xué)生物獎，由此可見醫(yī)學(xué)影像學(xué)在臨床醫(yī)學(xué)中的地位和作用是無可比擬和不能替代的。

1 X線成像

1.1 X線成像的基本原理

X線之所以能使人體在熒光屏上或膠片上形成影像，是基于X線具有穿透性、熒光性和感光性，再加之人體組織之間的密度或厚度差異，即人體對X線的吸收程度不同，這樣穿過人體并攜帶人體信息的X線即在熒光屏或X線照片上形成明暗或黑白對比不同的影像，這種影像是以密度來反映人體組織結(jié)構(gòu)的解剖及病理狀態(tài)。

1.2 X線圖像的特點

顯示的結(jié)構(gòu)層次比較豐富，有利于整體上觀察受檢部位的組織結(jié)構(gòu)，具有較高的空間分辨率，但其缺點是密度分辨率低，無法區(qū)別組織密度差別小的結(jié)構(gòu)，在密度分辨率方面無法與CT、MRI相比。

1.3 X線診斷的臨床應(yīng)用

X線診斷是重要的臨床診斷方法之一，是影像學(xué)的基礎(chǔ)，已經(jīng)積累了非常成熟的經(jīng)驗，也是臨床上使用最多和最基本的診斷方法，特別是在骨骼、胸部及胃腸道應(yīng)首先選用X線檢查。

2 計算機體層成像（CT）

2.1 CT成像的基本原理

CT成像的基本原理是用X線束對人體檢查部位一定厚度的層面進行掃描，由探測器接受透過該層面的X線，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽庵?，由光電轉(zhuǎn)換器變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，輸入計算機處理。圖像形成的處理有如將選定層面分成若干個體積相同的長方體稱為體素。掃描所得的信息經(jīng)計算機處理獲得每個體素的X線衰減系數(shù)或吸收系數(shù)，再排列成矩陣即數(shù)字矩陣，數(shù)字矩陣可存儲于磁盤或光盤中。經(jīng)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器把數(shù)字矩陣中的每個數(shù)字轉(zhuǎn)換為黑白不等灰度的小方塊，即像素，并按矩陣排列，即構(gòu)成CT圖像，故CT圖像是數(shù)字化圖像，是重建的斷層圖像。

2.2 CT成像的特點

CT圖像是由一定數(shù)目由黑到白不同灰度的像素按矩陣排列所構(gòu)成，這些像素反映的是相應(yīng)體素的X線吸收系數(shù)。CT圖像可以用組織對X線的吸收系數(shù)來說明其密度高低的程度，具有一個量的概念，即用CT值來表示，其單位為Hu（Hounsfieldunit），CT值表示組織結(jié)構(gòu)的相對密度。水的CT值為0 Hu，人體中密度最高的骨皮質(zhì)的CT值為＋1 000 Hu，空氣的CT值最低為-1 000 Hu。人體中密度不同的各種組織的CT值則居于-1 000～＋1 000 Hu范圍內(nèi)。

CT圖像為橫斷面斷層影像，可以通過重建獲得矢狀位、冠狀位圖像，螺旋CT掃描還可以進行三維圖像重建。與X線平片相比，CT圖像的空間分辨率低于前者，但其密度分辨率高，它可以顯示平片不能發(fā)現(xiàn)的病變。CT圖像可顯示人體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，普通平片是用二維圖像顯示三維結(jié)構(gòu)，對重疊的結(jié)構(gòu)常難于分辨，CT則能較好地解決此問題。

2.3 CT的臨床應(yīng)用

CT的診斷價值高已得到普遍承認，并被廣泛應(yīng)用于臨床，但CT設(shè)備比較昂貴，檢查費用偏高，對某些部位的檢查，還有一定限度，所以目前尚不易將CT檢查作為常規(guī)診斷手段，應(yīng)在了解其優(yōu)勢基礎(chǔ)上，合理選擇應(yīng)用。CT檢查對中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷價值較高，對顱腦外傷、顱內(nèi)占位、腦血管病變以及椎管內(nèi)腫瘤、腰椎間盤突出等病診斷效果好。螺旋CT掃描可以進行腦血管造影即CTA，在一定程度上可取代常規(guī)的腦血管造影。對胸部疾病的診斷，CT檢查隨著高分辨率CT及螺旋CT的應(yīng)用，日益顯示出它的優(yōu)越性，對肺內(nèi)腫塊和氣道病變的診斷有很高的準(zhǔn)確性，采用強化掃描能夠使縱隔內(nèi)的病變及病變與大血管的關(guān)系得到很好的顯示。腹部及盆腔疾病的CT檢查，可對腹部器官的占位性、炎癥性、外傷性及胃腸病變的腔外侵犯和鄰近、遠處轉(zhuǎn)移均有很大的價值。心臟及大血管的CT檢查亦具有重要意義。

3 磁共振成像（MRI）

3.1 磁共振成像原理

磁共振成像（MRI）是根據(jù)生物體磁性核（氫核）在磁場中表現(xiàn)出的共振特性進行成像的高新技術(shù)，它的物理基礎(chǔ)為核磁共振理論，其本質(zhì)是一種能級間躍遷的量子效應(yīng)，實驗結(jié)果表明，利用磁共振現(xiàn)象可以研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。磁共振現(xiàn)象產(chǎn)生有三個基本條件：具有磁性的原子核、外界靜磁場和適當(dāng)頻率的射頻脈沖。據(jù)此，人們以不同的射頻脈沖序列對生物組織進行激勵，從而使原子核產(chǎn)生共振，向外界發(fā)出電磁信號，并用線圈技術(shù)檢測其弛豫或質(zhì)子密度，就出現(xiàn)了MRI。

3.2 磁共振成像的特點

3.2.1 多參數(shù)成像 一般醫(yī)學(xué)成像技術(shù)都使用單一的成像參數(shù)，例如，普通放射、CT成像參數(shù)僅為X射線吸收，超聲成像只依據(jù)組織界面所反射的回波信號等；而MRI是一種多參數(shù)的成像方法，它至少有 4 個“組織參數(shù)”即 T1、T2、N（H）和流f（v）。MRI成像還與所用機器脈沖序列及其參數(shù)有關(guān)，如TR、TE、TI、激勵角等。MRI成像可充分利用上述參數(shù)及其適當(dāng)射頻脈沖序列，進行MRI掃描，以獲取更多有用的診斷信息。

3.2.2 高對比度成像 目前使用的MRI系統(tǒng)主要是用來觀測活體組織中氫質(zhì)子密度的空間分布及其弛豫時間的新型成像工具，人體含有占體重70%以上的水，這些水中的氫核是核磁共振（NMR）信號的主要來源，其余信號來自脂肪、蛋白質(zhì)和其他化合物中的氫質(zhì)子。由于氫質(zhì)子在體內(nèi)的分布極為廣泛，故可在人體的任意部位成像。另一方面，由于水中的氫原子與脂肪、蛋白質(zhì)等組織中的氫質(zhì)子的NMR信號強度不同，使用磁共振圖像必然是高對比度的，MRI軟組織對比度明顯高于CT。

3.2.3 任意方位成像 CT主要為橫軸位斷層，冠狀位和矢狀位斷層比較困難。MRI掃描在患者體位不變的情況下，通過選擇梯度場進行橫軸位、矢狀位及任意方位成像，這樣對病變的顯示極為有利。

3.2.4 能夠人體能量代謝進行研究 T1和T2弛豫時間及其加權(quán)像本身反映質(zhì)子群周圍的化學(xué)環(huán)境，即生理和生化信息的空間分布。正是因為大腦灰質(zhì)中的氫幾乎都存在于水中，而白質(zhì)中的氫大量存在于蛋白質(zhì)中，所以二者在磁共振圖像上出現(xiàn)明顯對比。

3.2.5 不使用造影劑可觀察心臟和血管結(jié)構(gòu) SE序列時，利用血液的流空效應(yīng)，心臟大血管內(nèi)腔均表現(xiàn)為低信號，可診斷心臟、大血管病變，對診斷區(qū)分血管和實性結(jié)構(gòu)十分有利。不用造影劑即可行非創(chuàng)傷性MRA和MR心臟電影檢查，還可行心臟動態(tài)和血流速度的分析。

3.2.6 無電離輻射 MRI用射頻（RF）脈沖的波長為數(shù)米，能量為10～7 eV；而CT為短波電磁波波長為1 A；高能量的X線對人體有輻射損傷。從能量上看RF只有CT的1/1 010，因而不會對人體造成任何損害。

3.2.7 無骨偽影干擾 CT檢查時骨的邊緣如巖骨、枕內(nèi)粗隆、枕骨等處可出現(xiàn)條紋狀偽影，嚴重影響后顱凹的檢查質(zhì)量對病變的診斷；MRI無骨偽影，對于CT上易出現(xiàn)骨偽影的部位MRI圖像質(zhì)量顯著優(yōu)于CT。

3.3 磁共振成像的局限性

3.3.1 成像速度慢 第三代CT每幅圖像時間為幾秒鐘，螺旋CT僅為1 s左右，MRI，常規(guī)自旋回波序列一幅 T1WI和T2WI的成像時間分別為 15～30 s和 25～35 s。

3.3.2 對鈣化灶和骨皮質(zhì)病灶不夠敏感 鈣化灶在發(fā)現(xiàn)病變和定性診斷方面均有很大的作用。在MRI上鈣化通常表現(xiàn)為低信號，另外，由于骨質(zhì)中氫原子的含量較低，骨的NMR信號比較弱，使得骨質(zhì)病變不能充分顯示，對骨細節(jié)的觀察比較困難。

3.3.3 圖像易受多種偽影影響 MRI的偽影主要來自設(shè)備、運動和金屬異物3個方面，常見的有化學(xué)偽影、卷褶偽影、截斷偽影、非自主性運動偽影、流動偽影、靜電偽影、非鐵磁性偽影和鐵磁性金屬偽影等。

3.3.4 禁忌證多 裝有心臟起搏器、疑有眼球金屬異物者、動脈瘤用銀夾結(jié)扎術(shù)后均應(yīng)嚴禁作MRI檢查，體內(nèi)留置金屬異物或金屬假肢者不易作MRI檢查。監(jiān)護儀器、搶救器材不能帶入MR檢查室。

4 MRI診斷的臨床應(yīng)用

MRI診斷應(yīng)用于臨床時間雖短，但已顯示出它的優(yōu)越性，在神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用較為成熟。三維成像和流空效應(yīng)使病變定位診斷更為準(zhǔn)確，MRI明顯優(yōu)于CT。在縱隔MRI上，能夠很好地觀察腫瘤與血管間的解剖關(guān)系。對心臟大血管的形態(tài)與動力學(xué)的研究可在無創(chuàng)的檢查中完成。對腹與盆腔器官，MRI也有相當(dāng)價值。在惡性腫瘤的早期顯示，對血管的侵犯以及腫瘤的分期方面優(yōu)于CT。MRI對骨髓病變相當(dāng)敏感，對關(guān)節(jié)及軟組織創(chuàng)傷或病變也很有優(yōu)勢。功能磁共振成像就是人體行動功能活動的同時成像，有利于代謝功能方面進行研究，給惡性腫瘤的早期診斷帶來希望。

綜上所述，各種影像學(xué)檢查方法各有其特點及局限性。在臨床工作中，應(yīng)根據(jù)病情需要有針對性地選擇檢查項目，既能解決臨床問題，又能避免浪費，節(jié)省醫(yī)療開支，臨床醫(yī)生應(yīng)根據(jù)患者病情需要有的放矢地選擇不同的醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查方法，使其在不同疾病的診斷治療中發(fā)揮最有效的作用。

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