作者：王铁 何悦明 寿涓
出版社：人民卫生出版社
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基层影像检验诊断技术及结果判断(基层卫生培训“十三五”规划教材)试读：
前言
医学影像与检验诊断技术是目前临床客观检查中最为重要的诊断技术之一，最近10年随着各种影像设备和检验技术的进步，医学影像与检验诊断技术已经成为临床诊疗疾病不可或缺的辅助手段。由于医学影像与检验诊断技术在临床的应用越来越广泛，诊疗价值越来越重要，正确的掌握医学影像与检验诊断技术已成为保证诊疗质量的关键所在，这对于提高临床诊疗质量、保护患者的利益、促进学科发展具有极其重要的意义。
为切实提高我国基层及社区医生使用医学影像与检验诊断技术的能力，满足基层医疗卫生机构及人员的需求，我们在国家卫生健康委员会的指导下，编写了本教材。本教材包含了放射、核医学、超声和临床检验四个专业的内容，由来自全国多个医疗机构的放射科、核医学科、超声科和检验科的专家编写而成。把和医学影像及检验诊断技术相关的四个专业知识放在一本教材里，而且是面向基层医疗卫生机构人员的教材，在我国尚不多见。
本部教材包含了放射影像、核医学影像、超声影像和检验诊断，共四篇三十章，主要以各种影像检查和检验诊断技术的临床应用为主，注重实用性。力求通过对本书的学习，使基层医疗卫生机构人员的业务能力达到基本满足基层及社区医疗机构所要求的水平。
本书还可作为住院医师规范化培训的参考书以及从事放射、核医学、超声和临床检验专业人员的基本教材。尽管经过编写人员的认真修改与完善，但难免有疏漏或错误之处，欢迎广大读者批评指正。王 铁2018年10月第一篇 放射影像第一章 成像技术
1895年德国物理学家伦琴发现了X射线，并很快应用于医学领域。随着医疗器械工业水平的提高和计算机技术在医学影像领域的应用，新的检查技术不断出现，促使医学影像检查技术逐步完善和发展。现阶段医学影像技术是由多学科交叉而形成的应用性很强的技术，主要包括X线成像、计算机断层扫描（computed tomography，CT）成像、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）成像、数字减影血管造影系统（digital subtraction angiography，DSA）成像、超声成像以及核医学等，每一种成像技术都在临床医疗工作中发挥着重要的作用。第一节 X线成像
X线（X-ray）又称X光，X线人体图像的实质是X线的光子在感光接受体上形成的X线密度影像。一、X线成像原理（一）X线的产生
1.X线产生的条件
X线是在能量转换中产生的，是高速电子与阳极靶面相互作用的结果。X线产生的必备条件：①电子源；②高速运动的电子流；③接受电子撞击的阳极靶面。
2.X线产生的过程
接通电源，变压器提供X线球管灯丝加热产生电子，电子束高速地由阴极撞击阳极的靶物质，此时X线便产生了。能量转换过程中不足1%能量转换为X线，从X线球管窗口发射，99%以上的能量转换为热能，由散热装置散发。（二）X线的特性
1.X线的本质
X线属于电磁辐射的一种，它和其他光线一样，具有二象性，即微粒性和波动性。X线是高频率、波长短的射线，在医学诊断中使用的波长范围约为0.031~0.008nm，其对应的量子能量约为10~200千电子伏特（keV）。
2.X线的特性（1）物理效应
1）穿透作用：
X线波长短、能量高，具有很强的穿透物质的能力，能穿透可见光不能穿透的物质。
2）荧光作用：
X线是肉眼看不见的，但当它照射某些物质时，能够使这些物质发出荧光，这就是X线的荧光作用。
3）电离作用：
X线虽然不带电，但具有足够能量的X光子能够撞击原子中的轨道电子，使之脱离原子产生一次电离。电离作用也是X线损伤和治疗的基础。
4）热作用：
X线被物质吸收，绝大部分最终都将变为热能，使物体温升。（2）化学效应：
X线的化学效应包括感光作用和着色作用。X射线能使多种物质发生光化学反应。例如，X射线能使照相底片感光。（3）生物效应：
生物组织经一定剂量的X线照射，会产生电离和激发，使细胞受到损伤、抑制、死亡或通过遗传变异影响下一代，这种现象称为X线的生物效应。（三）X线成像原理
1.自然对比成像（1）传统X线成像：
X线影像的形成一方面是基于X线的3个特性（穿透性、荧光作用、感光作用）；另一方面是基于人体组织密度和厚度的差异。X线成像原理是当一束X线穿过人体不同组织结构或不同厚度时，它被吸收的程度不同，所以到达荧屏或胶片上的X线量即有差异，就形成黑白对比不同的影像。（2）数字X线成像：
数字X线成像是传统X线成像技术与现代计算机技术结合的产物，其成像方法是采用结构逼近法，影像最大值与最小值之间的系列亮度值是离散的，每个像点都具有确定的数值，这种影像就是数字影像。
2.人工对比度成像
当人体某些组织器官的密度与相邻近组织器官或病变的密度相同或相似时，难以形成良好的黑白对比度影像。当人为导入高密度（碘剂或钡剂）或低密度（气体）的物质时，可形成人工的密度差别，进而产生良好的黑白对比度影像，这种方法称为造影检查。导入的物质称为对比剂。（四）X线在医学中的应用
1.X线诊断
X线穿过人体时受到不同程度的吸收，携带了人体各部密度分布的信息，在荧光屏上或摄影胶片上显示出不同密度的影像，根据这些影像来判断人体受照射的部位是否正常，于是便诞生了X线诊断技术。
2.X线治疗
X线应用于治疗，主要依据其生物效应，应用不同能量的X射线对人体病灶部分的细胞组织进行照射时，即可使被照射的细胞组织受到破坏或抑制，从而达到对某些疾病，特别是肿瘤的治疗目的。
3.X线防护
在利用X线的同时，人们发现了导致病人脱发、皮肤烧伤，工作人员视力障碍、白血病等射线伤害的问题，为防止X线对人体的伤害，必须采取相应的防护措施。X线防护的基本原则：①实践的正当化；②防护的最优化；③个人剂量及危险限值。二、医用X线设备
医用X线设备按照功能可分为诊断用X线机和治疗用X线机两大类，本节主要介绍诊断用X线设备。（一）传统X线成像设备
传统X线成像设备的基本构造由X线发生装置和外围装置两大部分组成。
1.X线发生装置
由X线球管装置、高压发生装置和控制装置三部分组成。（1）X线球管（X-ray tube）：
为高度真空的二极管，是X线发生装置的核心部件。由阳极、阴极、玻璃壳三部分组成。阳极结构中最重要的器件是靶面，主要作用是阻拦高速运动的电子束；阴极结构中最重要的器件是钨制灯丝，主要作用是发射热电子（图1-1-1）。图1-1-1 X线球管结构图（2）高压发生装置（俗称油箱）：
主要作用是为X线球管灯丝提供加热电压和为X线球管提供直流电压，主要由高压变压器、灯丝变压器、高压整流器等器件组成。（3）控制装置：
主要作用调控X线的“质”和“量”。对电路的基本要求：①可调管电压；②可调管电流；③可调曝光时间。
2.外围装置
是根据临床检查需要而装配的各种机械装置和辅助装置，主要包括检查床、立柱或悬吊式支持装置、观片灯、胶片打印机等。（二）数字X线成像设备
数字X线成像设备是指把X线图像数字化并进行图像后处理，再转换成模拟图像显示的一种X线设备。其优点：①对比度分辨率高；②辐射剂量低；③图像后处理功能强；④数字图像便于存储，可利用PACS网进行传输和远程会诊，扩大了诊断范围。
根据成像原理的不同，主要分为计算机X线摄影系统、数字X线摄影系统和数字减影血管造影设备。
1.计算机X线摄影系统（computed radiography，CR）
是传统X线成像到完全数字化成像的过渡阶段，是以影像板（image plate，IP）作为影像载体替代了传统X线胶片。
2.数字X线摄影系统（digital radiography，DR）
指采用平板探测器直接把X线影像转化为数字信号的技术，是真正意义上的数字化X线摄影系统。DR的组成有：①X线发生系统；②平板探测器；③图像处理器；④影像显示器；⑤检查台/床辅助装置（图1-1-2）。图1-1-2 数字X线摄影系统（DR）
3.数字减影血管造影系统（digital subtraction angiography，DSA）
是计算机与常规X线血管造影相结合的一种新的检查方法，已经普遍应用于心脏和血管系统。DSA的组成有：①X线发生系统；②图像获取探测器；③图像处理和显示系统；④辅助系统。三、X线图像特点
X线图像是人体密度和厚度组织结构的综合投影，影像密度的概念与人体组织结构密度的概念是不同的。影像密度是指在胶片上白色的为高密度，黑色的为低密度，灰色的中等密度；而在荧光屏或是影像监视器上的影像密度则与胶片上的表现相反。（一）人体组织结构密度对X线影像的影响
X线影像表现依人体组织结构密度高低分为4类：①高密度影像，如骨和钙化性疾病等，基本表现为白色（胶片）或黑色（荧光屏）阴影；②中等密度影像，如肌肉、实质器官、体内液体、肿瘤性肿块、实变组织等，表现为灰白色（胶片）或灰黑色（荧光屏）阴影；③较低密度影像，如脂肪组织，表现为灰黑色（胶片）或亮度较高（荧光屏）阴影；④低密度影像，如体内气体，表现为黑色（胶片）或透亮（荧光屏）阴影。（二）X线图像质量及其影像因素
X线图像质量由对比度、分辨率、清晰度、噪声、失真度和有无伪影等多种因素综合表现出来，任何一幅X线图像均包含上述因素。
1.对比度
是X线图像显示机体结构最小密度差别的能力。
2.密度分辨率
又称低对比度分辨率，是从均一背景中分辨出低对比度微小目标的能力。
3.清晰度
指被显示的组织结构或微小细节的影像边缘的锐利程度。
4.噪声
是图像在摄影或传输时所受的随机信号干扰，表现为斑点、细粒或雪花的影像。
5.失真度
是图像中的被检体的大小、形状和位置有不同程度的改变，与原有的真实性不符。X线图像均有一定程度的放大或变形。
6.伪影
指图像中出现的受检部位以外不真实、不存在的影像。四、X线检查技术（一）常规检查
1.透视（fluoroscopy）
使X线透过人体被检查部位并在荧光屏上形成影像，称为透视。优点是能看到心脏、横膈及胃肠等活动情况，还可转动患者体位，多方面观察病变及其特征。
2.X线摄影（radiography）
X线透过人体被检查的部位并在胶片上形成影像，称为X线摄影。优点是影像对比度和清晰度好，便于存储、集体讨论和复查，并且受检者的辐射剂量低。（二）特殊检查
1.乳腺X线摄影（mammography）
又称软X线摄影。乳腺X线摄影应用40kV以下、波长较长的X线行乳腺疾病的诊断（图1-1-3）。图1-1-3 乳腺X线摄影
2.放大照相
摄影时增加照相部位与胶片间的距离，使投照的影像放大，称为放大照相。此法可用于显示矽肺结节，对早期诊断有帮助，亦可用于显示骨骼的细微结构及早期破坏灶。
3.高千伏摄影
是120kV以上的电压进行的X线摄影技术。优点是X线穿透力强，以胸部摄影而论，如被锁骨、肋骨或纵隔遮蔽的病灶容易显见；胸水或胸膜增厚遮蔽的肺部病灶也能够看到。（三）造影检查
1.对比剂
临床常分为阴性和阳性对比剂两类。（1）低密度对比剂（阴性对比剂）：
空气、氧气及二氧化碳等气体，多用于器官腔内或组织间隙内造影，如气腹造影、腹膜后充气造影及关节造影等。（2）高密度对比剂（阳性对比剂）
1）钡剂：
硫酸钡混悬液用于钡餐与钡灌肠检查；钡胶浆用于支气管造影检查。
2）碘制剂：
①水溶性无机碘对比剂为碘化钠，用于膀胱造影及术后胆道造影；②水溶性有机碘对比剂分为离子型和非离子型，离子型对比剂有泛影葡胺，非离子对比剂有碘普罗胺注射液和碘海醇等，用于心血管及尿路造影检查；③水不溶性有机碘对比剂有碘化油，用于支气管造影、瘘管造影及子宫输卵管造影，碘苯酯用于脊髓造影及脑室造影。
阳性和阴性对比剂联合应用时称双对比造影或双重造影，如气钡双对比胃造影。
2.造影方法
根据对比剂导入的途径不同造影方法分为直接引入法和间接引入法（生理排泄法）两种。（1）直接引入法
1）经自然通道口引入法：
①经口腔或肛门引入，如食管及胃肠道钡餐或钡灌肠；②经尿道逆行插管，逆行肾盂造影；③经阴道插管至子宫腔，子宫输卵管造影；④经手术瘘管引入，瘘管造影等。
2）穿刺法：
自针管或联结导管注射造影剂，引入与外界隔离的腔道或器官内，如心血管造影、脑室造影等。（2）间接引入法（生理排泄法）：
经口服或静脉注射对比剂，利用该造影剂具有选择性经某脏器生理聚积或排泄，使之显影的方法。例如口服胆囊造影，静脉肾盂造影等。
3.造影检查的注意事项
造影检查要严格掌握适应证及禁忌证，要准备好针对碘对比剂毒副作用的抢救器械和药品。（彭如臣）第二节 计算机断层扫描成像
CT是计算机断层扫描（computed tomography，CT）的简称。CT是电子技术、计算机技术和X线技术相结合的产物，是医学影像领域最早使用数字化成像的设备。CT可用于任何部位组织器官的检查，其图像无重叠、密度分辨率高，是临床常用的影像检查方法之一。一、CT成像的基本原理
CT成像利用人体各器官或组织对X线吸收能力（衰减系数）不同的特性，由不同方向的X投影数据经重建获得图像。图像重建过程中将X线投影方向上的物体分割呈若干体积相同的长方体，称之为体素（voxel），是CT可以显示的最小体积单元。扫描获得信息经计算可获得每个体素的吸收系数，并将其转化成二维图像上每个对应像素（pixel）的灰度信息即构成CT图像。实际使用中，将吸收系数换算成CT值来表达组织密度，单位为亨氏单位（Hounsfield unit，HU），以水的吸收系数为基准，定义为0HU，常见组织CT值由高到低为骨、软组织、水、脂肪、气体。二、CT设备（一）CT的分类
1.常规CT
常规CT对病人每次扫描X线管球旋转一周，产生一幅图像，获得的图像是间断的。
2.螺旋CT
目前应用广泛，病人以匀速进入CT机架，同时X线球管连续旋转式曝光，围绕病人的X线轨迹呈螺旋状，采集的数据分布在一个较长的螺旋空间。
3.多层螺旋CT（multislice CT，MSCT）
也称多排探测器CT（multidetector CT，MDCT）。主要技术特征是多排探测器，扫描时不是使用单排螺旋CT的扇形X线束，而是采用可调节的锥形X线束，根据采集层厚选择X线束宽度，来激发不同数目的探测器，从而实现一次采集多层CT图像的目的。（二）CT设备的系统结构
1.扫描系统
由扫描机架、扫描床、X线球管、管套组件、高压发生器、准直器、X线过滤器、探测器组成。
2.计算机及图像重建系统
由硬件系统和软件系统组成。三、CT图像特点（一）分辨率
CT的空间分辨率、密度分辨率和时间分辨率，是判断CT机性能和图像质量的三个重要指标。
1.空间分辨率
指图像中可辨认的邻接物体空间几何长度的最小极限，即对细微结构的分辨率，受焦点大小、探测器单元尺寸、层厚等影响，与X线剂量大小无关。CT的空间分辨率不如常规X线。
2.密度分辨率
又称低对比分辨率，指能够分辨组织间最小密度差别的能力，受探测器灵敏度、采集层厚、像素噪声、重建算法等影响，X线剂量增大时，噪声减小，密度分辨率提高。空间分辨率和密度分辨率互相制约，密切相关。与常规X线相比，CT密度分辨率较高。
3.时间分辨率
指CT扫描可以反映机体活动的最短时间间隔。它是反映CT扫描速度快慢的指标。（二）算法
CT图像是数字化图像，图像重组的数学演算方式有多种，常用的有标准算法、软组织算法和骨算法等，要根据检查组织的不同和诊断的需要，选择合适的算法，通常CT设备内已预设。标准算法均衡图像的空间分辨率和密度分辨率，适用于一般的CT图像的重组；软组织算法适用于需要突出密度分辨率的软组织图像重组；骨算法提高空间分辨率，强化组织边缘、轮廓，适用于密度差异大且需要清晰显示细节部位检查的图像重组。算法选择不当，会降低图像质量。螺旋扫描的容积数据可变换算法，进行多种算法的图像重组。（三）噪声
均匀物体的影像中各像素的CT值参差不齐，图像呈颗粒性，不能代表真实CT值，影响图像质量，称为噪声。其来源有探测器方面的，如探测器的灵敏度、层厚及X线量等。还有电子线路及机械方面的，重组算法及散乱射线等也会引起噪声。噪声与图像的质量成反比，因此要尽量加以抑制。（四）部分容积效应
在同一扫描体素内含有两种以上不同密度的组织时，所测得的CT值不能真实反映任何一种组织真实的CT值，而是这些组织的平均CT值，这种现象称部分容积效应。显然，部分容积效应与CT扫描层厚和被检组织周围的密度有明显关系，当一扫描层面内某组织的厚度小于层厚时，其测得的CT值不准确；相邻的两种组织边缘部CT值不能准确测知，因此交界部影像不清晰锐利。薄层扫描可减少部分容积效应。（五）伪影
伪影是由设备或患者造成的，不属于被扫描物体的影像。它在图像中表现的形状各异，影响诊断的准确性，有时由于某些原因造成的图像畸变也被归类于伪影。伪影影响图像质量，甚至影响病变的分析诊断。伪影多表现为条状、同心圆状、放射状等（图1-1-4）。图1-1-4 金属伪影四、CT检查技术（一）扫描方式
1.普通扫描
又称为平扫或非增强扫描，是指血管内不注射对比剂的单纯CT扫描。常采用横断面扫描，偶尔亦做冠状面扫描。普通扫描主要适合于骨骼、肺部等密度差异较大的组织，其次是急腹症及对比剂禁忌证患者。
2.增强扫描
增强扫描指血管内注射对比剂后的扫描。目的是增强组织、病灶的密度差，并可动态观察不同脏器、病灶内对比剂的分布与排泄情况，可以很好地观察血管结构，发现平扫难以发现的小病灶、等密度病灶，并通过病变有无强化、强化的程度与方式等帮助定性诊断。通过口服对比剂使脏器增强在狭义上不属于增强扫描。
3.特殊扫描（1）薄层扫描：
是指扫描层厚小于5mm的扫描，现在的MSCT可达到1mm甚至亚毫米的扫描层厚，目的是减少部分容积效应，观察病变内部细节和小病灶，如肺内小结节等。（2）高分辨率CT扫描：
采用薄层，高分辨率重建或骨算法，可获得组织细微结构图像，如内耳的细微结构。（3）CT血管造影：
是指静脉内快速团注高密度对比剂后，靶血管内的对比剂浓度快速达到峰值时，在进行螺旋CT容积扫描，经工作站后处理，重组靶血管的多维图像。（4）CT灌注成像：
能够反映组织的微循环及血液灌注情况，获得血流动力学方面信息，主要应用于脑梗死缺血半暗带的判断，也应用于心、肝、肾、肺病变的诊断。（5）CT临床引导穿刺：
该方法主要用于胸腹部病灶的活检。在常规CT扫描的基础上，确定病灶正确位置，进行穿刺，在穿刺过程中在进行CT扫描来确定穿刺针进针方向及位置，通过CT扫描确定穿刺针达到目标病灶后行穿刺、取病变组织、送病理活检。穿刺结束后最后行CT扫描确定穿刺周围组织有无出血和积气。（6）低剂量扫描：
是指保证图像诊断要求的前提下，降低CT扫描的参数降低辐射剂量。这种方法既能减少患者辐射剂量，还能延长球管的使用寿命。一般用于肺癌患者或高危人群的普查或复查。（二）CT图像的后处理技术
1.多平面重组（multi planar reconstruction，MPR）
是将一组横断面图像的原始数据通过后处理使体素重新排列，获得同一组织器官的冠状、矢状、横断面或任意斜面的二维图像处理方法，一定程度上弥补了CT不能按任意角度扫描的缺陷。有助于显示病变位置、形态及毗邻关系。
2.曲面重组（curved planar reconstruction，CPR）
是MPR的一种特殊形式，是在一个指定参照平面上，由操作者沿靶器官走行方向画出一条曲线，即可将曲线可经过层面的体素数据重建成一幅拉直展开的图像，可使迂曲的器官拉直、展开，显示在一个平面上（如血管、支气管等）。
3.表面遮盖显示法（shaded surface display，SSD）
通过计算被观察物体的表面所有相关像素的最高和最低CT值，保留所选CT值范围内的像素影像，将超出CT阈值的像素透明处理后重组成三维图像。
4.容积再显技术（volume reformation，VR）
属于三维重建技术，利用螺旋CT容积扫描的所有体素数据，根据每个体素的CT值及其表面特征，使成像容积内所有体素均被赋予不同颜色和不同的透明度，通过图像重组和模拟光源照射，从而显示出具有立体视觉效果的器官或组织结构的全貌（图1-1-5）。图1-1-5 肋骨三维成像
5.最大强度投影（maximun intensity projection，MIP）
通过计算机处理，从不同方向对被观察的容积数据进行数学线束透视投影，仅将每一线束所遇密度值高于所选阈值的体素或密度最高的体素投影在线束垂直的平面上，并可从任意投影方向进行观察（图1-1-6）。图1-1-6 MIP重建显示肺动脉
6.最小强度投影（minimum intensity projection，MinIP）
仅将每一投影线束所遇密度值低于所选阈值的像素或密度最低的体素投影到与线束垂直的平面上。
7.CT仿真内镜（CT virtual endoscopy，CTVE）
是容积数据同计算机领域的虚拟现实结合，重组出空腔内表面的立体图像，类似于内镜所见的影像。目前，CT仿真内镜主要用于气管、结肠等中空器官病变的显示，也可用于显示血管腔内附壁血栓、动脉瘤体内分隔或血管分支开口，以及动脉夹层真、假腔破口状态等。（三）CT对比剂
1.CT用碘对比剂的分类
按在溶液中是否分解为离子，分离子型和非离子型对比剂。按分子结构分为单体型和二聚体型对比剂。按渗透压分为高渗、次高渗和等渗对比剂。
2.使用碘对比剂前准备（1）碘过敏试验：
一般无需碘过敏试验，除非产品说明书注明特别要求。（2）签署知情同意书及注意事项
1）使用碘对比剂前，建议与患者和监护人签署“碘对比剂使用患者知情同意书”。
2）签署同时由医务人员告知对比剂使用的适应证和禁忌证，可能发生的不良反应和注意事项。并向患者及监护人询问患者有无碘对比剂使用过敏史，有无用肾毒性药物或其他影响肾小球滤过率的药物或疾病。
3）有甲状腺功能亢进、糖尿病肾病、肾功能不全，此类疾病患者需要咨询相关专科医生能否使用碘对比剂。
3.对比剂的不良反应及处理（1）轻度反应：
头晕、气急、恶心、呕吐和荨麻疹等。短时间休息或对症治疗可好转。（2）严重反应：
哮喘、喉头水肿、惊厥和周围循环衰竭等。实行抗休克和抗过敏治疗，心跳停止应行体外心脏按压等。（彭如臣）第三节 磁共振成像
磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是以核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）现象为基础而发展出的一种新兴的医学成像技术。MRI技术在临床上的应用日益广泛，在各系统疾病的诊断中扮演着越来越重要的角色，对于某些疾病的诊断有着不可替代的作用。一、MRI成像原理（一）磁共振的物理基础
磁共振是自旋的原子核在磁场中与电磁波相互作用的一种物理现象。原子核由质子和中子组成，中子不带电荷，质子带有正电荷。绝大多数原子核都具有围绕自身轴线做旋转运动的特性，称之为自旋。带有正电荷的质子自旋相当于正电荷在环形线路中高速旋转，形成电流环路，产生具有一定大小和方向的磁化矢量。我们把这种由带正电荷原子核自旋产生的磁场称为核磁（图1-1-7）。图1-1-7 自旋原子核及其磁效应
并非所有原子核都有自旋现象，如果原子核内的质子和中子数均为偶数，则该种原子核无自旋和核磁，被称之为非磁性原子核。反之，有自旋和核磁的原子核称为磁性原子核。生物组织中符合条件的磁性1131923311原子核有很多，比如H、C、F、Na、P等。其中H在人体内分布广，数量丰富，占活体组织原子数量的2/3，且只有单一质子，1是磁化最高的原子核，可以得到较强的信号。所以MRI通常选用H为靶原子核。（二）磁共振信号的产生
1.进入主磁场前人体内质子的核磁状态
进入磁场前人体内氢质子具有自旋特性，每个氢质子自旋均能产生一个小磁场。由于这种小磁场的排列处于杂乱无章的状态，使产生的磁化矢量相互抵消，因此人体在自然状态下并无磁性，即没有宏观磁化矢量的产生。
2.进入主磁场后人体内质子的核磁状态
当人体位于主磁场中时，质子产生的小磁场呈有规律排列。主要有两种排列方式：①处于低能级质子与主磁场方向平行，其磁化矢量方向与主磁场一致；②处于高能级的质子与主磁场方向相反，其磁化矢量与主磁场相反。由于低能级质子略多，使人体产生一个与主磁场方向一致的宏观纵向磁化矢量。
磁化后的质子除了自旋运动外，还会绕着主磁场轴进行旋转，我们把这种旋转称之为进动，进动是磁性原子核自旋产生的小磁场与主磁场相互作用的结果。由于进动的存在，质子自旋产生的小磁场可以分解成两个部分：①沿主磁场方向的纵向磁化矢量；②以主磁场方向（Z轴）为轴心，在X、Y平面旋转的横向磁化矢量。
3.施加射频脉冲（radio frequency，RF）1
给处于主磁场的人体组织施加一个与H进动频率相同的射频脉冲，使得宏观磁化矢量由纵向向横向发生偏移。
4.MR信号的产生
射频脉冲停止后，在主磁场的作用下，宏观横向磁化矢量逐渐缩小到零，宏观纵向磁化矢量从零逐渐回到平衡状态，这个过程称为弛豫过程（relaxation），所用的时间称为弛豫时间（relaxation time）。核磁弛豫过程是高能状态氢质子释放能量的过程，此时接收线圈接收该能量并将其转化为MR信号。（三）纵向弛豫和横向弛豫
核磁弛豫过程可分解为两个部分：纵向弛豫和横向弛豫。
1.纵向弛豫
即T弛豫，是指脉冲关闭后，在主磁场的作用下，纵向磁化矢量1开始恢复，直至恢复到平衡状态的过程。在纵向弛豫过程中高能态的质子将其能量扩散到周围环境，所以又称为自旋-晶格弛豫。
纵向弛豫时间（T）指脉冲关闭后，纵向磁化矢量恢复到最大值1的63%时所需时间。
2.横向弛豫
即T弛豫，是指脉冲关闭后，横向磁化矢量逐渐减少直至消失的2过程。横向弛豫过程使质子群由相位一致变为互异，所以又称自旋-自旋弛豫。
横向弛豫时间（T）指脉冲关闭后，横向磁化矢量衰减到最大值2的37%时所需时间。
T和T是MRI成像的常用参数，可以反映物质的特征。人体正常12和病变组织T和T值相对恒定，不同组织间T和T值有差异。1212二、MRI设备
MRI设备的主要硬件包括磁体系统、梯度系统、射频系统、计算机系统以及辅助设备等。
1.磁体系统
主磁场是MRI设备最基本的构件，是产生磁场的装置，主要作用是产生稳定均匀的静磁场使组织产生磁化。主磁场的磁场强度可采用高斯（Gauss，G）或特斯拉（Tesla，T）来表示，特斯拉是目前磁场强度的国际单位。
根据主磁体产生磁场的不同分为永磁型和电磁型；根据导线材料的不同又可将电磁型主磁体分为常导磁体和超导磁体；根据磁场的高低分为低场（<0.5T）、中场（0.5~1.0T）、高场（1.0~2.0T）和超高场（>2.0T）。
2.梯度系统
梯度系统由梯度线圈、梯度放大器、数模转换器、梯度控制器、梯度冷却装置等构成，梯度线圈安装于主磁体内。
3.射频系统
射频系统主要是由射频脉冲发射单元和射频脉冲接收单元两部分组成。其中包括射频发生器、射频放大器、射频发射线圈及射频接收线圈等。
射频系统作用：负责实施射频激励并接收和处理射频信号，即MR信号。
4.计算机系统
计算机系统控制着MRI设备的脉冲激发、信号采集、数据运算以及实现图像处理、显示、传输和储存等。
5.其他辅助设备
包括：检查床、液氦及水冷却系统、空调系统、胶片处理系统等。三、MRI图像特点
1.MRI图像的显示
MRI图像是将不同的MR信号强度用不同灰度来显示的，与其他数字成像方式具有许多共同的特征，如空间分辨率、对比度分辨率和噪声都是用来衡量MRI图像质量的重要参数。
2.窗技术
如同CT图像一样，MRI图像也是数字化图像，是重建的灰度图像，但是不同于CT图像，MRI图像没有相对固定的值或范围，窗宽和窗位的值只要能满足符合临床诊断要求的MRI图像就可以。
3.多参数灰度图像
不同于靠物体的密度对比来成像，如X线成像和CT成像，MRI成像具有多个成像参数，常见的有T加权成像（Tweighted imaging，11TWI）、T加权成像（T weighted imaging，TWI）、弥散加权成像、1222磁敏感加权成像及灌注加权成像等。
4.流空效应
心血管的血液由于流动迅速，使发射MR信号的氢原子核离开接受范围之外，所以测不到MR信号，在TWI和TWI中均呈黑影，称为12流空效应。此效应使心腔和血管与其他实质性器官很好鉴别。
5.多平面成像
MRI可直接获得人体横断面、冠状面、矢状面及任何方向断面的图像，多平面成像有利于病变的三维定位。四、MRI检查技术
1.MRI平扫
MRI平扫是临床中常用的不使用对比剂的扫描，在MRI检查中，组织的质子密度、TWI和TWI参数的表达，必须通过适当的脉冲序12列（pulse sequence）反映出来。脉冲序列是指具有一定带宽，一定幅度的射频脉冲组成的脉冲程序。
其中，自旋回波（spin echo，SE）序列是最常用的射频脉冲序列。水抑制衰减或反转恢复脉冲序列（fluid attenuated inversion recovery，FLAIR）能够抑制自由水信号，使自由水在TWI像上呈低2信号，结合水不被抑制呈高信号。脂肪抑制（fat suppression）使脂肪的高信号受到抑制而呈低信号，以减少脂肪对其他组织信号的干扰。
2.MRI增强扫描
增强扫描为从静脉注入MRI对比剂后的检查。MRI对比剂能影响组织的T或T弛豫时间，增高靶区与相邻结构的对比，更好地显示病12变。用于血管造影以及各种病变，如肝癌、转移瘤、血管瘤等的显示，临床应用广泛。
3.磁共振血管成像
磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）是利用特定的技术显示血管和血流信号特征的一种方法。采用MRA技术使血管为高信号，呈白色。
MRA检查方法主要有时间飞越法（time of flight，TOF）、相位对比法（phase contrast，PC）和增强磁共振血管造影（contrast enhanced MRA，CEMRA）。时间飞越法和相位对比法不使用对比剂而是依据血流的特性使血管产生高信号。时间飞越法主要用于显示动脉，相位对比法主要用于显示静脉（图1-1-8）。
增强磁共振血管造影（CEMRA）是利用静脉内注射顺磁性对比剂，缩短血液T使血液信号显著增高。此种方法应用广泛，且动脉和1静脉都能够显示，对于胸腹部及四肢血管的显示效果好。图1-1-8 颅内动脉TOF MRA影像
4.磁共振水成像
磁共振水成像（MR hydrography，MRH）是根据人体内的液体具有长T值的特性，获得重T加权像，使含水的器官显影，而忽略其22他组织器官。此法不用造影剂、不采用有创性检查即可显示含液体的脏器。
MRH以磁共振胰胆管成像（MR cholangio pancreatography，MRCP）、磁共振尿路成像（MR urography，MRU）、磁共振椎管水成像（MR myelography，MRM）较为常用。MRCP可以显示肝内外扩张的胆管，明确梗阻部位，结合MRI可以明确梗阻原因，MRU可以用于肾肿瘤、肾结核、尿路梗阻和膀胱肿瘤的诊断（图1-1-9）。图1-1-9 腹部MRCP影像
5.磁共振弥散加权成像
磁共振弥散加强成像（diffusion weighted imaging，DWI）是临床中常用的MRI检查技术，是利用MRI的特殊序列观察体内水分子微观弥散运动的一种成像方法，是对水分子弥散运动敏感的成像技术。
DWI多用于脑缺血、脑梗死，特别是急性脑梗死的早期诊断。DWI发展而来的扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）可显示脑白质在各个方向上的白质束。
6.磁共振灌注加权成像
磁共振灌注加权成像（perfusion weighted imaging，PWI）是用来反映组织微循环的分布及其血流灌注情况、评估局部组织的活力和功能的磁共振检查技术。
7.磁敏感加权成像
磁敏感加权成像（susceptibility weighted imaging，SWI）是一种利用组织间磁敏感性差异的成像技术，可较好地显示静脉血管、出血、铁沉积等。
SWI是利用组织的不同磁化率使相应的感应磁场发生变化，这种感应磁场的变化会导致质子去相位，使T信号降低，产生对比增强，2形成SWI图像。
脑SWI检查在临床上常用于显示弥漫性轴索损伤（diffuse axonal injury，DAI）伴发的小血管出血；显示小血管畸形，如毛细血管扩张症、静脉瘤等；显示脑血管病，如对微梗死、高血压脑内自发微出血灶等很敏感（图1-1-10）。图1-1-10 侧脑室层面的SWI影像，双侧基底节区多发微出血灶
8.磁共振对比剂
多数磁共振对比剂通过改变质子的T和T弛豫时间来增强或降低12组织、病变的信号强度，达到造影目的。临床上最常采用的对比剂是二乙三胺五醋酸钆（gadolinium diethyl triamine-pentoacetic，Gd-DTPA），Gd-DTPA可以缩短局部组织的T弛豫时间，使之在TWI呈11高信号。（彭如臣）第四节 影像解读方法与诊断结果评价
影像诊断的基础是对图像变化的认识，在此过程中，从熟悉图像的正常表现、发现和认识异常，到进行分析、归纳，接下来再结合临床资料，最后综合得出客观、正确的诊断。一、图像的确认
包括患者的各类信息的核对，尤其是针对同名同姓患者的甄别，同一患者多次检查的分类、排序，以利于病灶的比较、分析，同名同姓患者、不同时间段的影像检查混淆是日常工作中容易犯的错误。二、排除图像伪影
由于设备或患者所造成的、不属于被扫描物体的影像，在图像中表现出来可影响诊断的准确性，分为患者人为伪影和设备伪影，患者人为伪影主要包括人体内一些不自主器官如心、肺、胃肠的生理性运动和检查时患者体位的自主性移动等；设备伪影源自设备安装、调试、扫描参数的选择、设备运行的不稳定等原因所导致的非正常影像。伪影的判断：条状、阴影、环状或带状异常阴影以及正常影像的扭曲、变形等。三、区分正常和异常病变是影像诊断的关键
认识正常的解剖、分清变异，才能发现异常。病理学知识在影像诊断中非常重要，病变的过程包括发生、发展、转归，解剖学与病理学是影像诊断的关键。四、图像解读
良好的、完整的图像是正确诊断的基础，不仅包括必需的摄片或扫描质量，也包括较好的图像后处理技术以及高清晰的显示技术。病灶的解读体现对病灶的认识程度，解读过程中应该对病灶部位、数目、大小、形态、边缘、内部结构、增强后的强化特征以及邻近结构的情况作出详细的描述。
1.部位
不同的疾病有不同的好发部位，肺结核病灶好发于上肺或下肺背段；一般的肺部炎症以下肺为明显；胸腺瘤好发于前纵隔、淋巴瘤好发于中纵隔、神经源性肿瘤好发于后纵隔；胸腔积液首先出现在肋膈角处等。
2.大小
病灶的大小结合所在部位与病灶的良恶性程度有密切关系，肺部的结节如果超过8mm常作为临床介入的“分水岭”。
3.形态
肺部的炎症一般为云雾状、云絮状、密度较淡且不均匀，边界不清；而肺结核由于是多种基本病变的综合，所以常呈斑片状、条索状，密度稍高且有钙化的高密度影像，还易出现空洞；肺部恶性肿瘤的阴影常呈结节、团块状，密度与其大小相关，边界清楚但常不规则而呈分叶状。
4.边缘
边缘的描述经常使用“光滑”与否或“清楚”与否，可以反映病灶本身的性质或与周围结构之间的关系，肺部炎症的渗出性病变与肺部恶性肿瘤对周围的浸润都可表现为边界不清。
5.密度
密度反映病灶的成分，高密度的病灶常表示其内的钙化、血肿等成分，而低密度则多表示病灶内坏死、脂肪或积气改变。
6.邻近结构
反映病灶与周围结构之间的关系，某种程度揭示病灶的生长方式，进一步有利于判断肿瘤的良、恶性程度。如：常用“膨胀性”“浸润性”来描述骨肿瘤病灶，表达肿瘤组织与周围邻近结构之间的关系，很大程度就对良、恶性病变有了一定的倾向性。
7.数目
单发还是多发病灶从一定程度反映病变是原发还是转移、局部脏器病变还是全身系统疾病。
8.器官的功能和形态变化
如风湿性心脏病容易引起肺淤血；肺脓肿可以引起胸膜的增厚和胸腔积液、积脓；十二指肠球部溃疡可引起激惹征象（钡剂迅速通过）；胃溃疡容易引起胃内液体的潴留。五、不同检查手段描述的差异
X线、CT、超声和MRI图像由于原理存在差异，其反映病灶的敏感性、特异性及描述的方式也存在差异。X线和CT是根据受检部位对射线的吸收差异来评估的，使用的是“密度”一词；超声通过受检部位对超声波的回声强弱来分析病灶的，使用“回声”；MR是根据成像过程中线圈收集到的回波强弱来解读的，使用的是“信号”概念。六、强调疾病的综合诊断
一套影像资料包含众多信息：正常的器官组织影像、变异、病变影像，任何一种异常影像的出现，其与相应的病理基础是联系在一起的。扎实的医学基本功（包括病理学基础、解剖学基础等）是诊断正确的基础。在诊断过程中尤其要注意临床资料的价值，充分掌握诊断对象的临床情况、了解临床医师的需求，才能让影像诊断有的放矢，否则会事倍功半。
对影像学检查需要有正确、客观的认识，要看到受限于检查自身的局限性、显示病变能力的局限性或病理过程中的交叉性等原因，许多病变的影像表现不会用简单的“是”或“非”来描述，过程中会经常存在“异病同影”“同病异影”，对此我们需要有足够的思想准备，诊断过程中要进行充分的思考。（彭屹峰）第二章 呼吸系统第一节 各种影像检查的比较与优选
呼吸系统疾病在基层医院或社区卫生服务中心是常见病和多发病，放射影像检查在呼吸系统疾病的明确诊断中具有重要价值。常用的影像检查方法有：X线检查、CT检查和MRI检查。这三种检查方法在呼吸系统疾病的应用时各有其优势和不足之处，临床医生应结合患者的实际情况合理选择相应的检查方法，互相配合，取长补短才能提高诊断效果。一、呼吸系统放射影像检查方法（一）X线检查
1.胸部X线摄影
即胸部X线平片，常见类型包括：（1）正位胸片：
为常规摄影体位。用于疾病初查、定位和治疗后复查，也是健康人群行胸部常规体检时常用的方法。（2）侧位胸片：
正位胸片显示不佳的部位可在侧位看，包括胸骨后间隙和后下肺。侧位片有助于进一步确定病灶在胸部的位置，有助于正侧位片上病灶的精确定位。（3）斜位胸片：
也称广角位胸片，主要用于显示肋骨腋段的骨折。（4）CR和DR：
随着数字化摄影技术的不断发展，计算机X线摄影（computed radiography，CR）和数字X线摄影（digital radiography，DR）已被广泛应用，与传统的X线摄片相比，CR和DR具有分辨率高、曝光宽容度大、可进行多种图像后处理等优点，在许多组织结构的细节显示上明显优于传统的X线摄片，从而提高了肺内小病变的检出能力。
2.胸部透视
胸部透视具有方法简单、可多体位观察病变、并可观察膈肌的活动度及心脏的搏动状态等优点。但透视不易发现细微病变，且不能留下永久的记录。因此目前仅作为胸部摄片的补充检查，可用于评估膈肌运动状态。（二）CT检查
1.普通扫描（平扫）
是指不使用对比剂的常规扫描，扫描范围通常从肺尖至肺底，获取各个横断层面的肺窗和纵隔窗图像。对大多数胸部病变，平扫就能满足诊断要求。
2.增强扫描
通常是在平扫的基础上进行，为经静脉快速注射对比剂（含碘制剂）后进行的扫描。主要用于鉴别病变是血管性还是非血管性，明确纵隔病变与心脏大血管的关系，了解病变的血供情况，帮助鉴别良、恶性病变等。
3.高分辨率扫描
高分辨率CT（high resolution computed tomographic，HRCT）扫描技术为薄层（1~2mm）扫描及高分辨率算法重建图像的检查技术。主要用于观察病灶的微细结构，对于评估肺部小结节以及弥漫性肺间质病变及支气管扩张的诊断具有较大价值。
4.CT肺动脉造影（computed tomographic pulmonary angiography，CTPA）
是指通过外周静脉快速注射含碘造影剂后，经计算机对图像进行处理后，显示肺动脉影像情况，主要用于肺动脉血栓栓塞症的确诊。（三） MRI检查
1.普通扫描（平扫）
胸部MRI检查时，常规先行平扫检查，获取横断面TWI和TWI12图像，对纵隔病变、肺部结节或肿块的诊断和鉴别诊断有一定的价值。
2.增强扫描
对于平扫检查发现的胸部病变，有些需行MRI增强扫描，进一步明确病变血供情况以及和周围大血管的关系，并且确定病变是否存在囊性变和坏死。
3.磁共振肺动脉造影（magnetic resonance pulmonary angiography，MRPA）
MRPA可以直接显示肺动脉内的栓子及肺动脉血栓栓塞症所致的低灌注区，对确诊肺段以上肺动脉血栓栓塞症有较高价值。主要用于肾功能受损、对碘造影剂过敏或妊娠期不适宜行CTPA检查的患者。二、各种影像检查方法的比较与优选
综上所述，胸部X线平片经济、简便，具有较高的空间分辨率，侧位胸片有助于对正位片上的病灶进一步定位。是目前胸部疾病诊断的基本和首选方法。但X线检查有其不足之处，对微细病灶容易漏诊，有时对病变尤其是肺部边缘病变的精确定位及定性诊断有一定难度，胸片的质量也会影响病变的判断。
CT扫描具有无前后影像重叠的特点，且具有较高的密度分辨率，对发现肺内小病变、胸膜病变和确定病变的性质较X线平片更具优势，并可显示心影后及肺尖、后肋膈角等处隐匿性病灶，减少漏诊。对于X线平片诊断有困难的病变，胸部CT扫描是有效的补充检查手段。增强CT对肺内占位性病变和肿大淋巴结的鉴别诊断有重要意义，但对病变的明确定性诊断有时仍有一定困难，需结合临床资料和细胞组织病理学检查综合判断。低剂量CT是目前肺癌早期筛查的重要检查方法。
MRI检查多用于纵隔和肺门病变的定位和定性诊断，也有助于了解纵隔病变与心脏大血管的关系，对血管性病变、鉴别横膈上下病变有明显的优势。但MRI难以显示肺的微细结构，对胸部骨折及肺气肿、气胸等发现也不敏感，且价格相对其他检查昂贵，所以对肺部病变诊断一般不作为首选检查方法。（高伟良）第二节 正常影像表现与基本病变
胸部的常规摄片位置为后前位，指X线从患者背部进入，从前方射出。这样的位置可减少前方心脏影的扩大，增加肺野的能见范围。在一张质量优良的胸片上，应能清晰地看到第1~4胸椎。另一常用摄片位置为侧位，即左侧位和右侧位。纵隔病变时，可任意选用一种侧位。尚有一种特殊位置，称前弓位，患者直立，身体后仰，肩背部靠近X线片（图1-2-1）。这一位置有利于显示肺尖部病变，排除锁骨及第一肋骨的重叠；此外，还适用于检查右肺中叶，有助于显示中叶不张等病变。图1-2-1 前弓位一、正常胸部X线表现
1.胸廓
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