第一篇 總 論
倫琴（ Wilhelm Conrad Rotgen）1895年發現 X線以后不久，X線就被用于人體檢查，進行疾病診斷，形成了放射診斷學（diagnostic radiology）這一新學科，并奠定了醫學影像學（medical imaging）的基礎。至今放射診斷學仍是醫學影像學中的重要內容，應用普遍。20世紀 50年代到 60年代開始應用超聲與核素顯像進行人體檢查，出現了超聲成像（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 lmaging，MRI）和發射體層成像（emission comPuted tomograPhy，ECT），包括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 em1ss1on tomograPhy，PET）等新的成像技術。這樣，僅 100年多一點的時間就形成了包括放射診斷的影像診斷學（iagnostic imaging）。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成像，借以了解人體解剖與生理功能狀況及病理變化，以達到診斷的目的，都屬于活體器官的視診范疇，是特殊的診斷方法。
近 30年來，由于微電子學與電子計算機的發展以及分子醫學的發展，致使影像診斷設備不斷改進，檢查技術也不斷創新。影像診斷已從單一的形態成像診斷發展為形態成像、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）應用于臨床。分子影像學（molecular imaging）也在研究中。影像診斷學的發展還有很大潛力。
現在數字成像已由 CT與MRI等擴展到X線成像，使傳統的模擬X線成像也改成為數字成像。數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，到計算機輔助檢測（computer aided detection，CAD）。影像診斷也試用計算機輔助診斷（computer aided diagnosis，CAD），以減輕圖像過多、解讀費時的壓力。圖像的保存、傳輸與利用，由于有了圖像存檔與傳輸系統（picture archiing and communication system，PACS）而發生巨大變化，并使遠程放射學（teleradiology）成為現實，極大地方便了會診工作。由于圖像數字化、網絡和PACS的應用，影像科將逐步成為數字化或無膠片學科。
70年代興起的介入放射學（interentional radiology）是在影像監視下對某些疾病進行治、療的新技術，使一些用內科藥物治療或外科手術治療難以進行或難以奏效的疾病得到有效的醫治。介入放射學已成為同內科和外科并列的三大治療體系之一。
介入放射學發展也很快。影像監視系統除用 X線成像，如數字減影血管造影（digital subtraction angi。graphy，DSA）外，超聲、CT與 MRI也應用于臨床。介人治療的應用范圍已擴大到人體各個器官。結構的多種疾病，療效不斷提高。在設備、器材與技術上都有很大改善。在臨床應用與理論研究上也都有很大進步。
縱觀影像診斷學與介人放射學的應用與發展，可以看出醫學影像學的范疇不斷擴大，診治水平明顯提高，已成為運用高科技手段最多，在臨床醫學中發展最快，作用重大的學科之一。影像學科在臨床醫療工作中的地位也有明顯提高，已成為醫院中作用特殊、任務重大、不可或缺的重要臨床科室。影像學的發展也有力地促進了其它臨床各學科的發展。
建國以來，我國醫學影像學有很大發展，特別是改革開放以后。在各醫療單位都建有影像科室，已涌現出一大批學科帶頭人和技術骨干。超聲、 CT、ECT和MRI等先進設備已在較多的醫療單位應用。不論在影像檢查技術和診斷方面或在介人放射學方面都積累了較為豐富的經驗。影像診斷水平和介人治療的療效都有明顯提高。我國的醫學影像事業必將有更大更快的發展，為我國人民的衛生保健事業作出它應有的貢獻。
學習醫學影像學應當注意以下幾點：
影像診斷的主要依據或信息來源是圖像。各種成像技術所獲得的絕大多數圖像，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的成像基礎是依據相鄰組織間的密度差別，而MRI則是依據MR信號的差別。正因如此，正常器官與結構及其病變在來自不同成像技術的圖像上影像表現不同。例如骨皮質在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的基本成像原理及其圖像特點，并能由影像表現推測其組織性質。
影像診斷主要是通過對圖像的觀察、分析、歸納與綜合而作出的。因此，需要掌握圖像的觀察與分析方法，并能辨別正常表現與異常表現以及了解異常表現的病理基礎及其在診斷中的意義。
不同成像技術在診斷中都有各自的優勢與不足。對某一疾病的診斷，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現病變，而另一種檢查則可確診，例如肺的小結節性病變，胸部X線片未發現，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，以便能恰當的選擇一種或綜合應用幾種成像手段和檢查方法，來進行診斷。
影像學檢查在臨床醫學診斷中的價值是肯定的，但應指出其診斷的確立是根據影像表現而推論出來的，并未直接看到病變。因此，影像診斷有時可能與病理診斷不一致，這是影像診斷的限度。在進行診斷時，還必須結合臨床材料，包括病史、體檢和實驗室檢查結果等，互相印證，以期作出正確的診斷。
介人放射學與影像診斷學不同，有其自身的特點，諸如治療機理、技術操作與臨床應用原則等。因此，需要了解其基本技術與理論依據，價值與限度和不同治療技術的適應證、禁忌證與療效，以便能針對不同疾病合理選用相應的介人治療技術。
本教材所介紹的內容也將從上述幾項要點著眼。
第一章 X線成像
第一節 普通X線成像
一、×線成像基本原理與設備
（一)x線的產生和特性
1．x線的產生 X線是真空管內高速行進的電子流轟擊鎢靶時產生的。為此，X線發生裝置主要包括X線管、變壓器和操作臺。
x線管為一高真空的二極管，杯狀的陰極內裝有燈絲，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。操作臺主要為調節電壓、電流和曝光時間而設置的電壓表、電流表、時計和調節旋鈕等。在x線管、變壓器和操作臺之間以電纜相連。X線機主要部件及線路見圖l—l。
x線的發生過程是向X線管燈絲供電、加熱，在陰極附近產生自由電子，當向X線管兩極提供高壓電時，陰極與陽極間的電勢差陡增，電子以高速由陰極向陽極行進，轟擊陽極鎢靶而發生能量轉換，其中1％以下的能量轉換為X線，99％以上轉換為熱能。X線主要由X線管窗口發射，熱能由散熱設施散發。
2．x線的特性 X線屬于電磁波。波長范圍為o．oo06—50nm。用于X線成像的波長為O．031一o．008nm(相當于40一150k時)。在電磁輻射譜中，居Y射線與紫外線之間，比可見光的波長短，肉眼看不見。此外，X線還具有以下幾方面與X線成像和X線檢查相關的特性： 穿透性X線波長短，具有強穿透力，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，電壓愈高，所產生的X線波長愈短，穿透力也愈強；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。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。熒光效應：X線能激發熒光物質，如硫化鋅鎘及鎢酸鈣等，使波長短的X線轉換成波長長的可見熒光，這種轉換叫做熒光效應。熒光效應是進行透視檢查的基礎。
感光效應：涂有溴化銀的膠片，經X線照射后，感光而產生潛影，經顯、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。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，便產生了從黑至白不同灰度的影像。所以，感光效應是x線攝影的基礎。
電離效應：X線通過任何物質都可產生電離效應�？諝獾碾婋x程度與空氣所吸收X線的量成正Lb，因而通過測量空氣電離的程度可測X線的量。X線射入人體，也產生電離效應，可引起生物學方面的改變，即生物效應，是放射治療的基礎，也是進行X線檢查時需要注意防護的原因。
(二)x線成像基本原理
X線之所以能使人體組織結構在熒屏上或膠片上形成影像，一方面是基于X線的穿透性、熒光效應和感光效應；另一方面是基于人體組織結構之間有密度和厚度的差別。當X線透過人體不同組織結構時，被吸收的程度不同，所以到達熒屏或膠片上的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比不同的影像。
因此，X線圖像的形成，是基于以下三個基本條件：首先，X線具有一定的穿透力，能穿透人體的組織結構；第二，被穿透的組織結構，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，這個有差別的剩余X線，是不可見的，經過顯像過程，例如用X線片顯示、就能獲得具有黑白對LL、層次差異的X線圖像。
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。人體組織結構根據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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