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科普知识
影像学基本原理
[ 发布日期:2013-10-14 20:42:05 | 浏览:1535次 ]
 影像学基本原理
 
引言

20 世纪初的X 线检查
X 线以及其它诊断影像学是外科医生常用的脊柱疾患辅助诊断方法。本单元中出现的脊柱疾患影像学图片用于说明所讨论的病理现象,本章所涉及的内容将使读者了解影像学的基本概念和技术以及它们在脊柱疾患诊断中的地位和作用。重要的是牢记临床医生是影像学图片的最终解读者。
正常脊柱是由许多相互重叠的骨性和软组织成分组成的复合结构。读者在尝试解读影像学图片时应当具有正常解剖的基本知识。我们建议读者在学习脊柱病理学之前先复习本教程的脊柱及相关结构解剖学单元。
你知道谁发现的X 射线吗?
威· 康· 伦琴教授(1845-1923 )因在1895 年发现X 射线而名
垂千古。教授当时正在进行一个能产生放射线副产品的装置的实验。他注意到当接通装置电源时,他用的有化学涂层的纸板材料在黑暗的实验室内能发光。即使他用木头遮挡住装置,材料仍然在发光。你可以想象,当他把手放在装置和纸板之间并看见他的手和指头的骨骼投射在纸板上时,他是多么惊喜。
伦琴最早的X线像板之一是他妻子贝莎的戴有婚戒的手的照片
他很快找到了一些照相纸并制作了第一张真正的X 线照片,或称为伦琴射线照片。你能设想当他能够看透他自己的手时他一定在想什么吗?因为伦琴教授不知道这些看不见的射线是什么,他称之为X 射线,意思是“未知的射线”。
伦琴X射线机
伦琴教授因为他的发现在1901 年获得第一次诺贝尔物理学奖。为了使他的发现遍布全世界,他拒绝了X 线照相术的专利权,并回绝了与其相关的商业行为。

X 线检查

X线检查
X 线摄片的加工处理
X 射线是一种辐射性能量,它的波长明显短于可见光,因此人类肉眼无法看到。X射线从发生源向四面放射直到被某些物体,如人体组织或照相版吸收。
拍摄一张X线相片与拍摄一张黑白相片相似。摄影时,光线通过镜头聚焦在照相底片上产生化学反应。这种底片称为负片,因为接受光线比较少的地方仍旧透明而曝光的地方比较暗。负片通过印相机转换为正片相片,而图象性状也倒过来:照片上较暗区域变为明亮、而明亮区域变得较暗。
类似之处,当X线胶片对着X射线曝光时,接受较多辐射的胶片区域显得明亮,而部分或全部射线被遮挡的区域则显得较暗。这是出现在荧光屏或影像增强器屏幕上的负片图像,这时骨骼显得较暗但是软组织比较亮。在X线胶片被加工处理后,图像被逆转,骨骼显得明亮,而周围的软组织变得比较暗。
这两幅图片均为椎间盘造影。左图是在荧光屏上的椎间盘造影前后位像。骨骼显示为暗灰色阴影,而针头和注射到椎间盘内的造影剂是黑色的。右图是已加工的侧位X线摄片,成像已经被转换:骨骼显示为淡灰色阴影,而造影剂区域是白色的。
 
20 世纪初的X线检查
影像密度
当X射线穿过一个物体时,物体内部不同的密度将吸收一些射线。这种现象也见于人体,人体组织的密度和厚度影响射线的吸收量,继而影响到X线胶片的射线曝光量。
一种构造的密度越高,吸收的射线量越大。能够完全阻挡X射线使胶片不曝光的构造称为X射线不可穿透的。较低密度的构造允许更多辐射到达胶片,因此就更透明,这些构造称为X射线可穿透的
 
  • 已加工的X线摄片上不同组织厚度灰度级
 
组织厚度
机体组织的厚度依患者的身材而不同。例如,成年人比儿童的组织厚、胖人比瘦人的组织厚(主要是脂肪)。X线技术员均受过根据患者的身材选择相应的电压与电流以获得最佳照相效果的训练。根据技术员的设置,黑、灰、白的比例可能变化,但是不同组织的影像密度相互之间仍维持相对恒定。
已加工的X线摄片上不同组织厚度灰度级
 
形状
不同组织和器官的形状影响X线胶片对辐射的曝光。在已加工的X线摄片上,这些三维结构看起来“被压扁了”,物体厚的部分显得较亮而薄的部分则较暗。
右侧的图示通俗地解释了这一原理。X线穿过一个圆柱体并使胶片曝光,胶片被加工后,其结构显示为一个中空圆形。椎弓根就是这一类型构造在X线片上所见的例子。
已加工的X线摄片上不同形状物体的表现
 
你能辨认出多少结构?
这张儿童全长X线摄片上包括了人体的各种组织密度。你能辨认出多少结构?
肺脏内的空气(气体)
肠道内的气体
髋关节周围的皮下组织
心脏(器官组织)
脊柱上的椎骨(骨)
脊柱上的金属内植物
 
放大
影子放大的原理
所有的X线摄片都有一定的放大率。这是因为投影因素使物体的影子得到放大,原理与投射到墙上的影子相似。正如下图所示,人离墙越远,影子变得越大。
同样,X线摄片也因被摄物体与胶片距离的远近而有些失真。腰椎在后前位像上就比前后位像上显得大一些,因为在后前位像上脊柱距离胶片更远一些。而且,胶片与患者的距离也影响到放大率。
X 线技术员均受过在进行X线摄片时考虑这些因素的训练,这样他们的设备就有一个标准的放大率。也可以将X线标尺置于患者体表,以便定制内植物时计算X线摄片的放大率。CT 和MRI 的计算机系统可以自动调整放大率。
X 线胶片离患者越远,X线的放大率越高
 
标准X线投照位
后前位(PA )或前后位(AP )和侧位是检查脊柱疾患时的常规投照位。这些投照位经常被称为平片。大多数常规脊柱X线摄片取立位投照,这样可以检查在重力作用下患者脊柱的平衡情况。一些特殊情况下可以采用仰卧或坐位
 
左后前位投照,放射线由后向前穿过。右前后位投照,放射线由前向后穿过。
 
 
侧位投照,放射线由患者侧面穿过
 
立位全长X线平片
左侧。前后位摄片显示在冠状面上脊柱侧凸。 右侧。侧位摄片,同一患者的矢状面。
 
立位腰椎X线平片
A B
立位腰椎X线摄片用于检查腰椎病变。前后位(A )和侧位(B )摄片用于腰椎检查。
 
特殊X线投照位
有时为了检查在平片上显示不清的区域需要采用特殊投照位摄片。颈椎和腰椎最为常见。
A B
有时常规颈椎侧位片很难观察创伤患者C6-7 或C7-T1 水平。可能需要附加游泳者投照位或CT 扫描来检查这一部位。
 
 
A B
在颈椎,水平侧位像用于确定C2 峡部骨折。患者仰卧以便稳定颈椎、防止神经系统损伤。为了显示下颈椎,助手必须向足端牵拉患者双臂,使肩部不遮挡C6-7 水平。检查过程中必须稳定头和颈部。 前后位开口位像可以显示齿状突
 
 
过屈和过伸位片经常用于检查腰椎运动节段的稳定性。嘱患者向前弯腰(屈曲)和向后弯腰(伸展)至运动范围的最大极限,摄取标准X线片。对二者进行比较,观察有无相邻椎体之间的运动或滑移大于2mm,提示节段性不稳定。
A立位过屈位片
B立位过伸位片
 
 
A坐位过屈位片
B坐位过伸位片
 
 
颈椎过屈位(A )和过伸位(B )X线摄片(术后)。注意前路颈椎钢板
 
 
腰椎过屈位(A )和过伸位(B )X线摄片
 
在腰椎,左和右斜位片常用于观察尚未出现明显滑椎时的峡部不连。斜位片从患者左侧和右侧、正好介于真正后前位和侧位之间投照。这些投照位能观察到椎板上关节突之间的峡部。进一步可以参阅本节“滑椎”中的“ Scotty 狗征”。
斜位X线摄片
 
 
腰椎左和右斜位X线摄片(同一患者)
 
 
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