第一章 緒論
臨床放射學（Clinical Radiology）含X線診斷學及放射治療學。X線診斷學（Diagnostic Roentgenology）是應用X線特性，通過人體后在透視熒光屏或照片上顯示正常和異常的影像,，結合基礎醫(yī)學和臨床醫(yī)學的知識,，加以分析,、歸納,，作出診斷的一種科學,。它不僅用以診斷疾病,，還可以觀察臨床的治療效果,，亦可以用于預防醫(yī)學，如體檢,、防癆,、腫瘤、職業(yè)病和地方病等的普查防治,。X線診斷學是本門課程的主要內容,。放射治療學（Radiotherapeutics）包括X射線、60鈷及電子加速器等治療機,，應用其物理特性對身體各部位的腫瘤進行治療的一種科學,，將在本講義第八章進行簡要介紹。
近十年來由于電子科學進展,，顯像手段多樣化,，臨床放射學的診斷部分得到許多擴充，影像診斷不只限于X線診斷,，還包括超聲,，γ閃爍攝影、CT,、MRI等,，綜合稱為影像診斷（Imagediagnosis），亦稱醫(yī)學影像學（Medical imagiology）,。
第一節(jié) X線檢查的基本原理和方法
一,、X線的特性
X線是一種波長很短的電磁波，是一種光子,，診斷上使用的X線波長為0.08－0.31埃（埃A=10-8cm）,，X線有下列持性（主要應用于醫(yī)學方面）：
（一）穿透性
X線能穿透一般可見光所不能透過的物質,，包括人體在內,。其穿透能力的強X線的波長以及被穿透物質的密度與厚度有關。X線波長愈短,，穿透力就愈大,；特質密度愈低，厚度愈薄,，則X線愈易穿透,。在實際工作中，常以通過球管的電壓伏值（Kilovolt,KV）的大小代表X線的穿透性（即X線的質），而以單位時間內通過X線的電流（milliampere,mA）與時間的乘積代表X線的量,。
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X線波長很短，肉眼看不見,，但照射在某些化合物（如鎢酸鈣,，硫氧化釓等）被其吸收后，就可發(fā)生波長較長且肉眼可見的熒光,，熒光的強弱和所接受的X線量多少成正比,，與被穿透物體的密度及厚度成反比。根據X線的熒光作用,，利用以上化合物制成透視熒光屏或照相暗匣里的增感紙,，供透視或照片用。
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X線和日光一樣,，對攝影膠片有感光作用。感光強弱和胱片接受的X線量成正比,。膠片涂有溴化銀乳劑,，感光后放出銀離子（Ag+）,經暗室顯影定影處理后，膠片感光部分因銀離子沉著而顯黑色,，其余未感光部分的溴化銀被清除而顯出膠出本色,，亦即白色。由于身體各部位組織密度不同,，膠片出現黑—灰—白不同層次的圖像,，這就是X線照相的原理。
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X線或其它射線（例如γ線）通過物質被吸收時,，可使組成物質的分子分解成為正負離子，稱為電離作用,，離子的多少和物質吸收的X線量成正比。通過空氣或其它物質產生電離作用,，利用儀表測量電離的程度就可以計算X線的量,。同樣，X線通過人體被吸收,，也產生電離作用,，并引起體液和細胞內一系列生物化學作用，使組織細胞的機能形態(tài)受到不同程度的影響,，這種作用稱為生物效應,。X線對人體的生物效應是應用X線作放射治療的基礎。另外，在實施X線檢查時,，對檢查者與被檢查者進行防護措施亦基于此理,。
二、密度對比概念和影像形成原理\r
X線影像形成的基本原理,，是由于X線的特性和人體組織器官密度與厚度之差異所致,，這種密度與厚度之差異稱為密度對比（Contrast），可分為自然對比和人工對比,。
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人體各種組織、器官和密度不同,；厚度也異,，經X線照射，其吸收及透過X線量也不一樣,。因此,，在透視熒光屏上有亮暗之分，在照片上有黑白之別,。這是人體自然,，亦是固有的密度差別，稱為自然對比,。
按照人體組織密度的高低,，依次分為骨骼、軟組織（包括皮膚,、肌肉,、內臟、軟骨）,、液體（血液及體液,，密度和軟組織相似，X線不能區(qū)別）,，脂肪和存在人體內的氣體,。各個不同密度的組織相鄰排列，吸收及透過X線量不同,，才產生透視或照片上影像,。在人體內，胸部和骨骼的自然密度對比最好,，透視和普通照片上應用最多,。凡是密度最大的部份（例如骨骼）吸收X線最多，通過X線量很少,，故在照片上顯出白色影像,；反之,，密度較小的部份（例如空氣或軟組織）在照片上出現黑色影像，此外,，還應注意厚度,，如心臟的投影，形成明顯的白色,。
總結自然對比和影像關系,，列為下表\r
人體組織密度差異和X線影象關系表\r
組織 密度 吸收
X線量
透過的
X線量 X線影象
透視 照片
骨、鈣化灶 高 多 少 暗 白
軟組織,、液體 稍低 稍少 稍多 較暗 灰
脂肪 更低 更少 更多 較亮 深灰
氣體 最低 最少 最多 最亮 黑
同樣,，如器官和組織有病理變化，改變了原有的密度,，出現新的密度差異,，產生密度高低不等的影像，也屬于自然對比的范疇,。
密度分辨率（Density resolution）：使用某種射線設備,，能分辯人體同一部位的兩種以上不同密度的結構，亦即顯出密度差異,，從而形成影像,。這種能分辨最小的密度差異，稱為某種設備的密度分辨率,。如CT機就具有高分辨率,，在頭顱同一層掃描片中，有分辨出灰質與白質,、腦室,、腦池與腦溝等不同結構，而普通X線的密度分辨率則較低,，約為5～10%,。
（二）人工對比
人體有些部分,，如腹部各臟器,，密度大致相同，不具備自然對比的條件,，可用對人體無害,、密度大或密度小的物質，引入被檢查的組織器官或其周圍,，造成密度差異，顯出影像,，稱為人工對比,。形成人工對比的方法稱為造影檢查,，引用的物質叫做造影劑（Contrastmedium）。
三,、X線檢查方法
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是應用身體的自然對比進行透視或照相。此法簡單易行,，應用最廣,，是X線診斷的基本方法。
1．透視（Fluoroscopy） 使X線透過人體被檢查部位并在熒光屏上形成影像,，稱為透視,。透視一般在暗室內進行，檢查前必須做好暗適應,，帶深色眼鏡并有暗室內適應一段時間,。透視的優(yōu)點是經濟，操作簡便,，能看到心臟,、橫膈及胃腸等活動情況，同時還可轉動患者體位,，作多方面觀察,，以顯示病變及其特征，便于分析病變的性質,，多用于胸部及胃腸檢查,。缺點是熒光影象較暗。細微病變（如粟粒型肺結核等）和密度,、厚度較大的部位（如頭顱,、脊椎等）看不太清楚，而且,，透視僅有書寫記錄,，患者下次復查時不易做精確的比較。
2．照相（Radiography） 亦稱攝影,。X線透過人體被檢查的部位并在膠片上形成影像,，稱為X線照相，膠片曝光后須經顯影,、定影,、水洗及晾干（或烤干）等步驟，操作復雜,，費用較貴,。照片所見影像比透視清楚，適用于頭顱,、脊椎及腹部等部位檢查,。照片還可留作永久記錄,，便于分析對比、集體討論和復查比較,。但照片不能顯示臟器活動狀態(tài),。一張照片只反映一個體位（體位即照相位置）的X線征象，根據病情和部位,，有時需要選定多個投照體位,。
照相體位：X線檢查時，患者位于膠片（或熒光板,、影像增強器,、下同）與球之間，身體位置與膠片,、球管的關系,，稱為體位。
體位的名稱,，通常按兩種方法命名：
?。?）按X線進行的方向命名：X線玩管位于檢查部位的后面，膠片位于其前面,，X線由后向前投照,，故稱為后前位。反之,，X線由前向后投照,，則稱為前后位。
?。?）按接近膠片的部位命名：某些部位檢查時（例如心臟,、脊椎等），須作斜位檢查,。以胸部為例,，使旋轉成右肩前方貼近膠片，則稱為右前斜位,；反之,，如左肩前方貼近膠片，則稱為左前斜位,。側位投照亦然,，依被檢部位的某一側貼近膠片命名，例如左例位和右側位等,。
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1．斷層縮影（Photofluorography） 是在暗箱裝置內，用快速照相機把熒光屏上的影像攝成70mm或100mm的縮小照片,。這種照片的工作效率比透視高,、費用低,，還可減少接受放射線的劑量。機器可裝成流動式,，直接到部隊、工廠,、學校,、農村，為廣大工農兵作胸部體檢,。
2．斷層縮影（Tomography） 又稱分層照相或體層照相,。是應用一種特殊裝置專照某一體層的影像，使該層影像顯示清楚,，而不在此層的影像模糊不清,，這就可以避免普通照片上各層影像彼此重迭混淆的缺點。斷層照相常用于檢查肺內包塊,、空洞及大支氣管情況,；此外，還可用于其它部位的檢查,。根據照相時X線球管轉動的形式（即軌跡）,，斷層照相分為幾種。最常用的是直線式斷層照相,，設備簡單,，裝置容易。另一種是多軌跡斷層照相,，除直線外,，還有大圓、小圓,、橢圓和梅花及螺旋形等軌跡,，其優(yōu)點是避免直線斷層照片上縱行線條狀影，且顯示細微結構較好,，既能取得薄層又能取得厚層影像,，其中薄層照相對復雜微細結構（如中耳、內耳）,，能獲得清晰的影像,。
△3. 鉬靶軟X線照相（Molybdenum target radiography） X線束含有不同的波長，線束波在長短決定于X線球管陽極靶面金屬材料的原子序數,。絕大多數的X線球管都使用鎢靶,，鎢的原子序數為74，能產生短波射線（硬線）多,，穿透力強,，適用于身體各部位的X線照相,，但對于較薄的部位（如手指），特別是軟組織,，影像效果沒有鉬靶好,。鉬的原子序數為42，能產生長波射線（軟線）多,，穿透力強,，適用于軟組織X線照相，尤其多用于乳腺疾病的診斷,。
△4. 放大照相（Magnification radiography） 攝影時增加照相部位與膠片間的距離,，使投照的影像放大，稱為放大照相,。為著使放大后的影像不致模糊失真,，必須使用0.3mm以下的微焦點球管，使X線束窄小,，從而獲得病變放大后的清晰影像,。此法可用于顯示矽肺結節(jié)，對早期診斷有幫助,，亦可用于顯示骨骼的細微結構及早期破壞灶,。
△5. 高電壓照相 亦稱高仟伏相，是指用120KV以上的電壓拍照X線照片,。1常用120～150KV,。其優(yōu)點是X線穿透力強，以胸部照片而論,，如被鎖骨,、肋骨或縱膈遮蔽的病灶容易顯見；胸水或胸膜增厚遮蔽的肺部病灶也能夠看到,。
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前已述及人體內有些器官與組織缺乏自然對比，須引入造影劑形成密度差異以下扼要敘述常用的造影劑與檢查方式,。
1．造影劑及其種類 高密度造影劑含鋇劑,、碘制劑等。
鋇劑（Barium）：使用醫(yī)用硫酸鋇,，作鋇餐與鋇灌腸檢查,；或制成鋇膠漿用于支氣管造影檢查。
碘制劑及分油劑與水劑,、片劑（丸劑）等,。
（1）油劑：A、碘化油（Oleum Iodinatum）是碘與植物油結合的機碘化物,，無色或淡黃色,，不溶于水，能與水分散乳化,。濃度40%的碘化油,，用于支氣管造影、瘺道造影,、膿腔造影及子宮輸卵管造影,。乳化之碘化油可用作肝癌之栓塞劑。碘化油如有游離磺分支,，其色變?yōu)樽丶t色，則不可使用,。B碘苯酯（Iophendylatum）無色或淡黃色油狀液體,，不溶于水，粘稠度比碘油低,，適用于脊髓造影及腦室造影,。
（2）水劑：又分無機磺化物與有機碘化物（含離子型造影與非離子型造影劑）,。
A,、無機碘化物：為磺化鈉，有效濃度為12.5%,，價格低,，易配制，用于逆行腎盂造影,、膀胱造影及手術后膽道造影,。缺點為刺激性大，不宜多用,。目前,，幾乎不用。
B,、有機碘化物：種類多,，用途廣。由于其排泄徑路不同,，又分為兩大類,。其一，進入體內后經肝細胞分泌至膽管再進入膽囊,，故用于膽囊造影或膽管造影,。此類有兩種造影劑：一是碘番酸（Acidum Iopanoicum）片劑；吡羅勃定（Biloptin）膠囊，用作口服法膽囊造影,，另一是50%膽影葡胺（Meglumine iodipamide）,，用作靜脈法膽管造影。其二,，有機碘通過腎臟排泄,，用于各部位血管造影、心臟造影及靜腎盂造影,。此類造影劑也有兩種：一為離子型造影劑,，國內普遍使用，產品為60—70%泛影葡胺（Meglumine diatrizoate）及異泛影葡胺（Meglumine iothalamate）,，后者又稱康銳（Conray）,。兩者皆含有陽離子（葡甲胺離子或鈉離子）與陰離子（有機碘酸離子）。另一為非離子型影劑,，不含離子,，不帶電，其產品有碘笨六醇（Iohexol）,、甲泛醣胺（Metrizamide）,、以及優(yōu)維顯(Iopromide或Uitravist)。非離子型造影劑較離子型造影劑具有更多的缺點,，但由于經濟價值高,，尚不能普遍應用。
低密度造影劑含空氣,、氧氣及二氧化碳等,。多用于器官腔內或組織間隙內造影，如氣腹造影,、腹膜后充氣造影及關節(jié)造影等,。氣腦造影及腦室造影由于CT檢查的開展已很少采用。
2．引入途徑 分直接引入法與生理積聚兩種形式,。
?。?）直接引入法：又分為兩種途徑；其一是經自然通道口引入造影劑至相應的某器官,，如從口腔或肛門引入鋇劑行胃道鋇餐或鋇灌腸檢查,；經鼻腔（或口腔）插管至氣管注射碘油行支氣管造影；經尿道逆行插管注射碘水至尿道或/和膀胱是為尿道或/和膀胱造影,，需要時可將導管再引入輸尿管作逆行腎盂造影,；經陰道插管至子宮腔內注射碘劑稱為子宮輸卵管造影；還有經病變或手術形碭瘺道引入造影劑,，為瘺道造影或術后膽管造影等,。其二是經皮膚穿刺,，自針管或聯結導管注射造影劑，引入與外界隔離的腔道或器官內,，如各種血管造影,、心臟造影、氣腦造影及腦室造影等,。
?。?）生理積聚或生理排泄法：經口服或靜脈注射造影劑，利用該造影劑具有選擇性經某臟器生理聚積或排泄,，暫時停留于管道或內腔使之顯影,，例如口服膽囊造影，靜脈腎盂造影等,。
3．造影前準備和造影反應的處理\r
為使造影檢查順利進行并獲得預期效果,，造影前對病人的預先準備工作顯得重要。各器官的造影前準備工作在相應地章節(jié)介紹,，此處著重介紹有關碘制劑造影前應注射事項：（1）查詢患者有無造影的禁忌證如碘過敏,、心腎嚴重疾病。（2）向患者解釋造影的程度以求得合作,。（3）作碘過敏試驗，將擬用的造影劑1.0ml經靜脈注入,觀察15min內有無不良反應—輕者,，表現為周身灼熱感,、惡心、嘔吐,、蕁麻疹等,；重者，反應為心血管,、中樞神經系統(tǒng)及呼吸功能障礙,，如休史、驚厥,、喉頭水腫及呼吸循環(huán)衰竭等,。嚴重反應致死者極其少見，如無上述反應,，才能做造影,。過敏試驗雖有一定的參考意義，但實踐中也有作試驗時無癥狀,，而在造影時卻發(fā)生反應,。因此，每次注射碘劑時應準備好急救藥品以防不測,。如果在造影過程中出現嚴重癥狀時,，應立即終止造影并進行抗過敏、抗休史和其它對癥治療。若有心臟停搏則需立即進行心臟按摩術等,。
△（四）技術設備改進與檢查方法的新進展簡介\r
X線診斷學近30年來,，由于物理學、藥理學,、醫(yī)學生物工程及電子工業(yè)的發(fā)展,，促進X線診斷機硬件的改善，從而獲得新的影像,，促進診斷學的發(fā)展,。
1．大功率X線機、配備影像增強器及影像轉化裝置 X線機的基本結構為高壓發(fā)生器,、X線球管及控制臺上三大部件,。由于高壓發(fā)生器及X線球管結構改進，使得球管能量（即功率）加大,，可達100KV（Kilowatt）,，同時球管焦點微小（0.1—0.3mm,甚至0.05mm）,，故攝取照片采用高mA短時間曝光,，X線攝像對比好，清晰度強?，F在常用1000,、1250或2000mA大型X線機作特殊檢查及造影檢查。
近代X線機常配備影像增強器（Image intensifier,，簡稱Ⅱ）及電視設備（Television,簡稱TV）,。電視屏幕上影象亮度很大，能顯示較小的病灶,，比普通透視優(yōu)越,。操作可在比較明亮的機房或傳送到其它房間內察看，后者稱為隔室遙控檢查,，工作人員可避免射線的照射,。有時還配備熒光縮影、磁帶錄象（Video-tape）及電影（Cine-radiography）裝置,，將影像記錄留存,，及時拍照臟器病變及功能變化，便于分析研究及會診示教之用,。上述熒光縮影,、電視技術（包括錄相）和電影照相等稱為影像轉換裝置，多用于胃腸檢查,，觀察心臟搏動,，特別是在大功率X線機上配備影像轉換裝置,，對于心臟造影及各種血管造影的診斷準確性有明顯的提高。
影像增強器能減少X線用量,。未配備Ⅱ的普通透視,，X線球管需發(fā)射3～5mA才能達到診斷要求；而配備Ⅱ后,，X線球管只須發(fā)射0.3～0.5mA,不僅合乎診斷要求,，而且亮度比普通透視高。因此,，Ⅱ既能減少球管損耗,，又能降低患者及工作人員所接受的X線輻射劑量。
2．選擇性心,、血管造影（1）選擇性心臟造影（Selective cardiography）：通過左心或右心導管將高濃度有機碘溶液注入某心腔內,，稱為選擇性心腔造影，由于心臟搏動快及血液稀釋作用,，這種造影必須配備高壓快速注射和快速換片裝置,。近年來，由于使用大功率雙向球管同時投照正側位照片,，并結合電視,、錄像及電影設備從從而提高影像質量。（2）選擇性血管造影（Selective angiography）：采用頂端有不同彎度形狀的特異導管,，經皮穿刺（多穿刺股動脈）,，送入特定血管內，注射有機碘溶液（多用泛影葡胺）,，稱為選擇性血管造影，這種造影應該范圍極其廣泛,，如冠狀動脈造影,、經頸動脈腦血管造影、椎動脈造影以及腹主動脈各分支之造影（含腹腔動脈,、腸系膜上動脈,、腸系膜下動脈、腎動脈等）,，還有其它血管等,。各種造影對診斷臟器腫瘤及血管性病變（如栓塞、出血）皆有明顯幫助,，亦是開展介入放射學的基礎,。
3．數字減影血管造影（Digital subtraction angiography,DSA）DSA強化血管造影的分辨率，顯示細小血管,，是促進醫(yī)學影像學發(fā)展的手段之一,。DSA分為兩種：
?。?）靜脈數字減影血管造影（Intravenous DSA,IV,DSA）DSA極大地強化動脈內低濃度造影劑的影像，故靜脈注射造影劑能使周身大部分動脈較好地顯影,。此法稱為Iv DSA,。IV DSA的優(yōu)點是比動脈插管創(chuàng)傷性大，操作簡易,。缺點是需要增加造影劑的用量,，以增大血管內碘濃度，致使其應用仍有限制,，不能取代動脈插管法,。
（2）動脈數字減影血管造影（Intraarterial DSA,IA DSA）,；通過動脈插管將導管直接送至特定部位前的動脈（見下述優(yōu)點③）,，注射造影劑照相。經數字減影處理后,，形成IADSA影像,，其優(yōu)點是，①較清晰地顯示動脈小分支,。②減少造影劑用量,，比常規(guī)動脈造影少用50%造影劑。③不需要將導管深入插至特定部位的動脈（如同選擇性或超選擇性造影那樣）,，例如在鎖骨下動脈注射可顯出椎動脈,，在腹主動脈下部注射可顯出腎動脈等等。④數字信息可儲存并適時顯示,，有利于介入放射學的檢查,。
DSA的限制：①血管影象重迭，同一部位多血管相互重迭,，故需要多體位投照,，例如正側位同時投照。②需要病人密切合作,，避免一切隨意的運動,。③DSA有利于顯示小動脈支，但對0.2mm以下的微小血管尚不能顯示,。④非自主亦即不隨意的運動,，如吞咽、呼吸,、及胃腸蠕動影響圖像清晰度,。
4．電子計算機體層攝影（Computed tomography，簡稱CT）是近十年來發(fā)展迅速的電子計算機和X線相結合的一項新穎的診斷新技術,。其主要特點是具有高密度分辨率,，比普通X線照片高10～20倍,。能準確測出某一平面各種不同組織之間的放射衰減特性的微小差異，以圖像或數字將其顯示,，極其精細地分辨出各種軟組織的不同密度,，從而形成對比。如頭顱X線平片不能區(qū)分腦組織及腦脊液,，而CT不僅能顯示出腦室系統(tǒng),、還能分辨出腦實質的灰質與白質；如再引入造影劑以增強對比度,，對其分辨率更為提高,，故而加寬了疾病的診斷范疇，還提高了診斷正確率,。但CT也有其限制,，如對血管病變，消化道腔內病變以及某些病變的定性等,。（參考第七章CT檢查與診斷）,。
5．磁共振（Magnetic resonance,MR）或磁共振成像（Magnetic resonance Image,MRI） 是利用原子核在磁場內共振而產生影像的一種新的診斷方法。為非射線成像,，亦為無創(chuàng)傷性檢查方法之一種,，自80年代應用于臨床后，其檢查技術發(fā)展非常迅速且日臻完善,，成為影像診斷學中重要的成員之一,。
MRI是利用含奇數質子的原子核（如1H、13C,、19F,、23Na）自旋運動（Spin）的特點，置于外加的強大均勻磁場（稱為主磁場）內,，使原排列雜亂的原子核在磁力作用下而按周圍磁場方向排列成行,，這種原子核圍繞主磁場軸旋轉的現象，稱為旋進（precession）,。自旋和旋進是奇數質子原子核的兩種特性，不同元素原子核的旋轉頻率各異,。因質子旋進無聚合性,，磁化向量是順主磁場力線方向，無切割磁力線的力,，故不產生電壓變化,，以致不能檢測出磁場變化的信號，為測出其磁場變化,，必須將順磁力線的凈磁化移位,，因而在外加磁場內,，又加用射頻脈沖，使射頻脈沖在質子共振頻率上垂直作用于磁場,，則凈磁化移位,，在射頻脈沖結束后，可接受到因磁場改變而引起的電壓變化,。簡述之,，射頻脈沖的頻率如接近某元素的原子核的旋進頻率，該原子即被激發(fā),，并改變原子核磁軸的偏斜方向,，這一過程稱為MRI。發(fā)生射頻脈沖是間斷的,，所產生的電磁（能量）經接受器收集并轉換為電信號,，再經一系統(tǒng)處理。圖像重建等,，形成供診斷使用的MRI圖像,。除影像診斷外，還可利用高磁場（1.5T或2.0T）定域頻譜分析（Magnetic Resonance Spectroscopy）,，顯示該區(qū)域的代謝過程,，利用某些疾病的早期診斷。MRI與CT相比較,，其優(yōu)越性是非射線成像,，且可任何方向切層掃描；如冠狀面,、矢狀面,、橫斷面以及斜面等，MRI與CT在成像方面還有不同之處是有多個參數,，如質子密度,，T1與T2弛豫時間。目前軟件的開發(fā),，還可不用造影劑而顯示血管,，稱為MRA（Magnetic Resonance Angiography）。MRI也有不足之處,，如成像時間長,，對鈣化不靈敏，費用較昂貴等,。
