醫(yī)學(xué)影像技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)匯編醫(yī)學(xué)影像技術(shù)作為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷的核心手段之一，融合物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程等多學(xué)科知識(shí)，為疾病早期篩查、精準(zhǔn)診斷及療效評(píng)估提供直觀可靠的影像學(xué)依據(jù)。本文系統(tǒng)梳理其基礎(chǔ)知識(shí)，涵蓋成像原理、設(shè)備體系、操作規(guī)范、質(zhì)量控制及安全防護(hù)等維度，為從業(yè)者、醫(yī)學(xué)生及研究者提供兼具理論深度與實(shí)踐價(jià)值的參考。一、成像原理（一）X線成像X線是波長(zhǎng)極短的電磁波，具有穿透性、熒光效應(yīng)、感光效應(yīng)及電離效應(yīng)。當(dāng)X線穿過(guò)人體時(shí)，因組織密度（骨骼、軟組織、氣體）與厚度差異，對(duì)X線的吸收衰減程度不同；剩余X線投射至探測(cè)器（膠片/數(shù)字平板），經(jīng)光電轉(zhuǎn)換或化學(xué)顯影形成影像。成像過(guò)程：X線球管產(chǎn)生X線→穿透人體→探測(cè)器接收信號(hào)→信號(hào)轉(zhuǎn)換與處理（數(shù)字成像需A/D轉(zhuǎn)換）→圖像重建顯示。圖像特點(diǎn)：以黑白灰階顯示密度差異，骨骼呈高密度（白色），肺部含氣組織呈低密度（黑色）；空間分辨率高，但軟組織對(duì)比度有限，需結(jié)合造影劑（鋇劑、碘劑）增強(qiáng)特定結(jié)構(gòu)顯示。（二）CT成像（計(jì)算機(jī)體層攝影）基于X線衰減原理，X線球管與探測(cè)器環(huán)繞人體旋轉(zhuǎn)掃描，獲取不同角度的X線衰減數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)重建（如濾波反投影法）生成橫斷面（及多平面重組）圖像。成像過(guò)程：X線球管旋轉(zhuǎn)掃描→探測(cè)器采集投影數(shù)據(jù)→工作站處理→圖像重建（三維、曲面重建等）→多模態(tài)顯示。圖像特點(diǎn)：密度分辨率顯著高于普通X線，可清晰區(qū)分軟組織（肝、腎、肌肉）的細(xì)微密度差異；通過(guò)窗寬窗位調(diào)節(jié)，能同時(shí)觀察骨結(jié)構(gòu)與軟組織；但檢查時(shí)間長(zhǎng)，輻射劑量高于普通X線。（三）磁共振成像（MRI）基于氫質(zhì)子的核磁共振現(xiàn)象：人體組織富含氫原子核（質(zhì)子），在強(qiáng)外磁場(chǎng)中質(zhì)子自旋軸沿磁場(chǎng)方向排列；施加特定頻率的射頻脈沖后，質(zhì)子吸收能量發(fā)生共振（進(jìn)動(dòng)角度改變）；脈沖停止后，質(zhì)子釋放能量并恢復(fù)至初始狀態(tài)（弛豫過(guò)程），釋放的能量被接收線圈捕捉，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理生成圖像。成像過(guò)程：磁場(chǎng)準(zhǔn)備（主磁場(chǎng)、梯度場(chǎng)、射頻場(chǎng)協(xié)同）→射頻激發(fā)→信號(hào)采集（基于T?、T?弛豫時(shí)間及質(zhì)子密度的信號(hào)差異）→圖像重建（傅里葉變換）→多序列（T?WI、T?WI、DWI、MRA等）顯示。圖像特點(diǎn)：無(wú)電離輻射，軟組織對(duì)比度極佳，可清晰顯示神經(jīng)、肌肉、臟器實(shí)質(zhì)及病變的形態(tài)與代謝信息；能多參數(shù)、多方位成像，但檢查時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)鈣化、骨皮質(zhì)顯示不如CT，體內(nèi)金屬異物（非兼容）者禁忌。（四）超聲成像利用超聲波（頻率＞20kHz）的反射、折射、散射特性：超聲探頭發(fā)射超聲波，經(jīng)人體組織傳播時(shí)，遇到聲阻抗差異的界面（臟器包膜、血管壁）產(chǎn)生反射回聲；回聲被探頭接收后，經(jīng)放大、濾波、數(shù)字化處理，以灰階或彩色編碼顯示為二維、三維或多普勒?qǐng)D像。成像過(guò)程：探頭發(fā)射超聲→組織界面反射回聲→探頭接收信號(hào)→信號(hào)處理（增益、時(shí)間增益補(bǔ)償?shù)龋鷪D像生成（B超、M超、彩超等模式）。圖像特點(diǎn)：實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像，可觀察器官運(yùn)動(dòng)（心臟搏動(dòng)、胎兒活動(dòng)）；無(wú)輻射，便攜性強(qiáng)，適合床旁檢查；但空間分辨率受頻率限制，深部組織成像質(zhì)量下降，氣體（腸道積氣）顯著干擾圖像。（五）核醫(yī)學(xué)成像（SPECT、PET）基于放射性核素的示蹤原理：將含放射性核素的顯像劑（如???Tc、1?F-FDG）引入人體，核素衰變時(shí)發(fā)射γ射線（SPECT）或正電子（PET，正電子與電子湮滅產(chǎn)生γ光子對(duì)）；探測(cè)器（γ相機(jī)、PET掃描儀）捕捉射線信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)重建獲得臟器或組織的功能代謝圖像。成像過(guò)程：顯像劑注射→核素衰變發(fā)射射線→探測(cè)器采集信號(hào)→數(shù)據(jù)校正（衰減、散射校正）→圖像重建→功能/代謝圖像顯示（結(jié)合CT/MR的同機(jī)融合成像）。圖像特點(diǎn)：以功能代謝信息為核心，可早期發(fā)現(xiàn)病變（腫瘤葡萄糖代謝增高、心肌缺血灌注異常）；空間分辨率低于CT/MRI，需結(jié)合解剖成像（SPECT/CT、PET/CT）定位病變。二、設(shè)備與系統(tǒng)架構(gòu)（一）X線設(shè)備（傳統(tǒng)X線機(jī)、DR、CR）傳統(tǒng)X線機(jī)：由X線球管、高壓發(fā)生器、控制臺(tái)、床體/立位架組成，通過(guò)調(diào)整管電壓（kV）、管電流（mA）、曝光時(shí)間（s）控制X線質(zhì)與量，膠片或CR板接收信號(hào)。數(shù)字X線（DR）：采用平板探測(cè)器（FPD）直接將X線信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，經(jīng)工作站處理后即時(shí)顯示圖像，成像速度快，動(dòng)態(tài)范圍大，可數(shù)字化后處理（邊緣增強(qiáng)、降噪）。計(jì)算機(jī)X線（CR）：以成像板（IP板）為載體，X線曝光后IP板存儲(chǔ)潛影，經(jīng)激光掃描讀取信號(hào)并數(shù)字化，適合基層醫(yī)院及特殊體位（床邊）檢查。（二）CT掃描儀硬件組成：X線球管（高頻旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極，熱容量大）、探測(cè)器陣列（多排/多層，如16排、64排，排數(shù)越多覆蓋范圍越廣、時(shí)間分辨率越高）、旋轉(zhuǎn)機(jī)架（滑環(huán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)掃描）、高壓發(fā)生器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（圖像重建與后處理）。技術(shù)類型：多層螺旋CT（MSCT）、能譜CT（分離不同物質(zhì)的能譜曲線，鑒別結(jié)石成分、腫瘤血供）、雙源CT（兩個(gè)球管/探測(cè)器，縮短掃描時(shí)間，適合心血管成像）。（三）MRI設(shè)備核心組件：主磁體（永磁體、常導(dǎo)磁體、超導(dǎo)磁體，場(chǎng)強(qiáng)0.3T~3.0T，場(chǎng)強(qiáng)越高圖像信噪比與分辨率越好）、梯度線圈（產(chǎn)生空間定位的梯度場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)層面選擇、頻率編碼、相位編碼）、射頻線圈（發(fā)射射頻脈沖與接收信號(hào)，分體線圈、表面線圈，表面線圈信噪比高，適合局部成像）、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（脈沖序列控制、圖像重建）。安全設(shè)計(jì)：配備磁屏蔽（減少外界磁場(chǎng)干擾）、緊急失超裝置（超導(dǎo)磁體失超時(shí)快速排出液氦）、金屬探測(cè)門（防止鐵磁性物質(zhì)進(jìn)入掃描間）。（四）超聲診斷儀探頭類型：凸陣（腹部成像，寬視野）、線陣（淺表組織、血管，高分辨率）、相控陣（心臟成像，扇形掃描，穿透深）、腔內(nèi)探頭（經(jīng)陰道、經(jīng)直腸，近距離成像）。系統(tǒng)功能：二維成像（灰階顯示解剖結(jié)構(gòu)）、M型（測(cè)量運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的時(shí)間-位置曲線，如心臟瓣膜）、彩色多普勒（顯示血流方向與速度，CDFI）、頻譜多普勒（測(cè)量血流速度、阻力指數(shù)，PW、CW）、彈性成像（評(píng)估組織硬度，輔助鑒別良惡性病變）。（五）核醫(yī)學(xué)設(shè)備SPECT（單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層）：由γ相機(jī)（探頭含準(zhǔn)直器、閃爍晶體、光電倍增管）、旋轉(zhuǎn)機(jī)架、計(jì)算機(jī)組成，采集單光子（如???Tc發(fā)射的140keVγ射線）信號(hào)，重建三維圖像，常用于骨顯像、心肌灌注顯像。PET（正電子發(fā)射斷層）：探測(cè)器環(huán)捕捉正電子湮滅產(chǎn)生的γ光子對(duì)（180°方向），需結(jié)合回旋加速器生產(chǎn)顯像劑（如1?F-FDG），空間分辨率約4~5mm，常與CT或MRI同機(jī)融合（PET/CT、PET/MR），實(shí)現(xiàn)功能與解剖定位。三、檢查技術(shù)與操作規(guī)范（一）常見(jiàn)部位檢查技術(shù)顱腦：X線（顱骨平片，已少用）；CT（平掃+增強(qiáng)，顯示腦出血、腫瘤、梗塞，骨窗觀察顱骨）；MRI（T?WI、T?WI、FLAIR、DWI，顯示腦實(shí)質(zhì)病變、腦血管畸形，MRA顯示血管）。胸部：X線（正側(cè)位，篩查肺炎、氣胸、腫瘤）；CT（高分辨率CT（HRCT）顯示肺間質(zhì)病變，增強(qiáng)CT顯示縱隔腫瘤、肺栓塞）；MRI（對(duì)縱隔、胸壁病變顯示優(yōu)于CT，但肺部含氣影響大）；超聲（胸腔積液定位、心臟超聲）。腹部：超聲（首選，篩查肝、膽、胰、脾、腎病變）；CT（平掃+增強(qiáng)，顯示腫瘤、結(jié)石、炎癥，三期增強(qiáng)評(píng)估血供）；MRI（肝膽特異性造影劑（如Gd-EOB-DTPA）顯示肝腫瘤，MRCP顯示膽道系統(tǒng)）。骨關(guān)節(jié)：X線（常規(guī)檢查，顯示骨折、關(guān)節(jié)間隙）；CT（三維重建顯示復(fù)雜骨折、骨腫瘤）；MRI（顯示骨髓水腫、韌帶損傷、半月板撕裂，關(guān)節(jié)造影增強(qiáng)顯示）。（二）造影檢查技術(shù)血管造影：DSA（數(shù)字減影血管造影，經(jīng)導(dǎo)管注入碘造影劑，顯示血管形態(tài)，用于冠心病、動(dòng)脈瘤、血管畸形的診斷與介入治療）；CTA（CT血管造影，靜脈注入造影劑后行薄層掃描，重建血管三維圖像，無(wú)創(chuàng)性）；MRA（磁共振血管造影，無(wú)需造影劑（TOF法）或需造影劑（CE-MRA），顯示血管結(jié)構(gòu)，對(duì)小血管顯示遜于DSA）。臟器造影：消化道鋇餐（口服鋇劑，顯示食管、胃、腸道形態(tài)）；靜脈腎盂造影（IVP，靜脈注入碘造影劑，顯示腎盂、輸尿管、膀胱）；MRCP（磁共振胰膽管造影，無(wú)創(chuàng)顯示膽道、胰管）；乳腺造影（鉬靶X線+造影劑，顯示乳腺導(dǎo)管病變）。（三）操作規(guī)范與患者管理患者準(zhǔn)備：檢查前禁食（如腹部超聲、增強(qiáng)CT/MRI需禁食4~6小時(shí)）；去除金屬異物（MRI、CT需去除飾品、義齒，X線需去除高密度衣物）；告知過(guò)敏史（增強(qiáng)檢查需篩查碘/釓過(guò)敏）；孕婦/兒童需評(píng)估輻射/磁場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。體位與掃描范圍：根據(jù)檢查部位調(diào)整體位（如胸部CT取仰臥位，雙臂上舉；乳腺鉬靶取壓迫位）；掃描范圍需覆蓋病變及毗鄰區(qū)域，避免遺漏。參數(shù)優(yōu)化：X線調(diào)整kV、mA（兒童/孕婦降低劑量）；CT調(diào)整螺距、層厚、重建算法（肺HRCT用薄層、骨算法）；MRI選擇脈沖序列（如T?WI抑脂顯示水腫，DWIb值選擇區(qū)分細(xì)胞密度）；超聲調(diào)節(jié)增益、深度、焦點(diǎn)。四、圖像質(zhì)量控制（一）影響因素分析分辨率：空間分辨率（成像系統(tǒng)分辨細(xì)微結(jié)構(gòu)的能力，如X線的線對(duì)/毫米，CT的層厚與像素大小，MRI的體素大小與梯度場(chǎng)強(qiáng)度）；密度/對(duì)比分辨率（區(qū)分組織密度/信號(hào)差異的能力，如CT的噪聲與劑量相關(guān)，MRI的信噪比與場(chǎng)強(qiáng)、線圈相關(guān)）。噪聲：X線/CT的量子噪聲（與劑量成反比）、電子噪聲；MRI的熱噪聲、運(yùn)動(dòng)噪聲；超聲的斑點(diǎn)噪聲（與散射相關(guān)）。偽影：運(yùn)動(dòng)偽影（患者自主/生理運(yùn)動(dòng)，如呼吸、心跳，需屏氣、心電門控）；設(shè)備偽影（CT的環(huán)形偽影、MRI的化學(xué)位移偽影）；金屬偽影（MRI的磁化率偽影、CT的高密度偽影）；線束硬化偽影（CT中X線能量不均導(dǎo)致，需用能譜校正）。（二）質(zhì)量控制措施日常檢測(cè)：定期校準(zhǔn)設(shè)備（如X線的線質(zhì)、CT的劑量指數(shù)（CTDI）、MRI的磁場(chǎng)均勻性）；檢測(cè)圖像質(zhì)量參數(shù)（如分辨率測(cè)試卡、噪聲水平、偽影評(píng)估）。參數(shù)優(yōu)化：根據(jù)檢查目的調(diào)整掃描參數(shù)（如肺部CT用低劑量（LDCT）篩查，需平衡劑量與圖像質(zhì)量；MRI用并行采集技術(shù)（SENSE）縮短掃描時(shí)間）。設(shè)備維護(hù)：清潔探測(cè)器（CT、DR）、更換球管（X線、CT）、補(bǔ)充液氦（MRI超導(dǎo)磁體）、校準(zhǔn)超聲探頭；建立設(shè)備維護(hù)日志，及時(shí)排查故障。五、安全防護(hù)與倫理規(guī)范（一）輻射防護(hù)（X線、CT、核醫(yī)學(xué)）劑量控制：遵循ALARA原則（合理可行盡量低），優(yōu)化掃描參數(shù)（降低kV、mA、掃描次數(shù)）；兒童檢查使用兒童專用協(xié)議（低劑量）；核醫(yī)學(xué)顯像劑活度根據(jù)體重調(diào)整。防護(hù)措施：鉛屏蔽（患者防護(hù)：鉛衣、鉛圍脖、鉛眼鏡；工作人員防護(hù)：鉛屏風(fēng)、個(gè)人劑量計(jì)）；距離防護(hù)（核醫(yī)學(xué)操作時(shí)保持安全距離，如注射顯像劑后遠(yuǎn)離患者）；時(shí)間防護(hù)（縮短曝光/掃描時(shí)間，減少停留時(shí)間）。（二）磁共振安全金屬異物：嚴(yán)格篩查鐵磁性物質(zhì)（如心臟起搏器、金屬夾、假牙），非磁共振兼容金屬嚴(yán)禁進(jìn)入掃描間；鈦合金等弱磁性物質(zhì)需評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。幽閉恐懼癥：掃描前溝通，給予鎮(zhèn)靜劑（必要時(shí)），使用開(kāi)放式MRI（場(chǎng)強(qiáng)較低）或縮短掃描時(shí)間。生理影響：梯度場(chǎng)切換可能引起外周神經(jīng)刺激（如肢體刺痛），需控制梯度切換率；射頻場(chǎng)產(chǎn)熱需監(jiān)測(cè)體溫，避免高熱患者檢查。（三）超聲安全性熱效應(yīng)：胎兒檢查控制超聲時(shí)間與強(qiáng)度（SPTA＜720mW/cm2），避免長(zhǎng)時(shí)間固定部位掃描。機(jī)械效應(yīng)：空化效應(yīng)（氣泡破裂）需控制機(jī)械指數(shù)（MI＜1.9），對(duì)眼部、胎兒心臟等敏感部位謹(jǐn)慎使用。（四）倫理與隱私保護(hù)知情同意：增強(qiáng)檢