医学影像技术总论-对比剂 华中科技大学同济医学院附属 协和医院放射科 余建明

定 义： 医学影像技术学是研究在某种能量发射物质的作用下，图像成像链的形成过程、图像后处理、图像存储、图像显示和图像记录，以及影响图像成像链各种因素的科学。

内 涵： • 普通X线成像技术 • 数字X线成像技术 • CT成像技术 • MR成像技术 • DSA成像技术 • 超声成像技术 内 涵： • 普通X线成像技术 • 数字X线成像技术 • CT成像技术 • MR成像技术 • DSA成像技术 • 超声成像技术 • 核医学成像技术 • 激光打印技术

外 延： 医学影像技术学涵盖了医学、工学、理学、信息学等学科，其技术涉及到电子计算机技术、电学、电子学、光电子学、微电子学、生物工程学、材料学等，是多学科交叉的边缘学科。

特 点： • 年轻的学科 • 各种先进技术向其渗透 • 新生与消亡并存 • 发展迅速、不断扩展、周期变短

发 展： • 1895年11月8日发现X线 • 20世纪60年代出现影像增强技术 • 20世纪70年代出现CT、介入治疗 发 展： • 1895年11月8日发现X线 • 20世纪60年代出现影像增强技术 • 20世纪70年代出现CT、介入治疗 • 20世纪80年代出现DSA、MR、ECT、CR… • 20世纪90年代出现DR、激光打印、PACS、功能图像、图像融合。

基 本 淘 汰 的 技 术： • 心脏计波摄影 • 心脏造影 • 脑室、膝关节、胆囊、腹膜后等造影 • 体层摄影 • 手工冲洗照片

具 有 生 命 力 的 技 术： • 普通平片的体位及摄影方法 • 胃肠道钡剂检查 • 泌尿系碘剂检查 • 生殖等部位碘剂检查

基 本 理 论 • X线成像的基本理论 • 激光与光电子理论 • 电磁理论 • 核素理论 • 超声波理论

在X线发现的最初70年代时间里，传统X线成像一直采用模拟影像技术，即X线穿透人体后照射在荧光屏使之发光进行透视，或作用于胶片使溴化银离子感光进行照相。其技术的发展主要集中在X线管、荧光屏、胶片、增感屏以及影像增强器的制作和性能的提高。

近40多年来，随着物理学、电子学、光电子技术和计算机科学的飞速发展以及在医学影像领域的应用，衍生出一系列新的X线成像技术。如CT、DSA、CR、DR、正电子发射CT等，这些方法提供的影像不仅反映人体内的解剖结构，还包括一些生理代谢过程。伴随着电子计算机和数字信号处理技术的发展而产生了数字成像技术，以及用数字方法处理、存储、传输图像，用高分辨率显示器显示图像。

我国X线机大约10万台（全球约44万台），但普通X线检查仍是最主要的方法，约占影像检查的50%以上。X线机的基本结构由X线发生装置，X线成像装置和辅助设备三大部分构成。X线发生装置包括X线管、高压发生器；X线成像装置包括影像增强器、荧光屏、胶片、电视系统、影像板、平板采测器等。辅助设备包括检查床、各种支撑和保持装置等。

在普通X线机的发展道路上，普通数字化成像技术的发展更为重要，主要包括CR、DR、CCD。CR装置包括图像采集的影像板，图像扫描的读取器，图像后处理的计算机，CR用一种具有特殊辉尽性荧光物质的影像板取代传统的X线胶片，影像板感光后形成的潜影通过读取器中的激光束扫描，其信号经光电转换和模数转换成数字化图像。它的最大优势在于充分利用原有的X线机，又具有数字化特点。

DR的关健部件是电子成像板，由大量微小的带有薄膜的晶体管（TFT）的探测器排列而成。可分为间接DR板和直接DR板，前者使用含碘化铯闪烁体的单片非结晶硅面板，将X线先转变成可见光，通过光电转化方式被探测器接收，后者使用非晶硒直接释放电子被探测器接收。随着成像速度的提高，DR正在由静态向动态方向发展，使数字化透视成为可能。

影像增强电耦合技术（I、I-CCD）是在X线影像增强透视的基础上发展起来，将X线信号通过影像增强器在荧光屏上转换成可见光信号，再通过电荷耦合器（CCD）作为探测器采集荧光影像并转换成电信号，经模数转换和计算机处理得到数字化图像。这种方式常用于数字胃肠机和DSA系统。

改变了传统的影像保存模式 胶片作为图像载体的缺点: 占地 无法对图像进行后处理 传递限制 QC困难、以及运行成本高昂 START PRESENTATION CONTINUE WITH ADVANCE UNTIL TEXT APPEARS PRESENTER “MAYBE someone in the audience today has a chest film store that looks like this ... Maybe more than one person I suspect! But GE is not here today to talk directly about film storage, although our topic certainly impacts storage logistics, GE is here today to talk about chest radiography, and the probable impact of technology, ... Particularly digital technology in radiography & radiology” ADVANCE SLIDE GE CONFIDENTIAL

数学化成像的特点 （1）图像分 辨 率：数学化图像是由许许多多的像素构成，它的空间分辨率不如传统胶片的模似图像（3.6lp\mn_10lp\mn)，而数学图像的密度分辨率远高于传统胶片（214-216），通过计算机软件实现图像优化，可以显示出摸似图像不能显示的软组织内玻璃和木块 。

（2）图像质量稳定：自动曝光控制技术(AEC)是通过设定不同的探测区域（电离室），在曝光前准确测量了打在患者身后X线探测器的辐射剂量，当达到预定剂量时自动关闭X线系统。通过AEC技术，配合工作站上的多种处理模式，无需进行人为的调整和再处理，使成像质量稳定且操作简单化。

（3）图像后处理；数学化图像能进行多种后处理，如图像滤波，窗宽窗位调节、放大缩小、图像拼接，以及距离、面积、密度测量等，为影像诊断中的细节观察、前后对比、定量分析提供支持，同时可对图像进行注释、标记、测量大小、多幅显示、多幅打印、测量多种角度，具有减影处理和加伪影功能。

（4）数字图像的质量取决于信噪比，与X线剂量密切相关。X线量子检测率（DQE）有机结合了图像对比度、噪声、空间分辨率和X线剂量等因素。DQE高说明X线转换率高，X线的利用率就高。数字化成像在对比度和宽容度上有较大的动态范围，再加上DR探测器的高灵敏度，使数字成像的DQE从传统胶片的20-30%提高到60-70%，X线剂量却降低了2/3以上。

（5）图像存储与传输；传统模拟图像存储是通过胶片，需要大量存储空间，人力和管理成本。数学图像的中短期存储用磁盘或磁盘阵列，长期存储可用光盘或数字磁带。数字存储将以往胶片存储的死信息变成了活信息，随时调出并进行图像后处理。数字图像可通过网络在院内外传输，提高信息利用率，做到资源共享。

（6）优化流程、节约资源：传统X线诊断过程是在完成摄影、胶片冲洗后才开始，而数字化成像是在摄影完成1-2分钟后就可以通过网络终端进行无胶片诊断。数字化图像节约资源包括四方面：①图像质量高，无废片率。 ②节约硬拷贝胶片。③节约胶片存储空间。④节约显、定影液消耗，有利于环保。

数字图像密度分辨率高,动态范围大, X线剂量仅为常规摄影的1／10。可进行 多种图象后处理，调节不同的灰阶对比。

与技术正共同向影像方法学融合和发展,影 像技术工作将转移到图像形成的前期技术、 图像后处理技术、图像存储与传输、开发影 数字图像使影像诊断变得直观，诊断 与技术正共同向影像方法学融合和发展,影 像技术工作将转移到图像形成的前期技术、 图像后处理技术、图像存储与传输、开发影 像学设备。从单纯的技术操作，向发挥设 备，软件功能最优化的能力转移。

C R • 普通X线机 • 激光读取 • 图像重建 • 影像板（IP） • 数字化采集

D R • DDR、IDR、CCD、LDRD • DDR：X线→非晶硒→电子空穴对分离→信息电流 →FFT接收→计算机 • IDR： X线→荧光体→光图像→电子图像→数字图像 →计算机 • CCD：X线→荧光屏→光信号→电信号→数字图像 • LDRD：X线→多丝正比室→气体分子电离→数据采 集→计算机

数 字 图 像 共 性 • 曝光动态范围大 • 密度分辨率高 • 数字化存储与传输 • 量子检测率高（DQE） • 图像多种后处理 • 曝光动态范围大 • 密度分辨率高 • 数字化存储与传输 • 量子检测率高（DQE） • 图像多种后处理 • 省去胶片、暗室、贮片室

激光打印技术 • 激光胶片：分干式和湿式；干式分含银盐 和不含银盐； • 激光打印机：分干式和湿式；氦氖激光和 半导体激光； • 激光胶片：分干式和湿式；干式分含银盐 和不含银盐； • 激光打印机：分干式和湿式；氦氖激光和 半导体激光； • 干式相机分卤化银激光成像，热敏成像和 喷墨成像； • 干式热敏相机分助烙热敏、升华热敏和直 式热敏；

C T 成 像 • 20世纪70年代单层CT • 多层CT和电子束CT • 三维乃至四维重建图像 • 仿真内镜 • 三维乃至四维重建图像 • 仿真内镜 • 20世纪90年代低压滑环技术（原理变化） • 平板容积CT • 功能CT（动态、灌注、CT-PET） • CT介入

CT成像技术 自20世纪70年代CT应用临床以来，经历了扫描架结构及扫描方式的多次改进，在扫描速度、图像质量方面有几次飞跃。CT数据从单纯断层到断层与三维重建相结合；静态影像与动态影像相结合；单纯定性诊断到定性、功能诊断相结合。

CT扫描机分为数据采集系统，包括X线管、高压发生器、准直器、滤过器、探测器、扫描机架、病床和前置放大器及接口电路等；计算机和图像重建系统和图像显示、记录和存储系统。

CT的技术基础是计算机技术和X线断层摄影技术，成像原理实质是滤波反投影重建技术。工作过程是首先通过对三维物体的某一断层进行扫描采集数据，根据一定的数学原理对数据进行逆运算，最后将这些参数值转换为灰度图像。简单地概括为图像扫描、图像重建和图像显示三阶段。

扫描架的进步经历四代主要变革，从第一代2-3个探测器的旋转平移式扫描架到第二代有几十个探测器的扇形扫描架，再发展为几百个探测器的旋转方式扫描架，最后发展到数 十个探测器的旋转固定式扫描架。

扫描方式经历了单层断面扫描到螺旋扫描的进步；一个扫描序列的完成从几十分钟缩短到几十秒钟；探测器从单排到多排，以及现在临床应用的64排；单层螺旋CT扫描速度从几十秒提高数秒；将单层的时间分辨从1秒提高到0.33秒；将单层的空间分辨率从几毫米提高到0.33mm。

电子束CT(EBCT)是CT的一种特殊类型，X线源用电子枪发射电子束，使用环形排列的探测器收集信息。这种技术使扫描时间缩短到50ms，适应心脏大血管快速扫描检查。由于成本高、辐射剂量大。加之32排和64排CT的出现，该CT没有得到广泛普及。

影像分析方式的改变是现代CT进步的另一种表现，主要有多平面重建（MPR）、表面遮盖重建（SSD）、最大密度投影MIP）、三维容积渲染（VR）、仿真内窥镜等。

多平面重建（multi-plane reformation, MPR）是将多个连续的平面断面图像组成三维模型，再将模型沿冠状面、矢状面或任意斜面甚至曲面断开，形成新的断层图像，从不同角度反映兴趣区的解剖关系，可进行密度测量。

表面遮盖重建（surface shacling display, SSD）是将连续平面图像形成的三维模型, 以不同CT值为界线形成多组平面，并以光照和投影方式，显示不同界面之间的关系。优点是三维关系清晰，各组织器官边界明确，可进行三维关系测量。但不能作内部结构的分析，图像失真。

最大（最小）密度投影重建（maximum/minimun intersity projection, MIP）应用广泛，它是在三维的数据库中，根据密度变化比率，提取与周围密度对比最大（最小）的部分构建实体的三维模型。这种方法由于使用了计算机自动提取模型，使用标的形态准确，失真小，可信度高，目标的三维关系显示清晰。

容积渲染重建（Volume rendering, VR）又称容积再现，这种方法采集全部体素，将特定CT值体素赋予相应的颜色亮度、对比度和透明度，并把相应结果映射到显示平面上，人为改变体素的亮度和对比度，在不失真的情况下，改变组织与周围的对比度，突出目的的形态。

虚拟内窥镜（Virtual endosoope, VE）技术并不是一种三维重建方法，而是一种三维显示技术。普通显示方式是把不同方法建立的三维模型旋转并投射到显示平面上观察，而虚拟内窥镜方法是将视点沿一定线路进入三维模型内部飞行，将内部结构的投影显示在平面上。它象普通纤维内窥镜一样沿空腔脏器（肠管、气管）内部飞行，或沿着有固定边界的非空腔脏器（血管、输尿管）内部飞行，以了解兴趣区的走行及内部有无狭窄、隆起和凹陷性病变。

在以上方法的三维重建技术基本上，又衍生出许多智能分析软件。最常见的血管分析软件、冠状动脉分析软件、心脏功能分析软件，肺结节自动检测及分析软件、肺功分析软件、结肠病变自动检测软件、头部及体部灌注分析软件等。

CT未来的发展方向，依然面临着提高时间和空间分辨率，减少辐射剂量，提高辅助诊断水平的挑战。人们正在探索通过提高探测器的性能，改善X线管的响应参数来减少无效的X线辐射，在图像质量允许时尽量选择低剂量扫描方式。

D S A 成 像 • 基本原理 • DSA与介入治疗结合 • 动态DSA（旋转、步进、高速） • 基本原理 • DSA与介入治疗结合 • 动态DSA（旋转、步进、高速） • 平板DSA、CCD-DSA、摄影管-DSA • 高压注射器

DSA成像原理 DSA是利用影像增强器将透过人体后已衰减的未造影图像的X线信号增强,再用高分辨率摄像机对该图像作系列扫描,此时将图像按一定矩阵分成若干像素,所得的信息经模/数转换成数值存储起来。再将造影图像经上述处理后与未造影图像相减，得到二者的差值信号，再经数／模转换成不同的灰阶，在监视显示减影图像。

DSA成像原理 总之，DSA是将未造影图像和造影图像分别增强，经摄像机扫描矩阵化，经模／数转换后数字化，两者相减获得它们的差值，最后经数／模转换成减影图像，其结果消除了造影心血管以外的结构，突出了心血管单一影像。

DSA减影方式： 时间减影、能量减影和混合减影。目前主要是时间减影，其中以脉冲方式和超脉冲方式应用为多。

DSA的信号: DSA使用投射X线成像,通过造影像与未造 影像相减得到减影像,而两幅图像的差值就 的增加而增加。

DSA的信号: 在DSA中，血管显像所需最低限度的碘量 与血管直径成反比。较大血管显像时，在显 像高峰增加碘浓度使之超过最低限度值并无 助于获取更多的信息。相反，在直径较小的 血管，增加血管内的碘浓度将改善其显示率。

DSA的信号: DSA一个极为重要的特性是，DSA显示血 管的能力与血管内碘浓度曝线量的平方根的 乘积成正比。若值一直径2mm的血管与4mm的 血管同样清晰成像，要么碘浓度加倍，要么 曝线量提高4倍。

旋转DSA：它是利用C臂两次旋转动作，第一次旋转采集一系列蒙片像，第二次旋转时注射对比剂，在相同角度采集的两幅图像进行相减，以获得序列不同角度的多维空间血管减影像，提高病变血管的显示率。用于头颈部、腹部和盆腔的血管病变。

3D-DSA：它是近几年在旋转DSA技术上发展起来的新技术，是旋转血管造影术、DSA技术及计算机三维图像处理技术相结合的产物。作用原理为通过二次旋转DSA采集图像，送至工作站进行容积重建（VR）、多曲面重建（MPR）和最大密度投影（MIP）的图像后处理，可任意角度观察血管及病变的三维关系。清晰显示动脉瘤、动脉狭窄、肿瘤的供血动脉，便于介入治疗。

岁差运动：是相对旋转DSA的另一种运动形式，利用C臂支架两个方向的旋转，精确控制其转动方向和速度，形成X线焦点在同一平面的圆周运动，探测器则在支架的另一端做相反方向圆周运动，从而形成岁差运动，它对观察血管结构的立体关系十分有利。如脑、腹部、盆腔血管。

RSM-DSA：它是利用间隔很短的两次曝光，第一次曝光时增强器适当散焦，获得一幅模糊的图像，间隔33ms后再采集一幅清晰的造影图像。两者减影可获得有骨骼背景的血管图像。由于蒙片像随时更新，且相间隔仅为33ms，因此不会产生运动性伪影。适用于不能屏气或紧张抖动的病人。

步进DSA：即为下肢血管造影的跟踪摄影，控制床面移动速度，分段采集血管造影图像，计算机减影后拼接且实时显示减影像。特点为对比剂用量少，追踪显影，显示双下肢血管并行双侧对比，利用病变血管的显示及正常变异的识别。

8. DSA成像方式: （9）步进式DSA图：

Compas：是从两个投影角度大于45°的血管图像，计算出两条平行走向的血管在360°球体范围内最佳展示投射角度。实际上是利用正侧位DSA图像，测算指出某段迂曲走行血管的投射角度，一次调整到显示此血管的最佳角度，有利于病变的诊断和介入器材的置入。

软组织像：它是平板探测器DSA与CT结合的产物，不同的厂家名称不一样。它利用C臂快速旋转采集数据重建图像，一次旋转可获得多个层面的图像。图像可与3D血管图像相重叠，更直观显示栓塞效果，尤其是脑动脉栓塞中，有无再次出血及微弹簧圈的位置，有无弹簧圈外逸出动脉瘤腔等。避免介入治疗中需要用CT检查的不便。

3D路径图：最初的路径图采用“冒烟”和峰值保持技术，将导管前端血管分布图像与连续透视图像重合，利于指导导管导丝送入病变区血管内。3D路径图技术则是对该部位行血管重建，形成三维血管图后，随着对三维图像的旋转，C臂支架则自动跟踪，自动调整投射角度，使透视图与三维图重合，最大程度显示血管的主体分布，以利于指导导管丝顺利进入靶血管内。

虚拟支架置入术：该技术可在准备进行支架置入的病变血管形象地展示支架置入的效果，清晰模拟显示内支架置入后的情况，包括支架置入的位置和大小是否合适、支架贴壁情况、封闭部位是否合适等。虚拟支架置入系统在提高有待置入支架的几何数据方面具有有效快速和可观性等优点，能更好地指导临床血管内介入治疗的操作。另外，还可用于介入医师的培训。

M R 成 像 • 利用原子核的磁性和自旋原理，在外加磁场 作用下接受特定射频脉冲引起共振，通过计 算机重建图像。 • 利用原子核的磁性和自旋原理，在外加磁场 作用下接受特定射频脉冲引起共振，通过计 算机重建图像。 • 特点：多参数、多方位、大视野、组织特异 性、无创。 • 波谱行分子水平成像，血管和水成像、功能 和动态成像。

MR成像设备一般由磁体系统、谱仪系统、计算机图像重建和显示系统及附属装置组成。

磁体系统由主磁体、梯度线圈、匀场线圈和射频线圈组成，是磁共振发生和产生信号的主体部分。

谱仪系统是以脉冲方式的射频场加到扫描体上，产生磁共振现象并采集磁共振信号的装置，主要由梯度场发生和控制，MR信号接收和控制等部分组成。计算机图像重建和显示系统要求配备大容量计算机和高分辨的模数转换器，以完成数据采集、累加、傅里叶变换、数据处理和图像显示。

MR成像特点： （1）多参数成像：如弛豫时间T1、T2、核子密度、液体流速这4个参数分别成像。 （2）任意截面成像：MRI可作横断面、冠状面、任意斜位的多方位成像，而不移动病人。用GX、GY和GZ三个梯度或者三者任意组合来确定层面。

（3）高的软组织对比成像：人体体重的70%以上是水，而水的氢核是MR信号的主要来源，使之对软组织呈高对比度。

（5）多种特殊成像：如磁共振电影、血管成像、水和脂肪成像、脑功能成像，无需对比剂可显示心脏血管，泌尿系和胆胰系统的结构。 （6）其它：设备、运动和金属性伪影；无电离辐射；成像范围大；成像时间相对长，费用高。

MR成像机理：MRI设备是通过被成像物体在静磁场、梯度场和射频场共同作用下产生的电磁脉冲与人体内已被磁化的自旋核发生共振，通过共振发射和共振接收的方式采集数据，再由图像重建，实现被激发的自旋核在退激发过程中与周围物质相互作用，以形成相应对比度的图像。

MR设备的进展： （1）扫描参数改进，扫描速度加快。由于软硬件系统、脉冲序列和实时成像的发展，成像速度从以前每层以分计算到目前每层以秒计算，实现快速实时成像，为功能性影像技术研究提供了保证。

（2）磁体和场强的定位趋势呈两极化趋势，高场设备以1. 5T为普及型，3. 0T已应用临床，4 （2）磁体和场强的定位趋势呈两极化趋势，高场设备以1.5T为普及型，3.0T已应用临床，4.7T、7T也逐渐完善；低场设备大量应用了高场设备的先进技术，具有良好的性能和影像质量，已成为开放型设备。

（3）专用机的临床应用；专用机用途明确，可集中体现设计目标的优势，如头部、脊柱、关节、肢体血管、乳腺等专用机。 （4）开放型MR应用临床：在MR检查过程中，出现“幽闭恐惧症”而不完成检查，或介入MR成像和运动医学研究的开展，低场磁和中场开放型超导已用于临床。

MRI技术的发展主要经历了四个阶段，第一阶段为20世纪70-80年代，是发展成熟和自我完善阶段；第二阶段为20世纪80-90年代，MRI广泛用临床诊断和生物医学基础研究，局限于剖面成像；第三阶段为20世纪90年代初，由于弥散成像、灌注成像、血管成像、水成像、磁化传递成像、化学位移成像、波谱成像的发展，MR被用于生物体功能与活动机制的研究；第四阶段为20世纪90年代未，弥散张量成像和脑功能成像进一步成熟和发展，开始了MR功能学和分子学的研究。

MR形态学显示时相从实时重建，发展为动态器官的实时动态显示和多期相采集（如肝脏），使脑卒中患者CT在发病区后24小时提早到2小时显示病变；脑白质束成像是弥散张量成像的直接结果，对神经内外科有重要意义；MR脑皮层功能定位，MR脑与心肌灌注成像的研究，对临床医学和基础医学冲击很大。

MRI技术未来发展主要体现在功能性成像和分子水平成像。如灌注、弥散、血氧水平依赖性、张力、运动、介入、血管、水、血管、脏器功能、波谱、动脉质子自旋标记、抗血管生成因子辅助MR功能等成像技术，使MR成像向细胞信号传导、基因表达、生化代谢、受体、功能性指标等方面发展。

X线对比剂 定义：人体某些组织成像时，缺乏组织间影像的自然对比（如肝组织与胃肠道），人为地在体内给予某种物质来增加组织间影像的对比度，以扩大诊断范围和提高诊断准确性，这种方法称为人工对比法，所用的物质称为对比剂（contrast media），这个过程称为造影检查。

理想对比剂应具备的条件 1、与人体组织的密度对比相差较大，显影效果良好； 2、无味、无毒性及刺激性，副作用小； 3、易于排泄； 4、理化性能稳定，久贮不变质； 5、价廉且使用方便。

对比剂引入途径 1、直接引入法 2、间接引入法

直接引入法 系通过人体自然孔道、病理瘘管或体表穿刺等途径，将对比剂直接引入造影部位的检查方法。 1．口服法 如食管、胃肠道造影等。 1．口服法 如食管、胃肠道造影等。 2．灌注法 如支气管造影，尿路逆行造影，子宫输卵管造影，直肠、结肠的灌注造影等，属于经自然孔道直接灌入法；肠道瘘管造影，软组织瘘管造影，术后胆道造影等，属于经病灶瘘管直接灌入法。

3．穿刺注入法 如椎管造影，肝、胆管造影，浅表血管造影等，属于体表穿刺直接注入法；心腔造影，大血管及各种深部血管造影等，是直接穿刺利用导管将对比剂注入。另外，某些部位的脓肿、囊肿亦可用直接穿刺方法，抽出腔内所含液体而注入对比剂进行造影。

间接引入法 系将对比剂经血管注入体内，使其聚集于拟显影的器官或组织并使之显影的方法。 主要方法是生理排泄法，即利用某些器官的排泄功能将对比剂排至需要检查的部位，使脏器显影的方法。静脉肾盂造影是由静脉注入对比剂，经肾小球滤过，将对比剂排泄至尿中，可使肾盂、肾盏、输尿管和膀胱显影。

对比剂的评价 1、水溶性 血液中的主要成分是水，对比剂必须要有较高的水溶性。 2、粘滞性 一般血管造影对比剂需要低粘滞性。对比剂的粘滞性随碘浓度的增加而呈指数性增加，当浓度不变时，粘滞性随温度增加而降低。 3、渗透压 渗透压大小与单位体积中溶质的颗粒数成正比，离子型对比剂较非离子型对比剂的渗透压高。对比剂渗透压高时，易导致血容量增加，红细胞变形、皱缩，血管通透性增加等，出现不良反应。

4、电荷 离子型对比剂在水溶液中离解成带电荷的正、负离子，增加了体液的传导性，干扰体内电解质的平衡，影响神经组织的生物学过程。另外，这些带电荷的离子易与蛋白质结合，发生特异质反应的几率明显增加。 5、化学毒性 对比剂的化学毒性除各种分子的固有因素外，主要与对比剂的亲水性和亲脂性有关，亲脂性越大，与血浆蛋白结合率越高，毒性就越大。

X线对比剂分类 根据吸收X线性能不同，可分为阴性对比剂（X线可透性）和阳性对比剂 (X线不透性)。 阴性对比剂(negative contrast media)为原子序数低、密度小的物质。一般都为气体，常用的有空气、氧气和二氧化碳。此类对比剂常被用于直接注入体腔，如膀胱以及胃肠道等。少数情况下也可用于血管内注射造影，如二氧化碳血管造影。

阳性对比剂 阳性对比剂(positive contrast media)为原子序数较高的物质，通常可分成四类：①难溶性固体对比剂；②主要经肾脏排泄的对比剂；③排泄性胆道对比剂；④油脂类对比剂。后三类阳性对比剂主要是含碘化合物，其显影效果与碘含量成正比。

难溶性固体对比剂 目前主要是医用硫酸钡（barium sulfate），它是良好的胃肠道对比剂，若同时与气体对比剂合用就称为双重造影(double contrast)，能显示腔道内表面的细致结构。 医用硫酸钡为白色粉末，无味，性质稳定，耐热，不怕光，久贮不变质，难溶于水、有机溶剂及酸碱性溶液。能吸收较多量X线，进入体内胃肠道后,能较好地涂布于腔道粘膜表面，与周围组织结构密度对比差异较大。从而显示出这些腔道的位置、轮廓、形态、表面结构和功能活动等情况。 医用硫酸钡在胃肠道内不被机体吸收，以原形从粪便中排出

含碘化合物 碘与不同物质化合形成不同的含碘化合物，主要分为无机碘化物、有机碘化物及碘化油三类。含碘对比剂同样不被机体吸收，以原形经肾脏或肝脏排泻，少量经粪便排出。人体某些感器官对碘的化学毒性、渗透压、阳离子成分和浓度等有特殊要求，应合理选择。

主要经肾脏排泄的水溶性有机碘化物 此类对比剂大多数为三碘苯环的衍生物，它们在水中溶解度大，粘稠度低，能制成高浓度溶液。注入血管后迅速经肾脏排泄，少量经肝、胆排泄。除用于泌尿系造影外，还被应用于心脏和血管造影。

经血管注入的水溶性有机碘化物包括离子型对比剂（ionic contrast media ）和非离子型对比剂(non-ionic contrast media) ，它们都是三碘苯环的衍生物。血管注射后，药物几乎都游离于血浆中。由于血-脑屏障作用，脑、脊髓和脑脊液中几乎不含对比剂。大部分对比剂在注射后24小时内排出体外，72小时内基本排完。

离子型对比剂： 这类对比剂都是三碘苯甲酸的盐，主要是钠和葡甲胺盐，在水溶液中都可离解成带有电荷的正离子和负离子，称之为离子型对比剂，如泛影葡胺(urografin)。离子型对比剂的渗透压可高达l400mOsm/(kg·H2O)～2000mOsm/(kg·H2O)，比血液渗透压（300mOsm/kg·H2O）高数倍，故又称为高渗对比剂(high osmolar contrast media，HOCM)。

非离子型对比剂： 是单体或双聚体三碘苯环碘对比剂，在水溶液中保持稳定，不产生带电荷的离子，故称为非离子型对比剂。如优维显(ultravist)、欧乃派克(omnipaque)、碘必乐(iopamiro)等，其渗透压在634mOsm/(kg·H2O)～800mOsm/(kg·H2O)范围内；双聚体对比剂以碘曲仑（iotrolan）、威视派克（iodixonal）为代表,其渗透压几乎等于血液渗透压（300mOsm/(kg·H2O)）。它们的渗透压相对较低，故又统称为低渗对比剂(low osmolar contrast media，LOCM)。

碘对比剂毒性反应的机理 碘对比剂毒性反应的性质、程度及发生率，一方面取决于对比剂本身的的渗透性、电荷、分子结构等；另一方面取决于注入对比剂的剂量、部位、患者的高危因素及造影方法等。

特异质反应 即使小剂量的对比剂也可引起过敏反应，是难以预防的。其机理主要有： 1．细胞释放介质 碘对比剂损伤血管内皮系统，引起组织胺的释放，导致一系列的临床症状。 2．抗原-抗体反应 血清中对比剂抗体活性较高，与抗原（对比剂）结合发生过敏反应。 3．激活系统 补体系统的激活使人体处于致敏状态，当注入对比剂后，易产生反应。

另外，病人的焦虑、紧张等精神因素也可导致自主神经功能紊乱引起反应。 碘过敏反应的临床症状主要表现为：荨麻疹、支气管痉挛、结膜充血、血管性水肿、呼吸困难等，严重者可发生休克、呼吸和心跳骤停。

物理-化学反应 此类反应临床较多见，是可以预防的。临床表现主要是与神经、血管功能调节紊乱有关的症状，如恶心、呕吐、面色潮红或苍白、胸闷、心慌、出汗、四肢发冷等。

引起物理-化学反应主要与碘对比剂本身的因素有关： 1．渗透压　渗透压越高，副反应越多。当静脉快速注入大剂量对比剂时，会引起红细胞内水分丧失而变形、皱缩和集聚，使其通过细小毛细血管的能力下降，导致血液循环障碍；渗透压高，导致血容量增加，加重心脏的负荷，；对比剂可使血管内皮细胞之间的联结变得松散，增加了血管的通透性，导致碘离子易于通过毛细血管壁进入血管外的神经组织液内，对神经细胞造成损害；还可以引起肾血管、肾小球和肾小管的损害，最终诱发肾脏衰竭。

2．电荷 离子型对比剂在血液中离解成带电荷的正、负离子，增加了体液的传导性，扰乱体液内电解质的平衡，特别是影响神经组织的传导，可造成一系列交感和副交感神经功能失调引起的临床症状，同时可造成神经毒性，损伤脑组织而引起惊厥或抽搐。对比剂离子与钙离子结合，而钙离子主要作用于肌电的耦合过程，这样会导致负性肌力作用，引起血压降低。

3．分子结构 对比剂的亲水性和亲脂性与其苯环侧链上的羧基、羟基有关。若羟基分布均匀且无羧基者，对比剂的亲水性强，学毒性低；反之，化学毒性就高。 碘原子亲脂性越大，与血浆蛋白结合率越高，毒性就越大。故非离子型对比剂在分子结构中都增加亲水性，减少了亲脂性，使其毒性作用明显减低

碘对比剂毒性反应的预防 1．了解患者的一般情况 是否有高热、有无过敏性史等。 1．了解患者的一般情况 是否有高热、有无过敏性史等。 2．注意高危因素 如哮喘、荨麻疹、肝、肾功能不良、心力衰竭等。尽可能选择非离子型对比剂，可适量预防性给药,如抗组织胺药物、地塞米松等。 3．完备的抢救措施 备有各种抢救药物、氧气、心肺复苏器械等。 4．减少对比剂的用量

5．碘过敏试验 常用的碘过敏试验方法有：①静脉试验：将同一品种对比剂1m1(30％)缓慢注入静脉，观察15分钟，若出现恶心、呕吐、头晕、荨麻疹、心慌、气急等症状者属阳性反应。此方法较可靠，临床最常用。②皮内试验：将同一品种对比剂0.1ml(30％)注入前臂皮内，15分钟后观察，若出现直径超过1cm的红斑或丘疹，或有伪足形成者属阳性反应。③眼结膜试验：将碘对比剂l滴～2滴直接滴入一侧眼内，5分钟后观察，若试验侧眼结膜明显充血、流泪、及有明显刺激感者为阳性反应。④口含试验：将同一品种对比剂3－5m1(30％)口含，观察15分钟后，若出现恶心、呕吐、头晕、荨麻疹、心慌、气急等症状者属阳性反应。

6．密切观察病人 在造影进行中需密切观察病人，一旦发生反应，立即终止检查，组织抢救。造影结束后也应观察病人一段时间，若无反应症状，再嘱病人离开。 应该注意，碘过敏试验也可导致严重的毒性反应，试验结果只具有参考价值，阴性结果也可发生严重反应的可能性，阳性结果并不是一定发生过敏反应。有时碘过敏发生迟发反应。

碘对比剂毒性反应的急救措施 症状较轻者，如轻度恶心、呕吐、面部潮红、荨麻疹等，一般不需处理，只需减慢注药速度或暂停注药。 重度反应者，若循环衰竭表现为血压下降、脉搏细而快、面色苍白、口唇紫绀、昏迷甚至心跳骤停；呼吸衰竭表现为支气管痉挛、呼吸困难、气喘，若并发肺水肿吐大量泡沫样痰或粉红色痰；血管神经性水肿表现为面部或喉头水肿、皮肤出现大片皮疹等，则应作对症处理。

超 声 成 像： • 超声波发射到人体，遇到不同组织界面时，产生反射和折射，形成回声，控头接收后放大及处理显像。 • 超声波发射到人体，遇到不同组织界面时，产生反射和折射，形成回声，控头接收后放大及处理显像。 • 无创、无辐射、操作简便、成像快、应用广。 • 体表超声、腔内超声、介入超声。 • 局限：胃肠道、骨骼、肺。

核 医 学 成 像： • 影像取决于脏器或组织血流、细胞数量和功能、代谢活性和排泄引流。 • 是功能影像，不是组织密度变化。 • 影像取决于脏器或组织血流、细胞数量和功能、代谢活性和排泄引流。 • 是功能影像，不是组织密度变化。 • 不同脏器需不同的放射性药物，同一器官不同目的显像剂不同。 • PET+CT → CT-PET；生物技术+核医学 → 分子核医学。

感谢各位同仁