兽医影像诊断学

第一章　总论

 兽医影像学是通过各种成像技术，使机体内部组织结构和器官显像而进行视诊的一门科学。影像学诊断是兽医临床的一种特殊诊断方法，由多种影像技术组成，虽然各种成像技术的原理和方法不同，诊断价值与应用范围各异，但都能显示机体的解剖结构、生理功能状况及病理变化，从而达到诊断和治疗的目的。

 1895年，伦琴发现了X线。伦琴的发现彻底改变了疾病的诊断与治疗，因此获得了1901年首届诺贝尔物理学奖。1896年，“Veterinary Journal”上发表了有关X线在兽医领域应用的报道。1923年，《兽医X线指南》问世。1926年，《兽医X线学教科书》出版。20世纪50年代以后，兽医放射学进入全面发展阶段，多个专著相继出版。美国成立了美国兽医放射学会，主办出版了专业期刊《兽医放射学》。经过100多年的发展，以X线为基础的影像诊断学逐渐发展成为影像诊断学科。20世纪70年代，超声成像（ultrasonography，USG）技术开始在兽医临床应用，如用A型和D型超声诊断仪进行动物的早期妊娠诊断，用M型超声诊断仪检查心脏。20世纪80年代，B型超声诊断仪在兽医领域被广泛应用。20世纪80年代开始了计算机体层成像（computed tomography，CT）和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）在兽医临床中的研究与应用。2010年后，CT和MRI等先进的影像诊断设备在国内动物医院开始装配，兽医影像学学科的发展也进入了新的发展阶段。

 第一节　X线成像原理及技术

 X线诊断技术在兽医临床上已经得到了广泛的应用，可以方便、准确地对疾病做出诊断，对疾病的预防、疗效观察及预后判断等都具有重要的价值。

 一、X线的产生

 X线是由高速运动的电子流被物质突然阻挡时产生的射线。X线的产生必须具备3个条件，即自由活动的电子群、电子群以高速度向同一方向运行和电子群运行过程中被突然阻止。X线管的阴极电子受阳极高电压的吸引而高速运动，撞击到阳极靶面而受阻时，其大部分能量（约99.8%）转化为热能，仅有约0.2%的能量转变为电磁波辐射，即X线。

 X线机由X线管、变压器和控制器3个基本部分组成，此外，还有立柱、轨道、诊断床等附属机械和辅助装置。

 1．X线管 X线管是X线机最主要的元件。X线是由X线管产生的，它是一个高压真空管，由下面几个部分构成：①阴极，通常是一条长螺旋形钨制灯丝，双焦点X线管装有两条灯丝。它的用途是当通以低压电流使灯丝点燃加热时能发射电子，灯丝装置在阴极集射罩内，使电子成束地射向阳极靶面，因此改善了X线的焦点性能。②阳极，通常是一块钨靶，镶在铜制阳极体上，以阻挡高速运行的电子群撞击而产生X线和大量的热量。电子的撞击面称为焦点面，产生的热借铜柱传导出去。X线管内的阳极端，多连接一个防护的铜质阳极罩，其顶面有椭圆入射孔，使电子束能通过而入射于靶面，其侧面有圆孔，为X线的射出孔。另有特殊用途的X线管靶面由钼等金属制成。钼的原子序数低于钨，能产生较长波长的X线，即所谓的“软射线”，用于乳腺等组织的检查。③管壁，由特种硬质玻璃制成，用以固定阴极和阳极，并维持管内的真空。

 2．变压器 变压器主要由一个铁芯、一组初级线圈和一组次级线圈构成，在初级线圈中通过交流电时，根据两组线圈的圈数比例关系，次级线圈的电压可以有一定的升高或降低。变压器也是X线机一个很重要的组成部分，一台X线机必定有一或两个X线管灯丝变压器和一个高压变压器，一般还有自耦变压器，有些还有整流管灯丝变压器等。

 3．控制器 又称操纵器，是开动一台X线机的必备装置。控制器通常包括各种按钮或电磁开关、各种仪表、各种调节器、限时器、交换器、保险丝、指示灯等。其基本用途是调节管电流，以控制X线的量；调节管电压，以控制X线的质；调节限时器，以控制X线的照射时间，设置不同部位最佳投照条件，获得符合诊断要求的X线影像。

 二、X线的特性

 X线是一种电磁波，波长极短且以光速传播，其波长为0.0006～50nm。诊断用X线的波长为0.008～0.031nm（相当于40～150kV所产生的X线）。X线的波长介于γ射线与紫外线之间，比可见光的波长短，肉眼不可见。X线除了具有可见光的一般物理性质，如不带电荷，没有质量，以光速和直线进行传播，在磁场不发生偏转，对所有物体都有一定程度的穿透力等，还具有以下特性。

 1．穿透性 X线的波长很短，光子的能量很大，对物质具有很强的穿透能力，能穿透一般可见光不能穿透的物质如动物体等。X线穿透的程度与被穿透物质的原子序数及厚度有关，原子序数高或厚度大的物质则穿透的程度弱，反之则穿透的程度强。穿透程度又与X线的波长有关，X线的波长愈短，则穿透力愈强，反之则弱。波长的长短由管电压决定，管电压愈高则波长愈短。X线的穿透性是X线成像的基础。

 2．荧光效应 X线能激发荧光物质，如铂氰化钡、硫化锌镉和钨酸钙等，使之产生肉眼可见的荧光。这是X线进行透视检查的基础。

 3．感光效应 X线能使涂有溴化银的胶片感光，产生潜影，经显影、定影剂处理后显影。感光的溴化银中的银离子被还原为金属银，沉淀于胶片的胶膜内，呈黑色；未感光部分的溴化银在胶片中被洗脱掉，显示出胶片的透明本色。依感光强弱不同，产生金属银沉淀的量也不同，便产生黑白对比的影像。感光效应是X线摄影的基础。

 4．电离效应 物质受X线照射时，都会产生电离作用，分解为正、负离子。空气电离程度与空气所吸收的X线的量成正比，因而通过测量空气电离的程度可测出X线的量。X线的电离作用，又是引起生物学作用的开端。

 5．生物效应 X线照射到机体产生电离效应，可引起生物学方面的改变，即生物效应。这既与细胞内重要分子受到激发和电离的直接作用有关，也与细胞周围化学改变的间接作用有关。X线的生物效应使组织细胞受到一定程度的抑制、损害以至生理功能破坏。其被损害的程度，与X线量成正比，微量照射，可不产生明显影响，但达到一定剂量，将可引起明显改变，过量照射可导致不能恢复的损害。不同的组织细胞，对X线的敏感性也不同，分化程度低的细胞如生殖细胞、造血干细胞，对X线最为敏感；分化程度高的细胞如骨细胞等，则对X线的敏感性较差。生物效应是放射防护学和放射治疗学的基础。

 三、X线成像原理

 X线能使机体组织结构在荧光屏或胶片上形成影像，首先是由于X线具有穿透性、荧光效应和感光效应等特性。其次是由于动物组织本身存在密度和厚度的差别，当X线穿透各种不同的组织结构时，它被吸收的程度不同，到达荧光屏或胶片上的X线量有差异。这样，在荧光屏或X线片上就形成不同灰度的影像。在术语中，通常用密度的高与低来表达影像的黑与白。例如，用高密度、中等密度、低密度或不透明、半透明、透明等术语表示物质的密度。动物体组织密度发生改变时，则用影像的密度增高或密度降低来表达。由此可见，物质的密度和其影像密度是一致的。但是，X线片上的黑影和白影，还与被照器官和组织的厚度有关，即影像密度也受厚度的影响。

 动物体组织结构的密度与厚度的差别是产生影像黑白对比的基础。动物体不同组织间天然存在的密度差别而形成的对比称为天然对比。动物体组织结构按其密度高低即比重大小，可概括分为骨骼、软组织（含液体）、脂肪和存在于体内的气体。骨密度高，X线吸收多，X线片上呈白影；肺组织含气体，密度低，X线吸收少，呈黑影；心脏大血管为软组织密度，但因厚度大，也呈白影。当有病理改变时，组织的密度发生变化，从而产生相应的病理X线影像。就厚度而言，动物体组织结构及器官形态不同，厚度也不一致，在X线片上则产生灰度差异的影像。

 四、X线检查技术

 1．普通检查 主要应用于动物体组织结构中有较好的天然对比部位的检查，包括透视和摄影。

 2．透视检查 主要应用于：①观察组织器官的形态和运动情况，如膈肌的运动、心脏大血管的搏动、胃肠道的蠕动排空等。②帮助和指导外科手术，如骨折整复、异物定位或取出等。③寻找病变部位、范围，为摄影检查作先期定位。其优点是简单、方便，可多方位观察，直接观察器官的运动功能，并能立即得出结论；缺点是荧光屏上所显示阴影的亮度不够强，影像对比度及清晰度较差，早期病变或细致的结构不易显示，细微病变易漏诊，较厚或过于密实的部位也难以显示清楚。此外，对病变不能留有永久记录，不便于病变复查、对比等。透视检查时，应预先了解透视目的或临床初步意见，在被检动物确实保定后，将透视屏贴近被检部位，并与X线中心线相垂直，减小影像的放大和失真程度。透视检查时，先对被检部位作一全面观察，大体了解有无异常。当发现可疑病变时，则缩小光门进行重点深入观察，并与对称部位比较。透视用管电压为50～90kV，管电流为5mA左右。每个病例透视时间不超过5min，以间断曝光形式进行。透视检查必须十分注意防护设备的应用，必须遵守操作规定，如穿戴铅橡皮围裙与手套，使用防护椅等。在正确诊断的前提下，缩短透视时间，不作无必要的曝光观察。患病动物须作适当保定，以确保人员、动物和设备的安全。

 3．摄影检查 为最广泛应用的检查方法，可用于检查动物体各部位，常需照正、侧位片。其优点是成像清晰，对比度及清晰度较好，可观察到较细小的变化；X线片可长期保存，作客观记录，便于复查时对比，以观察病情演变。其缺点是不能直接观察器官的运动功能，费时较长，成本也高。常用的摄影检查位置的名词术语见表1-1。

 表1-1　常用的摄影检查位置的名词术语

 X线摄影检查时首先应确定检查部位和投照体位，X线编号登记、被检部测厚等。然后根据摄片曝光条件表选择并设定管电压（kV）、管电流（mA）、曝光时间（s）及焦点胶片距等。清理被检动物检查部位，尽可能去除覆盖的衣物、附着的药物和绷带等。选择大小合适的胶片并正确无误地准备暗盒上的铅号码，暗盒的放置要正确，X线中心线束要对准胶片中心，并调整缩光器使照射野不超过暗盒大小，并以恰好能覆盖被检部位为宜，以减少不必要的曝射。若投照动物狭长的部位，X线管长轴应与被检肢体或胶片长轴垂直；但投照长而宽的部位时，X线管的长轴应与胶片长轴平行，以减少阳极效应（X线量的分布在阴极端较密集而在阳极端较稀少）带来的负面影响，使胶片曝光均匀。曝光时应在动物呼吸间歇或安静的瞬间进行，以免动物发生移动。

 4．造影检查 在动物体组织结构中，有相当一部分不具备良好的天然对比条件，普通检查不能很好地显示。这时需将对比剂引入器官内或其周围组织，产生密度差异，即用人工对比的方法使之显示。被引入的对比剂也称造影剂。对比剂可使动物体多数的结构和器官显影，从而大大地扩展了X线检查的范围。理想的对比剂应符合下列要求：①无毒性，不引起不良反应；②对比度强，显影清楚；③使用方便，价格低廉；④易于吸收和排泄；⑤理化性能稳定，久储不变质。但目前所用的对比剂不能完全满足上述要求。

 造影前，患病动物禁食12～24h，使胃肠道排空，必要时进行灌肠。轻泻剂和灌肠常会使胃肠道产生气体。为了减少造影中胃肠道气体量，应在造影前4～12h给缓泻药。灌肠后1h内不应进行X线造影检查。使用温水和生理盐水灌肠。不使用肥皂水灌肠，因其对大肠黏膜有刺激性。许多X线造影检查需要对动物进行镇静或麻醉。麻醉应慎用，以免影响检查结果。胃肠道X线造影时禁忌全身麻醉，因为麻醉会引起胃肠道蠕动变慢。必须镇静时，使用吩噻嗪类镇静药。吩噻嗪类药物对胃肠道运动的影响较小。

 （1）对比剂

 1）高密度对比剂：不易透过X线，也称阳性对比剂。常用的有钡剂和碘剂。钡剂为医用硫酸钡粉末，加水和胶（常用羟甲基纤维素）配制成钡糊和混悬液。通常以质量/体积（m/V）来表示浓度。钡糊（稠钡剂）的黏稠度高，含硫酸钡约70%（m/V），用于食道与胃的黏膜造影。硫酸钡混悬液（稀钡剂）含硫酸钡约50%（m/V），用于胃肠道造影（包括钡灌肠检查）。钡剂也可与产气剂、消沫剂共用，进行胃肠道双重对比造影，以提高诊断质量。当怀疑有食道穿孔、食道瘘、胃肠道穿孔、急性胃及小肠出血、肠梗阻等时，应禁用钡剂造影，改用刺激性较小的水溶性碘制剂。

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