醫(yī)學成像技術(shù)

1、醫(yī)學成像技術(shù)摘要：本文主要介紹了醫(yī)學成像的方法。 著重介紹了幾種方法的特點及其在醫(yī)學 診斷中應用。關(guān)鍵詞：成像技術(shù)，X射線計算機斷層成像(X-CT),磁共振成像(MRI)Medical Imaging TechnologyAbstract:This paper mostly introduces methods of medical imaging .It emphasizes the characterristics of some methods and appliacations of these method in diagnoses.Key Words: imaging techno

2、logy, X-ray computer tomography, magnetic rexonance imaging,1引言醫(yī)學圖像在醫(yī)學中占有重要地位。 顯微鏡的發(fā)明對醫(yī)學的發(fā)展是一次重大推 動。因為它使人們以圖像的形式觀察到了直接由眼睛所不能看到的微觀世界。 德 國物理學家倫琴(Wilhelm Conrad Rontgen)于1895年11月8日發(fā)現(xiàn)X射線，促 使醫(yī)學圖像第二次得到重大發(fā)展。 由于 X 線在醫(yī)學上的應用使得人們能觀察到過 去看不到的人體內(nèi)部的形態(tài)結(jié)構(gòu)。1972年X線計算機斷層成像設備X-CT)的問 世，使醫(yī)學成像技術(shù)出現(xiàn)了嶄新的面貌， 它可以給出無重疊的、 清晰度相對比度

3、 有很大提高的斷層圖像，這是發(fā)現(xiàn) x 線以來醫(yī)學圖像的又一次重大發(fā)展。 100多 年來放醫(yī)學影像設備迅速發(fā)展 條件日臻完善， 醫(yī)學成像技術(shù)日新月異。 特別近 些年來，醫(yī)學影像設備又有一些新的發(fā)展動向。 第一動向是， 技術(shù)的發(fā)展充實與 完善了設備的硬件與軟件功能； 第二個動向是高檔設備的技術(shù)指標主要用于臨床 研究與功能的開發(fā)， 代表了生產(chǎn)廠家的技術(shù)實力， 低檔設備則在努力充實與不斷 提高硬件的性能， 并且迅速把高、 中檔設備較成熟的功能與軟件移植過來， 從而 顯著改善了低檔設備的性能指標，拓寬了低檔設備的適用范圍。2醫(yī)學成像的方法用于觀察人體信息為目的的各種成像技術(shù)不斷取得進展， 各種成像方法都

4、有 各自的觀察特征?，F(xiàn)在常用的醫(yī)學成像方法有 X射線成像，核素成像(RI)，超聲 成像(USI)，X射線計算機斷層成像(CT)，發(fā)射型計算機斷層成像(ECT)，磁共振 成像( MRI)。2.1X 射線成像它是借助X射線通過人體時，各部組織對 X線的吸收不同產(chǎn)生不同的 陰影所形成的圖像。這種圖像是三維的人體的X線吸收分布投射在二維的成像媒 質(zhì)(如膠片)上形成的。所以它是把三維 (立體的)實體信息壓縮或堆積重棱在一個 二維平面上的圖像 , 是具有重疊特點的二維圖像。20世紀80年代初，CR在把傳統(tǒng)的X線攝影數(shù)字化，DR是計算機數(shù)字化能 力與常規(guī)X線攝影相結(jié)合的產(chǎn)物。所不同的是數(shù)字化方式不一樣，但究

5、其原理和 成像過程仍屬間接數(shù)字影像技術(shù)，不是最終發(fā)展方向。DDF是20世紀90年代開始開發(fā)的直接數(shù)字成像技術(shù)，它是采用平板探測器將X線信息直接數(shù)字化，不存 在任何的中間過程。 數(shù)字圖像不僅可以方便的將圖像“凍結(jié)”在熒光屏上， 而且 可以進行各種各樣的圖像后處理。2.2核素成像 (R1)把放射性核素注入體內(nèi)， 由于它們的化學性質(zhì)的不同， 在人體內(nèi)各部有不同 的分布。利用在體內(nèi)不同分布的核素發(fā)射出的丫射線所形成的圖像稱為核素成像。核素成像和X射線成像不同的是：X線圖像顯示的是X線吸收的分布，而核 素成像顯示的放射性活性分布。盡管放射性核素成像所表現(xiàn)的圖像性質(zhì)和用 X 線獲得的圖像有明顯的不同， 但

6、它仍是三維的放射性核素分布投射到二維的顯示 器上，和X線一樣也是有重疊特點的二維圖像。利用丫照相機就可以得到放射性核素的圖像。丫照相機是含有檢測丫射線的 探頭系統(tǒng)，確定丫射線閃爍點坐標的位置電路，反映丫射線強度的輝度調(diào)制電路 和顯示記錄系統(tǒng)等的大型現(xiàn)代化設備。丫照相機在20世紀的60 70年代得以迅速發(fā)展，但其不足之處在于它只能 進行平面顯像而缺乏深度方面的信息。1963年 Oavid kuhl 提出了縱斷層和棧斷層的設想，但一直沒能實現(xiàn)。1972年CT研制成功,是醫(yī)學影像學的重大突破， 亦向核醫(yī)學提出挑戰(zhàn)。2.3超聲成像 （USI）它是一種較早建立的成像方法， 是把兆赫級超聲脈沖輻照于人體，

7、 在體內(nèi)傳 播過程中遇到聲阻抗變化的界面時發(fā)生反射，利用反射回來的回波形成的圖像。 超聲成像需要有十分精確的電子電路來變換超聲信號， 控制超聲的方向， 才能獲 得反射界面的二維圖像信息。 這些圖像信息被存貯到計算機的矩陣存貯器中、 隨 后被讀出到監(jiān)視器上。呈現(xiàn)一幅超聲圖像.如常用的B超圖像。圖像顯示的是組 織聲阻抗的不同。 超聲圖像是在三維的人體中經(jīng)超聲掃描某二維斷面而產(chǎn)生的真 正二維斷層影像，不是三維投射于二維的圖像。在一維A超和二維B超的基礎上二維超聲已逐步進入臨床實用階段。M型超聲成份以其回聲隨時間變化的特點， 被廣泛應用于心臟和大血管的檢查； 多普勒 超聲能對血流信號進行無創(chuàng)性評價；彩

8、色多普勒血流速度成像應用自相關(guān)技術(shù)， 把獲得的血流信息經(jīng)彩色編碼后， 顯示為彩色的二維圖像， 在心血管疾病診斷中 起著重要作用；彩色多普勒能量圖成像是依據(jù)運動散射體多普勒信號的強度或能 量，作為參數(shù)進行成像， 能提供一些血管方面的信息， 對血管疾病的診斷有一定 地幫助。2.4X 射線計算機斷層成像 （X-CT）它依賴于計算機， 采用十分精密的掃描系統(tǒng)、 探測系統(tǒng)、 電子學電路和計算 機圖像處理系統(tǒng)等， 獲得人體真正二維截面的圖像。 這種圖像代表了人體某一體 層面的X線吸收分布情況，它不受被成像斷層面以外的其他體層的影響。這種圖像是將存貯在計算機矩陣存貯器中的數(shù)據(jù)讀出并顯示在監(jiān)視器上獲得的，所以

9、 CT圖像的空間分辨力比X線膠片圖像差些，但它對X線吸收差異的對比鑒別能 力卻非常高。寬探測器多層采集螺旋CT已于1998年度推出.它與普通的螺旋CT相比較， 主要區(qū)別在于探測器在 Z 鈾方向的寬度和列數(shù)不同，進而決定了掃描的最薄層 厚、最短采集時間并且較普通螺旋 CT更薄、更短。它較好的解決了層厚與掃描 劑量的關(guān)系、X線管熱容量對連續(xù)掃描時間的限制、以及對重建圖像質(zhì)量、微細 結(jié)構(gòu)顯示功能等問題。在掃描參數(shù)方面，多層螺旋CT比普通的螺旋CT采用了更 大的螺距（1.25:18:1），更薄的層厚（0.5mm）,更快的進床速度（100mnZs）和更 長的掃描距離（達180cm）。另外多層螺旋CT還提

10、高了時間分辨力（可小于 100ms）、低對比分辨力（降低了 30%以上的Ma值）、空間分辨力（24Lp/cm），降 低了層面間的重疊效應 （螺距為 3:1 僅有 4的重疊）、對比劑的使用劑量 （大約 可減少60%)。還有，自動設定螺距的多層螺旋 CT也已定型。在應用上，各種 專業(yè)的軟件應用包已發(fā)揮其獨特的作用。如腦 CT灌注成像能早期診斷急性腦卒 中；心臟CT成像輔以心電門控用低劑量的X線可以顯示心臟的形態(tài)并能精確定 量分析心臟容量、 射血分數(shù)、 室壁運動等參數(shù)， 利用多維功能可顯示各支冠狀動 脈的形態(tài)， 對狹窄、粥樣斑塊與潰瘍及鈣化斑塊的鑒別診斷有很大地幫助； 創(chuàng)傷 專塌軟件包通過長距離快速

11、掃描能觀察多發(fā)性、 多器官的復合性損傷； 腦功能改 變的早期檢測軟件包能預測早、中期腦卒中及腦腫瘤的早期檢測。2.5發(fā)射型計算機斷層成像 (ECT)把X-CT成像方法用到放射性核素成像中，也可以在二維斷面上獲得放射性 核素的真正分布圖像。 這種成像方法叫做發(fā)射型計算機斷層成像。 利用發(fā)射單一 丫光子的放射性核素通過CT成像方法所得到的圖像叫單光子發(fā)射型計算機斷層 成像(SPECT);利用發(fā)射正電子的核素所得到的計算機斷層團像叫做正電子 ECT (PECT或PET)。每一正電子湮沒時產(chǎn)生能量相等、 方向相反的兩光子，所以也有 的稱它為雙光子ECT前述的單光子ECT就是相對于此面言。ECT和 X-

12、CT相比， 它除能顯示器官的外形外，還能顯示器官的代謝功能，頗受醫(yī)學界的重視。70年代后期單光子發(fā)射型計算機斷層儀(SPECT和正電子發(fā)射型計算機斷 層儀(PET)相繼研制成功，但直到80年代才廣泛投人臨床應用，隨著SPECT PET 儀器的不斷更新和完善，不斷拓展了其臨床應用的領(lǐng)域。2.6磁共振成像 (MRI)磁共振成像是利用生物組織中氫、 磷原子序數(shù)為單數(shù)的原子核的磁共振現(xiàn)象 所成的像。 氫以水等許多化學形式大量存在于人體中。 質(zhì)子(氫核)的狀態(tài)決定于 它的周圍環(huán)境， 質(zhì)子狀態(tài)的差異可以被用來表示不同組織間的不同狀況， 用精密 檢測設備就可以探測到在共振條件下從質(zhì)子發(fā)射出的信號， 用此信號

13、便可產(chǎn)生這 些質(zhì)子某些參數(shù)(密度分布、Ti、T2)的二維分布圖像。這些成像信號在計算機矩陣存貯器內(nèi)以數(shù)值來表示。MRI的成像信號可以在很大的范圍加以控制，所產(chǎn) 生的最后圖像的外貌對不同的控制條件有不同樣式。近年來，MF技術(shù)在宏觀上實現(xiàn)了實時成像技術(shù)并產(chǎn)生了 MF透視，在微觀上， 突破以往的像學僅用于顯示大體解剖與大體病理學改變的技術(shù)范疇 向顯微細胞 學、分子水平以至基因水平的成像技術(shù)方面發(fā)展。MF設備的梯度場強度是人家共同關(guān)心的重要參數(shù)。 它決定了 MR的最大切換 率，最短TR TE、最小矩陣，以及成像速度。實踐證明，梯度場強度的增加也 帶來了一些弊端，如何既能增加梯度場強度，又能降低噪聲是M

14、R設備方面的又一改進動向。在這些原則的指導下，中場超導開放式MR的梯度場強度分別可達到15MT/MKms和20MT/Mkms同時，它還具有較高的切換率、較好的場均勻 性、較小的體積與較輕的重量，并兼?zhèn)溆懈?、低?MR的一些特點，如成像速度 快、掃描層面薄、空間分辨力高，以及很好的脂肪抑制，較小的視野和較高彌散 “ B值。在臨床上，MR專用機也倍受青睬，目前，頭顱專用機、心臟專用機以 及骨關(guān)節(jié)專用機已用于臨床。在應用上， MRA的主要改進有實時或近乎實時的血 管成像，有注射對比劑的分期動態(tài)成像， 有多層塊重疊伴偽影抑制技術(shù)， 長距離 分段采集的拼接技術(shù)以及4DMR等。MRI主要有灌注成像，彌散成

15、像與腦皮質(zhì)功 能定位，心臟的灌注與彌散也開始應用于臨床。另外，MR迪有較大的發(fā)展，最 主要的標志是顯示技術(shù)的改進和顯示信息范疇的拓寬， 進一步開發(fā)的還有小部位的3DMRS這種技術(shù)的府用，可以鑒別腫瘤與炎癥以及腫瘤復發(fā)識別。此外，醫(yī)學成像還有熱像圖，微波CT和阻抗CT等成像方法?；诠饴曅?的熱聲斷層成像是近幾年出現(xiàn)的一種新的醫(yī)學成像技術(shù)。3結(jié)束語各種醫(yī)學成像技術(shù)和方法各有優(yōu)勢與不足， 并非一種成像技術(shù)可以適用人體 所有器官的檢查和疾病診斷， 也不是一種成像技術(shù)能取代另一種成像技術(shù)， 而是 相輔相成，相互補充和印證，從而保證了診斷的準確性。近年來，醫(yī)學成像技術(shù)的迅速發(fā)展， 越發(fā)顯現(xiàn)出它在診斷與治療方面的重要 性。已有技術(shù)不斷完善，新的成像技術(shù)不斷涌現(xiàn)，促進了現(xiàn)代醫(yī)學的發(fā)展。參考文獻 :1 梁廣明. 數(shù)字醫(yī)學成像技術(shù)概論 . 醫(yī)用放射技術(shù)雜志 , 2004, 6: 6-72 舒