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医学影像学的进展及展望
    医学影像学的进展及展望

    影像医学在20世纪是医学领域中知识更新最快的学科之一。从伦琴发现X线到第一张手的X线片的诞生,随着CT、MRI、介入放射学等的影像技术、影像诊断和影像治疗的相继问世,医学影像学从无到有、从小到大,经历了一个飞速迅猛的发展过程。当今医学影像技术进入了全新的数字影像时代,医学影像技术的发展反映和引导着临床医学在诊治以及随诊方面的进步。医学影像技术的发展,在某种意义上代表着医学发展潮流中的一个热点趋势,推动了医学的发展,尤其是介入放射学的出现,使放射从单纯的诊断演变为既有诊断又有治疗的双重职能,并在整个医学领域中占有举足轻重的地位,成为与内外妇儿并列的临床学科。展望21世纪,医学影像学必将得到更快、更好及更全面的发展,必将会对人类的健康做出更大的贡献。

    1 传统医学影像检查的数字化

    X线数字化图像与模拟图像比较而言,更为精确、清晰,可以后处理,便于存储和传输。医学影像学检查首选是常规的传统X线检查,鉴于数字影像的特点及低X线剂量,占有首选医学影像学检查40%的常规(传统)X线检查必须数字化,就目前发展动态来看有计算机X线摄影技术(CR)和数字式直接X线摄影技术(DR)。CR使用的是间接扫描光板,再使其成为数字影像技术,又被称为“光板”技术。DR使用的是平板或数字化探测器,将X线影像直接采集数据后转换成为数字影像,也被称为“电子板”技术。“光板”可以反复使用,像胶片暗盒一样,可应用于多台X线机,因而经济价廉,但有摄片速度慢的缺点。“电子板”从属一个X线机,可直接成像,其清晰度高,并对今后血管机、CT机的开发提供了空间,较昂贵。CR与DR的不同仅在于转换方式不同。传统X线数字化不仅有利于图像的存储,无需胶片,便于复制与传递进行远程会诊,还有利于降低X线剂量,使X线检查的创伤减少。同时可使X线图像质量明显提高,利于诊断。但CR终将被DR技术取代而退出历史舞台。
 
    2 CT成像技术的发展与未来

    CT是20世纪70年代发展起来的成像技术,曾给医学影像学带来一场深刻的革命。其主要特点是横切面、断层成像、数字影像,使X线的重叠影像成为层面图像,并可用CT值测量人体组织密度。多年来,CT成像技术的发展一直围绕解决扫描速度、清晰度及扫描范围的和谐发展,最终多层(排)螺旋CT机的出现使三者得到了完美的体现。其优点是:(1)扫描速度提高了2~6倍,检查效率提高了10%。(2)清晰度大大提高。(3)比单层螺旋CT扫描信息量提高了 2~4倍,尤其利于观察微小病灶。(4)节省了X线管的损耗,增强扫描可节省造影剂用量,和单层螺旋扫描比X线剂量减少。正是由于使用了多层面采集和成像技术,有效地解决了扫描速度薄层和大范围的矛盾。今天,多层螺旋CT机已发展到64层(排),更有利三维立体影像成像、虚拟影像成像和CT血管成像,并且更多地被用于临床疾病的筛选,也会进一步发现微小的病灶,特别是临床症状不明显而被忽略的病灶,进而有利于治疗效果的提高。另外,超高速CT(VFCT)将用于临床,它用电子束代替X线,以极快的速度完成扫描,尤其适用于动态器官的扫描,使肺门部、心脏及大血管的影像质量进一步提高。未来的CT将是容积 CT,随着探测器数量和材料的改进、计算机技术的提高、检出器的复数化排列,容积数据采集将会有更大的进步;数据量大,分辨率高,虚拟现实技术,这些新技术相加并用于临床,将会为CT的临床应用开辟更广阔的领域。

    3 磁共振成像(MRI)

    MRI自20世纪80年代用于临床,第一次使人体解剖三维成像,现有的低场0.5T、1T,中场1.5TMRI将被高场3T MRI所取代。然而MR的发展,就扫描速度、清晰度及临床应用而言,主要的发展是在电子学梯度场、射频场等方面, 特别是脉冲序列和实时成像技术的发展。MR的进步集中反应在设备硬件发展基础上成像速度的提高及成像方式的改进和扩展,成像速度从以前的每层以分计算到目前的每层以秒计算,从而实现实时成像显示层面影像,甚至3D、4D等后处理影像及MR透视。正是有了实时成像技术和其开发的回波平面序列,除提高已有的性能外,MR功能性成像进一步得到了发展。灌注成像、弥散成像、血氧水平依赖性成像成为新的成像方式,前二者反应的已不是大体形态学信息,而是分子水平的动态信息,后者可以实施大脑皮质的功能定性,张力成像可测定组织的张力差别。随着新型磁共振机的开发,揭开了磁共振应用领域新的一页,即运动MR和介入MR 的应用和研究。MR血管成像、MR水成像、MR血流成像、脏器功能的检测、MR波谱分析、动脉血质子标记技术、抗血管生成因子辅助MR功能成像等技术的应用,使磁共振成像进一步突破了影像学仅应用于显示大体解剖和大体病理学改变的技术范围,向显示细胞学的、分子水平的以至基因水平的成像方面发展,未来虚拟现实技术将用于MR成像,为MRI提供便捷、简易和无创伤的影像诊断。

    4 图像存储和传输系统(PACS)

    数字化的图像,可以使图像在数字化的基础上得以存储,这有利于节约空间、降低成本,也有利图像的传输和后处理功能的开展(如模拟和手术入路的设计),还有利于医学影像和远程通讯的实施(如医疗咨询、网上放射的发展、远程诊断及筛选)。PACS的建立不仅解决了图像的存储、查询、管理、无胶片化、远程传输和诊断等问题,而且为影像学科的一体化提供了必要的条件。例如我们可以在网络上互相调阅各种医学影像学图像,进行后处理,统一发出所有影像学检查的综合报告,为疾病的诊断和鉴别诊断服务;为建立“大影像科”奠定坚实的基础,加速实现建立与国际惯例接轨的影像科目标。此外,PACS的建立有利于开发新型影像学技术(如远程介入治疗),并为工作模式的转变提供了必要的条件。例如由于PACS的建立使影像学医生在观片机上阅片和书写诊断报告的传统工作模式发生改变,代之以直接在高分辨显示器上分析影像学征象,做出疾病的诊断,并打印诊断报告的新的工作模式。

    5 介入放射学,未来医学的宠儿

    介入放射学是在医学影像指导下,将病理或生理、通或不通管腔(包括血管)治疗成为不通或者通畅的治疗方法,就是常说的栓塞和扩张术。当然,还包括药物治疗、支架技术等。在外科特别是神经外科手术中进行的立体定向手术和导航手术,也是以高质量的医学影像为基础的(如CT、MR的介入手术),在这方面也促进了设备的自身发展。CT、MR和多种影像设备的组合(CT加血管机、MR加血管机)与这些新设备、新技术、新方法相适应的介入器械也得到了突飞猛进的发展(如MR血管造影机中使用的可控方向的导管等)。同时一些专用影像设备也投入了市场(如神经外科手术专用MR机)。现代成像技术对治疗的尝试,仍将是医学影像下一个时期发展的主题之一。总之,介入放射学的出现,彻底改变了放射学在医学中的地位,使放射学不仅能够诊断,而且能够治疗,并且将诊断与治疗有机地结合起来。它已经渗透到了临床学科的每一领域,可以预言,随着材料、技术的发展,介入放射学将成为医学领域中继内、外科后的重要学科。

    21世纪的生命科学将更加精彩,21世纪的影像学将会把所有影像学的优势集中为一体,形成一种全新的影像学,它的发展必将给无数患者带来新的希望,必将对疾病的诊断、预防、治疗做出新的、更大的贡献。


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