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【关键词】医学影像技术;医学影像诊断;临床应用
医学影像包含了超声、介入、MRI、CT及X线等多种不同门类的新兴医学技术,自X线在1895年被发现以来,临床医学影像技术经历了快速的发展时期。而在此之前,医疗人员进行诊断时除了解剖之外,就是依靠视、触、叩、听诊对病情进行了解。由于不同的影像检查技术在应用方面的差异,使得每种检查技术具备自身的特点,因而医学影像诊断对于医学影像技术的依赖性也不断增加。本文对医学影像技术和医学影像诊断之间存在的关系进行了分析,并且从专业的互补性和独立性两个方面对医学影像诊断中影像技术的临床应用进行了探究。
1医学影像技术与医学影像诊断的专业互补性
医学影像诊断离不开医学影像技术的支持,二者之间存在十分紧密的关系。医学影像技术水平的提升及工作层面的拓展需要影像诊断的科学指导,而医学影像诊断水平的提升同样需要高水平的医学影像技术作为保障。只有通过医学影像诊断及时将结果反馈出来,才能逐步提升医学影像技术水平。由于不同的医学影像技术的成像原理是存在差别的,并且不同的影像学技术的专业性较高,例如超声检查、CT、MRI等方法各有特点,在临床应用过程中,对检查的结果进行分析与研究,能够发现不同的技术各有优势,但也存在一定的不足和缺陷[1]。对于疾病的诊断,并非通过医学影像技术就能够得出最准确的结论,有时仅通过一种影像学技术就能进行诊断,而采用其他的检查方式则难以检出异常。即使不同的影像学技术都能对一些疾病进行检查,但也应当出于对患者经济角度的考虑,选择最为经济且适合的检查方法。
医学影像技术和医学影像诊断在本质上是紧密联系的,并且二者之间相互依赖、相互渗透、相互制约,在相互促进的过程中促进各自的发展。随着当前医学影像技术的不断成熟与发展,医学影像诊断和医学影像及时之间的界限逐渐变得模糊[3]。在整个医疗环境中,随着新业务、新技术、新材料以及性科学的出现及快速发展,使得医学影像诊断与医学影像技术之间实现了有效的融合,这在一定程度上缩短了患者的治疗周期,大大提升了医疗水平。
2医学影像的专业独立性
在医学影像技术工作中,主要涵盖以下4个方面;(1)是具有常规放射学,超声医学核磁共振及CT等系统理论知识与操作技能;(2)是具有临床医学、基础医学和电子学等有关理论知识;(3)是在疾病诊断中比较熟悉各种影像诊断技术的应用;(4)是比较熟悉医学影像学各专业分支技术和发展趋势。
在医学影像诊断工作中,主要涵盖以下4个方面:(1)是比较熟悉临床医学、基础医学及现代医学有关知识;(2)是在临床疾病诊断中具有应用多种影像技术诊断的能力;(3)是对医学影像领域的各种技术具有深入的认识了了解;(4)是对医学影像学分支的有关前沿技术和发展趋势比较熟悉。
影像技术工作主要是为临床影像诊断提供多角度、多方位准确可靠的医学影像信息,为影像诊断提供重要依据。影像诊断工作主要是详细观察、分析影像技术工作中所能提供的信息,对其进行综合归纳,以获得比较客观的医学诊断结论。
3医学影像技术的发展及展望
1.医教结合,提高医学影像技术学教师团队的技能。医学影像技术课是最具显著特征的培养动手能力的实践性课程,教师要有过硬的技能才能实实在在地上好本门课,该团队教师注重医教结合,切实提高操作技能。
1.1先期、分散实行院外医教结合。学习与进修是提高教师技能的常规手段,在此基础上,该团队教师首先采取先期、分散、较长期地实行院外医教结合。一位担任超声技术课的老师一直在附属医院连续上班11年,一位担任放射技术课的老师多年来一直在本市中医院上班,数名老师多次利用寒署假到市医院上班。
1.2整体实行院内医教结合。2007年下半年以后,医学影像教研室全体教师到附属医院放射科和超声科统一排班值班,整体实行院内医教结合,通过临床“大练兵”,提高了处理临床病人的能力,丰富了临床案例,为突出技能教学打下了基础,教师们讲课生动,设计实验、实训更切合实际,达到教学与实际的“零距离”,打造出一支名副其实的“双师”型教师团队。
2.教研活动,针对临床需求剖析教材实践性知识点,明确教学重点
该团队教师融入临床工作后,对现阶段专业岗位现状及科室用人需求有深刻的把握,在教研业务活动中紧紧结合临床实际,逐一剖析出教材各章各节的有现实指导意义的实践性知识点。此时,在制定教案、书写讲稿、制作课件及实时授课等教学各环节活动中以此为中心来进行,明确教学重点。这样,彻底改革旧时课前准备模式,保证了课前准备突出技能,有效设计各环节的教学文件,做到所讲的每一个理论都要联系所指导的实践,理论知识与实践紧紧相扣,保证了所授知识点对临床应用的指导价值。该课程每章末均布置了突出技能训练特征的课后练习题,形式多样且与国家上岗证统一考试接轨,内容切合目前医院发展实际需要。
3.突出临床实训,提高学生技能。
3.1多手段设计训练方案。医学影像技术课特别注重实践技能训练,根据大纲要求,设计多手段训练方案。大体分为基础性实验和操作性实训,分别采取教师示教、学生训练、小组配对(医生与病人)训练等方式,实验实训时间分为课堂训练、课间训练和周末节假日训练,实验实训场所分为校内实验室和附属医院临床实训场所。在执行大纲的基础上对重点章节增设了实践技能训练与考核。如“普通摄影”一章,设计了一百多个摄影位置,印制了书面的操作考核标准、考核评分标准、补训练计划,学生单人进行、人人合格,做到一章一节地过关,切实保障每位学生达到百分之百的合格后进入后续章节的学习。
3.2拓展实训场所。为进一步提高学生技能,医学影像技术课的实验实训由原来的校内实验室扩展到附属医院放射科及超声科进行,校内实验室主要用于安排基础性实验,附属医院放射科及超声科主要用于安排临床操作性的实训。医学影像教研室整体实施医教结合以后,为安排学生到本院附属医院放射科和超声科提供了条件和保障,在协调安排好临床工作和教学工作的基础上安排学生到医院实训,现场病人真实,身临其境,实时操作,效果好。
4.岗前培训,与毕业实习接轨
数年来,在医学影像技术专业学生离院实习前安排了岗前操作培训与考核,针对实习操作科目进行实训指导与检测,人人过关。对检测不过关者须补操作训练,合格后方可安排实习。此举有助于学生到实习单位后很快进入岗位角色,受到实习单位的肯定。
5.利用外部医院资源,提高学生技能
医学影像技术课长期、系统聘用市内三家医院影像科中级以上的医技师担任部分专业技能课教学和见实习带教工作。外聘教师富含实践成分的授课内容与方式促进了实用型人才的培养,弥补了如MRI、DSA和核医学等我院目前无校内实验、实训条件的科目的实践性教学;外聘教师结合岗位工作实际,创造“身临其境”的教学意境,体现了教学与岗位的“零距离”,学生专业热情高;同进加强了师生感情,方便学生利用周末、节假日自行到外聘教师所在医院见实习。
二、创新点:该成果的创新点:凸显实践技能特征,教学活动过程各具特色。
1.教师提高技能的医教结合手段有特色:整体医教结合,大面积提高教师技能。学习与进修是提高教师技能的常规手段,而该团队教师则重点采取医教结合“大练兵”手段。部分教师先期、分散到市医院及市中医院进行院外医教结合,从2007年下半年起全体教研室整体实行院内医教结合,系统排班值班,充分利用教学之余参与临床实践,打造出一支名副其实的“双师”型教师团队。
2.紧扣临床剖析教材知识点有特色:保证每个知识点的临床指导作用。该团队教师融入临床工作后,对专业岗位需求及科室用人设置有深刻的把握,因此紧紧结合临床实际,逐一剖析教材各章各节知识点,保证了解析出的知识点对临床应用的指导价值。深层次知识点的剖析,保证了课前准备的突出技能,为授课、实验实训提供了重点。作为设计教案、制定讲稿、制作多媒体课件等结合临床实际有效调整理论与实训的关系。多方法授课,突出技能知识的讲授与操作训练。
3.设计技能考核及岗前训练有特色:促进学生进入临床尽快上岗。数年来,医学影像检查技术课对重点章节都增设了课间的实践技能考核,单独制表,有技能操作标准,有考核评分标准,有补训练计划,切实保障每位学生达到百分之百的合格后进入后续章节的学习。数年来,在该专业学生离院实习前安排了岗前操作培训与考核,针对实习操作科目进行实训指导与检测,人人过关,有助于学生到实习单位后很快进入角色,受到实习单位的肯定。
4.拓展实训场所有特色:突破性地提高了学生动手能力。为进一步提高学生技能,医学影像技术课的实验实训由原来的校内实验室扩展到附属医院放射科及超声科进行,前者主要用于安排基础性实验,后者主要用于安排临床操作性的实训,到医院实训,现场病人真实,身临其境,效果好。5.利用外部资源提高学生技能有特色:常年外聘医院医技师任教,实践生教学效果显著。医学影像技术课长期、系统聘用医院影像科中级以上的医技师担任部分专业技能课教学和见实习带教工作。外聘教师实践性强,教学身临其境,实现了教学与岗位的“零距离”,学生专业热情高;对如MRI、DSA和核医学等我院目前无校内实验、实训条件的科目教学提供了弥补措施;加强了师生感情,方便学生利用周末、节假日自行到外聘教师所在医院见实习。
三、应用情况:该成果的应用与推广正在不断深化之中
1.已应用情况
该成果已用于医学影像技术专业四个年级八个班级434人的《医学影像技术学》教学中,经突出技能的培养,学生动手能力强,实习后进入角色快,处理病人能力强。去年以来省级实习医院留院工作5人,地市州级实习医院留院工作18人,成都市区县医院工作近30人,该专业连年就业率均接近100%。通过医教结合,教师们提高了临床操作技能,丰富了实践性知识,提升了课堂教学效果。一名教师主持进行了“整体结合对医学影像技术专业实践性教学的成效研究”的研究,并获我院教学成果二等奖。一名教师通过将临床实践的体会与教学联系,撰写的《大型医疗设备MRI、CT、DSA、DR等检查影像技师诊断意识的培养》一文在全国医学影像技术教研学术会上大会发言交流。多年来常年外聘教师,利用外部医院资源参与教学,教学实践性强,学生热情高;弥补了我院目前无校内实训条件科目(如MRI、DSA)的实践性教学;提供了学生到外院实验实训的条件,拓展学生实训的时间和空间。数年来利用外院资源教学,取得了经验,一名教师撰写的经验总结论文《常年外聘医院影像科人员任教的管理体会》于2008年8月在贵州遵义召开的全国医学影像技术教研学术会大会发言,并获一等奖。医学影像技术教学团队汇集实践教学成果,建成《医学影像检查技术学》省级精品课程,并已将该成果运用于本专业各班的教学中。从网站上阅读比较及同行专家评价,与国内同课精品课程相比,我院该精品课程在教案设计、课后练习、多媒体授课等方面均突出技能,从内容到形式显现特色。医学影像技术教学团队于2008年10月评为“院级优秀教学团队”。
[关键词]医学影像;影响物理;成像技术
中图分类号:R310 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)21-00333-01
1 引言
人体成像包括对健康人的成像和对病人的成像,对于前者的成像主要用于科研和教学,后者主要用于医学临床诊断和治疗。医学影像物理和技术是医学物理学的重要分支,研究的对象包括了所有人体成像。
目前临床广泛使用的模态按照成像时使用的物质波不同,分为X射线成像、γ射线成像、磁共振成像和超声成像。
2 对目前各种医学成像模态现状的分析
2.1 X射线成像
X射线成像模态分为平面X射线成像和断层成像。人体不同器官和组织对X射线的吸收可以用组织密度进行表征,因此,可以利用平面x射线、x射线照相术对人体内脏器官和骨骼的损伤和病灶进行诊断和定位,同时也把胶片带进了医学领域。随着x射线显像增强技术的发展,x射线的血管造影术和其他脏器的专用x线机相继诞生,扩大了x射线成像的应用范围。平面x射线成像的未来发展方向是数字化的x光机技术其中,x线机是全世界的发展方向,但是其价格使得大多数用户望而怯步。
作为传统影像技术中最为成熟的成像模式之一的x射线断层成像,其速度对于心脏动态成像完全没有问题,加上显像增强剂,还可以对用于血管病变及其血脑屏障是否被病灶破坏进行检查,属于功能成像的范畴。当前,三维控件x射线断层成像的实验室样机已经问世,将会为x射线成像带来新的生命力。
2.2 核磁共振成像
目前,各种各样的核磁共振设备产品已经大量进入市场。核磁共振成像集中体现了各种高新技术在医学成像设备中的应用。目前核磁共振主要应用包括人脑认知功能成像,用于揭示大脑工具机制的认知心理实验测量。
2.3 核医学成像
核医学成像包括平面和断层成像两种方式。目前,以单光子计算机断层成像和正电子断层成像为主,为动物正电子断层成像主要是用于基础研究,而平面的γ相机已经处于被淘汰的水平。
核医学成像设备可以定量地检测到由于基因突变而引起的大分子运动紊乱继而引起的脏器功能变化,例如代谢紊乱、血流变化等。这是其他设备如超声波检查不可能完成的任务。这就是临床医学上所说的早期诊断,核医学影像设备能够快速发展归功于此。但是核医学成像存在空间分辨率差、病理和周围组织的相互关系很难准确定位的确定,因此,还需要医学物理工作的不懈努力。
2.4 超声波成像
超声波是非电离辐射的成像模态,以二维成像的功能为主,也包括平面和断层成像两类产品。超声波成像由于其安全可靠、价格低廉,多以在诊断、介入治疗和预后影像检测中得到发展。目前,超声波设备已有超过x射线成像的势头。同样,超声波成像也存在一定的缺点,如图像对比度差、信噪比不好、图像的重复性依赖于操作人员等。
3 关于医学软件问题
3.1 基本情况分析
成像的硬件设备要完成功能离不开医学软件的支持,对于这些医学软件按照和硬件设备的关系,可分为三个层次:
第一层,工作和硬件紧密结合的软件。主要功能是负责成像设备的运动控制,对数据的采集,图像预处理和重建,完成数据分析。
第二层,主要负责对医疗器械产生的数据进行分析、处理软件。这种软件的应用需要来自医学物理人员,软件编程人员和医生三方的合作,目前,由于我国还没有建立这种三方合作机制,这类软件应用情况明显滞后。
第三层,主要功能是完成医学信息的整合的软件,用于医疗过程中医疗信息,医学工作的管理。例如PACS。这种软件也需要医生的参与,但是并没有依赖性。
3.2 PACS
PACS是医疗发展信息化的体现,是医学影像技术集成管理和开拓影像资源应用范围的重要技术手段。PACS将医学影像中的各种软件和图像工作站连接起来,使之成为局域网中的节点,实现了资源的共享。不同科室的医生在完成对病人的信息收集和诊断后可以完成信息的录入。还可以利用商业设备上采集的数据运用于病人的诊疗中,结合数据和医学影像,对诊断信息综合处理,以此提高诊断的准确率。
4 医学影像物理和技术学科今后的发展
虽然存在各种不同的医学影像模态,但是目标只有一个,即为了更好的进行医学研究诊断,随着物理和计算机技术的发展,医学影像技术会随之提高。为了更好的为医疗服务,在今后的发展中,医学影响物理和技术学科还需在以下几方面继续努力。
第一,用于成像的物质波产生装置还需要不断进行提升,为更好的满足成像需求,在提高波源产生物质波的同时,还需要改变物质波的束流品质;
第二,将物质波和人体组织发生相互作用的规律模型化,为减少误诊率和定位误差,把模型参数的最佳化,改善从影像中提取信息的质量和速度。同时努力消除探测中的噪声和伪影;
第三,把探测的信号收集,放大、成形实现数字化;
第四,为满足影像诊断和治疗中的监督需要,高质量的实现图像重建和显示等。
在科学技术方面,开展医学影像在脑功能成像研究中的应用、临床诊断中的应用等,有利于拓宽医学影像的市场。
5 结语
本文介绍了当今主流的几种医学成像技术,对各种成像方式的优缺点进行了阐述,对日后医学影像物理和技术的发展提出了自己的看法,希望能为那些为医疗服务的工作者们提供一些参考。随着医学影像物理和技术的不断进步,医疗服务行业的科学化加速发展。
参考文献
1.1影像组学的处理流程
影像组学的处理流程可分为5部分:①图像获取;②确定感兴趣区;③图像分割,采用人工方法或者计算机辅助;④特征的提取和量化;⑤数据分析,根据数据建立分类模型进行预测。
1.2核医学中的影像组学发展
影像组学在本世纪初开始逐渐运用于核医学领域,主要对正电子发射计算机断层扫描仪(positronemissioncomputedtomography,PET)图像中肿瘤内异质性进行研究[5-6]。其动机是在临床实践或一些研究中,最大标准化摄取值(standardizeduptakevalue,SUVmax)、平均标准摄取值(SUVmean)或代谢活跃的肿瘤体积(metabolicallyactivetumorvolume,MATV)等指标不能完全描述肿瘤的性质[7]。其中一些特征,如形状和摄取异质性,可能反映不同肿瘤类型与其侵袭性、转移潜能、对特定治疗的反应程度以及预后有关[8-9]。与常规指标相比,量化这些特征可提供更高的临床价值,尤其是在分层及识别治疗反应较差的患者中。既往分析认为,CT或MRI图像比PET图像更具有优越性,这是因为PET图像的信噪比和空间分辨率较低,空间采样也较差。此外,为利于临床医生视觉评估,重建的PET图像常被平滑,图像中可用信息被进一步减少。随着PET-CT系统、飞行时间(timeofflight,TOF)技术的发展,对目前临床金标准迭代算法的一些修正,过去的10年中PET图像的保真度及定量精确度均有大幅改善[10]。
2影像组学在核医学中的临床应用
2.118F-FDGPET-CT影像特征分析
目前,影像组学在核医学领域研究中大多数研究对象是18F-FDGPET-CT中的PET影像部分。要发挥影像组学的临床价值需要大量的患者队列和严格的统计分析方法,而部分研究只纳入了20~70例患者。Soussan等[11]对54例局部晚期乳腺癌患者的初始18F-FDGPET-CT图像进行回顾性研究,认为对于三阴性乳腺癌,结合高灰度游程(high-gray-levelrunemphasis,HGRE)与SUVmax可以获得更高的受试者操作特征(receiveroperatingcharacteristic,ROC)曲线下面积(areaundercurve,AUC),AUC=0.83,而单独运用SUVmax的AUC=0.77。Yip等[12]对54例食管癌患者放化疗前后的PET-CT图像进行研究,认为随时间变化的熵和游程长度矩阵(run-lengthmatrix,RLM),可以比标准化摄取值(standardizeduptakevalue,SUV)更好的评估病理反应和患者生存的联系。Bundschuh等[13]对27例直肠癌患者行新辅助化疗前、开始后2周及化疗完成后4周分别行18F-FDGPET-CT检查,并对图像进行分析,认为变异系数(coefficientofvariation,COV)对于治疗早期的灵敏度68%、特异度88%以及治疗后灵敏度79%、特异度88%的组织病理学反应评估有统计学差异。Mu等[14]对42例不同分期宫颈癌患者的18F-FDGPET-CT图像进行研究,通过自动分类的支持向量机(supportvectormachine,SVM)分类器,得出运行率(runpercentage,RP)是最有判别力的指标,精确度达到88.1%,AUC=0.88,认为肿瘤异质性与肿瘤分期有很好的相关性。近年来,有研究纳入较多患者(80~200例,甚至200例以上)18F-FDGPET-CT图像进行研究。Cheng等[15]对88例T3和(或)T4分期的口咽鳞状细胞癌患者肿瘤区域异质性进行研究,认为区域大小不均匀性(zone-sizenonuniformity,ZSNU)是进展的T分期口腔鳞状细胞癌患者预后的独立预测因子,并且可以改善预后分层。Xu等[16]应用纹理分析和模式分类对103例骨与软组织病变患者的18F-FDGPET-CT图像进行研究,认为该方法可提高对病变良恶性的鉴别能力,尤其是采用PET(熵和粗度)和CT(熵和相关性)纹理参数结合的时候效能最高,灵敏度为86.44%,特异度为77.27%,准确率为82.52%。Wu等[17]对101例早期非小细胞肺癌患者进行研究,得出最佳的预测模型包括两个图像特征,即瘤内异质性SUVmax,在独立验证队列中,该模型的一致性指数为0.71,高于SUVmax(0.67)和肿瘤体积指数(0.64),当结合病变组织学类型后预后能力进一步提高,有助于医生为早期非小细胞肺癌(non-smallcelllungcancer,NSCLC)患者量身定制合适的治疗方案。Gao等[18]研究了132例肺癌患者,认为基于SVM的算法对于淋巴结转移诊断具有潜力,由CT、PET和PET-CT构建的模型曲线下面积分别为0.689、0.579和0.685;而淋巴结最大的短径,SUVmax的曲线下面积分别为0.684和0.652。另有学者对于116例Ⅰ~Ⅲ期NSCLC患者、195例Ⅲ期NSCLC患者及201例局部晚期NSCLC癌患者的PET图像进行了研究,认为PET熵和CT区域百分比与临床分期和功能容积值的互补性最高,共生矩阵中的疾病坚固度、原发肿瘤的能量与患者预后有关,SUVmean与总生存率的预测有关[19-21]。Hyun等[22]对137例胰腺导管腺癌患者进行了研究,得出结论:PET纹理分析得出的瘤内异质性信息是患者生存的独立预测因子(相对于肿瘤分期及血清CA19-9水平)。此外,一阶熵作为衡量肿瘤代谢异质性的指标,是一种比传统PET参数更好的定量显像生物标志物。Lartizien等[23]对188例淋巴瘤患者的PET图像进行了分析,提出了一种基于不同滤波方法相结合的原始特征提取方法,对高代谢区域淋巴瘤组织及炎性或生理性摄取的鉴别有着很好的性能。这些研究中部分研究使用了更可靠的统计分析方法,其中有一些使用机器学习方法,如神经网络[24],支持向量机[16,18,23]或最小绝对收缩和选择算子(leastabsoluteshrinkageandselectionoperator,LASSO)[17,21]。有学者对于PET和PET-CT组件中低剂量CT图像衍生特征进行了研究,Win等[25]发现肿瘤分期和PET-CT组件中CT衍生的纹理异质性归一化熵、中和(或)粗尺度是NSCLC患者生存的最佳预测因子。要注意PET-CT组件的低剂量CT获得的图像与高分辨率CT或诊断CT图像是有差异的,在分析时要加以区别。部分研究认为,结合PET-CT图像中PET及CT的图像特征,可以得出敏感性、特异性及准确性更高的结果[16,18-19,23]。
2.2非18F-FDGPET-CT、PET-MR及免疫组化指标研究
Pyka等[26]对113例高级别胶质瘤患者治疗前的18F-FETPET-CT图像进行研究,认为治疗前18F-FETPET-CT图像中的吸收异质性对肿瘤进展和患者生存率的预测是有价值的,强调肿瘤内异质性在高级别胶质细胞瘤生物学中的重要性,可能有助于将来个体化治疗计划的制定。Vallieres等[27]的研究提取18F-FDG-PET和MRI的影像信息联合预测了四肢软组织肉瘤的肺转移,认为融合的18F-FDGPET-MRI图像可以提供更好的预测信息。Antunes等[28]对两例肾细胞癌患者进行了18F-氟胸苷(fluorothymidine,FLT)PET-MRI检查(分别在治疗前及治疗中期),认为18F-FLTPET-MRI的影像组学特征,即SUV值、表观弥散系数(apparentdiffusioncoefficient,ADC)值和T2加权差平均值,可以评估患者对细胞抑制剂治疗的早期结构和功能反应,但这一结论的可靠性是有限的,因为研究只纳入了两名患者。同时,对PET派生特征和其他相关信息的组合加以考虑,如最近一项研究中,Wang等[29]对113例晚期口咽鳞状细胞癌患者治疗前18F-FDGPET-CT图像和关键的免疫组化指标表皮生长因子受体(epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR)和p16中提取的区域大小不均匀性信息进行分析,发现相关信息可以提高患者的预后分层。
【关键词】医学影像;影响物理;成像技术
【中图分类号】R445-4【文献标识码】AA
【文章编号】2095-6851(2014)05-0478-02
1引言
人体成像包括对健康人的成像和对病人的成像,对于前者的成像主要用于科研和教学,后者主要用于医学临床诊断和治疗。医学影像物理和技术是医学物理学的重要分支,研究的对象包括了所有人体成像。
目前临床广泛使用的模态按照成像时使用的物质波不同,分为X射线成像、γ射线成像、磁共振成像和超声成像。
2对目前各种医学成像模态现状的分析
2.1X射线成像
X射线成像模态分为平面X射线成像和断层成像。人体不同器官和组织对X射线的吸收可以用组织密度进行表征,因此,可以利用平面x射线、x射线照相术对人体内脏器官和骨骼的损伤和病灶进行诊断和定位,同时也把胶片带进了医学领域。随着x射线显像增强技术的发展,x射线的血管造影术和其他脏器的专用x线机相继诞生,扩大了x射线成像的应用范围。平面x射线成像的未来发展方向是数字化的x光机技术其中,x线机是全世界的发展方向,但是其价格使得大多数用户望而怯步。
作为传统影像技术中最为成熟的成像模式之一的x射线断层成像,其速度对于心脏动态成像完全没有问题,加上显像增强剂,还可以对用于血管病变及其血脑屏障是否被病灶破坏进行检查,属于功能成像的范畴。当前,三维控件x射线断层成像的实验室样机已经问世,将会为x射线成像带来新的生命力。
2.2核磁共振成像
目前,各种各样的核磁共振设备产品已经大量进入市场。核磁共振成像集中体现了各种高新技术在医学成像设备中的应用。目前核磁共振主要应用包括人脑认知功能成像,用于揭示大脑工具机制的认知心理实验测量。
2.3核医学成像
核医学成像包括平面和断层成像两种方式。目前,以单光子计算机断层成像和正电子断层成像为主,为动物正电子断层成像主要是用于基础研究,而平面的γ相机已经处于被淘汰的水平。
核医学成像设备可以定量地检测到由于基因突变而引起的大分子运动紊乱继而引起的脏器功能变化,例如代谢紊乱、血流变化等。这是其他设备如超声波检查不可能完成的任务。这就是临床医学上所说的早期诊断,核医学影像设备能够快速发展归功于此。但是核医学成像存在空间分辨率差、病理和周围组织的相互关系很难准确定位的确定,因此,还需要医学物理工作的不懈努力。
2.4超声波成像
超声波是非电离辐射的成像模态,以二维成像的功能为主,也包括平面和断层成像两类产品。超声波成像由于其安全可靠、价格低廉,多以在诊断、介入治疗和预后影像检测中得到发展。目前,超声波设备已有超过x射线成像的势头。同样,超声波成像也存在一定的缺点,如图像对比度差、信噪比不好、图像的重复性依赖于操作人员等。
3关于医学软件问题
3.1基本情况分析
成像的硬件设备要完成功能离不开医学软件的支持,对于这些医学软件按照和硬件设备的关系,可分为三个层次:
第一层,工作和硬件紧密结合的软件。主要功能是负责成像设备的运动控制,对数据的采集,图像预处理和重建,完成数据分析。
第二层,主要负责对医疗器械产生的数据进行分析、处理软件。这种软件的应用需要来自医学物理人员,软件编程人员和医生三方的合作,目前,由于我国还没有建立这种三方合作机制,这类软件应用情况明显滞后。
第三层,主要功能是完成医学信息的整合的软件,用于医疗过程中医疗信息,医学工作的管理。例如PACS。这种软件也需要医生的参与,但是并没有依赖性。
3.2PACS
PACS是医疗发展信息化的体现,是医学影像技术集成管理和开拓影像资源应用范围的重要技术手段。PACS将医学影像中的各种软件和图像工作站连接起来,使之成为局域网中的节点,实现了资源的共享。不同科室的医生在完成对病人的信息收集和诊断后可以完成信息的录入。还可以利用商业设备上采集的数据运用于病人的诊疗中,结合数据和医学影像,对诊断信息综合处理,以此提高诊断的准确率。
4医学影像物理和技术学科今后的发展
虽然存在各种不同的医学影像模态,但是目标只有一个,即为了更好的进行医学研究诊断,随着物理和计算机技术的发展,医学影像技术会随之提高。为了更好的为医疗服务,在今后的发展中,医学影响物理和技术学科还需在以下几方面继续努力。
第一,用于成像的物质波产生装置还需要不断进行提升,为更好的满足成像需求,在提高波源产生物质波的同时,还需要改变物质波的束流品质;
第二,将物质波和人体组织发生相互作用的规律模型化,为减少误诊率和定位误差,把模型参数的最佳化,改善从影像中提取信息的质量和速度。同时努力消除探测中的噪声和伪影;
第三,把探测的信号收集,放大、成形实现数字化;
第四,为满足影像诊断和治疗中的监督需要,高质量的实现图像重建和显示等。
在科学技术方面,开展医学影像在脑功能成像研究中的应用、临床诊断中的应用等,有利于拓宽医学影像的市场。
5结语
本文介绍了当今主流的几种医学成像技术,对各种成像方式的优缺点进行了阐述,对日后医学影像物理和技术的发展提出了自己的看法,希望能为那些为医疗服务的工作者们提供一些参考。随着医学影像物理和技术的不断进步,医疗服务行业的科学化加速发展。
参考文献