医学影像采集与利用

王姝丹

【摘 要】 临床医生工作的进行离不开与医学辅助科室的密切合作，如影像科、检验科等。這其中，医学影像的收集和读取是极为重要的。医学影像可以提供良好的解剖学信息，方便临床医生进行临床疾病的诊断或评价治疗效果。合理的使用医学影像对更好的进行临床工作具有积极的意义。

【关键词】 医学影像；意义；发展

【中图分类号】R715 【文献标志码】

A 【文章编号】1005-0019（2018）14-226-01

1 常见医学影像分类

1.1 X线 X线是由德国科学见伦琴在1895年偶然发现的高能量射线，通过后来的实验证明，X线主要是由高速运动的电子群撞击物质时产生。因此后来我们通过电压加速自由电子撞击位于阳极的钨靶来产生X线。

X线的本质是一种波长很短的电磁波。其具有物理、化学和生物等特殊性质。物理性质方面，其具有很强的穿透行，荧光作用、热作用等。其中穿透性是其能够成为医学工具的重要特点。X线可以穿透可见光无法穿透的物体。化学效应表现为感光效应，可以将银离子还原成银沉淀在胶片上形成图像，最早时用于图像的形成。生物学效应表现为X线可以导致细胞的损伤和死亡，这也是放疗的基础。

1.2 CT CT同样是使用X线的穿透性作为成像的基础。但其比X线具有更加丰富且细致的医学信息，这得益于CT可以进行多方向多角度的透过射线量的计算，查传统X线大多只能进行简单的冠状面的成像，其他方向的成像由于组织的重叠特点使得图像质量较差。而CT则通过将人体“切割”成相对的薄层来使得每一层的组织密度信息得到较好的呈现。

1.3 MRI MRI是物理学中磁场效应与计算机技术结合的应用。MRI图像所反映的组织学特点不是CT上所反映的密度信息，而是氢质子的数量。

1.4 超声 超声诊断技术是一种针对身体浅表组织器官进行探测的有效检查手段。其操作方便，成像原理简单、迅速，因此在临床上广泛使用。顾名思义，超声即使用超声波进行声波释放并接收反射的声波进行数据处理。超声波指大于20000Hz的声波，人耳无法听到。

1.5 核医学 核医学是目前为止较新发展的一门利用生物组织代谢信号成像的技术。其反映组织细胞对特定物质的代谢过程，通过代谢信号的强弱呈现在图像中。与传统反映影像技术不同的是，核医学显像技术更多的关注到组织代谢特点而不是解剖学特点。

2 基本原理

2.1 X线 X线成像需要具备三个基本条件：首先要有一定穿透性；其次，被照射物体密度和厚度具有一定的差异，这样才使得X线穿透物体后剩余的射线量是有所差异的；再次，X线具体剩余的量需要通过一定的可见途径表示出来，因此早期我们使用了X线的感光特性，使不同剂量的X线产生不同的胶片影像。在实际使用中，X线对于密度差距大的物体具有更好的分辨率。密度越高，被吸收和反射的射线量就越多，透过物体的射线量就越少。

目前使用较多的X线影像学检查包括传统X线检查和数字X线检查。二者的主要区别在于是否使用了X线使胶片成像的特性。传统方式是通过胶片作为X线透射量的载体来展现X线量的不同，而数字方式则是通过信号收集器收集透射射线的数量并最终将信号的转换将影像学信息呈现在电子屏幕上。

2.2 CT CT成像的基础在于其射线照射的方式和计算机系统数据处理联合运用。简单来讲，CT成像是多元方程组计算处理问题。以人体组织的某个薄层为例，CT从某一层某个角度对组织进行照射，射线在最终透过所有组织时，末端的接收器会勘测剩余的射线量，由于该射线方向上的组织密度并不单一，射线其实是经过了多种密度组织的吸收和反射后最终被接收器探测到，因此如果把每种组织的密度作为变量的话，相当于罗列了一个多元方程组。当射线的照射方向改变时，方程组的变量也随着射线透过组织的不同而不同，最终就形成了一系列以组织密度为变量的方程组，这些方程组通过计算机系统的处理，计算出每个点组织的密度，最终通过灰度图像展现出来，就成为了一个组织切面的CT图像。在通过对不同平面的进行类似的处理就形成了CT多切面的特点。CT相比X线具有更好的解剖学提示作用，其图像更为精细，但也因此导致了其空间分辨率的下降（即为无法很好的显示组织的立体几何形态）。同时CT图像的准确性有赖于最终成像的灰度图像颜色的差异。颜色差异越大则组织的间的密度就越大，以X线吸收量差异进行人体组织密度的区分，可以将组织分为2000种密度（即可以有2000个CT值），但人的眼睛无法区分这么细微的CT灰度值差异，因此实际成像中，将2000的区间分为16个灰阶，通过16种不同的灰度信号来表示不同的组织密度。

显然，CT针对的是人体组织的某个层次，因此要想获得更全面的人体信息，就可以通过增加“切割”的平面数量或者减少每层平面的厚度，也就对应着目前广泛应用的多层螺旋CT和薄层CT等。

2.3 MRI 如前所诉，MRI所反映的是氢质子的数量，具体是指人体组织在一定的磁场作用下，组织内的氢质子吸收能量使得自身磁场方向与外界磁场一致（类似于地磁场中的小磁针），而当外界磁场消失时，人体组织内的氢质子缓慢释放之前在外界磁场中吸收的能量，然后通过MRI机器上的探测器接收其所释放出的能量，经过计算机处理最终形成图像。在进行MRI图像的阅读时与CT是具有显著差别的，CT对密度差异较大的组织具有良好的分辨率，而MRI对水成分含量差异较大的组织分辨率较高。

2.4 超声 超声诊断的原理在于机器发出超声波后经过组织的穿透和反射，返回部分能量的声波，通过接收器接收后，进行测量并转化为图像信号，因为不同组织对声波的吸收和反射效率不同，所以回收到声波的能量也不同。超声波在人体组织中的衰减规律为：纯体液<血液<脂肪<肝组织<骨组织。同时声波反射具有多普勒效应特点，可以对血流方向进行探测，并体现在图像信息中。通常人体组织对声波的反射可以分为如下几种：强回声、高回声、中等回声、低回声、无回声。强回声是指声波遇到如骨骼钙化等反射较强的组织时，接收信号强，组织后几乎无声音反射信号，即声影（声影是指由于障碍物的反射和折射导致声波不能到达更远的区域，也就是强回声后的无回声区）；高回声是指血管壁、肌腱等声音反射信号强，但其后无声影；中等回声是指中等强度的回声，低回声和无回声则是指低强度回声和没有回声。

2.5 核医学 核医学成像原理在于人体对外源性放射性药物吸收和体内再分布，待代谢、分布一段时间后，通过外界设备探测放射性物质自发衰变产生的各种射线并最终呈现在计算机中。身体组织通过对放射性物质的合成代谢、吞噬、循环、浓聚、排泄等方式使得不同组织呈现出各有特征的信号分布量。

3 影像新发展

如上所诉，传统影像学如X、CT等反映的是解剖学特点，而新兴的核医学技术则反映了代谢的特点。因此如果能将二者结合起来，就可以综合反映解剖和代谢信息，这一点对肿瘤的定位和诊断十分重要。肿瘤的诊断中不仅仅需要知道肿块的大小、边界和浸润的层 面等，同时也需要知道肿瘤等血供特点，而这些就可以通过解剖定位和组织代谢综合反映出来。目前综合应用的影像学技术主要为PET-CT。

4 未来展望

影像学技术目前日新月异，但其仍然有很多可发展之处。目前该领域发展的基本方向为“更直观、更清晰、更丰富”。更直观指的是在图像信息中，希望可以通过计算机处理使得诊断医生关注的影像特点能重点凸显出来，如肿瘤的边界、与周围组织浸润情况等；更清晰指的是，图像朝着分辨率更高、密度区分度更高的方向发展；更丰富则是指图像中包含多方面的信息。

影像学的发展目前更多的依赖计算机技术的进步，成像原理的发展相对进步缓慢，新的成像技术发展可以大幅带动诊断进步，是值得研讨的领域。

参考文献

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