医学影像学的现状及最新的进展研究

张与弛

（中山大学附属第三医院影像科 广东 广州 510630）

1 医学影像学的现状

医学成像技术是一种常见的医学检查技术，有着广泛的应用。近年来，随着医学影像技术的广泛应用，市场对医学影像技术人员的需求也不断增加。根据市场对这类技术人才的广泛需求，许多高校都制定了相关的人才培养计划，开设了医学影像技术专业课，旨在高校课堂上培训医学影像技术。同时在教材设计、课堂教学等方面，也适时地通过技术创新和改革将新的专业学科带入高校课堂得到了大多数人的认可，但由于专业设置的时间较短，开发的时间不长，在相关教材和教育方式上还存在很多问题。其中，大多数学校的人才培养方向不明确，相关设计方案不符合实际，使得大多数医学影像专业人员难以在短时间内适应医院的工作。

2 医学影像学发展

首先，对物质波和人体组织之间的相互作用规律进行深入研究，并根据这些规律，建立相应的模型，在建立多个模型的过程中，寻找模型的变化、最优参数，并在一定程度上优化图像，以提取速度、质量和数量的信息，减少医学检测的误差，提高图像精度和分辨率。此外，需要扩展图像设备检测到的信息信号，根据相关参数建立模型，并进行数字改进，针对相应信号记录各种形式的编码，以避免图像信息过度失真的现象。此外，在实验研究中，应提高图像信号传输过程的效率，以提高信号的真实性。

2.1 常规X线

X线平片检查是目前使用最早、最广泛、使用最简单的影像学检测方式。由于现代科学技术的日益发达，目前常规X线已由模拟模式（原有的胶片）逐渐进一步发展为数码模型（医用显示器阅片）。该方法下的数字图像清晰度较高，图像敏锐度好，对细节表现得比较细致；曝光范围广，可以根据临床需要来处理各类图片；摒弃了胶片的方法，以降低了材料与时间成本，便于病人，而且也便于医生会诊和医学生教学。目前使用的方法主要有计算机X射线摄影（computed radiography，CR）、直接数字X射线设备（direct digital radiography，DDR）等。

CR技术是X线平片数字化最为完善的一个表现，它以图像板为载体，运用X线的实时曝光原理与信息处理控制系统产生数码影像，信息内容的深度感大大增加。而随着DR技术的广泛应用和进展，它还将逐步地在急诊医疗中推广应用。而DDR技术主要使用平板、数字化探头，使用对X线影片数字化的实时变换，利用计算机把成果实时从监控器上复原。和CR技术有所不同的是，DDR的转换方法比较直观。在不久的将来，DDR技术还将会在心血管机和胃肠机以及各种X线检查装置中广泛推广。而CR则是DDR技术的先驱，二者有一些共同的优势：X线图片品质比较好；复制和传输都十分方便，且保存也相当简单；X线的照射剂量较少，不到同类检查剂量中原有用量的1/10，因此应用起来也比较安全。而相对来说，CR的主要弊端则是拍片的速度慢且费时较长。虽然未来一段时间CR技术与DDR科技会共存，但是随着医疗图像科技的进一步发展，CR技术最终被DDR技术所代替。

2.2 CT

20世纪90年代开始，单层螺旋CT（single-slice helical computed tomography，SSCT）在医学临床中越来越被重视且应用越来越成熟。其中以CT血管造影工艺技术为典型代表的三维后处理技术彻底改变了传统的显现方法，并以操作简便、拍摄快速、重复性好、无创等特点应用，但由于SSCT本身的体积覆盖速度区域较狭窄，因此医务人员通常需自动增加层厚或调整螺距来完成调整，这会明显降低后处理对图像的分辨力，且图像伪影较突出，此特性直接影响了SSCT工艺技术在医疗临床上的普及应用。计算机辅助检测技术（computer-aided detection，CAD）是当今蓬勃发展起来的一项新兴技术，在肿瘤中的运用广泛。CAD技术是一个通过将计算机的数字化信号注入计算机，然后让相关医师复阅来提升早期肿瘤检出效果的方法。CAD技术往往在不加重医师工作量的情形下，大大提升了疾病检出率，因此能够在临床辅助医学中有较好的使用效益。其优点主要体现为平稳、快速、无生理受限，人为因素（如经历限制、忽视、劳累等）的负面影响相对较小，从而降低了误差率。有调查表明，CAD系统中对恶性小硬块检出的敏感度高为86%，而对经活检后证实的恶行性小钙化点的检出敏感度则高达98%，表明对CAD系统中检出或已标记成簇微小钙化点的敏感度相对较高。

2.3 MRI技术

1974年磁共振科技第一次运用于人类的活体成像。近年来，由于超高场增强设备的技术进展和3D设备的日益完善，射频技术场的均匀性能和图像品质都获得了明显提高，使用模拟的一百八十射频脉冲、超级场回波技术、多通路放射状射频发射线圈可以使射频技术场变化降低，超高场场强MRI的图像清晰度大大提高，磁敏感伪影明显降低。

（1）三维动脉自旋标记技术（three dimensional artery spin labeling，3DASL）造影

通过3DASL灌注技术将冠状动脉血中的水分子弥散为内源性示踪剂，独立于网格蛋白，从而可以比较精确地对心脏梗死后再灌注的脑组织作出评估，从而识别畸形的脑血管结构，对颅内肿瘤及新生血管给出正确的肿瘤分类等。多对照度图像方面，在将MRI运用到临床诊断的流程中，往往要求通过对脂类化学物质信息的控制来增强病灶与背景组织内部的对照度，以较好地表现疾病，从而增强判断的准确性等。在脂肪控制方面，由于传统的脂肪控制往往对磁场均匀度的需求比较高，因此信噪比并不高。IDEAL技术比传统水脂造影方式拥有更高的对脂肪定量分析的精确性，目前已经在对脂肪肝、癌症、代谢性病变等病症治效的评定中有所运用。

（2）对比度成像

在将MRI技术运用到临床治疗的整个过程中，可以通过对脂肪物质信息的控制来增强病灶和背景组织相互之间的对照度，以更好地表现病灶，从而增强了判断的准确性。在脂肪控制方面，由于传统的脂肪控制通常对磁场均匀性的需求很高，因此信噪比并不高。但目前采用了三点式Dixon技术的多对比图形技术可以增大任意的水、脂比例，从而加大了信息力度，并增加各组结构交界处图像的清晰率，从而实现了水脂完全分开。此外，多对照度图像技术的单一成像方式便可以达到四个对照度（水相、脂相、水脂同相、水脂反相），扫描过程也得以明显优化，疾病检测的特异度、对病灶检出的灵敏度明显提升。而最小二加减法测定技术（IDEAL）是对传统Dixon技术加以改良的精准定量化技术，通过采用更多返波采集和区域增长等技术，可以实现对肝脏内脂类浓度的精准测量。由于IDEAL比传统水脂造影技术方式，拥有更高的对脂肪定量分析的精确度，所以目前已经在脂肪肝、癌症、代谢性疾病等对疾病诊断效的评价中，得到了广泛应用。

（3）弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）

DWI是依赖于水分子运动的一个成像方法，可以迅速检出肝硬化的小肝癌、胃癌、直肠癌、乳腺癌、前列腺癌等恶行肿瘤，并且对于全身性的癌症转移也存在着较高的敏感度，但目前尚处在研发阶段。高清的DWI可以减少DWI图像变形，从而增高了DWI的空间清晰度和信噪比。可利用校正采集、鉴别和重新计算错误数据信息等技术手段来降低因各种数据信息截断或生理运动而产生的偏差。高清视频的DWI也可广泛应用于神经系统，如大脑、脑干、脊髓、丘脑等灰色物核团的微细构造，还可以进行对腹部疾病的识别诊。目前已发展出Q-空间图像、高视角分辨率图像（HARDI）、QBI等方法，可以精确反映水分子弥散在各个方位上的弥散特征，并可得到较为准确的水纤维走向与连接处结构。动态增强MRI测量参数，可以间接地对肿瘤血管的渗透性和病灶的纤维化程度做出评估，主要在对乳房、腹部和盆腔脏器实质性肿块的早期检测和治疗效果的长期监测中有所使用。随着MRI设备与技术的进展，MRI技术也不断地向定量图像技术、个性化的医疗效果评价，以及多模式MRI分子影像技术等方面进展。

2.4 超声分子显像技术

随着超声造影图像科学技术的进一步发展和完善，特别是靶向微泡造影剂的问世，超声分子显像技术发展已经形成了一个新的、较为理想的分子物质显影方式。目前，超声分子物质显像的技术基础研发已经获得了一定发展，但同时也存在着许多关键技术的难题：怎样生产特异性好的靶向微泡造影剂；如何改变普通微泡造影剂仅用作血池内彰显剂的状况等。利用液气物相变化纳米颗粒、光声成像等新型技术维超声分子显像科学研究和多模态分子显像科学研究带来了崭新的思想和方式，是目前在该领域研究的热点和主要发展方向。

3 医学影像学的发展特点

随着X线、CT和MRI等先进技术的出现，医学影像已经步入了信息成像时代。医学影像正在经历一个快速发展的过程。作者认为医学影像学的发展趋势就是这样一种趋势。

3.1 现代医疗影像学发展的核心是对计算机的发展

计算机技术的出现也导致了整个社会的巨大变化，因为不同的资源和专业人员相互合作。医学影像学作为一门交叉学科，虽然其发展离不开计算机科学的发展，但它与许多其他学科有着共同点。但经过不断探索，计算机科学已经成为图像科学技术发展的核心技术。

3.2 影像设备不断加快更新速度

由于信息技术的飞速发展，技术更新迅速，影像设备软件的飞跃发展和医学影像技术的更新日新月异，为医疗患者的诊断提供了极大的便利途径。这项技术在未来会发展得越来越快。

3.3 技术更加人性化

在未来一段时间内，医学成像技术将与人类健康需求更加密切相关。它还将朝着更人性化的方向发展，可能不仅仅是机械技术的一种形式。从事这一行业的医务人员应该更加了解当前医疗技术的创新方向和发展趋势，不断掌握和更新专业知识，从而培养自己的职业道德。未来，传统技术将成为高科技，计算机辅助治疗等先进设备和服务理念也将应用于医学影像研究领域。

3.4 全球化与网络化发展

国际化的发展和各种专业网络的推广，使得人们之间的互动和交流越来越频繁，科学技术也朝着国际化的方向发展，各行业之间的合作和互动也在不断加强。这场革命正在日益改变传统医学影像学的专业。作为现代信息技术的重要载体，如果脱离全球化和互联网，医学图像处理技术将停止前进或被淘汰。但在很长一段时间内，许多研究将融入全球市场。因此，突破地域界限，实现图像信息的共享和研究将对医学图像处理技术的发展起到关键作用。

医学影像设备和技术人员的数字化，对本行业的人才观念产生了重要影响，也促进了本行业的进一步发展。目前，医学影像资源（原始数据的存储、传输和成像）的岗位管理和展示基本实现了科学管理。随着计算机在这一行业的应用日益成熟，已经可以完全完成多种熟悉的图像和文字信息的数字化和网络化。将越来越多的最新技术发展和科研成果与传统医学影像技术相结合，不仅可以节约成本，提高效益，还可以提高医学影像的诊疗水平。

4 总结与展望

长期以来,影像科学家仅从上述影片中获得了主观性、半定性的信息，但如果能运用现有数据研究并经过多专业、多领域的深入写作，解码蕴藏于上述影片信号中的由病人细胞、生物、遗传变异等多种因素所共同决定的综合影像信号，并能客观且定量化地把其“内涵”体现于临床诊断、预后分析中的全部步骤上，给临床医学工作在各个方面的进展提供了一个举世瞩目的革命，造福于人类。