医学成像技术

医学成像技术

摘要：本文主要介绍了医学成像的方法。着重介绍了几种方法的特点及其在医学诊断中应用。

关键词：成像技术，X射线计算机断层成像(X-CT),磁共振成像(MRI)

Medical Imaging Technology

Abstract: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 technology, X-ray computer tomography, magnetic rexonance imaging,

1 引言

医学图像在医学中占有重要地位。显微镜的发明对医学的发展是一次重大推动。因为它使人们以图像的形式观察到了直接由眼睛所不能看到的微观世界。德国物理学家伦琴(Wilhelm Conrad Rontgen)于1895年11月8日发现X射线，促使医学图像第二次得到重大发展。由于X 线在医学上的应用使得人们能观察到过去看不到的人体内部的形态结构。1972年X线计算机断层成像设备〔X-CT)的问世，使医学成像技术出现了崭新的面貌，它可以给出无重叠的、清晰度相对比度有很大提高的断层图像，这是发现x 线以来医学图像的又一次重大发展。100多年来放医学影像设备迅速发展．条件日臻完善，医学成像技术日新月异。特别近些年来，医学影像设备又有一些新的发展动向。第一动向是，技术的发展充实与完善了设备的硬件与软件功能；第二个动向是高档设备的技术指标主要用于临床研究与功能的开发，代表了生产厂家的技术实力，低档设备则在努力充实与不断提高硬件的性能，并且迅速把高、中档设备较成熟的功能与软件移植过来，从而显著改善了低档设备的性能指标，拓宽了低档设备的适用范围。

2 医学成像的方法

用于观察人体信息为目的的各种成像技术不断取得进展，各种成像方法都有各自的观察特征。现在常用的医学成像方法有X射线成像，核素成像(RI)，超声成像(USI)，X射线计算机断层成像(CT)，发射型计算机断层成像(ECT)，磁共振成像

( MRI)。

2.1 X 射线成像

它是借助X射线通过人体时，各部组织对X线的吸收不同产生不同的阴影所形成的图像。这种图像是三维的人体的X线吸收分布投射在二维的成像媒质(如胶片)上形成的。所以它是把三维(立体的)实体信息压缩或堆积重棱在一个二维平面上的图像, 是具有重叠特点的二维图像。

20世纪80年代初，CR在把传统的X线摄影数字化，DR是计算机数字化能力与常规X线摄影相结合的产物。所不同的是数字化方式不一样，但究其原理和成像过程仍属间接数字影像技术，不是最终发展方向。DDF是20世纪90年代开始开发的直接数字成像技术，它是采用平板探测器将X线信息直接数字化，不存在任何的中间过程。数字图像不仅可以方便的将图像“冻结”在荧光屏上，而且可以进行各种各样的图像后处理。

2.2 核素成像(R1)

把放射性核素注入体内，由于它们的化学性质的不同，在人体内各部有不同

的分布。利用在体内不同分布的核素发射出的丫射线所形成的图像称为核素成

像。核素成像和X射线成像不同的是：X线图像显示的是X线吸收的分布，而核素成像显示的放射性活性分布。尽管放射性核素成像所表现的图像性质和用X 线获得的图像有明显的不同，但它仍是三维的放射性核素分布投射到二维的显示器上，和X线一样也是有重叠特点的二维图像。

利用丫照相机就可以得到放射性核素的图像。丫照相机是含有检测丫射线的探头系统，确定丫射线闪烁点坐标的位置电路，反映丫射线强度的辉度调制电路和显示记录系统等的大型现代化设备。

丫照相机在20世纪的60—70年代得以迅速发展，但其不足之处在于它只能进行平面显像而缺乏深度方面的信息。1963年Oavid kuhl 提出了纵断层和栈断

层的设想，但一直没能实现。1972年CT研制成功,是医学影像学的重大突破，亦向核医学提出挑战。

2.3 超声成像（USI）

它是一种较早建立的成像方法，是把兆赫级超声脉冲辐照于人体，在体内传

播过程中遇到声阻抗变化的界面时发生反射，利用反射回来的回波形成的图像。超声成像需要有十分精确的电子电路来变换超声信号，控制超声的方向，才能获得反射界面的二维图像信息。这些图像信息被存贮到计算机的矩阵存贮器中、随后被读出到监视器上。呈现一幅超声图像.如常用的B超图像。图像显示的是组织声阻抗的不同。超声图像是在三维的人体中经超声扫描某二维断面而产生的真正二维断层影像，不是三维投射于二维的图像。

在一维A超和二维B超的基础上二维超声已逐步进入临床实用阶段。M型超声成份以其回声随时间变化的特点，被广泛应用于心脏和大血管的检查；多普勒超声能对血流信号进行无创性评价；彩色多普勒血流速度成像应用自相关技术，把获得的血流信息经彩色编码后，显示为彩色的二维图像，在心血管疾病诊断中起着重要作用；彩色多普勒能量图成像是依据运动散射体多普勒信号的强度或能量，作为参数进行成像，能提供一些血管方面的信息，对血管疾病的诊断有一定地帮助。

2.4 X 射线计算机断层成像（X-CT）

它依赖于计算机，采用十分精密的扫描系统、探测系统、电子学电路和计算机图像处理系统等，获得人体真正二维截面的图像。这种图像代表了人体某一体层面的X线吸收分布情况，它不受被成像断层面以外的其他体层的影响。这种图像是将存贮在计算机矩阵存贮器中的数据读出并显示在监视器上获得的，所以CT图像的空间分辨力比X线胶片图像差些，但它对X线吸收差异的对比鉴别能力却非常高。

宽探测器多层采集螺旋CT已于1998年度推出.它与普通的螺旋CT相比较，主要区别在于探测器在Z 铀方向的宽度和列数不同，进而决定了扫描的最薄层厚、最短采集时间并且较普通螺旋CT更薄、更短。它较好的解决了层厚与扫描剂量的关系、X线管热容量对连续扫描时间的限制、以及对重建图像质量、微细结构显示功能等问题。在扫描参数方面，多层螺旋CT比普通的螺旋CT采用了更大的螺距

（1.25:1〜8:1），更薄的层厚（0.5mm）,更快的进床速度（100mn Z s）和更长的扫描距离（达180cm）。另外•多层螺旋CT还提高了时间分辨力（可小于

100ms）、低对比分辨力（降低了30%以上的Ma值）、空间分辨力（24Lp/cm），降低了层面间的重叠效应（螺距为3:1 仅有4％的重叠）、对比剂的使用剂量（大约可减少60%)。还有，自动设定螺距的多层螺旋CT也已定型。在应用上，各种专