医学影像数字化进展与挑战

【关键词】  放射学信息系统;计算机;述评

　　［关键词］ 放射学信息系统;计算机;述评

　　伦琴发现X线为放射学的发展奠定了基础，在其后的100余年中，随着各种新型成像技术不断出现及改进，放射学由单纯的X线成像发展到包括CT、MRI、超声、核医学、计算机放射成像（CR）、数字放射成像（DR）等各种数字化成像技术的现代影像学阶段。成像技术的改进，同时也引起了包括思维模式、工作流程、管理方式等一系列改变与挑战。20世纪70年代初期CT的问世，成为传统放射学步入现代影像学时代的革命性标志，在其后的时期里逐渐出现了各种各样的成像技术，但根本进展为影像医学的数字化，后者使得医学影像学进入了迅猛发展的时期。

　　1 医学影像数字化进展

　　1.1 CT技术进展 CT是20世纪70年代初期发展起来的新型成像技术，主要特点是:横切面、断层、数字化图像，彻底改变了近百年来传统X线图像结构重叠、信息单一的缺陷，使得成像技术和图像读取、分析方式发生了质的变革。近30年来，CT的发展一直围绕着扫描速度（数据采集速度）、图像清晰度（空间分辨率和密度分辨率）及扫描范围（数据采集范围和方位）的和谐统一而进行。初期CT采用的是间歇式进床步进式扫描的单纯层面成像方式，主要机型为常用的第1～3代CT，存在的主要问题为扫描速度慢，时间分辨率差及信息丢失、遗漏等缺陷。滑环技术的出现为螺旋扫描奠定了基础，后者采取X线球管旋转与进床同步进行的扫描方式，解决了扫描速度、图像清晰度与扫描范围之间的矛盾，使得三者得到了完善的结合。在此基础上相继开发出的双层、四层、八层及当今最先进的六十四层CT，则更加体现了成像速度快、图像清晰度高、扫描范围大的优点，使得以前不能行CT检查的部位或器官，能够进行CT检查，极大拓展了CT的应用范围，如血管成像、三维成像（仿真内窥镜）、灌注成像及心脏成像等，为活体检查提供了极具实用价值的工具。多层CT的下一个换代产品将是采用平板探测器的容积CT（Vo- lume CT ），届时CT将不再是单层或多层扫描，而是某个特定解剖范围的整体扫描。

　　1.2 MR技术进展 MRI自20世纪80年代中期应用于临床后，已成为现代影像学的重要成像手段之一。就成像速度、图像清晰度及临床应用范围而言，MRI进展主要表现在电子学、梯度场和射频场等方面，与此密切相关的脉冲序列和实时成像技术的发 展，极大拓宽了检查的适应证和检查深度，除常规的二维和三维成像功能外，还可进行MR血管造影（MRA）、弥散（dif-fusion）、灌注（perfusion）、功能成像（fMRI）、MR波谱分析（MRS）、显微成像及实时成像等。实时成像是指在人体功能活动的同时进行成像，可显示人体功能活动时组织结构的相应变化，即所谓MR透视，可进行实时血管造影、心脏成像、介入检查和其他功能成像。fMRI目前主要利用血氧水平依赖法（BOLD）成像，通过检测组织内血氧代谢变化（含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白）而产生信号对比。主要用于脑皮质和脊髓功能定位，以确定肿瘤与中枢神经功能区的关系。弥散成像反映分子水平水分子的运动状况，根据不同组织或病变内水分子弥散运动的差别产生图像对比，并可测量组织的弥散系数（ADC值），主要用于鉴别不同类型水肿（如血管源性、细胞毒性和间质性水肿）、肿瘤、炎症与梗死，以及白质纤维束的走行。灌注成像通过测量血流通过时间（MTT）和脑血流容积（rCBV）等参数，以观察毛细血管水平血流运动及分布状况，主要用于脑血管病变及肿瘤性病变的检查。MRS通过观察病变区域代谢产物（如乳酸盐、肌酐、胆碱等）的变化情况，分析病变的性质。目前，本技术处于初期临床应用阶段。

　　1.3 常规X线技术进展 常规X线检查在现代医学影像学中仍占有非常重要的地位，约占所有影像检查的48%。近年来传统X线检查方法的主要进展也是图像数字化。在X线源不断改进的同时，通过改进信息接收与处理技术，由过去的模拟数据输出转变为数字化输出。数字化图像的主要优点为可进行图像后处理及网上传输与交流。模数转换的方式包括:①传统X线胶片经扫描后变成数字图像，但有数据丢失;②影像增强器取得模拟信号，经模拟转换后，以模拟信号输出，如DSA;③CR，也称影像板放射成像技术;④DR，也称电子成像板放射成像技术。后两者为目前已广泛应用的数字X线影像技术，也使得常规X线技术成为真正数字化图像。

　　1.4 其他成像技术 SPECT、PET及超声等也已成为数字化成像技术，尤其是前二者是在CT基础上发展起来的影像技术，在

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