周玉方

摘 要：學(xué)影像物理和技術(shù)重點解決人體成像、圖像處理與圖像分析以及醫(yī)學(xué)圖像在在臨床應(yīng)用或科研中的物理問題、算法和軟硬件設(shè)計操作等，是醫(yī)學(xué)物理學(xué)的重要分支。醫(yī)學(xué)影像是人體信息的載體，可用于教學(xué)和科研、治療和疾病診斷。治療中的醫(yī)學(xué)影像可以用于制定治療計劃、在治療過程實施影像監(jiān)督，以及通過對治療監(jiān)督是采集的數(shù)據(jù)的圖像重建實現(xiàn)對治療計劃的驗證。當(dāng)前醫(yī)學(xué)影像的世界前沿是功能成像，主要內(nèi)容是對人的生理功能和心理功能成像。這些成像方法和技術(shù)的發(fā)展以及在醫(yī)療界中的廣泛使用，必將引起醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究和新的治療方案的革命。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)影像；影響物理；成像技術(shù)

1 引言

人體成像包括對健康人的成像和對病人的成像，對于前者的成像主要用于科研和教學(xué)，后者主要用于醫(yī)學(xué)臨床診斷和治療。醫(yī)學(xué)影像物理和技術(shù)是醫(yī)學(xué)物理學(xué)的重要分支，研究的對象包括了所有人體成像。

目前臨床廣泛使用的模態(tài)按照成像時使用的物質(zhì)波不同，分為X射線成像、γ射線成像、磁共振成像和超聲成像。

2 對目前各種醫(yī)學(xué)成像模態(tài)現(xiàn)狀的分析

2.1 X射線成像

X射線成像模態(tài)分為平面X射線成像和斷層成像。人體不同器官和組織對X射線的吸收可以用組織密度進行表征，因此，可以利用平面x射線、x射線照相術(shù)對人體內(nèi)臟器官和骨骼的損傷和病灶進行診斷和定位，同時也把膠片帶進了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。隨著x射線顯像增強技術(shù)的發(fā)展，x射線的血管造影術(shù)和其他臟器的專用x線機相繼誕生，擴大了x射線成像的應(yīng)用范圍。平面x射線成像的未來發(fā)展方向是數(shù)字化的x光機技術(shù)其中，x線機是全世界的發(fā)展方向，但是其價格使得大多數(shù)用戶望而怯步。

作為傳統(tǒng)影像技術(shù)中最為成熟的成像模式之一的x射線斷層成像，其速度對于心臟動態(tài)成像完全沒有問題，加上顯像增強劑，還可以對用于血管病變及其血腦屏障是否被病灶破壞進行檢查，屬于功能成像的范疇。當(dāng)前，三維控件x射線斷層成像的實驗室樣機已經(jīng)問世，將會為x射線成像帶來新的生命力。

2.2 核磁共振成像

目前，各種各樣的核磁共振設(shè)備產(chǎn)品已經(jīng)大量進入市場。核磁共振成像集中體現(xiàn)了各種高新技術(shù)在醫(yī)學(xué)成像設(shè)備中的應(yīng)用。目前核磁共振主要應(yīng)用包括人腦認(rèn)知功能成像，用于揭示大腦工具機制的認(rèn)知心理實驗測量。

2.3 核醫(yī)學(xué)成像

核醫(yī)學(xué)成像包括平面和斷層成像兩種方式。目前，以單光子計算機斷層成像和正電子斷層成像為主，為動物正電子斷層成像主要是用于基礎(chǔ)研究，而平面的γ相機已經(jīng)處于被淘汰的水平。

核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備可以定量地檢測到由于基因突變而引起的大分子運動紊亂繼而引起的臟器功能變化，例如代謝紊亂、血流變化等。這是其他設(shè)備如超聲波檢查不可能完成的任務(wù)。這就是臨床醫(yī)學(xué)上所說的早期診斷，核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備能夠快速發(fā)展歸功于此。但是核醫(yī)學(xué)成像存在空間分辨率差、病理和周圍組織的相互關(guān)系很難準(zhǔn)確定位的確定，因此，還需要醫(yī)學(xué)物理工作的不懈努力。

2.4 超聲波成像

超聲波是非電離輻射的成像模態(tài)，以二維成像的功能為主，也包括平面和斷層成像兩類產(chǎn)品。超聲波成像由于其安全可靠、價格低廉，多以在診斷、介入治療和預(yù)后影像檢測中得到發(fā)展。目前，超聲波設(shè)備已有超過x射線成像的勢頭。同樣，超聲波成像也存在一定的缺點，如圖像對比度差、信噪比不好、圖像的重復(fù)性依賴于操作人員等。

3 關(guān)于醫(yī)學(xué)軟件問題

3.1 基本情況分析

成像的硬件設(shè)備要完成功能離不開醫(yī)學(xué)軟件的支持，對于這些醫(yī)學(xué)軟件按照和硬件設(shè)備的關(guān)系，可分為三個層次：

第一層，工作和硬件緊密結(jié)合的軟件。主要功能是負責(zé)成像設(shè)備的運動控制，對數(shù)據(jù)的采集，圖像預(yù)處理和重建，完成數(shù)據(jù)分析。

第二層，主要負責(zé)對醫(yī)療器械產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分析、處理軟件。這種軟件的應(yīng)用需要來自醫(yī)學(xué)物理人員，軟件編程人員和醫(yī)生三方的合作，目前，由于我國還沒有建立這種三方合作機制，這類軟件應(yīng)用情況明顯滯后。

第三層，主要功能是完成醫(yī)學(xué)信息的整合的軟件，用于醫(yī)療過程中醫(yī)療信息，醫(yī)學(xué)工作的管理。例如PACS。這種軟件也需要醫(yī)生的參與，但是并沒有依賴性。

3.2 PACS

PACS是醫(yī)療發(fā)展信息化的體現(xiàn)，是醫(yī)學(xué)影像技術(shù)集成管理和開拓影像資源應(yīng)用范圍的重要技術(shù)手段。PACS將醫(yī)學(xué)影像中的各種軟件和圖像工作站連接起來，使之成為局域網(wǎng)中的節(jié)點，實現(xiàn)了資源的共享。不同科室的醫(yī)生在完成對病人的信息收集和診斷后可以完成信息的錄入。還可以利用商業(yè)設(shè)備上采集的數(shù)據(jù)運用于病人的診療中，結(jié)合數(shù)據(jù)和醫(yī)學(xué)影像，對診斷信息綜合處理，以此提高診斷的準(zhǔn)確率。

4 醫(yī)學(xué)影像物理和技術(shù)學(xué)科今后的發(fā)展

雖然存在各種不同的醫(yī)學(xué)影像模態(tài)，但是目標(biāo)只有一個，即為了更好的進行醫(yī)學(xué)研究診斷，隨著物理和計算機技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像技術(shù)會隨之提高。為了更好的為醫(yī)療服務(wù)，在今后的發(fā)展中，醫(yī)學(xué)影響物理和技術(shù)學(xué)科還需在以下幾方面繼續(xù)努力。

第一，用于成像的物質(zhì)波產(chǎn)生裝置還需要不斷進行提升，為更好的滿足成像需求，在提高波源產(chǎn)生物質(zhì)波的同時，還需要改變物質(zhì)波的束流品質(zhì)；

第二，將物質(zhì)波和人體組織發(fā)生相互作用的規(guī)律模型化，為減少誤診率和定位誤差，把模型?⑹?的最佳化，改善從影像中提取信息的質(zhì)量和速度。同時努力消除探測中的噪聲和偽影；

第三，把探測的信號收集，放大、成形實現(xiàn)數(shù)字化；

第四，為滿足影像診斷和治療中的監(jiān)督需要，高質(zhì)量的實現(xiàn)圖像重建和顯示等。

在科學(xué)技術(shù)方面，開展醫(yī)學(xué)影像在腦功能成像研究中的應(yīng)用、臨床診斷中的應(yīng)用等，有利于拓寬醫(yī)學(xué)影像的市場。

5 結(jié)語

本文介紹了當(dāng)今主流的幾種醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，對各種成像方式的優(yōu)缺點進行了闡述，對日后醫(yī)學(xué)影像物理和技術(shù)的發(fā)展提出了自己的看法，希望能為那些為醫(yī)療服務(wù)的工作者們提供一些參考。隨著醫(yī)學(xué)影像物理和技術(shù)的不斷進步，醫(yī)療服務(wù)行業(yè)的科學(xué)化加速發(fā)展。

參考文獻

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（作者單位：東明縣三春集鎮(zhèn)中心衛(wèi)生院）