小議醫學影像學在臨床檢驗中運用

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從1895年倫琴發現X線成像至2010年的時間里，醫學影像學的發展可謂是日新月異，并且從事研究醫學影像學的人員分別于1910、1952、1979和2003年四次獲得諾貝爾物理學獎或諾貝爾醫學生物獎，由此可見醫學影像學在臨床醫學中的地位和作用是無可比擬和不能替代的。

1X線成像

1.1X線成像的基本原理

X線之所以能使人體在熒光屏上或膠片上形成影像，是基于X線具有穿透性、熒光性和感光性，再加之人體組織之間的密度或厚度差異，即人體對X線的吸收程度不同，這樣穿過人體并攜帶人體信息的X線即在熒光屏或X線照片上形成明暗或黑白對比不同的影像，這種影像是以密度來反映人體組織結構的解剖及病理狀態。

1.2X線圖像的特點

顯示的結構層次比較豐富，有利于整體上觀察受檢部位的組織結構，具有較高的空間分辨率，但其缺點是密度分辨率低，無法區別組織密度差別小的結構，在密度分辨率方面無法與CT、MRI相比。

1.3X線診斷的臨床應用

X線診斷是重要的臨床診斷方法之一，是影像學的基礎，已經積累了非常成熟的經驗，也是臨床上使用最多和最基本的診斷方法，特別是在骨骼、胸部及胃腸道應首先選用X線檢查。

2計算機體層成像（CT）

2.1CT成像的基本原理

CT成像的基本原理是用X線束對人體檢查部位一定厚度的層面進行掃描，由探測器接受透過該層面的X線，轉變為可見光之后，由光電轉換器變為電信號，再經模擬/數字轉換器轉為數字信號，輸入計算機處理。圖像形成的處理有如將選定層面分成若干個體積相同的長方體稱為體素。掃描所得的信息經計算機處理獲得每個體素的X線衰減系數或吸收系數，再排列成矩陣即數字矩陣，數字矩陣可存儲于磁盤或光盤中。經數字模擬轉換器把數字矩陣中的每個數字轉換為黑白不等灰度的小方塊，即像素，并按矩陣排列，即構成CT圖像，故CT圖像是數字化圖像，是重建的斷層圖像。

2.2CT成像的特點

CT圖像是由一定數目由黑到白不同灰度的像素按矩陣排列所構成，這些像素反映的是相應體素的X線吸收系數。CT圖像可以用組織對X線的吸收系數來說明其密度高低的程度，具有一個量的概念，即用CT值來表示，其單位為Hu（Hounsfieldunit），CT值表示組織結構的相對密度。水的CT值為0Hu，人體中密度最高的骨皮質的CT值為+1000Hu，空氣的CT值最低為-1000Hu。人體中密度不同的各種組織的CT值則居于-1000~+1000Hu范圍內。

CT圖像為橫斷面斷層影像，可以通過重建獲得矢狀位、冠狀位圖像，螺旋CT掃描還可以進行三維圖像重建。與X線平片相比，CT圖像的空間分辨率低于前者，但其密度分辨率高，它可以顯示平片不能發現的病變。CT圖像可顯示人體的復雜結構，普通平片是用二維圖像顯示三維結構，對重疊的結構常難于分辨，CT則能較好地解決此問題。

2.3CT的臨床應用

CT的診斷價值高已得到普遍承認，并被廣泛應用于臨床，但CT設備比較昂貴，檢查費用偏高，對某些部位的檢查，還有一定限度，所以目前尚不易將CT檢查作為常規診斷手段，應在了解其優勢基礎上，合理選擇應用。CT檢查對中樞神經系統疾病的診斷價值較高，對顱腦外傷、顱內占位、腦血管病變以及椎管內腫瘤、腰椎間盤突出等病診斷效果好。螺旋CT掃描可以進行腦血管造影即CTA，在一定程度上可取代常規的腦血管造影。對胸部疾病的診斷，CT檢查隨著高分辨率CT及螺旋CT的應用，日益顯示出它的優越性，對肺內腫塊和氣道病變的診斷有很高的準確性，采用強化掃描能夠使縱隔內的病變及病變與大血管的關系得到很好的顯示。腹部及盆腔疾病的CT檢查，可對腹部器官的占位性、炎癥性、外傷性及胃腸病變的腔外侵犯和鄰近、遠處轉移均有很大的價值。心臟及大血管的CT檢查亦具有重要意義。

3磁共振成像（MRI）

3.1磁共振成像原理

磁共振成像（MRI）是根據生物體磁性核（氫核）在磁場中表現出的共振特性進行成像的高新技術，它的物理基礎為核磁共振理論，其本質是一種能級間躍遷的量子效應，實驗結果表明，利用磁共振現象可以研究物質的微觀結構。磁共振現象產生有三個基本條件：具有磁性的原子核、外界靜磁場和適當頻率的射頻脈沖。據此，人們以不同的射頻脈沖序列對生物組織進行激勵，從而使原子核產生共振，向外界發出電磁信號，并用線圈技術檢測其弛豫或質子密度，就出現了MRI。

3.2磁共振成像的特點

3.2.1多參數成像一般醫學成像技術都使用單一的成像參數，例如，普通放射、CT成像參數僅為X射線吸收，超聲成像只依據組織界面所反射的回波信號等；而MRI是一種多參數的成像方法，它至少有4個“組織參數”即T1、T2、N（H）和流f（v）。MRI成像還與所用機器脈沖序列及其參數有關，如TR、TE、TI、激勵角等。MRI成像可充分利用上述參數及其適當射頻脈沖序列，進行MRI掃描，以獲取更多有用的診斷信息。

3.2.2高對比度成像目前使用的MRI系統主要是用來觀測活體組織中氫質子密度的空間分布及其弛豫時間的新型成像工具，人體含有占體重70%以上的水，這些水中的氫核是核磁共振（NMR）信號的主要來源，其余信號來自脂肪、蛋白質和其他化合物中的氫質子。由于氫質子在體內的分布極為廣泛，故可在人體的任意部位成像。另一方面，由于水中的氫原子與脂肪、蛋白質等組織中的氫質子的NMR信號強度不同，使用磁共振圖像必然是高對比度的，MRI軟組織對比度明顯高于CT。

3.2.3任意方位成像CT主要為橫軸位斷層，冠狀位和矢狀位斷層比較困難。MRI掃描在患者體位不變的情況下，通過選擇梯度場進行橫軸位、矢狀位及任意方位成像，這樣對病變的顯示極為有利。

3.2.4能夠人體能量代謝進行研究T1和T2弛豫時間及其加權像本身反映質子群周圍的化學環境，即生理和生化信息的空間分布。正是因為大腦灰質中的氫幾乎都存在于水中，而白質中的氫大量存在于蛋白質中，所以二者在磁共振圖像上出現明顯對比。

3.2.5不使用造影劑可觀察心臟和血管結構SE序列時，利用血液的流空效應，心臟大血管內腔均表現為低信號，可診斷心臟、大血管病變，對診斷區分血管和實性結構十分有利。不用造影劑即可行非創傷性MRA和MR心臟電影檢查，還可行心臟動態和血流速度的分析。

3.2.6無電離輻射MRI用射頻（RF）脈沖的波長為數米，能量為10～7eV；而CT為短波電磁波波長為1A；高能量的X線對人體有輻射損傷。從能量上看RF只有CT的1/1010，因而不會對人體造成任何損害。3.2.7無骨偽影干擾CT檢查時骨的邊緣如巖骨、枕內粗隆、枕骨等處可出現條紋狀偽影，嚴重影響后顱凹的檢查質量對病變的診斷；MRI無骨偽影，對于CT上易出現骨偽影的部位MRI圖像質量顯著優于CT。

3.3磁共振成像的局限性

3.3.1成像速度慢第三代CT每幅圖像時間為幾秒鐘，螺旋CT僅為1s左右，MRI，常規自旋回波序列一幅T1WI和T2WI的成像時間分別為15～30s和25～35s。

3.3.2對鈣化灶和骨皮質病灶不夠敏感鈣化灶在發現病變和定性診斷方面均有很大的作用。在MRI上鈣化通常表現為低信號，另外，由于骨質中氫原子的含量較低，骨的NMR信號比較弱，使得骨質病變不能充分顯示，對骨細節的觀察比較困難。

3.3.3圖像易受多種偽影影響MRI的偽影主要來自設備、運動和金屬異物3個方面，常見的有化學偽影、卷褶偽影、截斷偽影、非自主性運動偽影、流動偽影、靜電偽影、非鐵磁性偽影和鐵磁性金屬偽影等。

3.3.4禁忌證多裝有心臟起搏器、疑有眼球金屬異物者、動脈瘤用銀夾結扎術后均應嚴禁作MRI檢查，體內留置金屬異物或金屬假肢者不易作MRI檢查。監護儀器、搶救器材不能帶入MR檢查室。

4MRI診斷的臨床應用

MRI診斷應用于臨床時間雖短，但已顯示出它的優越性，在神經系統應用較為成熟。三維成像和流空效應使病變定位診斷更為準確，MRI明顯優于CT。在縱隔MRI上，能夠很好地觀察腫瘤與血管間的解剖關系。對心臟大血管的形態與動力學的研究可在無創的檢查中完成。對腹與盆腔器官，MRI也有相當價值。在惡性腫瘤的早期顯示，對血管的侵犯以及腫瘤的分期方面優于CT。MRI對骨髓病變相當敏感，對關節及軟組織創傷或病變也很有優勢。功能磁共振成像就是人體行動功能活動的同時成像，有利于代謝功能方面進行研究，給惡性腫瘤的早期診斷帶來希望。

綜上所述，各種影像學檢查方法各有其特點及局限性。在臨床工作中，應根據病情需要有針對性地選擇檢查項目，既能解決臨床問題，又能避免浪費，節省醫療開支，臨床醫生應根據患者病情需要有的放矢地選擇不同的醫學影像學檢查方法，使其在不同疾病的診斷治療中發揮最有效的作用。