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浅谈数字化医学影像技术的发展动态

时间:2022-05-06 16:00:06 浏览次数:

摘 要:数字化医学影像技术最早在上世纪70年代开始发展,经历了计算机X线摄影、计算机断层扫描、直接X线摄影、磁共振影像、正电子断层扫描等发展历程,在这些技术的成熟过程中,数字化医学影像技术已经成为近年来研究的重点。本文主要针对数字化医学影像技术的发展动态进行分析。

关键词:数字化医学影像技术;发展动态;分析

现代计算机技术的发展带动数字化医学影像技术的进步。分子影像学就是一门分子生物学与现代医学影像学相互结合而发展形成的新兴的学科,它与经典的医学影像技术有些不同。通常情况下,经典的医学影像技术显示的是人体细胞分子病变的最终效应,是在解剖学上发生改变之后检测出异常。然而,分子影像学则能在未导致解剖学改变的病例的情况下,通过使用一些新的工具和试剂,经过一些特别的实验方法检测出疾病发生初期细胞发生的变化,可以去帮助医生了解病人疾病发展的状况,因此,它也是用来进行药物评测,疾病诊断的有效辅助工具。

1 主流数字成像技术的进展

1.1 计算机X线摄影(CR)

CR技术以影像板来记录X射线,用激光激发影像板,通过专用设备将影像板发射出的光信号转变为电信号,最后再在计算机的帮助下处理和成像。它与传统放射医学的不同之处在于CR是以IP代替胶片作为载体,因此,在现代化放射医学技术进展的过程中CR技术起着过渡的作用。

1.2 直接X线摄影(DR)

直接X射线摄影与传统的X线机相较而言有一些差别。首先,用探测器将信息转换成可被计算机识别的信号来取代胶片感光成像的方法;其次,利用计算机系统处理数字化图像的功能,整个过程全电动化操作,为医疗方面提供了便利。

直线X线摄影根据它的探测器的不同可大致分为三种类型。直接数字化成像,它的探测器为非晶硅平板,在空间分辨率上相较间接能量转换DR更具优势;间接数字化成像,常用的探测器有:碘化铯、硫氧化钆、碘化铯 / 硫氧化钆+ 透镜 / 光导 纤维 +CCD/CMOS和碘化铯 / 硫氧化 钆+ CMOS;影像增强器数字X摄影系统,它以CCD为探测器,如今普遍应用于数字肠胃系统和大型血管造影系统。

2 主要医学数字成像技术的发展动态

2.1 CR的最新进展

1)成像板的改进。成像板在结构上使用推出的新型材料,大大降低了荧线散射现象,使图像锐度和细节分辨力得到了提升,因此,图像的质量得到了明显改善。

2)扫描方式的改进。以线扫描技术取代飞点扫描技术,用CCD作为图像收集器,使扫描的时间明显缩短。

3)后处理软件加强与改进。随着计算机技术日益改进,许多的厂商推出了各式各样的软件。通过使用这些软件可以使图像一些不完美的区域得到显著改善,或者降低图像细节损失,从而得到色调更加协调的图片。

4)CR不断向DR相似的临床工作流程方向发展。与DR的分散工作流相似,CR在每个X线摄片室或操作控制台都可安装一个读片器;与DR能自动生成图像相似,图象重建和激线扫描过程自动完成。

2.2 DR技术的研究进展

1)非晶硅和非晶硒平板探测器数字成像的进展。主要的改变发生在晶体排列的结构上,据研究,针状和柱状结构的非晶硅和非晶硒能减少X线的散射,使图像的锐利度和清晰度得到提高。

2)CMOS平板探测器数字成像的进步。由CMOS平板探测器的荧线层可以产生与入射X线束相对应的荧线,荧线信号被CMOS芯片捕捉,最后经放大后被处理。因此,CMOS平面探测器的空间分辨率高达6.1LP/mm,是一种分辨力最高的探测器。然而,系统相对较慢的成像速度却成为CMOS平板探测器的一个弱点。

3)CCD数字成像取得了进步。CCD成像在材料、结构、和图像处理等方面有了改善,我们通过新引入的针状结构的X线闪烁体材料、高清晰高倍光学的组合镜和充填系数为 100% 的 CCD 芯片使成像的灵敏度、图像的清晰度和分辨率等都得到了提高。

4)DR临床应用具有广阔前景。低剂量、对医护人员的辐射损伤小和设备的使用寿命延长都是DR成像技术的优点。因此,DR成像能在胸、骨和乳腺检查方面具有优势而被广泛利用。其它的缺点则是价格相对较高。

3 医学数字成像的前沿技术——分子影像学

分子影像学即是利用一些影像学手段去了解在组织、细胞和亚细胞水平上某些分子,可以展示出在活体的状态下分子水平上的变化。同时,我们也可以通过利用这一技术去探索人体内在不易被发现的生命信息,在疾病发生的前期就得到诊断和相关的治疗。

4 医学数字成像技术的发展趋势

分子影像学是医学数字成像技术主要的研究方向,将有极大的可能成为医学影像技术的发展趋势。同时,经典影像学作为主流技术,依然具有极大的潜力。

参考文献:

[1] 王胜林.计算机辅助手术系统对骨科植入物准确稳定置入的导航作用[J].中国组织工程研究与临床康复,2008(22).

[2] 刘光元,刘昕曜.分子影像学国内外研究现状与发展动向[J].医学研究生学报,2010(03).

[3] 余厚军,白亚妮,张学昕,劉凯,林颖,尤志军.数字X线成像技术的新进展[J].医疗卫生装备,2008(10).

[4] 詹松华,陈星荣.数字X线成像技术的进展[J].中国医学计算机成像杂志,2008(05).

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