[转帖] 放射诊断学21世纪发展趋势

 放射诊断学21世纪发展趋势

The Development Trend of Diagnostic Radiology in 21 Century

北京市神经外科研究所神经影像室戴建平
Dai Jianping MD. Beijing Neurosurgical Institute

摘要 　大部分放射诊断新技术是基于计算机与传统放射技术结合发展的结果，包括CT\DSA和CR等技术，它们可以检测出体内传统Ｘ线技术难以发现的微小密度变化。计算机技术和Ｘ线探测器技术的进步使这些技术的密度分辨率和空间分辨率有了显著的提高。磁共振技术则与传统Ｘ线技术完全不同，它不是单纯地对人体组织进行观察，而是主动地激发组织使之产生信号，通过使用不同的激发方法可以产生不同的信号，这样就大大地丰富了组织的信号对比度，扩展了领域应用。随着近几年来计算机软硬件技术的发展和各种新材料、新工艺的出现，放射诊断学的各领域都出现了明显的技术进步，已经不仅仅用于显示人体的组织结构，而且能够显示体内的某些生理和功能信息。在21世纪的放射诊断学中，病人将接受更少或无放射辐射，获得更多的解剖和生理信息，并可以显示人体大体和显微解剖结构。放射诊断学诞生于百年之前，但在近二三十年间出现迅速的发展。目前放射诊断学的主要手段包括CT\DSA\CR和MR等。

ABSTRACT The diagnostic radiology gets rapid development in recent decades by applying the computer technology.The new radiological methods include CT,DSA and CR.These new technologies detect subtle density changes in the human body that can be shown by conventional X-ray technology. The advance in computer science and the development of X-ray detector make superior density and spatial resolution. Magnetic resonance imaging is fundamentally different from X-ray technology.It excites the tissues by pulse sequences to general signal intensity to construct the MR image.The different MR pulse sequences will general the image with different signal intensity.Then,we can get MR image with the contrast as we like.The rapid development of both hardware and software of computer technology and the invention of new materials and new methods make prominent advance in diagnostic radiology. Nowadays,the radiology not only displays the anatomic and physiological information,show both gross and microscopically structures, and patients will receive no or much less radiation.

一、磁共振技术的新进展

ＭＲ快速扫描技术和不同类型的脉冲序列设计极大地扩展了ＭＲ的应用领域。新ＭＲ扫描技术主要归因于大功率高切率的梯度场，图像处理高速计算机系统，新的图像处理软件，先进的脉冲序列设计，和相控阵等新接收线圈设计等。
１.脑功能性ＭＲ
产生功能性ＭＲ信号主要有两个机制。第一，人体某些功能活跃时（如对指运动），相应的大脑皮层中枢功能活跃（中央前回手指运动功能区功能活跃），相应皮层功能区血供增加，但功能区的耗氧量并不成比例增加，仅有轻微增加，这样，功能区毛细血管内的含氧血红蛋白增加。第二，血液的氧和影响血液的磁化程度。脱氧血红蛋白具有顺磁性，在磁化敏感成像时使信号降低，而含氧血红蛋白为抗磁性，不会使磁化敏感成像信号降低。脑功能活跃区血液内主要为含氧血红蛋白，在磁化敏感成像中表现为微弱的高信号，非功能活跃区血液内主要为脱氧血红蛋白，在磁化敏感成像中表现为低信号，这样，功能区与非功能区形成信号对比。　　使用不同的功能刺激方式，脑功能性ＭＲ可以用于研究正常大脑相应皮层中枢的位置，如视觉中枢，运动中枢，嗅觉中枢，听觉及语言中枢的位置。在颅内病变中，可观察病变对皮层中枢的影响。使用脑功能ＭＲ可显示颅内肿瘤与大脑重要功能中枢的关系，在神经外科手术前明确皮层中枢的位置，以在手术中保护皮层中枢，提高病人的生存质量和手术成功率。
２.脑灌注ＭＲ
也称动态磁化敏感成像(dynamic susceptibility imaging)。脑灌注ＭＲ使用磁化敏感脉冲序列，通过静脉内团注磁化敏感对比剂，观察磁化敏感对比剂在第一次通过脑组织时造成的磁化敏感效应。磁化敏感效应引起的脑组织信号下降，信号下降的程度将反应出脑组织的血液动力学改变，通过适当的计算机处理，可得到rCBA，rCBF和MTT(mean transition time)在显示脑血液动力学改变中，脑灌注MR可取得某些与PET相似的结果。动物实验证实，脑灌注MR可脑血管闭塞后立即发现相应的脑灌注下降，以最早显示脑梗死的方法之一。脑灌注MR还可以显示脑灌注不足但尚未发生梗死的区域。当颈内动脉严重狭窄时或动静脉畸形出现盗血现象时，由于动脉灌注压下降，使血液的平均通过时间延长及脑血容量增加，但脑组织尚未发生不可逆缺血损伤。脑灌注MR的MTT和rCBV图可显示上述的改变，显示缺血的范围。但脑缺血的血液动力学改变十分复杂，有关的研究仍需进一步进行。脑灌注ＭＲ还可显示脑内肿瘤的供血情况，有助于判断肿瘤的良恶性，还对鉴别肿瘤复发和放射性坏死。?通过对血液质子相位进行标记，观察这些质子在脑内的分布，无需静脉团注对比剂即可显示脑组织的灌注信息。
３.脑扩散ＭＲ
脑扩散ＭＲ使用一对大小相等方向相反的扩散敏感梯度场，该梯度场对静止组织作用的总和为零，但水分子在不断扩散，可受扩散敏感梯度场的影响而产生相位变化。脑扩散ＭＲ能够早期显示脑梗死。脑梗死区域在水含量增加而产生Ｔ２信号改变之前，首先引起的细胞毒性水肿使水分子扩散下降，使脑扩散ＭＲ可以早期显示脑梗死。此后，梗死区域随着脑组织坏死，坏死区的水扩散系数逐渐增加，最后扩散系数与ＣＳＦ相似，因此可用脑扩散ＭＲ判断脑梗死的时间。扩散系数与温度成正比，扩散ＭＲ也有助于显示体内温度信息。神经纤维的走行方向对水分子的扩散也有影响，顺纤维走行方向扩散系数大于垂直于纤维走行方向。脑扩散ＭＲ还可用于鉴别表皮样囊肿和蛛网膜囊肿，表皮样囊肿为实性组织，扩散系数较低；而蛛网膜囊肿内含脑脊液，扩散系数较高，与脑室内脑脊液相似。
４.其它MR技术
最新的MR系统使用不同的技术来增加图像信噪比，提高病变检出率，增进信号的组织特异性。磁化转移对比(MTC)技术通过抑制自由水与结合水的磁化转移信号，抑制正常组织信号，增加正常与病变的对比，提高病变的检出率。梯度回波技术对脑内的含铁血黄素十分敏感，有助于检出出血性病变。FLAIR技术是一种水抑制T2加权扫描，能够在保持T2加权像对检出病变十分敏感的同时，减轻脑脊液信号的干扰，对显示邻近脑脊液的病变十分有利。脂肪抑制技术和ＳＴＩＲ技术可以特异性地抑制脂肪信号。通过三维扫描技术，可对图像进行任意平面的重建，也可使用仿真内窥镜技术对气管和颅内大血管进行内窥镜观察。ＭＲ波谱能够发现组织内是否存在着某些化学物质，可用于判断病变的性质。ＭＲ显微镜已经具有观察细胞水平结构的能力。
二、CT技术新进展
近年来，随着高热容量CT管球、高速计算机、高灵敏度探测器和高度精确伺服系统的出现，CT扫描速度不断提高，应用领域不断拓宽。
１.螺旋CT和多层CT
螺旋CT使用滑环技术和高热容量CT管球，可连续不停地扫描整个需要检查的范围。螺旋CT由于扫描和重建速度更快，可以做出更快的诊断。病人从上床到下床时间更短，可以增加病人舒适度，这对儿童、外伤病人和其它疼痛或不合作病人顺利完成检查十分重要。结合亚秒级扫描和心电门控技术，CT已经开始应用于心脏检查。螺旋ＣＴ的快速扫描、成像和诊断将提供更高的医疗质量和更好的病人满意度。多层CT在螺旋CT的基础上，使用多排探测器矩阵，每一排探测器数据可单独完成一层图像重建，也可多层探测器数据区同完成一层图像重建。每次扫描可以同时完成四层图像采集，最小扫描层厚为0.25cm。多层CT在螺旋CT的基础上进一步提高了扫描速度。由于多层CT充分利用了每一次Ｘ线曝光，扫描时间缩短，可在减少病人的放射辐射剂量同时，延长球管的使用寿命。　　螺旋CT和多层CT均为3D容积数据采集，利用3D数据和先进的图像处理软件，可以进行高质量的３Ｄ立体重建、任意平面重建、和虚拟内窥镜显示，如颅骨３Ｄ显示，气管内窥镜等。对不合作的争诊病人来说，快速扫描几乎决定了扫描成功与否。通过静脉内注射对比剂，结合CT快速扫描及3D重建技术，使CT血管造影成为可能。２.CT血管造影　　CT血管造影使用螺旋或多层CT技术，通过静脉内注射对比剂，在血管内对比剂浓度达到高峰时，快速完成特定范围扫描，通过CTA重建软件，显示其中的血管影像。主要的CTA血管重建方法包括：最大密度投影法(MIP)，表面阴影投影法(SSD)和容积显示等三种方法。CTA可用于常规血管造影检查前的筛选检查，也可利用CTA可任意角度重建的特点，从某个特定的角度观察病变，使病变显示最佳，补充双平面常规血管造影摄影角度不足的缺陷，为手术提供更多的病变信息。３.灌注CT 脑灌注CT也是在快速CT扫描技术基础上的CT应用新领域。同脑灌注MR相似，脑灌注CT也通过静脉内团注对比剂，再使用快速扫描技术观察对比剂在第一次通过脑组织时的脑组织密度变化的情况。脑组织的密度变化即血液内造影剂的浓度的变化，可反应出脑组织的血液动力学改变。该技术可用于评价脑缺血时脑组织的血液动力学改变以及肿瘤的血液供应。但不足的是，它只能进行一个层面的脑灌注成像。三、DSA技术新进展 　　DSA技术具有很高的密度分辨率，可显示血管内少量对比剂产生的密度改变，使每次对比的对比剂注射剂量降低。最新的螺旋DSA技术可在造影时旋转Ｘ线管球和机架，可3D动态地显示血管结构。造影用器械也在不断改进，使手术过程更加安全可靠. 四.Ｘ线技术新近展 　　传统的Ｘ线摄影技术已经与计算机技术结合，产生了全新的Ｘ线摄影方法，即CR(computer radiography,CR)。CR技术使用摄像板而传统的胶片记录穿过人体的Ｘ线信息，它具有低辐射，高曝光宽容度，可调节显示窗显示需要观察的结构等特点，是未来放射科的发展方向之一。
五.PACS系统
随着放射诊断学于计算机技术的紧密结合，数字信号已经取代Ｘ线胶片成为放射学的主要存储和记录方式，这样通过光纤网络传送各种放射影像学检查结果已经成为可能。PACS(picture archiving and communication system)系统，即图像贮存和通讯系统，就是用于传输图像数据的网络系统。通过PACS系统，可以在病房或手术室内的终端上调取病人的最新或已存储的影像检查结果，还可用于远程会诊等，最终可实现无胶片化的影像检查。

　

                                                                --摘自中华医学影像技术网