醫(yī)學(xué)影像學(xué)在臨床檢查中的應(yīng)用

范振中

（吉林省第二榮復(fù)軍人醫(yī)院放射科，吉林四平 136502）

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

1 X線成像

1.1 X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(jié)構(gòu)的解剖及病理狀態(tài)。

1.2 X線圖像的特點(diǎn)

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

1.3 X線診斷的臨床應(yīng)用

X線診斷是重要的臨床診斷方法之一，是影像學(xué)的基礎(chǔ)，已經(jīng)積累了非常成熟的經(jīng)驗(yàn)，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(yīng)首先選用X線檢查。

2 計(jì)算機(jī)體層成像（CT）

2.1 CT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(jìn)行掃描，由探測器接受透過該層面的X線，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽庵螅晒怆娹D(zhuǎn)換器變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，輸入計(jì)算機(jī)處理。圖像形成的處理有如將選定層面分成若干個(gè)體積相同的長方體稱為體素。掃描所得的信息經(jīng)計(jì)算機(jī)處理獲得每個(gè)體素的X線衰減系數(shù)或吸收系數(shù)，再排列成矩陣即數(shù)字矩陣，數(shù)字矩陣可存儲于磁盤或光盤中。經(jīng)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器把數(shù)字矩陣中的每個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換為黑白不等灰度的小方塊，即像素，并按矩陣排列，即構(gòu)成CT圖像，故CT圖像是數(shù)字化圖像，是重建的斷層圖像。

2.2 CT成像的特點(diǎn)

CT圖像是由一定數(shù)目由黑到白不同灰度的像素按矩陣排列所構(gòu)成，這些像素反映的是相應(yīng)體素的X線吸收系數(shù)。CT圖像可以用組織對X線的吸收系數(shù)來說明其密度高低的程度，具有一個(gè)量的概念，即用CT值來表示，其單位為Hu（Hounsfieldunit），CT值表示組織結(jié)構(gòu)的相對密度。水的CT值為0 Hu，人體中密度最高的骨皮質(zhì)的CT值為＋1 000 Hu，空氣的CT值最低為-1 000 Hu。人體中密度不同的各種組織的CT值則居于-1 000～＋1 000 Hu范圍內(nèi)。

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(jìn)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(fā)現(xiàn)的病變。CT圖像可顯示人體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，普通平片是用二維圖像顯示三維結(jié)構(gòu)，對重疊的結(jié)構(gòu)常難于分辨，CT則能較好地解決此問題。

2.3 CT的臨床應(yīng)用

CT的診斷價(jià)值高已得到普遍承認(rèn)，并被廣泛應(yīng)用于臨床，但CT設(shè)備比較昂貴，檢查費(fèi)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(guī)診斷手段，應(yīng)在了解其優(yōu)勢基礎(chǔ)上，合理選擇應(yīng)用。CT檢查對中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷價(jià)值較高，對顱腦外傷、顱內(nèi)占位、腦血管病變以及椎管內(nèi)腫瘤、腰椎間盤突出等病診斷效果好。螺旋CT掃描可以進(jìn)行腦血管造影即CTA，在一定程度上可取代常規(guī)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(yīng)用，日益顯示出它的優(yōu)越性，對肺內(nèi)腫塊和氣道病變的診斷有很高的準(zhǔn)確性，采用強(qiáng)化掃描能夠使縱隔內(nèi)的病變及病變與大血管的關(guān)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(yuǎn)處轉(zhuǎn)移均有很大的價(jià)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(jù)生物體磁性核（氫核）在磁場中表現(xiàn)出的共振特性進(jìn)行成像的高新技術(shù)，它的物理基礎(chǔ)為核磁共振理論，其本質(zhì)是一種能級間躍遷的量子效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用磁共振現(xiàn)象可以研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。磁共振現(xiàn)象產(chǎn)生有三個(gè)基本條件：具有磁性的原子核、外界靜磁場和適當(dāng)頻率的射頻脈沖。據(jù)此，人們以不同的射頻脈沖序列對生物組織進(jìn)行激勵，從而使原子核產(chǎn)生共振，向外界發(fā)出電磁信號，并用線圈技術(shù)檢測其弛豫或質(zhì)子密度，就出現(xiàn)了MRI。

3.2 磁共振成像的特點(diǎn)

3.2.1 多參數(shù)成像 一般醫(yī)學(xué)成像技術(shù)都使用單一的成像參數(shù)，例如，普通放射、CT成像參數(shù)僅為X射線吸收，超聲成像只依據(jù)組織界面所反射的回波信號等；而MRI是一種多參數(shù)的成像方法，它至少有 4 個(gè)“組織參數(shù)”即 T1、T2、N（H）和流f（v）。MRI成像還與所用機(jī)器脈沖序列及其參數(shù)有關(guān)，如TR、TE、TI、激勵角等。MRI成像可充分利用上述參數(shù)及其適當(dāng)射頻脈沖序列，進(jìn)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(tǒng)主要是用來觀測活體組織中氫質(zhì)子密度的空間分布及其弛豫時(shí)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(zhì)和其他化合物中的氫質(zhì)子。由于氫質(zhì)子在體內(nèi)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(zhì)等組織中的氫質(zhì)子的NMR信號強(qiáng)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(jìn)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(jìn)行研究 T1和T2弛豫時(shí)間及其加權(quán)像本身反映質(zhì)子群周圍的化學(xué)環(huán)境，即生理和生化信息的空間分布。正是因?yàn)榇竽X灰質(zhì)中的氫幾乎都存在于水中，而白質(zhì)中的氫大量存在于蛋白質(zhì)中，所以二者在磁共振圖像上出現(xiàn)明顯對比。

3.2.5 不使用造影劑可觀察心臟和血管結(jié)構(gòu) SE序列時(shí)，利用血液的流空效應(yīng)，心臟大血管內(nèi)腔均表現(xiàn)為低信號，可診斷心臟、大血管病變，對診斷區(qū)分血管和實(shí)性結(jié)構(gòu)十分有利。不用造影劑即可行非創(chuàng)傷性MRA和MR心臟電影檢查，還可行心臟動態(tài)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(shù)米，能量為10～7 eV；而CT為短波電磁波波長為1 A；高能量的X線對人體有輻射損傷。從能量上看RF只有CT的1/1 010，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(shí)骨的邊緣如巖骨、枕內(nèi)粗隆、枕骨等處可出現(xiàn)條紋狀偽影，嚴(yán)重影響后顱凹的檢查質(zhì)量對病變的診斷；MRI無骨偽影，對于CT上易出現(xiàn)骨偽影的部位MRI圖像質(zhì)量顯著優(yōu)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(shí)間為幾秒鐘，螺旋CT僅為1 s左右，MRI，常規(guī)自旋回波序列一幅 T1WI和T2WI的成像時(shí)間分別為 15～30 s和 25～35 s。

3.3.2 對鈣化灶和骨皮質(zhì)病灶不夠敏感 鈣化灶在發(fā)現(xiàn)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(xiàn)為低信號，另外，由于骨質(zhì)中氫原子的含量較低，骨的NMR信號比較弱，使得骨質(zhì)病變不能充分顯示，對骨細(xì)節(jié)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(shè)備、運(yùn)動和金屬異物3個(gè)方面，常見的有化學(xué)偽影、卷褶偽影、截?cái)鄠斡?、非自主性運(yùn)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(jié)扎術(shù)后均應(yīng)嚴(yán)禁作MRI檢查，體內(nèi)留置金屬異物或金屬假肢者不易作MRI檢查。監(jiān)護(hù)儀器、搶救器材不能帶入MR檢查室。

4 MRI診斷的臨床應(yīng)用

MRI診斷應(yīng)用于臨床時(shí)間雖短，但已顯示出它的優(yōu)越性，在神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用較為成熟。三維成像和流空效應(yīng)使病變定位診斷更為準(zhǔn)確，MRI明顯優(yōu)于CT。在縱隔MRI上，能夠很好地觀察腫瘤與血管間的解剖關(guān)系。對心臟大血管的形態(tài)與動力學(xué)的研究可在無創(chuàng)的檢查中完成。對腹與盆腔器官，MRI也有相當(dāng)價(jià)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(yōu)于CT。MRI對骨髓病變相當(dāng)敏感，對關(guān)節(jié)及軟組織創(chuàng)傷或病變也很有優(yōu)勢。功能磁共振成像就是人體行動功能活動的同時(shí)成像，有利于代謝功能方面進(jìn)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(xué)檢查方法各有其特點(diǎn)及局限性。在臨床工作中，應(yīng)根據(jù)病情需要有針對性地選擇檢查項(xiàng)目，既能解決臨床問題，又能避免浪費(fèi)，節(jié)省醫(yī)療開支，臨床醫(yī)生應(yīng)根據(jù)患者病情需要有的放矢地選擇不同的醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查方法，使其在不同疾病的診斷治療中發(fā)揮最有效的作用。

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