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【關鍵詞】醫(yī)學影像技術;醫(yī)學影像診斷;臨床應用
醫(yī)學影像包含了超聲、介入、MRI、CT及X線等多種不同門類的新興醫(yī)學技術,自X線在1895年被發(fā)現(xiàn)以來,臨床醫(yī)學影像技術經(jīng)歷了快速的發(fā)展時期。而在此之前,醫(yī)療人員進行診斷時除了解剖之外,就是依靠視、觸、叩、聽診對病情進行了解。由于不同的影像檢查技術在應用方面的差異,使得每種檢查技術具備自身的特點,因而醫(yī)學影像診斷對于醫(yī)學影像技術的依賴性也不斷增加。本文對醫(yī)學影像技術和醫(yī)學影像診斷之間存在的關系進行了分析,并且從專業(yè)的互補性和獨立性兩個方面對醫(yī)學影像診斷中影像技術的臨床應用進行了探究。
1醫(yī)學影像技術與醫(yī)學影像診斷的專業(yè)互補性
醫(yī)學影像診斷離不開醫(yī)學影像技術的支持,二者之間存在十分緊密的關系。醫(yī)學影像技術水平的提升及工作層面的拓展需要影像診斷的科學指導,而醫(yī)學影像診斷水平的提升同樣需要高水平的醫(yī)學影像技術作為保障。只有通過醫(yī)學影像診斷及時將結果反饋出來,才能逐步提升醫(yī)學影像技術水平。由于不同的醫(yī)學影像技術的成像原理是存在差別的,并且不同的影像學技術的專業(yè)性較高,例如超聲檢查、CT、MRI等方法各有特點,在臨床應用過程中,對檢查的結果進行分析與研究,能夠發(fā)現(xiàn)不同的技術各有優(yōu)勢,但也存在一定的不足和缺陷[1]。對于疾病的診斷,并非通過醫(yī)學影像技術就能夠得出最準確的結論,有時僅通過一種影像學技術就能進行診斷,而采用其他的檢查方式則難以檢出異常。即使不同的影像學技術都能對一些疾病進行檢查,但也應當出于對患者經(jīng)濟角度的考慮,選擇最為經(jīng)濟且適合的檢查方法。
醫(yī)學影像技術和醫(yī)學影像診斷在本質上是緊密聯(lián)系的,并且二者之間相互依賴、相互滲透、相互制約,在相互促進的過程中促進各自的發(fā)展。隨著當前醫(yī)學影像技術的不斷成熟與發(fā)展,醫(yī)學影像診斷和醫(yī)學影像及時之間的界限逐漸變得模糊[3]。在整個醫(yī)療環(huán)境中,隨著新業(yè)務、新技術、新材料以及性科學的出現(xiàn)及快速發(fā)展,使得醫(yī)學影像診斷與醫(yī)學影像技術之間實現(xiàn)了有效的融合,這在一定程度上縮短了患者的治療周期,大大提升了醫(yī)療水平。
2醫(yī)學影像的專業(yè)獨立性
在醫(yī)學影像技術工作中,主要涵蓋以下4個方面;(1)是具有常規(guī)放射學,超聲醫(yī)學核磁共振及CT等系統(tǒng)理論知識與操作技能;(2)是具有臨床醫(yī)學、基礎醫(yī)學和電子學等有關理論知識;(3)是在疾病診斷中比較熟悉各種影像診斷技術的應用;(4)是比較熟悉醫(yī)學影像學各專業(yè)分支技術和發(fā)展趨勢。
在醫(yī)學影像診斷工作中,主要涵蓋以下4個方面:(1)是比較熟悉臨床醫(yī)學、基礎醫(yī)學及現(xiàn)代醫(yī)學有關知識;(2)是在臨床疾病診斷中具有應用多種影像技術診斷的能力;(3)是對醫(yī)學影像領域的各種技術具有深入的認識了了解;(4)是對醫(yī)學影像學分支的有關前沿技術和發(fā)展趨勢比較熟悉。
影像技術工作主要是為臨床影像診斷提供多角度、多方位準確可靠的醫(yī)學影像信息,為影像診斷提供重要依據(jù)。影像診斷工作主要是詳細觀察、分析影像技術工作中所能提供的信息,對其進行綜合歸納,以獲得比較客觀的醫(yī)學診斷結論。
3醫(yī)學影像技術的發(fā)展及展望
1.醫(yī)教結合,提高醫(yī)學影像技術學教師團隊的技能。醫(yī)學影像技術課是最具顯著特征的培養(yǎng)動手能力的實踐性課程,教師要有過硬的技能才能實實在在地上好本門課,該團隊教師注重醫(yī)教結合,切實提高操作技能。
1.1先期、分散實行院外醫(yī)教結合。學習與進修是提高教師技能的常規(guī)手段,在此基礎上,該團隊教師首先采取先期、分散、較長期地實行院外醫(yī)教結合。一位擔任超聲技術課的老師一直在附屬醫(yī)院連續(xù)上班11年,一位擔任放射技術課的老師多年來一直在本市中醫(yī)院上班,數(shù)名老師多次利用寒署假到市醫(yī)院上班。
1.2整體實行院內醫(yī)教結合。2007年下半年以后,醫(yī)學影像教研室全體教師到附屬醫(yī)院放射科和超聲科統(tǒng)一排班值班,整體實行院內醫(yī)教結合,通過臨床“大練兵”,提高了處理臨床病人的能力,豐富了臨床案例,為突出技能教學打下了基礎,教師們講課生動,設計實驗、實訓更切合實際,達到教學與實際的“零距離”,打造出一支名副其實的“雙師”型教師團隊。
2.教研活動,針對臨床需求剖析教材實踐性知識點,明確教學重點
該團隊教師融入臨床工作后,對現(xiàn)階段專業(yè)崗位現(xiàn)狀及科室用人需求有深刻的把握,在教研業(yè)務活動中緊緊結合臨床實際,逐一剖析出教材各章各節(jié)的有現(xiàn)實指導意義的實踐性知識點。此時,在制定教案、書寫講稿、制作課件及實時授課等教學各環(huán)節(jié)活動中以此為中心來進行,明確教學重點。這樣,徹底改革舊時課前準備模式,保證了課前準備突出技能,有效設計各環(huán)節(jié)的教學文件,做到所講的每一個理論都要聯(lián)系所指導的實踐,理論知識與實踐緊緊相扣,保證了所授知識點對臨床應用的指導價值。該課程每章末均布置了突出技能訓練特征的課后練習題,形式多樣且與國家上崗證統(tǒng)一考試接軌,內容切合目前醫(yī)院發(fā)展實際需要。
3.突出臨床實訓,提高學生技能。
3.1多手段設計訓練方案。醫(yī)學影像技術課特別注重實踐技能訓練,根據(jù)大綱要求,設計多手段訓練方案。大體分為基礎性實驗和操作性實訓,分別采取教師示教、學生訓練、小組配對(醫(yī)生與病人)訓練等方式,實驗實訓時間分為課堂訓練、課間訓練和周末節(jié)假日訓練,實驗實訓場所分為校內實驗室和附屬醫(yī)院臨床實訓場所。在執(zhí)行大綱的基礎上對重點章節(jié)增設了實踐技能訓練與考核。如“普通攝影”一章,設計了一百多個攝影位置,印制了書面的操作考核標準、考核評分標準、補訓練計劃,學生單人進行、人人合格,做到一章一節(jié)地過關,切實保障每位學生達到百分之百的合格后進入后續(xù)章節(jié)的學習。
3.2拓展實訓場所。為進一步提高學生技能,醫(yī)學影像技術課的實驗實訓由原來的校內實驗室擴展到附屬醫(yī)院放射科及超聲科進行,校內實驗室主要用于安排基礎性實驗,附屬醫(yī)院放射科及超聲科主要用于安排臨床操作性的實訓。醫(yī)學影像教研室整體實施醫(yī)教結合以后,為安排學生到本院附屬醫(yī)院放射科和超聲科提供了條件和保障,在協(xié)調安排好臨床工作和教學工作的基礎上安排學生到醫(yī)院實訓,現(xiàn)場病人真實,身臨其境,實時操作,效果好。
4.崗前培訓,與畢業(yè)實習接軌
數(shù)年來,在醫(yī)學影像技術專業(yè)學生離院實習前安排了崗前操作培訓與考核,針對實習操作科目進行實訓指導與檢測,人人過關。對檢測不過關者須補操作訓練,合格后方可安排實習。此舉有助于學生到實習單位后很快進入崗位角色,受到實習單位的肯定。
5.利用外部醫(yī)院資源,提高學生技能
醫(yī)學影像技術課長期、系統(tǒng)聘用市內三家醫(yī)院影像科中級以上的醫(yī)技師擔任部分專業(yè)技能課教學和見實習帶教工作。外聘教師富含實踐成分的授課內容與方式促進了實用型人才的培養(yǎng),彌補了如MRI、DSA和核醫(yī)學等我院目前無校內實驗、實訓條件的科目的實踐性教學;外聘教師結合崗位工作實際,創(chuàng)造“身臨其境”的教學意境,體現(xiàn)了教學與崗位的“零距離”,學生專業(yè)熱情高;同進加強了師生感情,方便學生利用周末、節(jié)假日自行到外聘教師所在醫(yī)院見實習。
二、創(chuàng)新點:該成果的創(chuàng)新點:凸顯實踐技能特征,教學活動過程各具特色。
1.教師提高技能的醫(yī)教結合手段有特色:整體醫(yī)教結合,大面積提高教師技能。學習與進修是提高教師技能的常規(guī)手段,而該團隊教師則重點采取醫(yī)教結合“大練兵”手段。部分教師先期、分散到市醫(yī)院及市中醫(yī)院進行院外醫(yī)教結合,從2007年下半年起全體教研室整體實行院內醫(yī)教結合,系統(tǒng)排班值班,充分利用教學之余參與臨床實踐,打造出一支名副其實的“雙師”型教師團隊。
2.緊扣臨床剖析教材知識點有特色:保證每個知識點的臨床指導作用。該團隊教師融入臨床工作后,對專業(yè)崗位需求及科室用人設置有深刻的把握,因此緊緊結合臨床實際,逐一剖析教材各章各節(jié)知識點,保證了解析出的知識點對臨床應用的指導價值。深層次知識點的剖析,保證了課前準備的突出技能,為授課、實驗實訓提供了重點。作為設計教案、制定講稿、制作多媒體課件等結合臨床實際有效調整理論與實訓的關系。多方法授課,突出技能知識的講授與操作訓練。
3.設計技能考核及崗前訓練有特色:促進學生進入臨床盡快上崗。數(shù)年來,醫(yī)學影像檢查技術課對重點章節(jié)都增設了課間的實踐技能考核,單獨制表,有技能操作標準,有考核評分標準,有補訓練計劃,切實保障每位學生達到百分之百的合格后進入后續(xù)章節(jié)的學習。數(shù)年來,在該專業(yè)學生離院實習前安排了崗前操作培訓與考核,針對實習操作科目進行實訓指導與檢測,人人過關,有助于學生到實習單位后很快進入角色,受到實習單位的肯定。
4.拓展實訓場所有特色:突破性地提高了學生動手能力。為進一步提高學生技能,醫(yī)學影像技術課的實驗實訓由原來的校內實驗室擴展到附屬醫(yī)院放射科及超聲科進行,前者主要用于安排基礎性實驗,后者主要用于安排臨床操作性的實訓,到醫(yī)院實訓,現(xiàn)場病人真實,身臨其境,效果好。5.利用外部資源提高學生技能有特色:常年外聘醫(yī)院醫(yī)技師任教,實踐生教學效果顯著。醫(yī)學影像技術課長期、系統(tǒng)聘用醫(yī)院影像科中級以上的醫(yī)技師擔任部分專業(yè)技能課教學和見實習帶教工作。外聘教師實踐性強,教學身臨其境,實現(xiàn)了教學與崗位的“零距離”,學生專業(yè)熱情高;對如MRI、DSA和核醫(yī)學等我院目前無校內實驗、實訓條件的科目教學提供了彌補措施;加強了師生感情,方便學生利用周末、節(jié)假日自行到外聘教師所在醫(yī)院見實習。
三、應用情況:該成果的應用與推廣正在不斷深化之中
1.已應用情況
該成果已用于醫(yī)學影像技術專業(yè)四個年級八個班級434人的《醫(yī)學影像技術學》教學中,經(jīng)突出技能的培養(yǎng),學生動手能力強,實習后進入角色快,處理病人能力強。去年以來省級實習醫(yī)院留院工作5人,地市州級實習醫(yī)院留院工作18人,成都市區(qū)縣醫(yī)院工作近30人,該專業(yè)連年就業(yè)率均接近100%。通過醫(yī)教結合,教師們提高了臨床操作技能,豐富了實踐性知識,提升了課堂教學效果。一名教師主持進行了“整體結合對醫(yī)學影像技術專業(yè)實踐性教學的成效研究”的研究,并獲我院教學成果二等獎。一名教師通過將臨床實踐的體會與教學聯(lián)系,撰寫的《大型醫(yī)療設備MRI、CT、DSA、DR等檢查影像技師診斷意識的培養(yǎng)》一文在全國醫(yī)學影像技術教研學術會上大會發(fā)言交流。多年來常年外聘教師,利用外部醫(yī)院資源參與教學,教學實踐性強,學生熱情高;彌補了我院目前無校內實訓條件科目(如MRI、DSA)的實踐性教學;提供了學生到外院實驗實訓的條件,拓展學生實訓的時間和空間。數(shù)年來利用外院資源教學,取得了經(jīng)驗,一名教師撰寫的經(jīng)驗總結論文《常年外聘醫(yī)院影像科人員任教的管理體會》于2008年8月在貴州遵義召開的全國醫(yī)學影像技術教研學術會大會發(fā)言,并獲一等獎。醫(yī)學影像技術教學團隊匯集實踐教學成果,建成《醫(yī)學影像檢查技術學》省級精品課程,并已將該成果運用于本專業(yè)各班的教學中。從網(wǎng)站上閱讀比較及同行專家評價,與國內同課精品課程相比,我院該精品課程在教案設計、課后練習、多媒體授課等方面均突出技能,從內容到形式顯現(xiàn)特色。醫(yī)學影像技術教學團隊于2008年10月評為“院級優(yōu)秀教學團隊”。
[關鍵詞]醫(yī)學影像;影響物理;成像技術
中圖分類號:R310 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)21-00333-01
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,后者主要用于醫(yī)學臨床診斷和治療。醫(yī)學影像物理和技術是醫(yī)學物理學的重要分支,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射線照相術對人體內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)學領域。隨著x射線顯像增強技術的發(fā)展,x射線的血管造影術和其他臟器的專用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)了各種高新技術在醫(yī)學成像設備中的應用。目前核磁共振主要應用包括人腦認知功能成像,用于揭示大腦工具機制的認知心理實驗測量。
2.3 核醫(yī)學成像
核醫(yī)學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研究,而平面的γ相機已經(jīng)處于被淘汰的水平。
核醫(yī)學成像設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。這是其他設備如超聲波檢查不可能完成的任務。這就是臨床醫(yī)學上所說的早期診斷,核醫(yī)學影像設備能夠快速發(fā)展歸功于此。但是核醫(yī)學成像存在空間分辨率差、病理和周圍組織的相互關系很難準確定位的確定,因此,還需要醫(yī)學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、介入治療和預后影像檢測中得到發(fā)展。目前,超聲波設備已有超過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、圖像的重復性依賴于操作人員等。
3 關于醫(yī)學軟件問題
3.1 基本情況分析
成像的硬件設備要完成功能離不開醫(yī)學軟件的支持,對于這些醫(yī)學軟件按照和硬件設備的關系,可分為三個層次:
第一層,工作和硬件緊密結合的軟件。主要功能是負責成像設備的運動控制,對數(shù)據(jù)的采集,圖像預處理和重建,完成數(shù)據(jù)分析。
第二層,主要負責對醫(yī)療器械產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分析、處理軟件。這種軟件的應用需要來自醫(yī)學物理人員,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,這類軟件應用情況明顯滯后。
第三層,主要功能是完成醫(yī)學信息的整合的軟件,用于醫(yī)療過程中醫(yī)療信息,醫(yī)學工作的管理。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)學影像技術集成管理和開拓影像資源應用范圍的重要技術手段。PACS將醫(yī)學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)設備上采集的數(shù)據(jù)運用于病人的診療中,結合數(shù)據(jù)和醫(yī)學影像,對診斷信息綜合處理,以此提高診斷的準確率。
4 醫(yī)學影像物理和技術學科今后的發(fā)展
雖然存在各種不同的醫(yī)學影像模態(tài),但是目標只有一個,即為了更好的進行醫(yī)學研究診斷,隨著物理和計算機技術的發(fā)展,醫(yī)學影像技術會隨之提高。為了更好的為醫(yī)療服務,在今后的發(fā)展中,醫(yī)學影響物理和技術學科還需在以下幾方面繼續(xù)努力。
第一,用于成像的物質波產(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)生物質波的同時,還需要改變物質波的束流品質;
第二,將物質波和人體組織發(fā)生相互作用的規(guī)律模型化,為減少誤診率和定位誤差,把模型參數(shù)的最佳化,改善從影像中提取信息的質量和速度。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,高質量的實現(xiàn)圖像重建和顯示等。
在科學技術方面,開展醫(yī)學影像在腦功能成像研究中的應用、臨床診斷中的應用等,有利于拓寬醫(yī)學影像的市場。
5 結語
本文介紹了當今主流的幾種醫(yī)學成像技術,對各種成像方式的優(yōu)缺點進行了闡述,對日后醫(yī)學影像物理和技術的發(fā)展提出了自己的看法,希望能為那些為醫(yī)療服務的工作者們提供一些參考。隨著醫(yī)學影像物理和技術的不斷進步,醫(yī)療服務行業(yè)的科學化加速發(fā)展。
參考文獻
1.1影像組學的處理流程
影像組學的處理流程可分為5部分:①圖像獲?。虎诖_定感興趣區(qū);③圖像分割,采用人工方法或者計算機輔助;④特征的提取和量化;⑤數(shù)據(jù)分析,根據(jù)數(shù)據(jù)建立分類模型進行預測。
1.2核醫(yī)學中的影像組學發(fā)展
影像組學在本世紀初開始逐漸運用于核醫(yī)學領域,主要對正電子發(fā)射計算機斷層掃描儀(positronemissioncomputedtomography,PET)圖像中腫瘤內異質性進行研究[5-6]。其動機是在臨床實踐或一些研究中,最大標準化攝取值(standardizeduptakevalue,SUVmax)、平均標準攝取值(SUVmean)或代謝活躍的腫瘤體積(metabolicallyactivetumorvolume,MATV)等指標不能完全描述腫瘤的性質[7]。其中一些特征,如形狀和攝取異質性,可能反映不同腫瘤類型與其侵襲性、轉移潛能、對特定治療的反應程度以及預后有關[8-9]。與常規(guī)指標相比,量化這些特征可提供更高的臨床價值,尤其是在分層及識別治療反應較差的患者中。既往分析認為,CT或MRI圖像比PET圖像更具有優(yōu)越性,這是因為PET圖像的信噪比和空間分辨率較低,空間采樣也較差。此外,為利于臨床醫(yī)生視覺評估,重建的PET圖像常被平滑,圖像中可用信息被進一步減少。隨著PET-CT系統(tǒng)、飛行時間(timeofflight,TOF)技術的發(fā)展,對目前臨床金標準迭代算法的一些修正,過去的10年中PET圖像的保真度及定量精確度均有大幅改善[10]。
2影像組學在核醫(yī)學中的臨床應用
2.118F-FDGPET-CT影像特征分析
目前,影像組學在核醫(yī)學領域研究中大多數(shù)研究對象是18F-FDGPET-CT中的PET影像部分。要發(fā)揮影像組學的臨床價值需要大量的患者隊列和嚴格的統(tǒng)計分析方法,而部分研究只納入了20~70例患者。Soussan等[11]對54例局部晚期乳腺癌患者的初始18F-FDGPET-CT圖像進行回顧性研究,認為對于三陰性乳腺癌,結合高灰度游程(high-gray-levelrunemphasis,HGRE)與SUVmax可以獲得更高的受試者操作特征(receiveroperatingcharacteristic,ROC)曲線下面積(areaundercurve,AUC),AUC=0.83,而單獨運用SUVmax的AUC=0.77。Yip等[12]對54例食管癌患者放化療前后的PET-CT圖像進行研究,認為隨時間變化的熵和游程長度矩陣(run-lengthmatrix,RLM),可以比標準化攝取值(standardizeduptakevalue,SUV)更好的評估病理反應和患者生存的聯(lián)系。Bundschuh等[13]對27例直腸癌患者行新輔助化療前、開始后2周及化療完成后4周分別行18F-FDGPET-CT檢查,并對圖像進行分析,認為變異系數(shù)(coefficientofvariation,COV)對于治療早期的靈敏度68%、特異度88%以及治療后靈敏度79%、特異度88%的組織病理學反應評估有統(tǒng)計學差異。Mu等[14]對42例不同分期宮頸癌患者的18F-FDGPET-CT圖像進行研究,通過自動分類的支持向量機(supportvectormachine,SVM)分類器,得出運行率(runpercentage,RP)是最有判別力的指標,精確度達到88.1%,AUC=0.88,認為腫瘤異質性與腫瘤分期有很好的相關性。近年來,有研究納入較多患者(80~200例,甚至200例以上)18F-FDGPET-CT圖像進行研究。Cheng等[15]對88例T3和(或)T4分期的口咽鱗狀細胞癌患者腫瘤區(qū)域異質性進行研究,認為區(qū)域大小不均勻性(zone-sizenonuniformity,ZSNU)是進展的T分期口腔鱗狀細胞癌患者預后的獨立預測因子,并且可以改善預后分層。Xu等[16]應用紋理分析和模式分類對103例骨與軟組織病變患者的18F-FDGPET-CT圖像進行研究,認為該方法可提高對病變良惡性的鑒別能力,尤其是采用PET(熵和粗度)和CT(熵和相關性)紋理參數(shù)結合的時候效能最高,靈敏度為86.44%,特異度為77.27%,準確率為82.52%。Wu等[17]對101例早期非小細胞肺癌患者進行研究,得出最佳的預測模型包括兩個圖像特征,即瘤內異質性SUVmax,在獨立驗證隊列中,該模型的一致性指數(shù)為0.71,高于SUVmax(0.67)和腫瘤體積指數(shù)(0.64),當結合病變組織學類型后預后能力進一步提高,有助于醫(yī)生為早期非小細胞肺癌(non-smallcelllungcancer,NSCLC)患者量身定制合適的治療方案。Gao等[18]研究了132例肺癌患者,認為基于SVM的算法對于淋巴結轉移診斷具有潛力,由CT、PET和PET-CT構建的模型曲線下面積分別為0.689、0.579和0.685;而淋巴結最大的短徑,SUVmax的曲線下面積分別為0.684和0.652。另有學者對于116例Ⅰ~Ⅲ期NSCLC患者、195例Ⅲ期NSCLC患者及201例局部晚期NSCLC癌患者的PET圖像進行了研究,認為PET熵和CT區(qū)域百分比與臨床分期和功能容積值的互補性最高,共生矩陣中的疾病堅固度、原發(fā)腫瘤的能量與患者預后有關,SUVmean與總生存率的預測有關[19-21]。Hyun等[22]對137例胰腺導管腺癌患者進行了研究,得出結論:PET紋理分析得出的瘤內異質性信息是患者生存的獨立預測因子(相對于腫瘤分期及血清CA19-9水平)。此外,一階熵作為衡量腫瘤代謝異質性的指標,是一種比傳統(tǒng)PET參數(shù)更好的定量顯像生物標志物。Lartizien等[23]對188例淋巴瘤患者的PET圖像進行了分析,提出了一種基于不同濾波方法相結合的原始特征提取方法,對高代謝區(qū)域淋巴瘤組織及炎性或生理性攝取的鑒別有著很好的性能。這些研究中部分研究使用了更可靠的統(tǒng)計分析方法,其中有一些使用機器學習方法,如神經(jīng)網(wǎng)絡[24],支持向量機[16,18,23]或最小絕對收縮和選擇算子(leastabsoluteshrinkageandselectionoperator,LASSO)[17,21]。有學者對于PET和PET-CT組件中低劑量CT圖像衍生特征進行了研究,Win等[25]發(fā)現(xiàn)腫瘤分期和PET-CT組件中CT衍生的紋理異質性歸一化熵、中和(或)粗尺度是NSCLC患者生存的最佳預測因子。要注意PET-CT組件的低劑量CT獲得的圖像與高分辨率CT或診斷CT圖像是有差異的,在分析時要加以區(qū)別。部分研究認為,結合PET-CT圖像中PET及CT的圖像特征,可以得出敏感性、特異性及準確性更高的結果[16,18-19,23]。
2.2非18F-FDGPET-CT、PET-MR及免疫組化指標研究
Pyka等[26]對113例高級別膠質瘤患者治療前的18F-FETPET-CT圖像進行研究,認為治療前18F-FETPET-CT圖像中的吸收異質性對腫瘤進展和患者生存率的預測是有價值的,強調腫瘤內異質性在高級別膠質細胞瘤生物學中的重要性,可能有助于將來個體化治療計劃的制定。Vallieres等[27]的研究提取18F-FDG-PET和MRI的影像信息聯(lián)合預測了四肢軟組織肉瘤的肺轉移,認為融合的18F-FDGPET-MRI圖像可以提供更好的預測信息。Antunes等[28]對兩例腎細胞癌患者進行了18F-氟胸苷(fluorothymidine,F(xiàn)LT)PET-MRI檢查(分別在治療前及治療中期),認為18F-FLTPET-MRI的影像組學特征,即SUV值、表觀彌散系數(shù)(apparentdiffusioncoefficient,ADC)值和T2加權差平均值,可以評估患者對細胞抑制劑治療的早期結構和功能反應,但這一結論的可靠性是有限的,因為研究只納入了兩名患者。同時,對PET派生特征和其他相關信息的組合加以考慮,如最近一項研究中,Wang等[29]對113例晚期口咽鱗狀細胞癌患者治療前18F-FDGPET-CT圖像和關鍵的免疫組化指標表皮生長因子受體(epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR)和p16中提取的區(qū)域大小不均勻性信息進行分析,發(fā)現(xiàn)相關信息可以提高患者的預后分層。
【關鍵詞】醫(yī)學影像;影響物理;成像技術
【中圖分類號】R445-4【文獻標識碼】AA
【文章編號】2095-6851(2014)05-0478-02
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,后者主要用于醫(yī)學臨床診斷和治療。醫(yī)學影像物理和技術是醫(yī)學物理學的重要分支,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)學成像模態(tài)現(xiàn)狀的分析
2.1X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射線照相術對人體內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)學領域。隨著x射線顯像增強技術的發(fā)展,x射線的血管造影術和其他臟器的專用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)了各種高新技術在醫(yī)學成像設備中的應用。目前核磁共振主要應用包括人腦認知功能成像,用于揭示大腦工具機制的認知心理實驗測量。
2.3核醫(yī)學成像
核醫(yī)學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研究,而平面的γ相機已經(jīng)處于被淘汰的水平。
核醫(yī)學成像設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。這是其他設備如超聲波檢查不可能完成的任務。這就是臨床醫(yī)學上所說的早期診斷,核醫(yī)學影像設備能夠快速發(fā)展歸功于此。但是核醫(yī)學成像存在空間分辨率差、病理和周圍組織的相互關系很難準確定位的確定,因此,還需要醫(yī)學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、介入治療和預后影像檢測中得到發(fā)展。目前,超聲波設備已有超過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、圖像的重復性依賴于操作人員等。
3關于醫(yī)學軟件問題
3.1基本情況分析
成像的硬件設備要完成功能離不開醫(yī)學軟件的支持,對于這些醫(yī)學軟件按照和硬件設備的關系,可分為三個層次:
第一層,工作和硬件緊密結合的軟件。主要功能是負責成像設備的運動控制,對數(shù)據(jù)的采集,圖像預處理和重建,完成數(shù)據(jù)分析。
第二層,主要負責對醫(yī)療器械產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分析、處理軟件。這種軟件的應用需要來自醫(yī)學物理人員,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,這類軟件應用情況明顯滯后。
第三層,主要功能是完成醫(yī)學信息的整合的軟件,用于醫(yī)療過程中醫(yī)療信息,醫(yī)學工作的管理。例如PACS。這種軟件也需要醫(yī)生的參與,但是并沒有依賴性。
3.2PACS
PACS是醫(yī)療發(fā)展信息化的體現(xiàn),是醫(yī)學影像技術集成管理和開拓影像資源應用范圍的重要技術手段。PACS將醫(yī)學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)設備上采集的數(shù)據(jù)運用于病人的診療中,結合數(shù)據(jù)和醫(yī)學影像,對診斷信息綜合處理,以此提高診斷的準確率。
4醫(yī)學影像物理和技術學科今后的發(fā)展
雖然存在各種不同的醫(yī)學影像模態(tài),但是目標只有一個,即為了更好的進行醫(yī)學研究診斷,隨著物理和計算機技術的發(fā)展,醫(yī)學影像技術會隨之提高。為了更好的為醫(yī)療服務,在今后的發(fā)展中,醫(yī)學影響物理和技術學科還需在以下幾方面繼續(xù)努力。
第一,用于成像的物質波產(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)生物質波的同時,還需要改變物質波的束流品質;
第二,將物質波和人體組織發(fā)生相互作用的規(guī)律模型化,為減少誤診率和定位誤差,把模型參數(shù)的最佳化,改善從影像中提取信息的質量和速度。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,高質量的實現(xiàn)圖像重建和顯示等。
在科學技術方面,開展醫(yī)學影像在腦功能成像研究中的應用、臨床診斷中的應用等,有利于拓寬醫(yī)學影像的市場。
5結語
本文介紹了當今主流的幾種醫(yī)學成像技術,對各種成像方式的優(yōu)缺點進行了闡述,對日后醫(yī)學影像物理和技術的發(fā)展提出了自己的看法,希望能為那些為醫(yī)療服務的工作者們提供一些參考。隨著醫(yī)學影像物理和技術的不斷進步,醫(yī)療服務行業(yè)的科學化加速發(fā)展。
參考文獻