淺談數字化醫學影像技術的發展動態

王哲宇

摘 要：數字化醫學影像技術最早在上世紀70年代開始發展，經歷了計算機X線攝影、計算機斷層掃描、直接X線攝影、磁共振影像、正電子斷層掃描等發展歷程，在這些技術的成熟過程中，數字化醫學影像技術已經成為近年來研究的重點。本文主要針對數字化醫學影像技術的發展動態進行分析。

關鍵詞：數字化醫學影像技術；發展動態；分析

現代計算機技術的發展帶動數字化醫學影像技術的進步。分子影像學就是一門分子生物學與現代醫學影像學相互結合而發展形成的新興的學科，它與經典的醫學影像技術有些不同。通常情況下，經典的醫學影像技術顯示的是人體細胞分子病變的最終效應，是在解剖學上發生改變之后檢測出異常。然而，分子影像學則能在未導致解剖學改變的病例的情況下，通過使用一些新的工具和試劑，經過一些特別的實驗方法檢測出疾病發生初期細胞發生的變化，可以去幫助醫生了解病人疾病發展的狀況，因此，它也是用來進行藥物評測，疾病診斷的有效輔助工具。

1 主流數字成像技術的進展

1.1 計算機X線攝影（CR）

CR技術以影像板來記錄X射線，用激光激發影像板，通過專用設備將影像板發射出的光信號轉變為電信號，最后再在計算機的幫助下處理和成像。它與傳統放射醫學的不同之處在于CR是以IP代替膠片作為載體，因此，在現代化放射醫學技術進展的過程中CR技術起著過渡的作用。

1.2 直接X線攝影（DR）

直接X射線攝影與傳統的X線機相較而言有一些差別。首先，用探測器將信息轉換成可被計算機識別的信號來取代膠片感光成像的方法；其次，利用計算機系統處理數字化圖像的功能，整個過程全電動化操作，為醫療方面提供了便利。

直線X線攝影根據它的探測器的不同可大致分為三種類型。直接數字化成像，它的探測器為非晶硅平板，在空間分辨率上相較間接能量轉換DR更具優勢；間接數字化成像，常用的探測器有：碘化銫、硫氧化釓、碘化銫 / 硫氧化釓+ 透鏡 / 光導 纖維 +CCD/CMOS和碘化銫 / 硫氧化 釓+ CMOS；影像增強器數字X攝影系統，它以CCD為探測器，如今普遍應用于數字腸胃系統和大型血管造影系統。

2 主要醫學數字成像技術的發展動態

2.1 CR的最新進展

1）成像板的改進。成像板在結構上使用推出的新型材料，大大降低了熒線散射現象，使圖像銳度和細節分辨力得到了提升，因此，圖像的質量得到了明顯改善。

2）掃描方式的改進。以線掃描技術取代飛點掃描技術，用CCD作為圖像收集器，使掃描的時間明顯縮短。

3）后處理軟件加強與改進。隨著計算機技術日益改進，許多的廠商推出了各式各樣的軟件。通過使用這些軟件可以使圖像一些不完美的區域得到顯著改善，或者降低圖像細節損失，從而得到色調更加協調的圖片。

4）CR不斷向DR相似的臨床工作流程方向發展。與DR的分散工作流相似，CR在每個X線攝片室或操作控制臺都可安裝一個讀片器；與DR能自動生成圖像相似，圖象重建和激線掃描過程自動完成。

2.2 DR技術的研究進展

1）非晶硅和非晶硒平板探測器數字成像的進展。主要的改變發生在晶體排列的結構上，據研究，針狀和柱狀結構的非晶硅和非晶硒能減少X線的散射，使圖像的銳利度和清晰度得到提高。

2）CMOS平板探測器數字成像的進步。由CMOS平板探測器的熒線層可以產生與入射X線束相對應的熒線，熒線信號被CMOS芯片捕捉，最后經放大后被處理。因此，CMOS平面探測器的空間分辨率高達6.1LP/mm，是一種分辨力最高的探測器。然而，系統相對較慢的成像速度卻成為CMOS平板探測器的一個弱點。

3）CCD數字成像取得了進步。CCD成像在材料、結構、和圖像處理等方面有了改善，我們通過新引入的針狀結構的X線閃爍體材料、高清晰高倍光學的組合鏡和充填系數為 100% 的 CCD 芯片使成像的靈敏度、圖像的清晰度和分辨率等都得到了提高。

4）DR臨床應用具有廣闊前景。低劑量、對醫護人員的輻射損傷小和設備的使用壽命延長都是DR成像技術的優點。因此，DR 成像能在胸、骨和乳腺檢查方面具有優勢而被廣泛利用。其它的缺點則是價格相對較高。

3 醫學數字成像的前沿技術——分子影像學

分子影像學即是利用一些影像學手段去了解在組織、細胞和亞細胞水平上某些分子，可以展示出在活體的狀態下分子水平上的變化。同時，我們也可以通過利用這一技術去探索人體內在不易被發現的生命信息，在疾病發生的前期就得到診斷和相關的治療。

4 醫學數字成像技術的發展趨勢

分子影像學是醫學數字成像技術主要的研究方向，將有極大的可能成為醫學影像技術的發展趨勢。同時，經典影像學作為主流技術，依然具有極大的潛力。

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