【《现代成像技术综述》1900字】

现代成像技术综述回想现代成像技术，其基础是X射线，发展出协助临床医疗使用的当前广泛使用的几种生物医学成像技术有MRI、X-射线、US、CT检查、PET等，与因穿透深度受到了一定的限制的光学显微镜传统成像技术的应用范围，光声成像技术是生物医学中检测生物组织的一种有较高分辨率的、实现了较为理想的、新兴的成像深度的监测方法，在生物医学研究以及临床影像领域具备很高的关注度。(1)平面X-射线：由德国伦琴发现，又称伦琴射线，该射线波长相对较短、能量大，有很强的穿透性，在医学检查诊断时，穿透人体各个器官或者是组织时，不同物质对X-射线的吸收能力不同，像骨头要比肌肉吸收能力更高，从而获得三维医学影像。在临床医疗过程中，射线本身就是把一柄双刃剑，对生物细胞结构有一定的改变，可用来杀死肿瘤等病变细胞，但实现治疗目的的同时，也会损害到生物组织内正常细胞，导致皮肤烧伤、白血病等病变的发生。下图中白色部分是骨头的吸收成像。图1-1平面胸部X射线(2)计算机断层扫描成像技术(ComputedTomography,CT)：不同的生物组织对射线的吸收与透过的能力有区，根据待测生物组织的厚度等因素，选择X射线、超声波、Y射线等方式，进行围绕扫描，电子计算机处理高灵敏度仪器测量并收集到的数据，显示屏上重建出的待测组织图像。扫描时间快，避免图像上存在的形态但被扫描物体不存在的情况，而且图像清晰，辅助医疗诊断，尤其在肿瘤检查上有更多的应用，缺点是CT设备相对昂贵，检查费用较高，辐射比普通X线机大，不适合孕期妇女。图1-2心脏CT成像(3)磁共振成像(MagneticResonanceImaging,MRI)：属于断层成像的方式的一种，曾被称为核磁共振成像，使用一种特定频率的射频脉激励生物体人体氢质子，从而产生磁共振现象，并重建成以灰度级度量、不同生理结构的解剖和病理的断层扫描图像。从目前在医疗诊断中，MRI成像诊断应用全身的各个系统，无需注射放射性同位素，对人体没有电离辐射，尤其对软组织成像效果好，为医生明确病变组织提供较多的参考影像信息，但主要不足是所需扫描时间比较长，产生的强磁场不适合体内含有磁金属的病人。在体内的遗留的金属离子可能对图像质量有影响，干扰医生的对病症的诊断。图1-3不同方位人脑磁共振成像(4)超声波成像(UltrasoundImaging,UI)：高于人耳可听频率20000赫兹的声学技术，临床使用的是1到15M赫兹。人体被超声声束扫描之后，接收处理反射信号，最终机器形成图像判断获得器官的位置，实现监控并鉴别内脏疾病的目的。超声波随穿过的身体组织而衰减，难成像更深层次结构超声波不能穿透身体到足够的深度，就看不到想看到的结构。这个物理特性使得良好的穿透深度和良好的分辨率不能同时完全满足。在选择最佳频率时，我们必须在良好的穿透深度和良好的分辨率之间进行选择。这种技术几乎不损伤生物组织，妇产科应用的比较多发挥作用，但图像对比度偏低。图1-4血管的超声成像核医学临床影像检查技术：正电子发射型显像技术(PositronEmissionComputedTomography,PET)。大致的措施是活体内注射短寿命的放射性核素的标记生命代谢必须的物质（例如葡萄糖、核酸）体，这些被标记的物质随着生理活动聚集或者是分散在生物体，不同的人体组织生理活动速率情况不同，采集数据到的数据不同，根据成像效果判断组织是否病变，辅助治疗。PET可在活体上显像反映分子代谢，在MRI、CT还不能明确诊断时，根据肿瘤代谢高做出早期诊断，但是这种技术的检查分辨率低、成本高，扫描时间长、不容易大范围推广，检查者需要经验积累来把控不同组织不同诊断注射核素的量。图1-5核医学成像(6)光声混合成像技术：纳秒级的脉冲宽度的激光源照射到要测生物组织样品，生物组织样品吸收激光里携带能量，这些能量部分或者完全转化为热量，就产生热膨胀，但由于吸收光能量的的量有区别，热膨胀程度不一样，最后产生的超声波的强度就有了差异，映射生物组织的图像自然也就有了区别，医生通过成像判断该组织是正常还是病变。正是因为成像过程中对生物组织没有损伤，在生物组织厘米层面，做到了超声波成像技术没有做到的微米级别高分辨率，许多学者关注并投入光声成像研究中，发展更方便使用、成本更低、体积更便携生物医学成像技术。光声成像的性能评判标准有包含成像深度、成像的分辨率、对比度等维度。PAI的成像深度仍限制在几厘米以内。到目前为止，在使用造影剂的情况下，显示的最大成像深度在体内为4cm，在体外为12cm。近红外一区窗口(780-1000nm)被广泛研究用于深层组织和小动物成像。近红外二区窗口(1000-1700nm)的更研究适合活体生物成像。在生物组织的光声成像中，激光波长等因素都会影响成像的深度，超声换能器的中心频率、灵敏度、带宽等因素都