医学影像的种类及其特点

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本专栏主要是学习超声诊断学的笔记。但是，超声影像是作为众多种类医学影像的一种。那么，其他影像到底与超声有何不同，超声影像到底有何独特的特性，有何优势？这就是本文所关注的主要问题。超声诊断学是一门新兴的医学诊断技术，它与放射医学（普通X线诊断学，X线电子计算机体层成像,）、磁共振成像（MRI）、核医学(SPECT,PET)共同组成了现代医学影像学。
1.医学成像的发展历程

医学成像是现代医学最重要的技术方法和手段。发展历程如下：X射线投影成像——超声成像——CT——核素成像——MRI。

2.医学成像的种类

按工作机理划分，大致有四种类别：

• X射线投影成像(SPR，CR，DDR，DSA etc.), CT成像
  
• 超声成像
  
• 磁共振成像(MRI，MRSI)
  
• 核素成像(PET，SPECT，γCamera)
  

3.X射线投影成像

X射线投影成像是依据X射线的基本特性（穿透作用，感光作用，荧光作用），对探测目标发射X射线，凭借不同密度组织对射线吸收能力不同，来进行成像。大致可以分为：

• 模拟X线摄影。（胶片成像,类似胶片相机）
  
• 数字化X射线摄影（digitized radiography，DR）。(数字成像，显示在显示屏上，类似数码相机)
  
• 特殊X线摄影。添加额外的造影剂，来显示普通DR不能显示的影像。1）数字减影血管造影(digital subtraction angiography, DSA)。更好的显示血液信息。2）乳腺钼靶X线摄影。更好的探测乳房部位。
  
• X射线计算机断层成像（Computed Tomography，CT）。DR会重影，CT不会，图像更清晰。1）常规CT。 2）螺旋CT, spiralcomputed tomography。3）多层螺旋CT ，multi-slice CT，MSCT。
  

4. 超声成像

超声波成像的过程大概如下所示。 超声由于以2 MHz 到 20 MHz 的高频的机械波，其可以使得超声波在体内以束状传播。在感兴趣区域内，分为遍布该区域的一定数量的扫描线，然后每个扫描上分布一定数量的焦点。每次换能器(transducer)单元只逐扫面线的探测一个焦点，然后逐焦点探测完整个扫描线，然后逐扫描线的探测完整个感兴趣区域。然后得到了感兴趣区域内每个焦点的振幅，便可以通过这个振幅来进行成像。超声是在医疗成像中一种非常流行的类型，其原因是可以提供高分辨率的图像却不需要使用电离辐射。主要以下几种成像模式：
A-mode (Amplitude) imaging 显示显示单个声波的采样电压信号的振幅作为时间的函数。这种模式被认为是1D的，用来测量两个物体之间的距离（声速除以两个波峰之间的时间差的一半）。这种模式在超声系统中已不再使用。
B-mode (Brightness)。该模式和A-modle一样，除了其亮度是来表达采样得到的信号的振幅。B-mode成像是使用发射波扫描一个平面来产生一个2D图像。通常，为每条扫描线产生多组脉冲来产生声波，每组脉冲用于扫描线上的一个焦点。
D-mode(Doppler)多普勒成像，彩色血流成像。除了时间和幅度，回波的频率变化也蕴含着重要的生理信息。D(Doppler)-mode就是基于多普勒原理估计血流的速度和方向的。
5.磁共振成像

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI），核磁共振现象，记录氢核在不同组织的密度分布。MRI能敏感地检出组织成份中水含量的变化，因而常比CT更有效和更早地发现病变。

磁共振加权图像，Magnetic resonance (NMR) weighted images。突出某个参数对图像信号的影响，主要以该参数的差异决定图像信号强弱。加权图像种类：T1加权图像（T1WI），T2加权图像（T2WI），氢核密度加权图像（PDWI）

6.核素成像

正电子发射断层成像（Positron Emission Tomography，PET），显影剂(放射性核素标记的化合物)引入人体内，双光子探测，根据放射性核素的分布进行图像重建。功能图像、分辨率低。
PET/CT: 将PET和CT结合起来。

7.不同成像系统的比较

CT与DR的比较：

CT与超声的比较：

CT与MRI的比较：

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