医学影像学在临床检查中的应用
[摘要] 为了提高临床医生对医学影像学的认识和了解，以便临床医生根据患者病情需要有针对性地选择检查项目，笔者分别对X线成像、计算机体层成像（CT）、磁共振成像（MRI）等成像的基本原理、成像的特点、临床应用特点等进行分析探讨。由于上述各种影像设备在不同的临床应用中都有一定的优势或局限性，临床医生可以根据患者病情需要选择不同的医学影像学检查方法，使其在不同疾病的诊断及治疗中发挥最有效的作用。
[关键词] 医学影像学；临床检查；应用
[中图分类号] R811[文献标识码] B[文章编号] 1673-7210（2010）11（c）-126-02
从1895年伦琴发现X线成像至2010年的时间里，医学影像学的发展可谓是日新月异，并且从事研究医学影像学的人员分别于1910、1952、1979和2003年四次获得诺贝尔物理学奖或诺贝尔医学生物奖，由此可见医学影像学在临床医学中的地位和作用是无可比拟和不能替代的。
1 X线成像
1.1 X线成像的基本原理
X线之所以能使人体在荧光屏上或胶片上形成影像，是基于X线具有穿透性、荧光性和感光性，再加之人体组织之间的密度或厚度差异，即人体对X线的吸收程度不同，这样穿过人体并携带人体信息的X线即在荧光屏或X线照片上形成明暗或黑白对比不同的影像，这种影像是以密度来反映人体组织结构的解剖及病理状态。
1.2 X线图像的特点
显示的结构层次比较丰富，有利于整体上观察受检部位的组织结构，具有较高的空间分辨率，但其缺点是密度分辨率低，无法区别组织密度差别小的结构，在密度分辨率方面无法与CT、MRI相比。
1.3 X线诊断的临床应用
X线诊断是重要的临床诊断方法之一，是影像学的基础，已经积累了非常成熟的经验，也是临床上使用最多和最基本的诊断方法，特别是在骨骼、胸部及胃肠道应首先选用X线检查。
2 计算机体层成像（CT）
2.1 CT成像的基本原理
CT成像的基本原理是用X线束对人体检查部位一定厚度的层面进行扫描，由探测器接受透过该层面的X线，转变为可见光之后，由光电转换器变为电信号，再经模拟/数字转换器转为数字信号，输入计算机处理。图像形成的处理有如将选定层面分成若干个体积相同的长方体称为体素。扫描所得的信息经计算机处理获得每个体素的X线衰减系数或吸收系数，再排列成矩阵即数字矩阵，数字矩阵可存储于磁盘或光盘中。经数字模拟转换器把数字矩阵中的每个数字转换为黑白不等灰度的小方块，即像素，并按矩阵排列，即构成CT图像，故CT图像是数字化图像，是重建的断层图像。
2.2 CT成像的特点
CT图像是由一定数目由黑到白不同灰度的像素按矩阵排列所构成，这些像素反映的是相应体素的X线吸收系数。CT图像可以用组织对X线的吸收系数来说明其密度高低的程度，具有一个量的概念，即用CT值来表示，其单位为Hu（Hounsfieldunit），CT值表示组织结构的相对密度。水的CT值为0 Hu，人体中密度最高的骨皮质的CT值为+1 000 Hu，空气的CT值最低为-1 000 Hu。人体中密度不同的各种组织的CT值则居于-1 000~+1 000 Hu范围内。
CT图像为横断面断层影像，可以通过重建获得矢状位、冠状位图像，螺旋CT扫描还可以进行三维图像重建。与X线平片相比，CT图像的空间分辨率低于前者，但其密度分辨率高，它可以显示平片不能发现的病变。CT图像可显示人体的复杂结构，普通平片是用二维图像显示三维结构，对重叠的结构常难于分辨，CT则能较好地解决此问题。
2.3 CT的临床应用
CT的诊断价值高已得到普遍承认，并被广泛应用于临床，但CT设备比较昂贵，检查费用偏高，对某些部位的检查，还有一定限度，所以目前尚不易将CT检查作为常规诊断手段，应在了解其优势基础上，合理选择应用。CT检查对中枢神经系统疾病的诊断价值较高，对颅脑外伤、颅内占位、脑血管病变以及椎管内肿瘤、腰椎间盘突出等病诊断效果好。螺旋CT扫描可以进行脑血管造影即CTA，在一定程度上可取代常规的脑血管造影。对胸部疾病的诊断，CT检查随着高分辨率CT及螺旋CT的应用，日益显示出它的优越性，对肺内肿块和气道病变的诊断有很高的准确性，采用强化扫描能够使纵隔内的病变及病变与大血管的关系得到很好的显示。腹部及盆腔疾病的CT检查，可对腹部器官的占位性、炎症性、外伤性及胃肠病变的腔外侵犯和邻近、远处转移均有很大的价值。心脏及大血管的CT检查亦具有重要意义。
3 磁共振成像（MRI）
3.1 磁共振成像原理
磁共振成像（MRI）是根据生物体磁性核（氢核）在磁场中表现出的共振特性进行成像的高新技术，它的物理基础为核磁共振理论，其本质是一种能级间跃迁的量子效应，实验结果表明，利用磁共振现象可以研究物质的微观结构。磁共振现象产生有三个基本条件：具有磁性的原子核、外界静磁场和适当频率的射频脉冲。据此，人们以不同的射频脉冲序列对生物组织进行激励，从而使原子核产生共振，向外界发出电磁信号，并用线圈技术检测其弛豫或质子密度，就出现了MRI。
3.2 磁共振成像的特点
3.2.1 多参数成像一般医学成像技术都使用单一的成像参数，例如，普通放射、CT成像参数仅为X射线吸收，超声成像只依据组织界面所反射的回波信号等；而MRI是一种多参数的成像方法，它至少有4个“组织参数”即T1、T2、N（H）和流f（v）。MRI成像还与所用机器脉冲序列及其参数有关，如TR、TE、TI、激励角等。MRI成像可充分利用上述参数及其适当射频脉冲序列，进行MRI扫描，以获取更多有用的诊断信息。
3.2.2 高对比度成像目前使用的MRI系统主要是用来观测活体组织中氢质子密度的空间分布及其弛豫时间的新型成像工具，人体含有占体重70%以上的水，这些水中的氢核是核磁共振（NMR）信号的主要来源，其余信号来自脂肪、蛋白质和其他化合物中的氢质子。由于氢质子在体内的分布极为广泛，故可在人体的任意部位成像。另一方面，由于水中的氢原子与脂肪、蛋白质等组织中的氢质子的NMR信号强度不同，使用磁共振图像必然是高对比度的，MRI软组织对比度明显高于CT。
3.2.3 任意方位成像CT主要为横轴位断层，冠状位和矢状位断层比较困难。MRI扫描在患者体位不变的情况下，通过选择梯度场进行横轴位、矢状位及任意方位成像，这样对病变的显示极为有利。
3.2.4 能够人体能量代谢进行研究T1和T2弛豫时间及其加权像本身反映质子群周围的化学环境，即生理和生化信息的空间分布。正是因为大脑灰质中的氢几乎都存在于水中，而白质中的氢大量存在于蛋白质中，所以二者在磁共振图像上出现明显对比。
3.2.5 不使用造影剂可观察心脏和血管结构SE序列时，利用血液的流空效应，心脏大血管内腔均表现为低信号，可诊断心脏、大血管病变，对诊断区分血管和实性结构十分有利。不用造影剂即可行非创伤性MRA和MR心脏电影检查，还可行心脏动态和血流速度的分析。
3.2.6 无电离辐射MRI用射频（RF）脉冲的波长为数米，能量为10～7 eV；而CT为短波电磁波波长为1 A；高能量的X线对人体有辐射损伤。从能量上看RF只有CT的1/1 010，因而不会对人体造成任何损害。
3.2.7 无骨伪影干扰CT检查时骨的边缘如岩骨、枕内粗隆、枕骨等处可出现条纹状伪影，严重影响后颅凹的检查质量对病变的诊断；MRI无骨伪影，对于CT上易出现骨伪影的部位MRI图像质量显著优于CT。
3.3 磁共振成像的局限性
3.3.1 成像速度慢第三代CT每幅图像时间为几秒钟，螺旋CT仅为1 s左右，MRI，常规自旋回波序列一幅T1WI和T2WI的成像时间分别为15～30 s和25～35 s。
3.3.2 对钙化灶和骨皮质病灶不够敏感钙化灶在发现病变和定性诊断方面均有很大的作用。在MRI上钙化通常表现为低信号，另外，由于骨质中氢原子的含量较低，骨的NMR信号比较弱，使得骨质病变不能充分显示，对骨细节的观察比较困难。
3.3.3 图像易受多种伪影影响MRI的伪影主要来自设备、运动和金属异物3个方面，常见的有化学伪影、卷褶伪影、截断伪影、非自主性运动伪影、流动伪影、静电伪影、非铁磁性伪影和铁磁性金属伪影等。
3.3.4 禁忌证多装有心脏起搏器、疑有眼球金属异物者、动脉瘤用银夹结扎术后均应严禁作MRI检查，体内留置金属异物或金属假肢者不易作MRI检查。监护仪器、抢救器材不能带入MR检查室。
4 MRI诊断的临床应用
MRI诊断应用于临床时间虽短，但已显示出它的优越性，在神经系统应用较为成熟。三维成像和流空效应使病变定位诊断更为准确，MRI明显优于CT。在纵隔MRI上，能够很好地观察肿瘤与血管间的解剖关系。对心脏大血管的形态与动力学的研究可在无创的检查中完成。对腹与盆腔器官，MRI也有相当价值。在恶性肿瘤的早期显示，对血管的侵犯以及肿瘤的分期方面优于CT。MRI对骨髓病变相当敏感，对关节及软组织创伤或病变也很有优势。功能磁共振成像就是人体行动功能活动的同时成像，有利于代谢功能方面进行研究，给恶性肿瘤的早期诊断带来希望。
综上所述，各种影像学检查方法各有其特点及局限性。在临床工作中，应根据病情需要有针对性地选择检查项目，既能解决临床问题，又能避免浪费，节省医疗开支，临床医生应根据患者病情需要有的放矢地选择不同的医学影像学检查方法，使其在不同疾病的诊断治疗中发挥最有效的作用。
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（收稿日期：2010-07-06）