數(shù)字影像技術(shù)的新進展

1、數(shù)字影像技術(shù)的新進展數(shù)字影像技術(shù)的新進展 演講大綱演講大綱 前言前言 11972年XCT的問世和科馬克的重建圖像， 開辟了數(shù)字影像技術(shù)的光輝大道。 2MRI、SPECT、PET等數(shù)字影像技術(shù)陸續(xù)問世 及迅速發(fā)展。 3HIS、RIS、DR及PACS的不斷發(fā)展，數(shù)字化醫(yī) 院（Digital Hospital）將在21世紀在全球 推廣，無膠片的醫(yī)院（Filmless Hospital） 將成為現(xiàn)實。 （一）（一）X XCTCT的革命性進展的革命性進展 1 1四代四代X XCTCT的技術(shù)進展，到的技術(shù)進展，到8080年代末陷年代末陷 入困境。入困境。 2 29090年代應(yīng)用電子槍制成多層螺旋年代應(yīng)用電

2、子槍制成多層螺旋CTCT （Spiral CTSpiral CT），產(chǎn)生了革命性的突破。），產(chǎn)生了革命性的突破。 3 3CT/SPECTCT/SPECT、CT/PETCT/PET及及PET/CTPET/CT兩用機，在兩用機，在 2121世紀初開始問世。世紀初開始問世。 （二）（二）DRDR技術(shù)的成功是推廣應(yīng)技術(shù)的成功是推廣應(yīng) 用用PACSPACS的關(guān)鍵。的關(guān)鍵。 1 1數(shù)字數(shù)字X X線成像代替模擬線成像代替模擬X X線成像是大勢所趨。線成像是大勢所趨。 2 2數(shù)字數(shù)字X X線成像技術(shù)的推廣應(yīng)用所面臨的困難。線成像技術(shù)的推廣應(yīng)用所面臨的困難。 3 3全球三大膠片公司全球三大膠片公司柯達、愛克發(fā)和

3、富士，柯達、愛克發(fā)和富士， 面臨不可阻擋的數(shù)字化面臨不可阻擋的數(shù)字化X X線成像發(fā)展趨勢，也線成像發(fā)展趨勢，也 轉(zhuǎn)向研制轉(zhuǎn)向研制CRCR、DRDR與與PACSPACS以求生存。以求生存。 4 4舉世公認舉世公認DRDR技術(shù)成功之日，即為全球推廣應(yīng)技術(shù)成功之日，即為全球推廣應(yīng) 用用PACSPACS之時。之時。 （三）數(shù)字影像技術(shù)與精確放射治（三）數(shù)字影像技術(shù)與精確放射治 療相結(jié)合是療相結(jié)合是2121世紀的發(fā)展趨世紀的發(fā)展趨 勢。勢。 1 1磁共振功能成像和磁共振波譜。磁共振功能成像和磁共振波譜。 2 2正電子發(fā)射斷層掃描（正電子發(fā)射斷層掃描（PETPET）是最有前）是最有前 途的核醫(yī)學功能成像。

4、途的核醫(yī)學功能成像。 3 3解剖學成像與功能成像相結(jié)合。解剖學成像與功能成像相結(jié)合。 4 4數(shù)字影像技術(shù)與精確放射治療相結(jié)合。數(shù)字影像技術(shù)與精確放射治療相結(jié)合。 （四）我國發(fā)展數(shù)字影像技術(shù)和精確放療技術(shù)，（四）我國發(fā)展數(shù)字影像技術(shù)和精確放療技術(shù)， 必須大批培養(yǎng)大、中型醫(yī)院急需的醫(yī)學物理師必須大批培養(yǎng)大、中型醫(yī)院急需的醫(yī)學物理師 和臨床工程師，配合影像診斷和放射治療的醫(yī)和臨床工程師，配合影像診斷和放射治療的醫(yī) 師，充分利用醫(yī)學影像設(shè)備和精確放療設(shè)備的師，充分利用醫(yī)學影像設(shè)備和精確放療設(shè)備的 技術(shù)性能，有效地應(yīng)用于臨床診斷和治療。為技術(shù)性能，有效地應(yīng)用于臨床診斷和治療。為 此，建議我國衛(wèi)生部、科技

5、部、教育部認真重此，建議我國衛(wèi)生部、科技部、教育部認真重 視這項工作，在醫(yī)院建立編制，確保足夠數(shù)量視這項工作，在醫(yī)院建立編制，確保足夠數(shù)量 的具有專業(yè)技術(shù)的醫(yī)學物理師和臨床工程師，的具有專業(yè)技術(shù)的醫(yī)學物理師和臨床工程師， 配合有關(guān)醫(yī)師，共同合作提高醫(yī)療質(zhì)量，為廣配合有關(guān)醫(yī)師，共同合作提高醫(yī)療質(zhì)量，為廣 大病人更好地服務(wù)。大病人更好地服務(wù)。 數(shù)字影像技術(shù)的新進展 廣州醫(yī)學院 謝楠柱 前言前言 19721972年年X-CTX-CT問世，阿倫問世，阿倫科馬克（科馬克（AIIan M.CormackAIIan M.Cormack）的）的 重建圖像理論（重建圖像理論（ReconstructionReco

6、nstruction），首創(chuàng)從數(shù)字（），首創(chuàng)從數(shù)字（1 1，2 2， 3 3，n n ）重建）重建X X線斷層圖像，為數(shù)字影像技術(shù)在醫(yī)學上的線斷層圖像，為數(shù)字影像技術(shù)在醫(yī)學上的 應(yīng)用，開辟了醫(yī)學影像技術(shù)的光輝大道。從此應(yīng)用，開辟了醫(yī)學影像技術(shù)的光輝大道。從此MRIMRI、SPECTSPECT、 PETPET等數(shù)字影像陸續(xù)出現(xiàn)，這位美國塔夫茨大學物理學教授于等數(shù)字影像陸續(xù)出現(xiàn)，這位美國塔夫茨大學物理學教授于 19791979年與英國年與英國EMIEMI公司制造首臺頭部公司制造首臺頭部X XCTCT的漢斯菲爾德工程師的漢斯菲爾德工程師 同時獲得了當年的醫(yī)學與生理學諾貝爾獎，轟動全球。迄今同時獲得了

7、當年的醫(yī)學與生理學諾貝爾獎，轟動全球。迄今2020 多年來，數(shù)字影像技術(shù)在全球以驚人的速度發(fā)展，隨著近多年來，數(shù)字影像技術(shù)在全球以驚人的速度發(fā)展，隨著近1010年年 數(shù)字數(shù)字X X線成像技術(shù)的不斷發(fā)展，線成像技術(shù)的不斷發(fā)展，DRDR與與PACSPACS現(xiàn)已成為全球醫(yī)學影現(xiàn)已成為全球醫(yī)學影 像技術(shù)與臨床應(yīng)用的放射學家、醫(yī)學物理學家、生物醫(yī)學工程像技術(shù)與臨床應(yīng)用的放射學家、醫(yī)學物理學家、生物醫(yī)學工程 學家及臨床醫(yī)師高度重視的新技術(shù)，一旦占臨床放射檢查學家及臨床醫(yī)師高度重視的新技術(shù)，一旦占臨床放射檢查70%70% 以上的以上的X X線檢查和透視都從模擬化變?yōu)閿?shù)字化，線檢查和透視都從模擬化變?yōu)閿?shù)字化，

8、X X線成像不用膠線成像不用膠 片的時代快要到來，全面數(shù)字化的醫(yī)院普遍使用片的時代快要到來，全面數(shù)字化的醫(yī)院普遍使用HISHIS、RISRIS與與 PACSPACS系統(tǒng)，真正無膠片的醫(yī)院（系統(tǒng)，真正無膠片的醫(yī)院（Filmless hospitalFilmless hospital）將在全）將在全 球推廣，這就是球推廣，這就是2121世紀的革命性的現(xiàn)代化數(shù)字化醫(yī)院的光輝前世紀的革命性的現(xiàn)代化數(shù)字化醫(yī)院的光輝前 景。景。 （一）（一）X XCTCT的革命性進展的革命性進展 X XCTCT是是X X線電腦斷層掃描的簡寫，從線電腦斷層掃描的簡寫，從19721972年至年至 19891989年經(jīng)歷了直線

9、掃描、混合掃描、扇形掃描和旋轉(zhuǎn)年經(jīng)歷了直線掃描、混合掃描、扇形掃描和旋轉(zhuǎn) 掃描四代技術(shù)改進后，掃描四代技術(shù)改進后，X XCTCT技術(shù)包括掃描速度和功能技術(shù)包括掃描速度和功能 的改進幾乎陷入困境，許多人認為的改進幾乎陷入困境，許多人認為X XCTCT技術(shù)已無法改技術(shù)已無法改 進，在進，在RSNARSNA年會發(fā)表的年會發(fā)表的X XCTCT論文越來越少。豈料論文越來越少。豈料“山山 窮水盡疑無路，柳暗花明又一村窮水盡疑無路，柳暗花明又一村”，9090年代初應(yīng)用電年代初應(yīng)用電 子槍制成螺旋子槍制成螺旋CTCT（Spiral CTSpiral CT），產(chǎn)生了革命性的突破，），產(chǎn)生了革命性的突破， 接著進

10、一步研制多層螺旋接著進一步研制多層螺旋CTCT，從，從4 4層到層到8 8層，到層，到1616層的層的 多層螺旋多層螺旋CTCT陸續(xù)出現(xiàn)，現(xiàn)在已有陸續(xù)出現(xiàn)，現(xiàn)在已有3232層螺旋層螺旋CTCT在醫(yī)院應(yīng)在醫(yī)院應(yīng) 用，技術(shù)進展之快，使用，技術(shù)進展之快，使CTCT技術(shù)發(fā)展有超過技術(shù)發(fā)展有超過MRIMRI的趨勢。的趨勢。 人們預(yù)言，人們預(yù)言，3232層、層、6464層螺旋層螺旋CTCT將會在不久的未來陸續(xù)將會在不久的未來陸續(xù) 問世。問世。MRIMRI技術(shù)正在同技術(shù)正在同CTCT技術(shù)競賽，技術(shù)競賽，CT/PETCT/PET、CT/SPECTCT/SPECT 兩用機已經(jīng)有產(chǎn)品在醫(yī)院應(yīng)用，兩用機已經(jīng)有產(chǎn)品在

11、醫(yī)院應(yīng)用，fMRIfMRI、MRSMRS等新技術(shù)正等新技術(shù)正 在迅速發(fā)展，我們希望在迅速發(fā)展，我們希望CTCT與與MRIMRI共同并肩發(fā)展，使數(shù)字共同并肩發(fā)展，使數(shù)字 影像技術(shù)更好地為廣大病人服務(wù)。影像技術(shù)更好地為廣大病人服務(wù)。 （二）（二）DRDR技術(shù)的成功是全面推廣應(yīng)用技術(shù)的成功是全面推廣應(yīng)用PACSPACS的關(guān)鍵的關(guān)鍵 數(shù)字數(shù)字X X線成像技術(shù)（線成像技術(shù)（Digital RadioggrphyDigital Radioggrphy，簡寫為，簡寫為DRDR）是近）是近 2020年來人們不斷研究從近年來人們不斷研究從近100100多年采取的模擬多年采取的模擬X X線成像技術(shù)（膠片線成像技術(shù)

12、（膠片 感光），改進為無膠片的數(shù)字成像技術(shù)。數(shù)字技術(shù)已經(jīng)從模擬照感光），改進為無膠片的數(shù)字成像技術(shù)。數(shù)字技術(shù)已經(jīng)從模擬照 相機、模擬電視機改進為數(shù)字照相機和數(shù)字電視機。為什么遲遲相機、模擬電視機改進為數(shù)字照相機和數(shù)字電視機。為什么遲遲 未能把模擬未能把模擬X X光機改進為數(shù)字光機改進為數(shù)字X X光機呢？其原因較復(fù)雜，一是廣大光機呢？其原因較復(fù)雜，一是廣大 放射科醫(yī)生長期用眼和腦的智慧讀出放射科醫(yī)生長期用眼和腦的智慧讀出X X光膠片中的病變，經(jīng)驗豐富，光膠片中的病變，經(jīng)驗豐富， 習慣已成，一下子要改變用數(shù)字習慣已成，一下子要改變用數(shù)字X X光機進行診斷，自然地需要較長光機進行診斷，自然地需要較長

13、 的適應(yīng)過程。二是生產(chǎn)的適應(yīng)過程。二是生產(chǎn)X X光膠片的柯達（美國）、愛克發(fā)（德國）、光膠片的柯達（美國）、愛克發(fā)（德國）、 富士（日本）三大膠片公司當然不太愿意停止生產(chǎn)富士（日本）三大膠片公司當然不太愿意停止生產(chǎn)X X光膠片，同時光膠片，同時 也看到也看到X X線成像數(shù)字化是不可阻擋的必然趨勢，所以這三大公司都線成像數(shù)字化是不可阻擋的必然趨勢，所以這三大公司都 研制研制CRCR、DRDR與與PACSPACS，為將來尋找生產(chǎn)數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備的出路，這，為將來尋找生產(chǎn)數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備的出路，這 是很現(xiàn)實的。三是是很現(xiàn)實的。三是DRDR與與PACSPACS的技術(shù)還未趨于成熟，如何普遍在醫(yī)的技術(shù)還未趨于

14、成熟，如何普遍在醫(yī) 院使用院使用DRDR？如何處理醫(yī)院舊的模擬？如何處理醫(yī)院舊的模擬X X光機？（中國現(xiàn)有十多萬臺）光機？（中國現(xiàn)有十多萬臺） 如何逐步培訓新一代放射技術(shù)人員和使用如何逐步培訓新一代放射技術(shù)人員和使用DRDR的青年放射科醫(yī)生？的青年放射科醫(yī)生？ 這些問題都必須全面考慮，妥善處理，才能實現(xiàn)這些問題都必須全面考慮，妥善處理，才能實現(xiàn)DRDR和和PACSPACS在醫(yī)院在醫(yī)院 全面地普遍地應(yīng)用于臨床。因為必須看到全面地普遍地應(yīng)用于臨床。因為必須看到DRDR占醫(yī)院的放射檢查的占醫(yī)院的放射檢查的 70%70%以上，如只占以上，如只占30%30%以下的以下的CTCT、MRIMRI、PETPE

15、T、SPECTSPECT及超聲的數(shù)字及超聲的數(shù)字 圖像存儲入圖像存儲入PACSPACS系統(tǒng)，則意義不太大，只有全面實現(xiàn)占系統(tǒng)，則意義不太大，只有全面實現(xiàn)占70%70%以上的以上的 數(shù)字數(shù)字X X線圖像，并可存儲入線圖像，并可存儲入PACSPACS系統(tǒng)，才能真正實現(xiàn)醫(yī)院數(shù)字化。系統(tǒng)，才能真正實現(xiàn)醫(yī)院數(shù)字化。 （三）數(shù)字影像技術(shù)與精確放射治療相結(jié)合（三）數(shù)字影像技術(shù)與精確放射治療相結(jié)合 數(shù)字影像技術(shù)提供的診斷信息主要是解剖學的圖像，數(shù)字影像技術(shù)提供的診斷信息主要是解剖學的圖像， 而重要的是臨床醫(yī)師最需要的功能圖像，它反映代謝的而重要的是臨床醫(yī)師最需要的功能圖像，它反映代謝的 變化，人體組織器官的化

16、學結(jié)構(gòu)變化。另一方面，數(shù)字變化，人體組織器官的化學結(jié)構(gòu)變化。另一方面，數(shù)字 影像技術(shù)提供的診斷信息大大有利于精確放射治療計劃影像技術(shù)提供的診斷信息大大有利于精確放射治療計劃 的制訂，醫(yī)學影像技術(shù)與精確放療技術(shù)相結(jié)合是今后發(fā)的制訂，醫(yī)學影像技術(shù)與精確放療技術(shù)相結(jié)合是今后發(fā) 展的方向。展的方向。 1 1、磁共振功能成像（、磁共振功能成像（fMRIfMRI） fMRIfMRI已成為各類臨床醫(yī)師，特別是放射學家、醫(yī)學已成為各類臨床醫(yī)師，特別是放射學家、醫(yī)學 物理學家、臨床工程師的共同研究領(lǐng)域，進展迅速。物理學家、臨床工程師的共同研究領(lǐng)域，進展迅速。 2 2、磁共振波譜（、磁共振波譜（Magnetic

17、Resonance SpectroscopyMagnetic Resonance Spectroscopy， MRSMRS） MRSMRS已成為公認的研究功能變化的最有效技術(shù)之一。已成為公認的研究功能變化的最有效技術(shù)之一。 特別是利用磷核、鈉核等核素的特別是利用磷核、鈉核等核素的MRSMRS，進展迅速。，進展迅速。 3 3、正電子發(fā)射型斷層掃描（、正電子發(fā)射型斷層掃描（Positron Emission Positron Emission Tomography, PETTomography, PET） PETPET是核醫(yī)學成像最有效的功能成像系統(tǒng)，過是核醫(yī)學成像最有效的功能成像系統(tǒng)，過 去因為

18、價值昂貴，臨床應(yīng)用受到限制，現(xiàn)在價格去因為價值昂貴，臨床應(yīng)用受到限制，現(xiàn)在價格 有所下降，越來越多地在國內(nèi)、外的醫(yī)院臨床應(yīng)有所下降，越來越多地在國內(nèi)、外的醫(yī)院臨床應(yīng) 用，特別是對腦、心血管系統(tǒng)疾病的診斷與監(jiān)測用，特別是對腦、心血管系統(tǒng)疾病的診斷與監(jiān)測 病變很有效，進展迅速。病變很有效，進展迅速。 4 4、解剖學成像與功能成像相結(jié)合、解剖學成像與功能成像相結(jié)合 為了同時獲得解剖學圖像和功能圖像，為了同時獲得解剖學圖像和功能圖像， CT/SPECTCT/SPECT、CT/PETCT/PET、PET/CTPET/CT等兩用機近年已在外等兩用機近年已在外 國的醫(yī)院應(yīng)用，兩種圖像對照更有利于精確診斷。國

19、的醫(yī)院應(yīng)用，兩種圖像對照更有利于精確診斷。 今后將會研制更多的新型兩用機。今后將會研制更多的新型兩用機。 5 5數(shù)字影像技術(shù)與精確放療技術(shù)相結(jié)合數(shù)字影像技術(shù)與精確放療技術(shù)相結(jié)合 立體定向放射外科常用的立體定向放射外科常用的刀、刀、X X刀就是應(yīng)用刀就是應(yīng)用CTCT、 MRAMRA進行立體定向，提供準確的影像信息，使進行立體定向，提供準確的影像信息，使刀、刀、X X刀刀 精確地進行放射治療。隨著螺旋精確地進行放射治療。隨著螺旋CTCT的飛躍發(fā)展，人們正的飛躍發(fā)展，人們正 在研制在研制CT/CT/刀系統(tǒng)，以提高精確放療的效果。刀系統(tǒng)，以提高精確放療的效果。 調(diào)強放療（調(diào)強放療（Intensity

20、Modulated Radiotherapy , Intensity Modulated Radiotherapy , IMRTIMRT）是國際公認最有效的精確放療，它也是應(yīng)用）是國際公認最有效的精確放療，它也是應(yīng)用CTCT原原 理進行設(shè)計，有效地調(diào)節(jié)放射強度，實現(xiàn)精確放療。理進行設(shè)計，有效地調(diào)節(jié)放射強度，實現(xiàn)精確放療。 斷層放療（斷層放療（TomotheraphyTomotheraphy）是美國威斯康辛大學研）是美國威斯康辛大學研 制的新型精確放療設(shè)備，也是應(yīng)用制的新型精確放療設(shè)備，也是應(yīng)用CTCT的斷層掃描原理進的斷層掃描原理進 行精確的斷層放療。行精確的斷層放療。 外科手術(shù)的放射治療（外

21、科手術(shù)的放射治療（Intraopperative Intraopperative Radiotherapy, IORTRadiotherapy, IORT）也是利用外科手術(shù)，在影像引導）也是利用外科手術(shù)，在影像引導 下進行精確的放射治療。下進行精確的放射治療。 綜上所述，數(shù)字影像技術(shù)和精確放療技術(shù)發(fā)展到綜上所述，數(shù)字影像技術(shù)和精確放療技術(shù)發(fā)展到 今天的高新技術(shù)水平，可以想象，我國正在應(yīng)用這些今天的高新技術(shù)水平，可以想象，我國正在應(yīng)用這些 高新技術(shù)設(shè)備在醫(yī)院進行精確的診斷和放療，除了高新技術(shù)設(shè)備在醫(yī)院進行精確的診斷和放療，除了 需要大批高水平的影像診斷醫(yī)師和放射腫瘤醫(yī)師之外，需要大批高水平的影像

22、診斷醫(yī)師和放射腫瘤醫(yī)師之外， 我們必須大力培養(yǎng)大批的醫(yī)學物理師、臨床工程師及我們必須大力培養(yǎng)大批的醫(yī)學物理師、臨床工程師及 影像技術(shù)人員，配合醫(yī)師進行有效的診療工作，而遺影像技術(shù)人員，配合醫(yī)師進行有效的診療工作，而遺 憾的是我國醫(yī)院未有定編醫(yī)學物理師和臨床工程師的憾的是我國醫(yī)院未有定編醫(yī)學物理師和臨床工程師的 制度，許多醫(yī)院設(shè)有影像診斷和放射治療設(shè)備，但沒制度，許多醫(yī)院設(shè)有影像診斷和放射治療設(shè)備，但沒 有配備經(jīng)過專業(yè)大學畢業(yè)的醫(yī)學物理師和臨床工程師；有配備經(jīng)過專業(yè)大學畢業(yè)的醫(yī)學物理師和臨床工程師； 而發(fā)達國家的醫(yī)師都配備有專業(yè)執(zhí)照的醫(yī)學物理師和而發(fā)達國家的醫(yī)師都配備有專業(yè)執(zhí)照的醫(yī)學物理師和 臨

23、床工程師掌管高新技術(shù)的影像診斷與放射治療設(shè)備，臨床工程師掌管高新技術(shù)的影像診斷與放射治療設(shè)備， 配合放射診斷與放射治療醫(yī)師有效地充分地使用大型配合放射診斷與放射治療醫(yī)師有效地充分地使用大型 的高檔醫(yī)療設(shè)備，從而獲得應(yīng)有的醫(yī)療效益和經(jīng)濟效的高檔醫(yī)療設(shè)備，從而獲得應(yīng)有的醫(yī)療效益和經(jīng)濟效 益。益。 （四）建議我國衛(wèi)生部、科技部、教育部，認真（四）建議我國衛(wèi)生部、科技部、教育部，認真 重視培養(yǎng)大、中型醫(yī)院急需的醫(yī)學物理師重視培養(yǎng)大、中型醫(yī)院急需的醫(yī)學物理師 和臨床工程師，建立編制，確立必要的制和臨床工程師，建立編制，確立必要的制 度，確保足夠數(shù)量的具有專業(yè)執(zhí)照的醫(yī)學度，確保足夠數(shù)量的具有專業(yè)執(zhí)照的醫(yī)學

24、 物理師和臨床工程師，在醫(yī)院的影像診斷物理師和臨床工程師，在醫(yī)院的影像診斷 和放射治療部門工作，配合影像診斷與放和放射治療部門工作，配合影像診斷與放 射治療醫(yī)師，為廣大病人服務(wù)。這是提高射治療醫(yī)師，為廣大病人服務(wù)。這是提高 醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量的大事。醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量的大事。 1 1、 X X光室、光室、CTCT室、室、MRIMRI室、室、PETPET室、室、SPECTSPECT室、超室、超 聲室等需要大批醫(yī)學物理師或臨床工程師負聲室等需要大批醫(yī)學物理師或臨床工程師負 責使用、管理、維修這類昂貴的大型醫(yī)療設(shè)責使用、管理、維修這類昂貴的大型醫(yī)療設(shè) 備，配合影像診斷醫(yī)師工作。備，配合影像診斷醫(yī)師工作。 2 2、直線加速器、直線加速器、刀、刀、X X刀、刀、IMRTIMRT、IORTIORT、 TomotheraphyTomotheraphy等高檔昂貴的放療設(shè)備，也需等高檔昂貴的放療設(shè)備，也需 要大批醫(yī)學物理師和臨床工程師負責使用、要大批醫(yī)學物理師和臨床工程師負責使用、 管理、維修這類高檔醫(yī)療設(shè)備，配合放射腫管理、維修這類高檔醫(yī)療設(shè)備，配合放射腫 瘤醫(yī)師的工作。瘤醫(yī)師的工作。 3 3、 名牌大學與名牌