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浅析影像物理学在影像检查技术中的应用
作者:李志达  时间:2012/12/12 10:19:00  来源:论文天下论文网

  【论文关键词】:影像物理学 声学 核磁共振 放射性核素

  【论文摘要】:影像物理学是各种影像检查技术的基础学科,是现代医学影像技术、肿瘤放射治疗学和核医学的基础。本文介绍了影像物理学的发展情况,阐述了影像物理学在四大医学影像中的应用.影像物理学知识解决了放射医学和核医学所涉及的物理问题,为提高临床工作水平奠定基础。
  物理学的很多新理论都为医学影像检查技术带来了革新,X射线、激光、电子显微镜、核磁共振等技术为医学研究及临床应用提供了新的方法和手段,对现代生命科学的发展作出了突出的贡献.借助于某种能量与生物体的相互作用,提取生物体内组织或器官的形态、结构以及某些生理功能的信息,为生物组织研究和临床诊断提供影像信息。
  20世纪中叶,一批物理学工作者进入医学领域,从事肿瘤放射治疗及医学影像的研究.并于1958年成立了美国医学物理学家协会,1963年成立了国际医学物理学组织.并将具有定量特征的物理学思想和技术引入到临床的诊断和治疗中.物理学与医学的结合不仅促进了医学的发展,也对物理学的发展起了推动作用.
  1 声学的应用
  超声成像90年代以来,由于数字化处理的引入,高性能微电子器件及超声换能器的出现,以及各种图像处理技术的应用,超声成像的新技术、新设备层出不穷。超声不但能显示组织器官病变的解剖学改变,同时还可应用Dopper技术检查血流量、血流方向,从而辨别器官的病理生理受损性质与程度。超声诊断采用实时动态灰阶成像,在掌握正确剂量的前提下,可连续对器官的运动和功能实施动态观察,而不会产生像X射线成像那样的累积效应及危险的电离损害。由于超声诊断具有无损伤性、检查方便、诊断快速准确、价格便宜、适用范围广泛等优点,得以在临床中迅速推广。超声波成像的物理基础是超声医学的基础,超声成像是利用超声波遇到介质的不均匀界面时能发生发射的特性,根据检测到的回波信号的幅度、时问、频率、相位等,得到体内组织结构、血液流速等信息.
  2 光学的应用X射线成像
  X线实际上是一种波长极短、能量很大的电磁波。医学上应用的X线波长约在0.001--0.1nm之间。X射线穿透物质的能力与射线光子的能量有关,X线的 波长越短,光子的能量越大,穿透力越强。X显得穿透力也与物质密度有关,密度大的物质对X线的吸收多,透过少;密度小则吸收少,透过多。利用差别吸收这种性质可以把密度不同的骨骼与肌肉、脂肪等软组织区分开来,者正是X线透视和摄影的物理基础。X射线成像包括X射线透视和摄影、X射线计算机体层成像. X射线计算机体层成像是以测定人体内的衰减系数为基础,采用一定的数学方法,经计算机处理,重新建立断层图像的现代医学成像技术[1].X射线的几种特殊检查技术,分别是X射线的造影技术、X射线的断层摄影、数字减影.
  3 电磁学的应用磁共振成像
  MRI成像的先决条件MRI成像的先决条件是被成像样品中的原子核必须具有磁性,而这种磁性源于原子核本身的自旋运动.因此,对原子核等微观粒子的自旋属性进行的深入研究是量子力学取得的重要成果之一,客观上也是MRI得以产生的知识前提.磁共振成像利用了人体内水分子中的氢核在外磁场中产生核磁共振的原理.由于人体不同的正常组织、器官以及同一组织、器官的不同病理阶段氢核的弛豫时间有显著不同,利用梯度磁场进行层面选择和空间编码就可以获得以氢核的密度、纵向弛豫时间 、横向弛豫时间作为成像参数的体内各断层的结构图像.近年来产生很多新的成像序列和技术方法.如扩散加权成像是通过测量人脑中水分子扩散的特性来反映组织的生化特性及组织结构的改变,在临床上可用于急性脑梗塞的早期诊断[2].螺旋浆扫描技术,明显消除患者因运动或金属异物造成的伪影, 可生成高分辨率、无伪影、具有临床诊断意义的理想图像。
  4 原子核物理学的应用放射性核素成像
  放射性核素成像的物理基础放射性核素具有放射性,利用放射性核素作踪剂,结合药物在脏器选择性的聚集和参与生理、生化功能,达到诊断疾病的目的。检察方法 有4种:扫描机、照相机、单光子发射计算机体层和正电子发射计算机体层(PET).核素检查中产生的正电子只能存在极短的时间,当它被物质阻止而失去动能时,将和物质中的电子结合而转化成光子,即正负电子对湮没.转变为两个能量为0.551 MeV的光子,并反冲发出.放射性核素在正常组织和病变组织分布不同,产生的光子强弱也有不同,PET成像技术通过探测光子对的差别形成影像.
  5 结语
  影像物理学在影像检查技术中的意义非常重要,对影像检查技术的发展影像深远,随着影像物理学的不断发展,新的影像技术不断出现,必将对疾病的诊断总出更大的贡献。
  参考文献
  [1] 张泽宝,医学影像物理基础[M].长春:吉林科学技术出版社,1998:81.
  [2] 唐孝威.脑功能成像[M].合肥:中国科技大学出版社,1999.

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[本文关键字] 声学 核磁共振 放射性核素
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