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2023年医学影像技术的现状及发展方向

 睿谈医养 2023-02-15 发布于广东

 老树开新花,医学影像技术迈向未来!

        当你听到“医学影响”这个术语时,你首先想到的是x光片。虽然x光片是最古老的,也是最常用的医学影响学方法,但今天这个有趣和创新的科学领域还有很多。在这篇文章中,我们试图回顾医学影响技术的现状和最新进展,并描绘出在不远的将来有望取得重大突破的领域。术语“医学成像技术”具有广泛的定义,包括帮助医疗专业人员查看身体内部或肉眼看不到的区域的任何技术。这些结构的可视化可以帮助疾病诊断、治疗计划、治疗执行——例如通过图像引导的干预,以及监测和监视。

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医学诊断成像的广阔范围-它需要什么?

        今天,医学影像是疾病诊断和管理不可或缺的一部分。最早的诊断医学成像形式是x射线装置,由伦琴于1895年推出。从那时起,放射成像技术已经取得了长足的进步,传统的x射线正在迅速被计算机断层扫描(CT)所取代,它结合了计算机处理和x射线成像的能力。CT扫描仪在三个不同的平面上拍摄图像。CT技术本身经过了多年的改进。图像切片厚度减小,螺旋CT的出现大大缩短了图像采集时间。

        磁共振成像(MRI)出现于20世纪末,当时人们对医学成像过程中辐射暴露的担忧达到了顶峰。该成像系统利用自然磁场获取人体内部结构的图像。尽管最初MRI的诊断用途有限,但设备的改进使其成为软组织和血管结构的首选成像方式。新的核磁共振成形机是紧凑和开放的设备,不再让患者感到幽闭恐怖。

        超声波检查是另一种不使用辐射的成像方式。它利用反射声波来描绘内部器官的图像。超声波的一个主要优点是携带方便。它已获得广泛的医疗应用,如床边检查,研究血管结构,并在产科评估胎儿健康。

        其他先进的医学成像技术利用了放射性同位素的力量。正电子发射断层扫描(PET)允许放射性标记的分子,如葡萄糖,被身体组织吸收。然后传感器检测到它们,它们的分布为诊断提供了线索。造影剂的引入导致了特定部位的成像,如CT血管造影。放射标记材料被注入血液,血管结构可以很容易地可见。这有助于识别血管异常和出血。放射标记的分子也可以被某些组织吸收,这有助于缩小诊断范围。例如,锝-99用于骨骼扫描,碘-131用于研究甲状腺组织。通常,上述两种或两种以上的成像技术结合起来,可以让医生明确地了解患者体内的情况。

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医学影像技术这些年是如何发展的?

        医学成像技术多年来突飞猛进。这并不局限于获取图像的方式。人们越来越重视后处理和更新更先进的共享和存储医学图像的方法。这里的想法是从现有技术中提取最大的利益,并将其传播给尽可能多的人。在诊断医学成像领域,临床医生现在可以操作图像,从同一组数据中获得更深入的见解和信息。

        图像数据存储与检索研究进展-随着当今使用的不同类型的成像设备及其产生的独特数据,集成和协作的便捷性是医疗保健机构和最终用户最感兴趣的。如今,几乎所有类型的图像都是通过数字方式获取的,由巨大的数据文件组成。这方面的一项重大发展是引进了PACS(图片存档和通讯系统)。它是一个允许集成存储和查看来自不同设备和系统的医学图像的平台。在PACS服务器中,图像主要以DICOM (Digital Imaging and Communications In Medicine)格式存储。DICOM是由美国放射医师学会制定的标准。所有图像,包括CT扫描、MRI扫描、超声扫描和PET扫描,只能以DICOM格式存储、检索和共享。DICOM格式将患者详细信息嵌入到图像中,以最大限度地减少诊断错误。市场上有许多DICOM查看应用程序,每个应用程序都有不同的特性,可以帮助临床医生进行诊断和治疗计划。

        医学三维成像技术-三维重建的另一个分支是多平面重建(MPR)MPR是从三维重建模型中获取新的图像切片的过程。新的切片与最初获得的切片在平面上不同。这在追踪主动脉等主要结构的过程时尤其有用。

        强度的预测-如今的成像软件有多种功能,可以帮助医疗保健专业人员详细研究他们感兴趣的区域。其中一个特征就是强度投影。临床医生可以选择只显示最大或最小CT值来编辑重建区域的图像。它们分别被称为最大和最小强度投影(MIPMINIP)。它们增加了病变区域和周围正常组织之间的对比。

        真正的3D成像-3D重建技术仍然不像我们希望的那样精确,一些医生更喜欢通过多个2D切片来避免错误。在这个领域一个有趣的发展是真正的”3D成像。这种创新的成像系统允许临床医生查看器官或身体结构的虚拟副本并与之交互。图像以全息图的形式出现,临床医生可以虚拟地旋转结构,切割横截面,并识别重要的解剖标志。这样的工具在未来的手术规划中可能变得不可或缺。

        图像融合-一种称为图像融合的先进医学成像工具可用于许多DICOM应用程序。它允许将两个或多个成像数据集合并到一个文件中。这可以结合不同成像方式的优点。最常用和最实用的图像融合技术是PET/CTPET/MR图像融合,它们结合了PET扫描、CT扫描和MRI的优点。PET有助于识别和定位感兴趣的区域(通常是恶性或发炎的区域)CT提供了病变范围和涉及组织平面的极好解剖细节。MRI有助于实现软组织分辨率。当两者结合在一起时,诊断性成像调查的敏感性和特异性显著增加。

        实时成像-传统上,人们一直认为在获取图像的时间和解释图像的时间之间会有一个“滞后”。延迟来自于处理和准备图像所花费的时间,将其呈现给放射科医生,然后让放射科医生查看图像的每个部分并应用他们的知识来解释它。这种滞后会严重影响临床结果,特别是在创伤等紧急情况下,因为时间至关重要。今天,许多成像系统提供“实时”结果,这意味着图像采集和解释之间的延迟很小或根本没有。当病人还在成像单元时,临床医生就可以在屏幕上查看图像。这不仅可以减少延迟,还可以实时查看身体系统的工作状态,从而评估其功能完整性。例如,食道的吞咽功能可以用这种方法来评估吞咽困难的可能原因。同样,胎儿的运动可以用超声波实时观察到。实时成像的强大功能使外科医生能够在术中做出决定。

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医学影像技术的未来展望

        人工智能-人工智能(AI)是指机器模拟人类智能的能力。这主要适用于认知功能,如学习和解决问题。在医学成像的背景下,人工智能可以被训练来发现人体组织中的异常,从而帮助疾病的诊断和监测其治疗。人工智能可以通过三种方式帮助放射科医生。人工智能可以以超人的速度筛选庞大的图像和患者信息数据集。这可以加快工作流程。其次,人工智能可以被训练来检测肉眼无法识别的微小异常。这可以提高诊断的准确性。第三,AI可用于从患者的电子病历(EMR)中检索之前的成像扫描,然后将其与患者的最新扫描结果进行比较。患者EMR的其他方面,如任何相关的病史,也可以检索并用于促进诊断。

        有几家公司已经成功地将人工智能集成到成像系统中,但目前还没有一家公司可以用于商业用途。人工智能集成医学成像软件的一个例子是Viz,它可以改善大血管阻塞(LVOs)患者的检测和治疗时间。该软件能够在多个医院数据库中筛选多张图像,以确定左静脉血栓。如果检测到LVO,该软件可以提醒中风专家和患者的初级保健医生,以确保患者得到及时的治疗。对于像中风这样有时间限制的疾病,这可以大大改善治疗结果,降低医疗保健系统的成本负担。

        基于云的应用程序-成像技术的快速发展和医学图像在医疗保健领域的普遍使用,都迫切需要找到存储和共享医学成像数据的创新方法。在这种背景下,云技术已经成为未来医学成像技术的主要决定因素之一。云技术可以在互联网的帮助下独立于地理位置存储和共享数据。基于云的医学成像应用程序便于DICOM格式的成像文件的存储和检索。它们提高了效率,降低了成本。医疗保健专业人员可以在全球范围内就医疗成像数据进行合作。最终的结果是病人的健康状况更好。

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