数字影像技术的新进展

1、数字影像技术的新进展数字影像技术的新进展 演讲大纲演讲大纲 前言前言 11972年XCT的问世和科马克的重建图像， 开辟了数字影像技术的光辉大道。 2MRI、SPECT、PET等数字影像技术陆续问世 及迅速发展。 3HIS、RIS、DR及PACS的不断发展，数字化医 院（Digital Hospital）将在21世纪在全球 推广，无胶片的医院（Filmless Hospital） 将成为现实。 （一）（一）X XCTCT的革命性进展的革命性进展 1 1四代四代X XCTCT的技术进展，到的技术进展，到8080年代末陷年代末陷 入困境。入困境。 2 29090年代应用电子枪制成多层螺旋年代应用电

2、子枪制成多层螺旋CTCT （Spiral CTSpiral CT），产生了革命性的突破。），产生了革命性的突破。 3 3CT/SPECTCT/SPECT、CT/PETCT/PET及及PET/CTPET/CT两用机，在两用机，在 2121世纪初开始问世。世纪初开始问世。 （二）（二）DRDR技术的成功是推广应技术的成功是推广应 用用PACSPACS的关键。的关键。 1 1数字数字X X线成像代替模拟线成像代替模拟X X线成像是大势所趋。线成像是大势所趋。 2 2数字数字X X线成像技术的推广应用所面临的困难。线成像技术的推广应用所面临的困难。 3 3全球三大胶片公司全球三大胶片公司柯达、爱克发和

3、富士，柯达、爱克发和富士， 面临不可阻挡的数字化面临不可阻挡的数字化X X线成像发展趋势，也线成像发展趋势，也 转向研制转向研制CRCR、DRDR与与PACSPACS以求生存。以求生存。 4 4举世公认举世公认DRDR技术成功之日，即为全球推广应技术成功之日，即为全球推广应 用用PACSPACS之时。之时。 （三）数字影像技术与精确放射治（三）数字影像技术与精确放射治 疗相结合是疗相结合是2121世纪的发展趋世纪的发展趋 势。势。 1 1磁共振功能成像和磁共振波谱。磁共振功能成像和磁共振波谱。 2 2正电子发射断层扫描（正电子发射断层扫描（PETPET）是最有前）是最有前 途的核医学功能成像。

4、途的核医学功能成像。 3 3解剖学成像与功能成像相结合。解剖学成像与功能成像相结合。 4 4数字影像技术与精确放射治疗相结合。数字影像技术与精确放射治疗相结合。 （四）我国发展数字影像技术和精确放疗技术，（四）我国发展数字影像技术和精确放疗技术， 必须大批培养大、中型医院急需的医学物理师必须大批培养大、中型医院急需的医学物理师 和临床工程师，配合影像诊断和放射治疗的医和临床工程师，配合影像诊断和放射治疗的医 师，充分利用医学影像设备和精确放疗设备的师，充分利用医学影像设备和精确放疗设备的 技术性能，有效地应用于临床诊断和治疗。为技术性能，有效地应用于临床诊断和治疗。为 此，建议我国卫生部、科技

5、部、教育部认真重此，建议我国卫生部、科技部、教育部认真重 视这项工作，在医院建立编制，确保足够数量视这项工作，在医院建立编制，确保足够数量 的具有专业技术的医学物理师和临床工程师，的具有专业技术的医学物理师和临床工程师， 配合有关医师，共同合作提高医疗质量，为广配合有关医师，共同合作提高医疗质量，为广 大病人更好地服务。大病人更好地服务。 数字影像技术的新进展 广州医学院 谢楠柱 前言前言 19721972年年X-CTX-CT问世，阿伦问世，阿伦科马克（科马克（AIIan M.CormackAIIan M.Cormack）的）的 重建图像理论（重建图像理论（ReconstructionReco

6、nstruction），首创从数字（），首创从数字（1 1，2 2， 3 3，n n ）重建）重建X X线断层图像，为数字影像技术在医学上的线断层图像，为数字影像技术在医学上的 应用，开辟了医学影像技术的光辉大道。从此应用，开辟了医学影像技术的光辉大道。从此MRIMRI、SPECTSPECT、 PETPET等数字影像陆续出现，这位美国塔夫茨大学物理学教授于等数字影像陆续出现，这位美国塔夫茨大学物理学教授于 19791979年与英国年与英国EMIEMI公司制造首台头部公司制造首台头部X XCTCT的汉斯菲尔德工程师的汉斯菲尔德工程师 同时获得了当年的医学与生理学诺贝尔奖，轰动全球。迄今同时获得了

7、当年的医学与生理学诺贝尔奖，轰动全球。迄今2020 多年来，数字影像技术在全球以惊人的速度发展，随着近多年来，数字影像技术在全球以惊人的速度发展，随着近1010年年 数字数字X X线成像技术的不断发展，线成像技术的不断发展，DRDR与与PACSPACS现已成为全球医学影现已成为全球医学影 像技术与临床应用的放射学家、医学物理学家、生物医学工程像技术与临床应用的放射学家、医学物理学家、生物医学工程 学家及临床医师高度重视的新技术，一旦占临床放射检查学家及临床医师高度重视的新技术，一旦占临床放射检查70%70% 以上的以上的X X线检查和透视都从模拟化变为数字化，线检查和透视都从模拟化变为数字化，

8、X X线成像不用胶线成像不用胶 片的时代快要到来，全面数字化的医院普遍使用片的时代快要到来，全面数字化的医院普遍使用HISHIS、RISRIS与与 PACSPACS系统，真正无胶片的医院（系统，真正无胶片的医院（Filmless hospitalFilmless hospital）将在全）将在全 球推广，这就是球推广，这就是2121世纪的革命性的现代化数字化医院的光辉前世纪的革命性的现代化数字化医院的光辉前 景。景。 （一）（一）X XCTCT的革命性进展的革命性进展 X XCTCT是是X X线电脑断层扫描的简写，从线电脑断层扫描的简写，从19721972年至年至 19891989年经历了直线

9、扫描、混合扫描、扇形扫描和旋转年经历了直线扫描、混合扫描、扇形扫描和旋转 扫描四代技术改进后，扫描四代技术改进后，X XCTCT技术包括扫描速度和功能技术包括扫描速度和功能 的改进几乎陷入困境，许多人认为的改进几乎陷入困境，许多人认为X XCTCT技术已无法改技术已无法改 进，在进，在RSNARSNA年会发表的年会发表的X XCTCT论文越来越少。岂料论文越来越少。岂料“山山 穷水尽疑无路，柳暗花明又一村穷水尽疑无路，柳暗花明又一村”，9090年代初应用电年代初应用电 子枪制成螺旋子枪制成螺旋CTCT（Spiral CTSpiral CT），产生了革命性的突破，），产生了革命性的突破， 接着进

10、一步研制多层螺旋接着进一步研制多层螺旋CTCT，从，从4 4层到层到8 8层，到层，到1616层的层的 多层螺旋多层螺旋CTCT陆续出现，现在已有陆续出现，现在已有3232层螺旋层螺旋CTCT在医院应在医院应 用，技术进展之快，使用，技术进展之快，使CTCT技术发展有超过技术发展有超过MRIMRI的趋势。的趋势。 人们预言，人们预言，3232层、层、6464层螺旋层螺旋CTCT将会在不久的未来陆续将会在不久的未来陆续 问世。问世。MRIMRI技术正在同技术正在同CTCT技术竞赛，技术竞赛，CT/PETCT/PET、CT/SPECTCT/SPECT 两用机已经有产品在医院应用，两用机已经有产品在

11、医院应用，fMRIfMRI、MRSMRS等新技术正等新技术正 在迅速发展，我们希望在迅速发展，我们希望CTCT与与MRIMRI共同并肩发展，使数字共同并肩发展，使数字 影像技术更好地为广大病人服务。影像技术更好地为广大病人服务。 （二）（二）DRDR技术的成功是全面推广应用技术的成功是全面推广应用PACSPACS的关键的关键 数字数字X X线成像技术（线成像技术（Digital RadioggrphyDigital Radioggrphy，简写为，简写为DRDR）是近）是近 2020年来人们不断研究从近年来人们不断研究从近100100多年采取的模拟多年采取的模拟X X线成像技术（胶片线成像技术

12、（胶片 感光），改进为无胶片的数字成像技术。数字技术已经从模拟照感光），改进为无胶片的数字成像技术。数字技术已经从模拟照 相机、模拟电视机改进为数字照相机和数字电视机。为什么迟迟相机、模拟电视机改进为数字照相机和数字电视机。为什么迟迟 未能把模拟未能把模拟X X光机改进为数字光机改进为数字X X光机呢？其原因较复杂，一是广大光机呢？其原因较复杂，一是广大 放射科医生长期用眼和脑的智慧读出放射科医生长期用眼和脑的智慧读出X X光胶片中的病变，经验丰富，光胶片中的病变，经验丰富， 习惯已成，一下子要改变用数字习惯已成，一下子要改变用数字X X光机进行诊断，自然地需要较长光机进行诊断，自然地需要较长

13、 的适应过程。二是生产的适应过程。二是生产X X光胶片的柯达（美国）、爱克发（德国）、光胶片的柯达（美国）、爱克发（德国）、 富士（日本）三大胶片公司当然不太愿意停止生产富士（日本）三大胶片公司当然不太愿意停止生产X X光胶片，同时光胶片，同时 也看到也看到X X线成像数字化是不可阻挡的必然趋势，所以这三大公司都线成像数字化是不可阻挡的必然趋势，所以这三大公司都 研制研制CRCR、DRDR与与PACSPACS，为将来寻找生产数字化医疗设备的出路，这，为将来寻找生产数字化医疗设备的出路，这 是很现实的。三是是很现实的。三是DRDR与与PACSPACS的技术还未趋于成熟，如何普遍在医的技术还未趋于

14、成熟，如何普遍在医 院使用院使用DRDR？如何处理医院旧的模拟？如何处理医院旧的模拟X X光机？（中国现有十多万台）光机？（中国现有十多万台） 如何逐步培训新一代放射技术人员和使用如何逐步培训新一代放射技术人员和使用DRDR的青年放射科医生？的青年放射科医生？ 这些问题都必须全面考虑，妥善处理，才能实现这些问题都必须全面考虑，妥善处理，才能实现DRDR和和PACSPACS在医院在医院 全面地普遍地应用于临床。因为必须看到全面地普遍地应用于临床。因为必须看到DRDR占医院的放射检查的占医院的放射检查的 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及超声的数字及超声的数字 图像存储入图像存储入PACSPACS系统，则意义不太大，只有全面实现占系统，则意义不太大，只有全面实现占70%70%以上的以上的 数字数字X X线图像，并可存储入线图像，并可存储入PACSPACS系统，才能真正实现医院数字化。系统，才能真正实现医院数字化。 （三）数字影像技术与精确放射治疗相结合（三）数字影像技术与精确放射治疗相结合 数字影像技术提供的诊断信息主要是解剖学的图像，数字影像技术提供的诊断信息主要是解剖学的图像， 而重要的是临床医师最需要的功能图像，它反映代谢的而重要的是临床医师最需要的功能图像，它反映代谢的 变化，人体组织器官的化

16、学结构变化。另一方面，数字变化，人体组织器官的化学结构变化。另一方面，数字 影像技术提供的诊断信息大大有利于精确放射治疗计划影像技术提供的诊断信息大大有利于精确放射治疗计划 的制订，医学影像技术与精确放疗技术相结合是今后发的制订，医学影像技术与精确放疗技术相结合是今后发 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已成为各类临床医师，特别是放射学家、医学已成为各类临床医师，特别是放射学家、医学 物理学家、临床工程师的共同研究领域，进展迅速。物理学家、临床工程师的共同研究领域，进展迅速。 2 2、磁共振波谱（、磁共振波谱（Magnetic

17、Resonance SpectroscopyMagnetic Resonance Spectroscopy， MRSMRS） MRSMRS已成为公认的研究功能变化的最有效技术之一。已成为公认的研究功能变化的最有效技术之一。 特别是利用磷核、钠核等核素的特别是利用磷核、钠核等核素的MRSMRS，进展迅速。，进展迅速。 3 3、正电子发射型断层扫描（、正电子发射型断层扫描（Positron Emission Positron Emission Tomography, PETTomography, PET） PETPET是核医学成像最有效的功能成像系统，过是核医学成像最有效的功能成像系统，过 去因为

18、价值昂贵，临床应用受到限制，现在价格去因为价值昂贵，临床应用受到限制，现在价格 有所下降，越来越多地在国内、外的医院临床应有所下降，越来越多地在国内、外的医院临床应 用，特别是对脑、心血管系统疾病的诊断与监测用，特别是对脑、心血管系统疾病的诊断与监测 病变很有效，进展迅速。病变很有效，进展迅速。 4 4、解剖学成像与功能成像相结合、解剖学成像与功能成像相结合 为了同时获得解剖学图像和功能图像，为了同时获得解剖学图像和功能图像， CT/SPECTCT/SPECT、CT/PETCT/PET、PET/CTPET/CT等两用机近年已在外等两用机近年已在外 国的医院应用，两种图像对照更有利于精确诊断。国

19、的医院应用，两种图像对照更有利于精确诊断。 今后将会研制更多的新型两用机。今后将会研制更多的新型两用机。 5 5数字影像技术与精确放疗技术相结合数字影像技术与精确放疗技术相结合 立体定向放射外科常用的立体定向放射外科常用的刀、刀、X X刀就是应用刀就是应用CTCT、 MRAMRA进行立体定向，提供准确的影像信息，使进行立体定向，提供准确的影像信息，使刀、刀、X X刀刀 精确地进行放射治疗。随着螺旋精确地进行放射治疗。随着螺旋CTCT的飞跃发展，人们正的飞跃发展，人们正 在研制在研制CT/CT/刀系统，以提高精确放疗的效果。刀系统，以提高精确放疗的效果。 调强放疗（调强放疗（Intensity

20、Modulated Radiotherapy , Intensity Modulated Radiotherapy , IMRTIMRT）是国际公认最有效的精确放疗，它也是应用）是国际公认最有效的精确放疗，它也是应用CTCT原原 理进行设计，有效地调节放射强度，实现精确放疗。理进行设计，有效地调节放射强度，实现精确放疗。 断层放疗（断层放疗（TomotheraphyTomotheraphy）是美国威斯康辛大学研）是美国威斯康辛大学研 制的新型精确放疗设备，也是应用制的新型精确放疗设备，也是应用CTCT的断层扫描原理进的断层扫描原理进 行精确的断层放疗。行精确的断层放疗。 外科手术的放射治疗（外

21、科手术的放射治疗（Intraopperative Intraopperative Radiotherapy, IORTRadiotherapy, IORT）也是利用外科手术，在影像引导）也是利用外科手术，在影像引导 下进行精确的放射治疗。下进行精确的放射治疗。 综上所述，数字影像技术和精确放疗技术发展到综上所述，数字影像技术和精确放疗技术发展到 今天的高新技术水平，可以想象，我国正在应用这些今天的高新技术水平，可以想象，我国正在应用这些 高新技术设备在医院进行精确的诊断和放疗，除了高新技术设备在医院进行精确的诊断和放疗，除了 需要大批高水平的影像诊断医师和放射肿瘤医师之外，需要大批高水平的影像

22、诊断医师和放射肿瘤医师之外， 我们必须大力培养大批的医学物理师、临床工程师及我们必须大力培养大批的医学物理师、临床工程师及 影像技术人员，配合医师进行有效的诊疗工作，而遗影像技术人员，配合医师进行有效的诊疗工作，而遗 憾的是我国医院未有定编医学物理师和临床工程师的憾的是我国医院未有定编医学物理师和临床工程师的 制度，许多医院设有影像诊断和放射治疗设备，但没制度，许多医院设有影像诊断和放射治疗设备，但没 有配备经过专业大学毕业的医学物理师和临床工程师；有配备经过专业大学毕业的医学物理师和临床工程师； 而发达国家的医师都配备有专业执照的医学物理师和而发达国家的医师都配备有专业执照的医学物理师和 临

23、床工程师掌管高新技术的影像诊断与放射治疗设备，临床工程师掌管高新技术的影像诊断与放射治疗设备， 配合放射诊断与放射治疗医师有效地充分地使用大型配合放射诊断与放射治疗医师有效地充分地使用大型 的高档医疗设备，从而获得应有的医疗效益和经济效的高档医疗设备，从而获得应有的医疗效益和经济效 益。益。 （四）建议我国卫生部、科技部、教育部，认真（四）建议我国卫生部、科技部、教育部，认真 重视培养大、中型医院急需的医学物理师重视培养大、中型医院急需的医学物理师 和临床工程师，建立编制，确立必要的制和临床工程师，建立编制，确立必要的制 度，确保足够数量的具有专业执照的医学度，确保足够数量的具有专业执照的医学

24、 物理师和临床工程师，在医院的影像诊断物理师和临床工程师，在医院的影像诊断 和放射治疗部门工作，配合影像诊断与放和放射治疗部门工作，配合影像诊断与放 射治疗医师，为广大病人服务。这是提高射治疗医师，为广大病人服务。这是提高 医疗服务质量的大事。医疗服务质量的大事。 1 1、 X X光室、光室、CTCT室、室、MRIMRI室、室、PETPET室、室、SPECTSPECT室、超室、超 声室等需要大批医学物理师或临床工程师负声室等需要大批医学物理师或临床工程师负 责使用、管理、维修这类昂贵的大型医疗设责使用、管理、维修这类昂贵的大型医疗设 备，配合影像诊断医师工作。备，配合影像诊断医师工作。 2 2、直线加速器、直线加速器、刀、刀、X X刀、刀、IMRTIMRT、IORTIORT、 TomotheraphyTomotheraphy等高档昂贵的放疗设备，也需等高档昂贵的放疗设备，也需 要大批医学物理师和临床工程师负责使用、要大批医学物理师和临床工程师负责使用、 管理、维修这类高档医疗设备，配合放射肿管理、维修这类高档医疗设备，配合放射肿 瘤医师的工作。瘤医师的工作。 3 3、 名牌大学与名牌