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现代科技革命与医学影像学的发展①
作者：任仙 张勇
来源：《科技创新导报》2011年第02期
摘 要:本文简要阐述了医学影像学的一些最新进展,以及现代科技革命与医学影像学发展的关系。医学影像学作为一种现代化的医学诊疗技术,自从其诞生伊始,就不断地发展和完善,这种发展和完善是通过科技革命的内在推动力来实现的。同时,医学影像学在临床上的广泛应用,极大地推动着科学技术的发展和人类社会的进步。医学影像学与现代科技进步二者之间相辅相成,相互促进,共同发展。
关键词:科技革命 医学影像学 CT MRI X线成像
中图分类号:R812 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)01(b)-0215-02
现代科技革命又称第三次科技革命。它的实质是生产力的革命、知识的革命和管理的革命,它不仅极大地推动了人类经济、政治的变革,也促进了文化、体育等诸多领域的发展。现代科技革命的内涵及时间上如何划分等,至今尚有不同说法。美国阿尔温·托夫勒在其《第三次浪潮》一书中认为,人类历史上经历了两次文明浪潮:农业社会和工业文明时代。美国预测学家奈斯比特在其《大趋势》一书中,将工业社会的发展分为四个阶段,即纺织机械化和煤炭炼铁、蒸汽机和炼钢技术、电动机和内燃机、电子技术阶段。除此之外,还有二次产业革命论、三次产业革命论、四次产业革命论等提法。
人类所及的各种领域,无不深深打上现代科技革命的烙印,因而现代科技革命在各种领域都表现为当今时代的一个基本特征。现代科技革命极大地改变着自然、社会和人类的面貌,给人类带来空前伟大的现代新文明,造福子孙后代,现在已进入人类-科技-自然协调发展的新时代。可以说,现代科技与现代人类已开始进入水乳交融的境界。医学的各个领域也不例外,其中医学影像学的发展更是如此。纵观医学影像学的发展,我们可以从中深深体会到现代科技革命的地位和作用。
1 X线技术的进展
1875年11月8日德国物理学家伦琴发现了一种新型射线,并于11月22日为夫人拍摄了一张手部X线照片,也是人类第一张X线影像。伦琴于1870年1月23日将这一重大发现在沃尔兹堡物理医学会上报告。与会的Kolliker教授提议将该射线命名为伦琴射线,但伦琴愿意谦逊地称它为X射线,简称X线。这就是伦琴射线和X射线的由来。除少数德语国家称它为伦琴射线,全球普遍称它为X线。
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随后,X线被广泛的应用于对疾病的诊断和治疗,形成了放射诊断学和放射治疗学。X线还用于疾病的预防、康复和预后随访。在医学之外,还用于X线衍射分析和工业探伤等多种用途。因此,X线的发现对人类做出了重大贡献[1]。
随着医学影像高、精、尖技术的迅猛发展,传统X线摄影已逐步显示其弊端。首先,常规X线摄影沿用胶片/增感屏系统,成像后由胶片记录,需暗室冲洗。并且为了提高胶片的利用价值,影像科不得不建立片库来贮存数量庞大的胶片,以便对胶片进行管理。然而管理胶片既要一定的空间和费用,而且经常发生归错档,胶片丢失等事故,并随着胶片数量的增多,问题日趋突出。其次,X线摄影需要的曝光剂量相对较大,且X线摄影一旦完成,影像质量再不能改善,当质量达不到要求时往往需要重拍。给投资者和患者带来额外的经济负担。再者,胶片的丢失、片损和变质所引起的信息丢失也是一个难于解决的问题。有关资料表明:即使一个管理制度较完善的医院,由于借出、会诊等,X线胶片丢失率也会在10%～20%。
由此,数字化X线摄影应运而生。数字摄影有如下优点:(1)可在拍摄后立即在监视器上得到图像,不必等待冲洗,减少病人的等待时间。(2)可用高达每秒5～8幅的速度采集图像,这对于一些活动部位的检查,提高了拍摄的成功率,而减少了不必要的透视观察和重拍。(3)对于拍摄的图像可以进行筛选,有用的用激光或多幅机机记录下来,不理想的抹掉。对有用图像可以进行单幅或多幅图像冻结,动画、电影回放,窗宽、窗位调整,边缘处理,正反灰度切换,对比度增强,灰度变换,降噪及锐化等后处理,进一步提高图像的质量和表现能力。(4)数字摄影系统用于胃肠摄影上,可以方便地进行造影;如果用软件代替快速换片器,可以达到一机多用;有的还含有数字减影(DSA)功能,更为方便。(5)可降低病人受照射线量,并可提供无限量的原始照片。(6)可与其他数字设备联网,便于信息传递和保存[2]。 2 CT技术的进展
如果说X线的发现开创了人类利用X线诊断和治疗疾病的新纪元的话,70年代初,CT的研制、开发并应用于临床,应该看成是放射学得到进一步发展和更好服务于人类健康新的里程碑。CT即计算机X线断层扫描摄影术,是近代飞速发展的电子计算机控制技术和X线检查摄影技术相结合的产物。CT于1972年由英国物理学家研制成功,这是X线在放射学中的一大革命。目前CT检查已成为医学诊断中不可缺少的设备[3]。
CT是从X线机发展而来的,但其分辨率和定性诊断准确率大大高于一般X线机,从而开阔了X线检查的适应范围。CT是用X线束对人体的某一部分按一定厚度的层面进行扫描,当X线射向人体组织时,部分射线被组织吸收,部分射线穿过人体被检测器官接收,产生信号。因为人体各种组织的疏密程度不同,X线的穿透能力不同,所以检测器接收到的射线就有了差异。将所接收的这种有差异的射线信号,转变为数字信息后由计算机进行处理,输出到显示的荧光屏上显示出图像,这种图像被称为横断面图像。
CT的特点是操作简便,对病人来说无痛苦,其密度、分辨率高,可以观察到人体内非常小的病变。CT使用的X线探测系统比传统X线摄影胶片敏感,是利用计算机处理探测器所得到的资