美開發(fā)出遠(yuǎn)程核磁共振成像軟件(核磁共振成像術(shù)有哪些方面的應(yīng)用？)

美開發(fā)出遠(yuǎn)程核磁共振成像軟件

美國研究人員最新開發(fā)出一種遠(yuǎn)程的核磁共振成像掃描軟件，醫(yī)生可以通過因特網(wǎng)對(duì)患者進(jìn)行遠(yuǎn)程掃描，那些醫(yī)療條件有限的地區(qū)可以借助這種遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)為患者提供便利。

研究人員在11月號(hào)的《放射學(xué)》雜志上報(bào)告說，醫(yī)療掃描是病情診斷的重要工具，有些特殊的掃描，比如核磁共振成像、新生兒心臟掃描等對(duì)操作人員的要求很高，必須由經(jīng)驗(yàn)豐富的放射線醫(yī)師來操作。但有些條件有限的地區(qū)，缺乏高水平的放射線掃描專家。加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校與“西門子醫(yī)療解決方案”公司合作開發(fā)的這種遠(yuǎn)程醫(yī)療軟件，有效解決了這個(gè)問題。借助這種軟件系統(tǒng)，醫(yī)生可以登錄自己的電腦，通過因特網(wǎng)遠(yuǎn)程操控核磁共振成像儀，為異地的患者進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測。

研究負(fù)責(zé)人、加州大學(xué)洛杉磯分校放射線學(xué)教授保羅?芬恩說，他共對(duì)30位患者進(jìn)行了遠(yuǎn)程掃描，掃描的清晰度等指標(biāo)絲毫不亞于實(shí)地掃描。芬恩認(rèn)為，隨著因特網(wǎng)的速度及可靠性不斷提高，遠(yuǎn)程掃描技術(shù)還會(huì)不斷精益求精，從而克服異地治療的距離障礙。

核磁共振成像術(shù)有哪些方面的應(yīng)用？

1946年，美國哈佛大學(xué)的伯塞爾和斯坦福大學(xué)的布洛克兩名教授分別發(fā)現(xiàn)了“核磁共振”的現(xiàn)象，并為此在1952年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

這個(gè)物理現(xiàn)象一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，立即受到高度重視，在一些領(lǐng)域里馬上得到應(yīng)用。1972年，就有一些醫(yī)生提出了利用核磁共振的原理做醫(yī)療診斷的設(shè)想。經(jīng)過大約10年的研究和實(shí)驗(yàn)，此項(xiàng)技術(shù)日臻成熟，終于，在80年代，科學(xué)家將核磁共振原理同空間編碼技術(shù)、數(shù)學(xué)變換和電影電視影像技術(shù)結(jié)合，發(fā)明了一種嶄新的掃描技術(shù)——核磁共振成像術(shù)(簡稱MRI)。

MRI是一種比X射線成像更為優(yōu)越的技術(shù)。它不需要通過放射線照射和掃描來形成影像，對(duì)人體更安全，可以說是徹底的無損傷檢查。它的工作原理頗復(fù)雜，讓我們簡略介紹一下吧。

我們知道，世上萬物均由原子組成，原子又是由原子核和圍著原子核旋轉(zhuǎn)的電子組成，原子核則是由帶正電荷的質(zhì)子和不帶電荷的中子組成。許多原子核的運(yùn)動(dòng)類似“自旋體”，不停地以一定的頻率自旋，如能設(shè)法讓它進(jìn)入一個(gè)恒定的磁場的話，它就會(huì)沿著這磁場方向回旋。這時(shí)如用特定的射頻電磁波去照射這些含有原子核的物體，物體就會(huì)吸收電磁波的能量，發(fā)生“共振”；當(dāng)射頻電磁波撤掉后，吸收了能量的原子核又會(huì)把這部分能量以電磁波的形式釋放出來，即發(fā)射所謂“核磁共振”信號(hào)。

這種核磁共振信號(hào)攜帶著物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的大量信息。對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行測量和分析，可以進(jìn)一步獲得此物質(zhì)的物理和化學(xué)信息，比如密度、分布特點(diǎn)及組織的成分等。也就是說，可以通過核磁共振現(xiàn)象來了解物體內(nèi)部的情況。

在人體中有著大量的水，有著許許多多氫原子，MRI就是利用人體中的氫原子，在強(qiáng)磁場內(nèi)受到脈沖的激發(fā)后，所產(chǎn)生的核磁共振現(xiàn)象。在共振過程中，不同的組織器官的共振信號(hào)強(qiáng)度不同，恢復(fù)到激發(fā)前的平衡狀態(tài)所需的時(shí)間也不同，這些信息經(jīng)過電子計(jì)算機(jī)的處理后形成不同的圖像。這種圖像很清楚，不僅可以提供人體清晰的解剖細(xì)節(jié)，而且還能提供組織器官和病灶細(xì)胞內(nèi)外的物理、化學(xué)、生物和生物化學(xué)等方面的診斷信息，便于醫(yī)生據(jù)此作出診斷。

在做MRI檢查時(shí)，病人要拿掉身上各種帶金屬的物件，平躺在檢查床上，然后被徐徐送入診室，程序十分簡便。它不必使用任何造影劑，即可顯示出血管等微細(xì)結(jié)構(gòu)。它還可以從任何方向做切層檢查，且成像有高度靈活性，分辨率高，僅在短短的一二秒鐘內(nèi)即可成像。

MRI不但能夠像CT一樣提供受檢部位解剖信息的圖像，還可以為我們提供有關(guān)組織生理生化信息的專門圖像，比CT更靈敏地分辨出正?；虍惓５慕M織，為我們清楚地顯示出病變的部位、范圍，?？稍诓∽兲幤鞴俚男螤睢⒐δ苓€未出現(xiàn)明顯改變之前，就向人們發(fā)出警告。所以它在對(duì)腫瘤的早期檢測及鑒別腫瘤的性質(zhì)上有特別大的幫助。

MRI除了可以顯示任何方向截面解剖部位的病變外，還可以透過骨骼的屏障，獲得令人滿意的斷層圖像，所以在臨床應(yīng)用中，MRI某些方面的功效明顯優(yōu)于CT?？梢哉f，MRI是一種比CT用途更廣泛的新型檢查儀器。

1995年2月，一個(gè)即將被執(zhí)行死刑的美國犯人，為表示他對(duì)自己罪行的追悔和對(duì)世人的歉意，表示愿將遺體獻(xiàn)給科學(xué)機(jī)構(gòu)作研究之用?？茖W(xué)家在犯人被處決之前先用MRI對(duì)他的身體進(jìn)行成像掃描，獲得許多圖像資料。在處決后又將他的遺體冷凍后從頭到腳切成2700片不及1毫米厚的薄片，再一一照相。科學(xué)家對(duì)這些相片與MRI獲得的斷層圖像作比較，從中獲取所需要的信息。這2700張斷面照片現(xiàn)已由德國慕尼黑的一家電子企業(yè)加工成光盤，它是世界上第一張?jiān)敿?xì)記錄人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的光盤。它的問世，不僅可為醫(yī)學(xué)院提供史無前例的詳盡的人體解剖資料，對(duì)人們?nèi)绾芜M(jìn)一步用好、改進(jìn)包括MRI在內(nèi)的新型醫(yī)療檢查儀器，也會(huì)有很大的作用。

求有關(guān)核磁共振成像的資料

資料：核磁共振成像磁共振成像是利用原子核在磁場內(nèi)共振所產(chǎn)生信號(hào)經(jīng)重建成像的一種成像技術(shù)。

核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)是一種核物理現(xiàn)象。早在1946年Block與Purcell就報(bào)道了這種現(xiàn)象并應(yīng)用于波譜學(xué)。Lauterbur1973 年發(fā)表了MR成象技術(shù)，使核磁共振不僅用于物理學(xué)和化學(xué)。也應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。近年來，核磁共振成像技術(shù)發(fā)展十分迅速，已日臻成熟完善。檢查范圍基本上覆蓋了全身各系統(tǒng)，并在世界范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。為了準(zhǔn)確反映其成像基礎(chǔ)，避免與核素成像混淆，現(xiàn)改稱為磁共振成象。參與MRI 成像的因素較多，信息量大而且不同于現(xiàn)有各種影像學(xué)成像，在診斷疾病中有很大優(yōu)越性和應(yīng)用潛力。

一、 MRI的成像基本原理與設(shè)備

(一)磁共振現(xiàn)象與MRI

含單數(shù)質(zhì)子的原子，例如人體內(nèi)廣泛存在的氫原子核，其質(zhì)子有自旋運(yùn)動(dòng)，帶正電，產(chǎn)生磁矩，有如一個(gè)小磁體(圖1-5-1)。小磁體自旋軸的排列無一定規(guī)律。但如在均勻的強(qiáng)磁場中，則小磁體的自旋軸將按磁場磁力線的方向重新排列(圖1-5-2)。在這種狀態(tài)下，用特定頻率的射頻脈沖(radionfrequency，RF)進(jìn)行激發(fā)，作為小磁體的氫原子核吸收一定量的能而共振，即發(fā)生了磁共振現(xiàn)象。停止發(fā)射射頻脈沖，則被激發(fā)的氫原子核把所吸收的能逐步釋放出來，其相位和能級(jí)都恢復(fù)到激發(fā)前的狀態(tài)。這一恢復(fù)過程稱為弛豫過程(relaxationproces)，而恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)所需的時(shí)間則稱之為弛豫時(shí)間(relaxationtime)。有兩種弛豫時(shí)間，一種是自旋-晶格弛豫時(shí)間(spin-lattice relaxationtime)又稱縱向弛豫時(shí)間(longitudinal relaxation time)反映自旋核把吸收的能傳給周圍晶格所需要的時(shí)間，也是90°射頻脈沖質(zhì)子由縱向磁化轉(zhuǎn)到橫向磁化之后再恢復(fù)到縱向磁化激發(fā)前狀態(tài)所需時(shí)間，稱 T1。另一種是自旋-自旋弛豫時(shí)間(spin-spin relaxation time)，又稱橫向弛豫時(shí)間(transverse relaxation time)反映橫向磁化衰減、喪失的過程，也即是橫向磁化所維持的時(shí)間，稱T2。T2衰減是由共振質(zhì)子之間相互磁化作用所引起，與T1不同，它引起相位的變化。

圖1-5-2　正常情況下，質(zhì)子處于雜亂無章的排列狀態(tài)。當(dāng)把它們放入一個(gè)強(qiáng)外磁場中，就會(huì)發(fā)生改變。它們僅在平行或反平行于外磁場兩個(gè)方向上排列

人體不同器官的正常組織與病理組織的T1是相對(duì)固定的，而且它們之間有一定的差別，T2也是如此(表1-5-1a、b)。這種組織間弛豫時(shí)間上的差別，是MRI的成像基礎(chǔ)。有如CT時(shí)，組織間吸收系數(shù)(CT值)差別是CT成像基礎(chǔ)的道理。但MRI不像CT只有一個(gè)參數(shù)，即吸收系數(shù)，而是有T1、T2和自旋核密度(P)等幾個(gè)參數(shù)，其中T1與T2尤為重要。因此，獲得選定層面中各種組織的T1(或T2)值，就可獲得該層面中包括各種組織影像的圖像。

MRI的成像方法也與CT相似。有如把檢查層面分成Nx，Ny，Nz……一定數(shù)量的小體積，即體素，用接收器收集信息，數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī)處理，獲得每個(gè)體素的T1值(或T2值)，進(jìn)行空間編碼。用轉(zhuǎn)換器將每個(gè)T值轉(zhuǎn)為模擬灰度，而重建圖像。

表1-5-1a　人體正常與病變組織的T1值(ms)

肝

140～170

腦 膜 瘤

200～300

胰

180～200

肝癌

300～450

腎

300～340

肝血管瘤

340～370

膽汁

250～300

胰 腺 癌

275～400

血液

340～370

腎癌

400～450

脂肪

60～80

肺 膿 腫

400～500

肌肉

120～140

膀 胱 癌

200～240

表1-5-1b　正常顱腦的T1與T2值(ms)

組 織

T1

T2

胼胝體

380

80

橋　腦

445

75

延　髓

475

100

小　腦

585

90

大　腦

600

100

腦脊液

1155

145

頭　皮

235

60

骨　髓

320

80

(二)MRI設(shè)備

MRI的成像系統(tǒng)包括MR信號(hào)產(chǎn)生和數(shù)據(jù)采集與處理及圖像顯示兩部分。MR信號(hào)的產(chǎn)生是來自大孔徑，具有三維空間編碼的MR波譜儀，而數(shù)據(jù)處理及圖像顯示部分，則與CT掃描裝置相似。

MRI設(shè)備包括磁體、梯度線圈、供電部分、射頻發(fā)射器及MR信號(hào)接收器，這些部分負(fù)責(zé)MR信號(hào)產(chǎn)生、探測與編碼;模擬轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、磁盤與磁帶機(jī)等，則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、圖像重建、顯示與存儲(chǔ)(圖1-5-3)。

磁體有常導(dǎo)型、超導(dǎo)型和永磁型三種，直接關(guān)系到磁場強(qiáng)度、均勻度和穩(wěn)定性，并影響MRI的圖像質(zhì)量。因此，非常重要。通常用磁體類型來說明MRI設(shè)備的類型。常導(dǎo)型的線圈用銅、鋁線繞成，磁場強(qiáng)度最高可達(dá)0.15～0.3T*，超導(dǎo)型的線圈用鈮-鈦合金線繞成，磁場強(qiáng)度一般為0.35～2.0T，用液氦及液氮冷卻;永磁型的磁體由用磁性物質(zhì)制成的磁磚所組成，較重，磁場強(qiáng)度偏低，最高達(dá)0.3T。

梯度線圈，修改主磁場，產(chǎn)生梯度磁場。其磁場強(qiáng)度雖只有主磁場的幾百分之一。但梯度磁場為人體MR信號(hào)提供了空間定位的三維編碼的可能，梯度場由X、Y、Z三個(gè)梯度磁場線圈組成，并有驅(qū)動(dòng)器以便在掃描過程中快速改變磁場的方向與強(qiáng)度，迅速完成三維編碼。

射頻發(fā)射器與MR信號(hào)接收器為射頻系統(tǒng)，射頻發(fā)射器是為了產(chǎn)生臨床檢查目的不同的脈沖序列，以激發(fā)人體內(nèi)氫原子核產(chǎn)生MR信號(hào)。射頻發(fā)射器及射頻線圈很象一個(gè)短波發(fā)射臺(tái)及發(fā)射天線，向人體發(fā)射脈沖，人體內(nèi)氫原子核相當(dāng)一臺(tái)收音機(jī)接收脈沖。脈沖停止發(fā)射后，人體氫原子核變成一個(gè)短波發(fā)射臺(tái)，而MR信號(hào)接受器則成為一臺(tái)收音機(jī)接收MR信號(hào)。脈沖序列發(fā)射完全在計(jì)算機(jī)控制之下。

MRI設(shè)備中的數(shù)據(jù)采集、處理和圖像顯示，除圖像重建由Fourier變換代替了反投影以外，與CT設(shè)備非常相似

二、MRI檢查技術(shù)

MRI的掃描技術(shù)有別于CT掃描。不僅要橫斷面圖像，還常要矢狀面或(和)冠狀面圖像，還需獲得T1WI和T2WI。因此，需選擇適當(dāng)?shù)拿}沖序列和掃描參數(shù)。常用多層面、多回波的自旋回波(spin echo，SE)技術(shù)。掃描時(shí)間參數(shù)有回波時(shí)間(echo time，TE)和脈沖重復(fù)間隔時(shí)間(repetition time，TR)。使用短TR和短TE可得T1WI，而用長TR和長TE可得T2WI。時(shí)間以毫秒計(jì)。依TE的長短，T2WI又可分為重、中、輕三種。病變在不同T2WI中信號(hào)強(qiáng)度的變化，可以幫助判斷病變的性質(zhì)。例如，肝血管瘤T1WI呈低信號(hào)，在輕、中、重度T2WI上則呈高信號(hào)，且隨著加重程度，信號(hào)強(qiáng)度有遞增表現(xiàn)，即在重T2WI上其信號(hào)特強(qiáng)。肝細(xì)胞癌則不同，T1WI呈稍低信號(hào)，在輕、中度T2WI呈稍高信號(hào)，而重度T2WI上又略低于中度 T2WI的信號(hào)強(qiáng)度。再結(jié)合其他臨床影像學(xué)表現(xiàn)，不難將二者區(qū)分。

MRI常用的SE脈沖序列，掃描時(shí)間和成像時(shí)間均較長，因此對(duì)患者的制動(dòng)非常重要。采用呼吸門控和(或)呼吸補(bǔ)償、心電門控和周圍門控以及預(yù)飽和技術(shù)等，可以減少由于呼吸運(yùn)動(dòng)及血液流動(dòng)所導(dǎo)致的呼吸偽影、血流偽影以及腦脊液波動(dòng)偽影等的干擾，可以改善MRI的圖像質(zhì)量。

為了克服MRI中SE脈沖序列成像速度慢、檢查時(shí)間長這一主要缺點(diǎn)，近年來先后開發(fā)了梯度回波脈沖序列、快速自旋回波脈沖序列等成像技術(shù)，已取得重大成果并廣泛應(yīng)用于臨床。此外，還開發(fā)了指肪抑制和水抑制技術(shù)，進(jìn)一步增加MRI信息。

MRI另一新技術(shù)是磁共振血管造影(magnetic resonance angiography，MRA)。血管中流動(dòng)的血液出現(xiàn)流空現(xiàn)象。它的MR信號(hào)強(qiáng)度取決于流速，流動(dòng)快的血液常呈低信號(hào)。因此，在流動(dòng)的血液及相鄰組織之間有顯著的對(duì)比，從而提供了MRA的可能性。目前已應(yīng)用于大、中血管病變的診斷，并在不斷改善。MRA不需穿剌血管和注入造影劑，有很好的應(yīng)用前景。 MRA還可用于測量血流速度和觀察其特征。

MRI也可行造影增強(qiáng)，即從靜脈注入能使質(zhì)子弛豫時(shí)間縮短的順磁性物質(zhì)作為造影劑，以行 MRI造影增強(qiáng)。常用的造影劑為釓——二乙三胺五醋酸(Gadolinium-DTPA, Gd-DTRA)。這種造影劑不能通過完整的血腦屏障，不被胃粘膜吸收，完全處于細(xì)胞外間隙內(nèi)以及無特殊靶器官分布，有利于鑒別腫瘤和非腫瘤的病變。中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRI作造影增強(qiáng)時(shí)，癥灶增強(qiáng)與否及增強(qiáng)程度與病灶血供的多少和血腦屏障破壞的程度密切相關(guān)，因此有利于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷。

MRI還可用于拍攝電視、電影，主要用于心血管疾病的動(dòng)態(tài)觀察和診斷。

基于MRI對(duì)血流擴(kuò)散和灌注的研究，可以早期發(fā)現(xiàn)腦缺血性改變。它預(yù)示著很好的應(yīng)用前景。

帶有心臟起搏器的人需遠(yuǎn)離MRI設(shè)備。體內(nèi)有金屬植入物，如金屬夾，不僅影響MRI的圖像，還可對(duì)患者造成嚴(yán)重后果，也不能進(jìn)行MRI檢查，應(yīng)當(dāng)注意。

三、MRI的臨床應(yīng)用

MRI診斷廣泛應(yīng)用于臨床，時(shí)間雖短，但已顯出它的優(yōu)越性。

在神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用較為成熟。三維成像和流空效應(yīng)使病變定位診斷更為準(zhǔn)確，并可觀察病變與血管的關(guān)系。對(duì)腦干、幕下區(qū)、枕大孔區(qū)、脊髓與椎間盤的顯示明顯優(yōu)于CT。對(duì)腦脫髓鞘疾病、多發(fā)性硬化、腦梗塞、腦與脊髓腫瘤、血腫、脊髓先天異常與脊髓空洞癥的診斷有較高價(jià)值。

縱隔在MRI上，脂肪與血管形成良好對(duì)比，易于觀察縱隔腫瘤及其與血管間的解剖關(guān)系。對(duì)肺門淋巴結(jié)與中心型肺癌的診斷，幫助也較大。

心臟大血管在MRI上因可顯示其內(nèi)腔，所以，心臟大血管的形態(tài)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的研究可在無創(chuàng)傷的檢查中完成。

對(duì)腹部與盆部器官，如肝、腎、膀胱，前列腺和子宮，頸部和乳腺，MRI檢查也有相當(dāng)價(jià)值。在惡性腫瘤的早期顯示，對(duì)血管的侵犯以及腫瘤的分期方面優(yōu)于CT。

骨髓在MRI上表現(xiàn)為高信號(hào)區(qū)，侵及骨髓的病變，如腫瘤、感染及代謝疾病，MRI上可清楚顯示。在顯示關(guān)節(jié)內(nèi)病變及軟組織方面也有其優(yōu)勢。

MRI在顯示骨骼和胃腸方面受到限制。

MRI還有望于對(duì)血流量、生物化學(xué)和代謝功能方面進(jìn)行研究，對(duì)惡性腫瘤的早期診斷也帶來希望。

在完成MR成像的磁場強(qiáng)度范圍內(nèi)，對(duì)人體健康不致帶來不良影響，所以是一種非損傷性檢查。

但是，MRI設(shè)備昂貴，檢查費(fèi)用高，檢查所需時(shí)間長，對(duì)某些器官和疾病的檢查還有限度，因之，需要嚴(yán)格掌握適應(yīng)證。

現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)圖像處理軟件有哪些？

現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)圖像處理軟件：
HALCON、VISION PRO、NI VISION、NI VISION BUILDER AI、EVISION、MATHMATICS、OPENCV等等。
醫(yī)學(xué)圖像處理的對(duì)象是各種不同成像機(jī)理的醫(yī)學(xué)影像。廣泛使用的醫(yī)學(xué)成像模式主要分為X射線成像 (X—CT) ，核磁共振成像 (MRI)，核醫(yī)學(xué)成像 (NMI)和超聲波成像(UI) 這四類 。

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