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“ 老樹開新花，醫學影像技術邁向未來！”
當你聽到“醫學影響”這個術語時，你首先想到的是x光片。雖然x光片是最古老的，也是最常用的醫學影響學方法，但今天這個有趣和創新的科學領域還有很多。在這篇文章中，我們試圖回顧醫學影響技術的現狀和最新進展，并描繪出在不遠的將來有望取得重大突破的領域。術語“醫學成像技術”具有廣泛的定義，包括幫助醫療專業人員查看身體內部或肉眼看不到的區域的任何技術。這些結構的可視化可以幫助疾病診斷、治療計劃、治療執行——例如通過圖像引導的干預，以及監測和監視。 01 — 醫學診斷成像的廣闊范圍-它需要什么？ 今天，醫學影像是疾病診斷和管理不可或缺的一部分。最早的診斷醫學成像形式是x射線裝置，由倫琴于1895年推出。從那時起，放射成像技術已經取得了長足的進步，傳統的x射線正在迅速被計算機斷層掃描(CT)所取代，它結合了計算機處理和x射線成像的能力。CT掃描儀在三個不同的平面上拍攝圖像。CT技術本身經過了多年的改進。圖像切片厚度減小，螺旋CT的出現大大縮短了圖像采集時間。
磁共振成像(MRI)出現于20世紀末，當時人們對醫學成像過程中輻射暴露的擔憂達到了頂峰。該成像系統利用自然磁場獲取人體內部結構的圖像。盡管最初MRI的診斷用途有限，但設備的改進使其成為軟組織和血管結構的首選成像方式。新的核磁共振成形機是緊湊和開放的設備，不再讓患者感到幽閉恐怖。
超聲波檢查是另一種不使用輻射的成像方式。它利用反射聲波來描繪內部器官的圖像。超聲波的一個主要優點是攜帶方便。它已獲得廣泛的醫療應用，如床邊檢查，研究血管結構，并在產科評估胎兒健康。
其他先進的醫學成像技術利用了放射性同位素的力量。正電子發射斷層掃描(PET)允許放射性標記的分子，如葡萄糖，被身體組織吸收。然后傳感器檢測到它們，它們的分布為診斷提供了線索。造影劑的引入導致了特定部位的成像，如CT血管造影。放射標記材料被注入血液，血管結構可以很容易地可見。這有助于識別血管異常和出血。放射標記的分子也可以被某些組織吸收，這有助于縮小診斷范圍。例如，锝-99用于骨骼掃描，碘-131用于研究甲狀腺組織。通常，上述兩種或兩種以上的成像技術結合起來，可以讓醫生明確地了解患者體內的情況。
02 — 醫學影像技術這些年是如何發展的？ 醫學成像技術多年來突飛猛進。這并不局限于獲取圖像的方式。人們越來越重視后處理和更新更先進的共享和存儲醫學圖像的方法。這里的想法是從現有技術中提取最大的利益，并將其傳播給盡可能多的人。在診斷醫學成像領域，臨床醫生現在可以操作圖像，從同一組數據中獲得更深入的見解和信息。
圖像數據存儲與檢索研究進展-隨著當今使用的不同類型的成像設備及其產生的獨特數據，集成和協作的便捷性是醫療保健機構和最終用戶最感興趣的。如今，幾乎所有類型的圖像都是通過數字方式獲取的，由巨大的數據文件組成。這方面的一項重大發展是引進了PACS(圖片存檔和通訊系統)。它是一個允許集成存儲和查看來自不同設備和系統的醫學圖像的平臺。在PACS服務器中，圖像主要以DICOM (Digital Imaging and Communications In Medicine)格式存儲。DICOM是由美國放射醫師學會制定的標準。所有圖像，包括CT掃描、MRI掃描、超聲掃描和PET掃描，只能以DICOM格式存儲、檢索和共享。DICOM格式將患者詳細信息嵌入到圖像中，以最大限度地減少診斷錯誤。市場上有許多DICOM查看應用程序，每個應用程序都有不同的特性，可以幫助臨床醫生進行診斷和治療計劃。
醫學三維成像技術-三維重建的另一個分支是多平面重建(MPR)。MPR是從三維重建模型中獲取新的圖像切片的過程。新的切片與最初獲得的切片在平面上不同。這在追蹤主動脈等主要結構的過程時尤其有用。
強度的預測-如今的成像軟件有多種功能，可以幫助醫療保健專業人員詳細研究他們感興趣的區域。其中一個特征就是強度投影。臨床醫生可以選擇只顯示最大或最小CT值來編輯重建區域的圖像。它們分別被稱為最大和最小強度投影(MIP和MINIP)。它們增加了病變區域和周圍正常組織之間的對比。
真正的3D成像-3D重建技術仍然不像我們希望的那樣精確，一些醫生更喜歡通過多個2D切片來避免錯誤。在這個領域一個有趣的發展是“真正的”3D成像。這種創新的成像系統允許臨床醫生查看器官或身體結構的虛擬副本并與之交互。圖像以全息圖的形式出現，臨床醫生可以虛擬地旋轉結構，切割橫截面，并識別重要的解剖標志。這樣的工具在未來的手術規劃中可能變得不可或缺。
圖像融合-一種稱為圖像融合的先進醫學成像工具可用于許多DICOM應用程序。它允許將兩個或多個成像數據集合并到一個文件中。這可以結合不同成像方式的優點。最常用和最實用的圖像融合技術是PET/CT和PET/MR圖像融合，它們結合了PET掃描、CT掃描和MRI的優點。PET有助于識別和定位感興趣的區域(通常是惡性或發炎的區域)。CT提供了病變范圍和涉及組織平面的極好解剖細節。MRI有助于實現軟組織分辨率。當兩者結合在一起時，診斷性成像調查的敏感性和特異性顯著增加。
實時成像-傳統上，人們一直認為在獲取圖像的時間和解釋圖像的時間之間會有一個“滯后”。延遲來自于處理和準備圖像所花費的時間，將其呈現給放射科醫生，然后讓放射科醫生查看圖像的每個部分并應用他們的知識來解釋它。這種滯后會嚴重影響臨床結果，特別是在創傷等緊急情況下，因為時間至關重要。今天，許多成像系統提供“實時”結果，這意味著圖像采集和解釋之間的延遲很小或根本沒有。當病人還在成像單元時，臨床醫生就可以在屏幕上查看圖像。這不僅可以減少延遲，還可以實時查看身體系統的工作狀態，從而評估其功能完整性。例如，食道的吞咽功能可以用這種方法來評估吞咽困難的可能原因。同樣，胎兒的運動可以用超聲波實時觀察到。實時成像的強大功能使外科醫生能夠在術中做出決定。
03 — 醫學影像技術的未來展望 人工智能-人工智能(AI)是指機器模擬人類智能的能力。這主要適用于認知功能，如學習和解決問題。在醫學成像的背景下，人工智能可以被訓練來發現人體組織中的異常，從而幫助疾病的診斷和監測其治療。人工智能可以通過三種方式幫助放射科醫生。人工智能可以以超人的速度篩選龐大的圖像和患者信息數據集。這可以加快工作流程。其次，人工智能可以被訓練來檢測肉眼無法識別的微小異常。這可以提高診斷的準確性。第三，AI可用于從患者的電子病歷(EMR)中檢索之前的成像掃描，然后將其與患者的最新掃描結果進行比較。患者EMR的其他方面，如任何相關的病史，也可以檢索并用于促進診斷。
有幾家公司已經成功地將人工智能集成到成像系統中，但目前還沒有一家公司可以用于商業用途。人工智能集成醫學成像軟件的一個例子是Viz，它可以改善大血管阻塞(LVOs)患者的檢測和治療時間。該軟件能夠在多個醫院數據庫中篩選多張圖像，以確定左靜脈血栓。如果檢測到LVO，該軟件可以提醒中風專家和患者的初級保健醫生，以確保患者得到及時的治療。對于像中風這樣有時間限制的疾病，這可以大大改善治療結果，降低醫療保健系統的成本負擔。
基于云的應用程序-成像技術的快速發展和醫學圖像在醫療保健領域的普遍使用，都迫切需要找到存儲和共享醫學成像數據的創新方法。在這種背景下，云技術已經成為未來醫學成像技術的主要決定因素之一。云技術可以在互聯網的幫助下獨立于地理位置存儲和共享數據。基于云的醫學成像應用程序便于DICOM格式的成像文件的存儲和檢索。它們提高了效率，降低了成本。醫療保健專業人員可以在全球范圍內就醫療成像數據進行合作。最終的結果是病人的健康狀況更好。 |
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