Янь Вэньмин, отделение радиотерапии, аффилированная больница Медицинского университета Внутренней Монголии
[Аннотация] С развитием науки и техники технология медицинской визуализации получила большое развитие. И ее положение в медицинской сфере будет становиться все более важным. В данной статье рассказывается об истории развития технологии медицинской визуализации, обобщаются новые достижения последних лет и обсуждаются горячие точки на следующем этапе.
[Ключевые слова] технология медицинской визуализации; развитие; горячие точки
Прошлое, настоящее и будущее технологии и оборудования медицинской визуализации
Аннотация С прогрессом технологии технология медицинской визуализации делает значительное развитие и положение в медицинской области будет еще более В этой статье показан процесс развития технологии медицинской визуализации, достижения технологии медицинской визуализации, достигнутые в течение В этой статье показан процесс развития технологии медицинской визуализации, достижения технологии медицинской визуализации, достигнутые в течение последних лет, и обсуждается, что будет следующей горячей областью.
Ключевые слова: технология медицинской визуализации； развитие； горячая зона
Все вещи во Вселенной состоят из молекул. Атомы, из которых состоят молекулы, состоят из ядра и электронов, вращающихся вокруг ядра. Рентгеновская рентгеноскопия и фотография, самая ранняя технология медицинской визуализации, и сегодня остается одним из самых популярных и клинически ценных методов медицинской диагностики. Технология медицинской визуализации — это в основном технические средства (включая принципы, методы, устройства и процедуры), разработанные с применением концепций и методов инженерного дела (инженерии) и основанные на принципах инженерного дела (инженерии). Фактически, технология медицинской визуализации также является важной частью медицинской физики, которая представляет собой передовое техническое средство, разработанное с применением концепций и методов физики и физических принципов. Медицинская визуализация включает традиционную рентгенографию, КТ, МРТ, УЗИ, изотопную, электронную эндоскопию и хирургическую фотографию. Они являются важными методами для выявления морфологии и функции тканей и органов внутри человеческого тела и диагностики заболеваний. С развитием медицины и здравоохранения, пленка как основной способ отображения, хранения, доставки рентгеновской камеры технология больше не может удовлетворить потребности клинической диагностики и лечения развития, цифровые требования медицинского оборудования становится все более сильным, полностью цифровой радиологии, руководство изображения и телерадиологии будет неизбежной тенденцией в развитии радиологии визуализации.
1 Технология традиционной фотографии в картографии
1.1 Компьютерная рентгеновская фотография
Рентген является самым ранним из разработанных устройств визуализации. Его применение в медицине позволило врачам наблюдать внутренние структуры человеческого тела, что давало врачам важную информацию для постановки диагноза заболевания. В последующие десятилетия после 1895 года в рентгеновской фотографии произошел ряд изменений, включая использование трубок для усиления изображения, сенсибилизирующих экранов, рентгеновских трубок с вращающимся анодом и томографии. Однако производительность всей системы визуализации была ограничена тем фактом, что этот традиционный метод рентгеновской визуализации отображал трехмерные структуры тела на двухмерной плоскости, в сочетании с его слабой диагностической способностью для мягких тканей. Начиная с 1950-х годов, технология медицинской визуализации вступила в революционный период развития с появлением новых систем визуализации, а в начале 1970-х годов стремительное развитие медицинской визуализации достигло пика благодаря появлению компьютерной томографии. На протяжении 1980-х годов, помимо рентгеновских лучей, в большом количестве появились ультразвук, магнитный резонанс, однофотонные, позитронные и другие методы и системы томографической визуализации. Каждый из этих методов имеет свои сильные стороны и дополняет другой, предоставляя врачам все более подробную и точную информацию для постановки окончательного диагноза. Рентгеновские снимки составляют 80% всех больничных снимков и в настоящее время являются основным источником больничных снимков. До 1950-х годов рентгеновские аппараты были простыми по конструкции и имели низкое разрешение изображения. После 1950-х годов разрешение и четкость изображения улучшились, а доза облучения пациента снизилась. Сегодня продолжают появляться разнообразные специальные рентгеновские аппараты, рентгенотелевизионное оборудование постепенно заменяет обычное рентгенофлюороскопическое оборудование, что не только снижает трудоемкость работы медицинского персонала, уменьшает дозу рентгеновского облучения пациента; но и для применения технологии цифровой обработки изображений создаются соответствующие условия. С развитием компьютеров технология цифровой обработки изображений получает все более широкое распространение вместо традиционной экранной фотографии На данном этапе системы обнаружения, используемые для цифровой фотографии, следующие: (1) экран сенсибилизации флуорофора [система компьютерной радиографии (computer Radiography. CR)]. (2) Детекторы с селеновыми картриджами. (3) Детекторы на основе ПЗС-матриц (Charge Coupled Derices — CCD). (4) Детектор на основе плоской панели (Flat panel Detector) a: прямое преобразование (некристаллический селен) b: непрямое преобразование (сцинтилляционный кристалл). Эти системы обеспечивают автоматизацию, дистанционное управление и светлую комнату, снижая радиационный ущерб для оператора.
1.2 Х-ТОМОГРАФИЯ
Внедрение КТ признано главным прорывом после открытия Рентгеном рентгеновских лучей, поскольку он ознаменовал собой веху в интеграции оборудования для получения медицинских изображений с компьютерами. Существует два режима этой техники, один из которых называется «томография первого пришествия» (ТППП), а другой — «фотонная миграционная визуализация» (ФМИ).
1.3 Магнитно-резонансная томография
Магнитно-резонансная томография, известная сегодня как МРТ, проводится без лучевой нагрузки и без потери костной ткани. Она обладает уникальными преимуществами: отсутствие лучевого повреждения, отсутствие костных артефактов, многосторонняя и многопараметрическая визуализация, высокое разрешение мягких тканей и возможность отображения сосудистых структур без использования контрастных веществ.
1.4 Цифровая субтракционная ангиография
При этом методе используется компьютерная система для преобразования флюороскопического изображения введения контраста в месте визуализации в цифровую форму и сохранения его на диске памяти, называемом маской. Затем флюороскопическое изображение области контрастирования после введения контрастного вещества также преобразуется в цифровой формат, цифровая маска вычитается, а оставшееся цифровое изображение снова преобразуется в изображение, то есть изображение костей и мягких тканей, видимое на флюороскопическом изображении до введения контрастного вещества, удаляется, и остается чистое чистое ангиографическое изображение.
2 Технология цифровой фотографии становится все более совершенной
В июне 1981 года в Брюсселе на 15-м научном собрании Международного общества радиологии впервые была представлена физическая концепция математической технологии рентгеновской визуализации и результаты клинического применения. Это привело к тому, что технология медицинской визуализации вступила в новую эру цифровизации. Фактически, за последние 10 лет тенденция цифровизации технологии медицинской визуализации стала более четкой. В 1998 году на «Ежегодной североамериканской конференции по радиологии», которая отражает самый высокий уровень международной технологии медицинской визуализации, тенденция цифровизации оборудования для медицинской визуализации была отражена как в научных докладах, так и на выставках.
Технология формирования изображения цифровой радиографии включает в себя технологию пластины формирования изображения, технологию обнаружения параллельных пластин и использование зарядового соединителя или CMOS устройств и технологию линейного сканирования. Технология формирования изображения с помощью пластины — это метод замены традиционного экрана для сенсибилизации пленки для получения снимков и последующей записи их на пленку. Технология обнаружения параллельных пластин может быть далее разделена на два типа структур: прямые и косвенные. Прямая структура FPT в основном представляет собой плоский пластинчатый детектор, состоящий из неконтактного селена и тонкопленочного полупроводникового массива. Косвенная структура FPT в основном состоит из сцинтиллятора или слоя флуоресцентного тела плюс слой непинта кремния с фотодиодным эффектом в дополнение к TFT массивам составляют плоский пластинчатый детектор. Устройства с зарядовой связью или CMOS и строчной развертки и другие технологии структурированы, чтобы включить видимые экраны преобразования, оптические системы и CCD или CMOS.
3 Быстрое считывание изображений
В результате усовершенствования методов формирования изображений, наряду со значительным улучшением качества изображения, резко возросло количество изображений. Например, с внедрением многослойной компьютерной томографии количество изображений на одно КТ-исследование может составлять более тысячи, поэтому немыслимо, чтобы динамическая информация, содержащаяся в этих изображениях, могла быть прочитана обычными методами. Именно в этот момент «мягкое чтение» на мониторе постепенно демонстрирует свое беспрецедентное превосходство. Мягкое чтение относится к наблюдению изображений на дисплее рабочей станции, и в случае радиографии этот тип чтения может использовать преимущества гораздо большего динамического диапазона цифровых изображений для получения богатой диагностической информации.
Прошлое, настоящее и будущее технологий и оборудования для получения изображений From:Bookmark the permalink www.shu1000.com4PACS的广阔发展空间
С быстрым развитием компьютерных и сетевых технологий существующее медицинское оборудование для визуализации на протяжении десятилетий остается методом сбора данных и получения изображений, который далеко не всегда способен удовлетворить развитие современной медицины и потребности клиницистов. Система PACS может быть связана с системой управления информацией больницы, системой управления радиологической информацией и другими системами для реализации беспленочного, безбумажного и совместного использования ресурсов всей больницы, а также может использовать сетевые технологии для реализации удаленных консультаций или международного обмена информацией. Создание системы PACS знаменует собой приход эры сетевой визуализации и беспленочной эры. Полная система PACS должна содержать систему сбора изображений, систему хранения и управления данными, систему передачи данных, а также систему анализа и обработки изображений. Система сбора данных является ядром всей системы PACS и ключевой частью, определяющей качество системы, которая может принимать изображения, генерируемые различными системами визуализации, в компьютерную сеть. Поскольку объем данных медицинских изображений очень велик, выбор метода хранения данных имеет решающее значение. В настоящее время лучшими методами хранения данных являются башни оптических дисков, ленточные библиотеки и дисковые дисплеи. Передача данных в основном используется для внутрибольничной неотложной помощи и консультаций, также существует возможность удаленной диагностики через Интернет, микроволновые и другие технологии передачи данных на большие расстояния. Система анализа и обработки изображений является инструментом, непосредственно используемым клиницистами и радиологами, а ее функции и качество играют решающую роль в эффективности использования врачами ресурсов клинической визуализации. В целом, технологию PACS можно разделить на три этапа: (1) пользователи находят базу данных; (2) данные находят устройство; (3) информация об изображении и текстовая информация активно находят пользователя.
5 Новые технологии —- Молекулярная визуализация
С быстрым развитием технологии медицинской визуализации, сегодня имеет возможность микроскопического разрешения, его визуальный диапазон был расширен до клеточного и молекулярного уровня, таким образом, изменение традиционной медицинской визуализации может показать только анатомические и патологические изменения в морфологических возможностей визуализации. В 1999 году Вайследер ввел понятие молекулярной визуализации: качественное и количественное изучение биологических процессов на клеточном и молекулярном уровнях в живом организме.
Появление молекулярной визуализации пролило свет на зарю новой эры медицинской визуализации. С другой стороны, экспрессия генов и терапия открывают возможность полного излечения от некоторых заболеваний. Поэтому в настоящее время весь мир занимается исследованиями и новаторскими разработками в области молекулярной визуализации и генной терапии, которые являются визуализацией 21 века. Новая медицинская визуализация должна выйти за рамки современных представлений об анатомии и патологии и углубиться в молекулы и атомы тканей. Ключ к этому лежит в использовании волшебных зондов — т.е. молекулярных зондов. Пока что методы молекулярной визуализации в основном включают МРТ, ядерную медицину и оптические методы визуализации. Некоторые знающие люди считают, что поскольку интервенционная радиология, которая является как диагностической, так и терапевтической, достигла уровня молекулярной биологии, молекулярная визуализация должна включать изучение интервенционной радиологии на молекулярном уровне.
6 Междисциплинарное сочетание дисциплин
Междисциплинарные, краевые дисциплины — это тенденция развития науки сегодня. Наиболее смежной дисциплиной технологии визуализации должна быть диагностическая визуализация. Первая посвящена получению, хранению, передаче и управлению информацией и разработке новых технических методов; вторая объединяет информацию со знаниями и опытом, сосредотачиваясь на содержании информации и идентификации нормальных анатомических структур и диагностике поражений на основе изображений. Эти два направления дополняют друг друга и опираются друг на друга. Поэтому развитие технологии визуализации не может быть отделено от более тесной связи и интеграции диагностической визуализации, что внесет полезный вклад в улучшение и расширение исходной модальности визуализации и откроет новые модальности визуализации. Медицинские диагностические устройства визуализации используются для детального наблюдения за структурой внутренних органов человеческого тела, для выявления местоположения повреждений mg размера, а некоторые могут также делать суждения о функции органов. Существует также медицинское диагностическое оборудование для визуализации, ставшее показателем уровня модернизации больницы.
7 Поговорим о следующей горячей точке технологии медицинской визуализации
Экономические трудности в сфере здравоохранения привели к тому, что в 90-е годы наступил период относительного затишья без масштабного продвижения новой технологии визуализации, продолжалось развитие некоторых существующих технологий визуализации, так что ни одна из них до сих пор не смогла оказать огромного влияния на визуализацию. С развитием технологий в последнее время постепенно разрабатывается ряд перспективных методов визуализации. Такие как: магнитно-резонансная спектроскопия (MRS), позитронно-эмиссионная визуализация (PET), однофотонная эмиссионная визуализация (SPECT), импедансная визуализация (EIT) и оптическая визуализация (OCT или NRI). Они имеют потенциал, чтобы вскоре стать методами визуализации для широкомасштабного применения, которые обеспечат новую информацию для визуализации мозга, легких, молочной железы и других объектов.
7.1 Визуализация магнитных источников
Движение ионов внутри и вне клеточной мембраны в человеческом организме может образовывать биотоки. Такие биотоки могут генерировать магнитные явления, а обнаружение магнитных полей, генерируемых биотоками в сердце или мозге, может привести к кардиомагнилографии или магнитоэнцефалографии. Такие магнитные явления могут отражать глубину происходящей электронной активности и несут много информации о тканях и органах человека.
7.2 ПЭТ и ОФЭКТ
Однофотонная эмиссионная томография (ОФЭКТ) и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) — это два метода КТ в ядерной медицине. ОФЭКТ основана на радиотрассирующем принципе ядерной медицины для диагностики in vivo, используя радионуклиды в организме человека. основной проблемой ОФЭКТ является низкое пространственное разрешение. Последние технологические разработки могут способствовать использованию ЭСТ.
7.3 Импедансная томография (EIT)
ЭИТ проводится путем подачи напряжения на тело и измерения тока, проходящего между электродами, для получения изображения изменения проводимости тканей. Цель состоит в том, чтобы получить оценку импеданса в определенной точке тела. Преимущество этого метода заключается в том, что используемый ток безвреден для организма, поэтому нет ограничений на объект для получения изображения. Временное разрешение этой техники хорошее, что позволяет осуществлять непрерывный мониторинг в практических приложениях, и были реализованы экспериментальные прототипы медицинской ЭИТ с частотой кадров видео.
7.4 Оптическая визуализация (ОТК или БИК)
Некоторые существенные достижения последнего времени позволяют предположить, что оптическая визуализация имеет потенциал для развития в последние несколько лет в устройство визуализации, которое может быть использовано в действительно клинических условиях. Его преимуществами являются: излучение на оптических длинах волн является неионизирующим и, следовательно, безвредным для организма и может подвергаться многократному воздействию; они могут различать мягкие ткани, которые имеют различное поглощение и рассеяние на оптических длинах волн, но не могут быть идентифицированы другими методами; а характеристика поглощения естественных хромофоров позволяет получить функциональную информацию. Это открывает свою клиническую область.
7.5 МРС
МРС является чрезвычайно полезным инструментом для неинвазивного изучения физиохимии тканей человека. Биохимическая информация, которую он дает, может быть соотнесена с метаболизмом человеческих тканей и указывает на различия в нормализации тканей. MRS еще не используется в клинической практике, но большое количество методик уже находится в стадии официального применения.
Какая из перечисленных передовых технологий может стать «горячей точкой» технологии медицинской визуализации, по нашему мнению, должна быть наиболее важной для получения максимальной пользы, безопасности и экономии. В прошлом 20 веке технология медицинской визуализации прошла через процесс зарождения, роста и развития, и в ретроспективе мы можем утверждать, что она сыграла важную роль в предотвращении заболеваний человека и увеличении средней продолжительности жизни. В 21 веке, где все ориентировано на людей, люди будут продолжать использовать технологии медицинской визуализации для поддержания своего здоровья.
Ссылки
[1] Ян Ханьмин. Развитие и клиническое применение оборудования для визуализации ядерной медицины [J] Информация о медицинском оборудовании, 2003, 18(8): 1-2, 12
[2] Yang Xiuqiong. Достижения в области устройств для диагностики медицинских изображений [J] World Medical Devices, 1995, 1(1): 45-48, 58
[3] Цао Хоудэ. Основной прогресс и перспектива технологии медицинской визуализации [J] Китайский журнал медицинских приборов, 2003, 27(4)
[4] Ван Баохуа. Пересечение между наукой о жизни и информационными технологиями [J]. Китайский журнал медицинских приборов, 2002, 26(1):1-2