淺析影像物理學(xué)在影像檢查技術(shù)中的應用
【論文關(guān)鍵詞】：影像物理學(xué) 聲學(xué) 核磁共振 放射性核素
【論文摘要】：影像物理學(xué)是各種影像檢查技術(shù)的基礎學(xué)科，是現代醫學(xué)影像技術(shù)、腫瘤放射治療學(xué)和核醫學(xué)的基礎。本文介紹了影像物理學(xué)的發(fā)展情況，闡述了影像物理學(xué)在四大醫學(xué)影像中的應用．影像物理學(xué)知識解決了放射醫學(xué)和核醫學(xué)所涉及的物理問(wèn)題，為提高臨床工作水平奠定基礎。
物理學(xué)的很多新理論都為醫學(xué)影像檢查技術(shù)帶來(lái)了革新，X射線(xiàn)、激光、電子顯微鏡、核磁共振等技術(shù)為醫學(xué)研究及臨床應用提供了新的方法和手段，對現代生命科學(xué)的發(fā)展作出了突出的貢獻．借助于某種能量與生物體的相互作用，提取生物體內組織或器官的形態(tài)、結構以及某些生理功能的信息，為生物組織研究和臨床診斷提供影像信息。
20世紀中葉，一批物理學(xué)工作者進(jìn)入醫學(xué)領(lǐng)域，從事腫瘤放射治療及醫學(xué)影像的研究．并于1958年成立了美國醫學(xué)物理學(xué)家協(xié)會(huì )，1963年成立了國際醫學(xué)物理學(xué)組織．并將具有定量特征的物理學(xué)思想和技術(shù)引入到臨床的診斷和治療中．物理學(xué)與醫學(xué)的結合不僅促進(jìn)了醫學(xué)的發(fā)展，也對物理學(xué)的發(fā)展起了推動(dòng)作用．
1 聲學(xué)的應用
超聲成像90年代以來(lái)，由于數字化處理的引入，高性能微電子器件及超聲換能器的出現，以及各種圖像處理技術(shù)的應用，超聲成像的新技術(shù)、新設備層出不窮。超聲不但能顯示組織器官病變的解剖學(xué)改變，同時(shí)還可應用Dopper技術(shù)檢查血流量、血流方向，從而辨別器官的病理生理受損性質(zhì)與程度。超聲診斷采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)灰階成像，在掌握正確劑量的前提下，可連續對器官的運動(dòng)和功能實(shí)施動(dòng)態(tài)觀(guān)察，而不會(huì )產(chǎn)生像X射線(xiàn)成像那樣的累積效應及危險的電離損害。由于超聲診斷具有無(wú)損傷性、檢查方便、診斷快速準確、價(jià)格便宜、適用范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)，得以在臨床中迅速推廣。超聲波成像的物理基礎是超聲醫學(xué)的基礎，超聲成像是利用超聲波遇到介質(zhì)的不均勻界面時(shí)能發(fā)生發(fā)射的特性，根據檢測到的回波信號的幅度、時(shí)問(wèn)、頻率、相位等，得到體內組織結構、血液流速等信息．
2 光學(xué)的應用X射線(xiàn)成像
X線(xiàn)實(shí)際上是一種波長(cháng)極短、能量很大的電磁波。醫學(xué)上應用的X線(xiàn)波長(cháng)約在0.001--0.1nm之間。X射線(xiàn)穿透物質(zhì)的能力與射線(xiàn)光子的能量有關(guān)，X線(xiàn)的 波長(cháng)越短，光子的能量越大，穿透力越強。X顯得穿透力也與物質(zhì)密度有關(guān)，密度大的物質(zhì)對X線(xiàn)的吸收多，透過(guò)少；密度小則吸收少，透過(guò)多。利用差別吸收這種性質(zhì)可以把密度不同的骨骼與肌肉、脂肪等軟組織區分開(kāi)來(lái)，者正是X線(xiàn)透視和攝影的物理基礎。X射線(xiàn)成像包括X射線(xiàn)透視和攝影、X射線(xiàn)計算機體層成像． X射線(xiàn)計算機體層成像是以測定人體內的衰減系數為基礎，采用一定的數學(xué)方法，經(jīng)計算機處理，重新建立斷層圖像的現代醫學(xué)成像技術(shù)［1］．X射線(xiàn)的幾種特殊檢查技術(shù)，分別是X射線(xiàn)的造影技術(shù)、X射線(xiàn)的斷層攝影、數字減影．
3 電磁學(xué)的應用磁共振成像
MRI成像的先決條件MRI成像的先決條件是被成像樣品中的原子核必須具有磁性,而這種磁性源于原子核本身的自旋運動(dòng).因此,對原子核等微觀(guān)粒子的自旋屬性進(jìn)行的深入研究是量子力學(xué)取得的重要成果之一,客觀(guān)上也是MRI得以產(chǎn)生的知識前提.磁共振成像利用了人體內水分子中的氫核在外磁場(chǎng)中產(chǎn)生核磁共振的原理．由于人體不同的正常組織、器官以及同一組織、器官的不同病理階段氫核的弛豫時(shí)間有顯著(zhù)不同，利用梯度磁場(chǎng)進(jìn)行層面選擇和空間編碼就可以獲得以氫核的密度、縱向弛豫時(shí)間 、橫向弛豫時(shí)間作為成像參數的體內各斷層的結構圖像．近年來(lái)產(chǎn)生很多新的成像序列和技術(shù)方法．如擴散加權成像是通過(guò)測量人腦中水分子擴散的特性來(lái)反映組織的生化特性及組織結構的改變，在臨床上可用于急性腦梗塞的早期診斷［2］．螺旋漿掃描技術(shù)，明顯消除患者因運動(dòng)或金屬異物造成的偽影, 可生成高分辨率、無(wú)偽影、具有臨床診斷意義的理想圖像。
4 原子核物理學(xué)的應用放射性核素成像
放射性核素成像的物理基礎放射性核素具有放射性，利用放射性核素作蹤劑，結合藥物在臟器選擇性的聚集和參與生理、生化功能，達到診斷疾病的目的。檢察方法 有4種：掃描機、照相機、單光子發(fā)射計算機體層和正電子發(fā)射計算機體層(PET).核素檢查中產(chǎn)生的正電子只能存在極短的時(shí)間，當它被物質(zhì)阻止而失去動(dòng)能時(shí)，將和物質(zhì)中的電子結合而轉化成光子，即正負電子對湮沒(méi)．轉變?yōu)閮蓚�(gè)能量為0．551 MeV的光子，并反沖發(fā)出．放射性核素在正常組織和病變組織分布不同，產(chǎn)生的光子強弱也有不同，PET成像技術(shù)通過(guò)探測光子對的差別形成影像．
5 結語(yǔ)
影像物理學(xué)在影像檢查技術(shù)中的意義非常重要，對影像檢查技術(shù)的發(fā)展影像深遠，隨著(zhù)影像物理學(xué)的不斷發(fā)展，新的影像技術(shù)不斷出現，必將對疾病的診斷總出更大的貢獻。
參考文獻
�。�1］ 張澤寶，醫學(xué)影像物理基礎［M］．長(cháng)春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1998：81．
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