淺談影像物理學在影像檢查技術中的應用
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【論文摘要】：影像物理學是各種影像檢查技術的基礎學科，是現代醫學影像技術、腫瘤放射治療學和核醫學的基礎。本文介紹了影像物理學的發展情況，闡述了影像物理學在四大醫學影像中的應用。影像物理學知識解決了放射醫學和核醫學所涉及的物理問題，為提高臨床工作水平奠定基礎。
物理學的很多新理論都為醫學影像檢查技術帶來了革新，X射線、激光、電子顯微鏡、核磁共振等技術為醫學研究及臨床應用提供了新的方法和手段，對現代生命科學的發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、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，一批物理學工作者進入醫學領域，從事腫瘤放射治療及醫學影像的研究。并于1958年成立了美國醫學物理學家協會，1963年成立了國際醫學物理學組織。并將具有定量特征的物理學思想和技術引入到臨床的診斷和治療中。物理學與醫學的結合不僅促進了醫學的發展，也對物理學的發展起了推動作用。
1 聲學的應用
超聲成像90年代以來，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的應用，超聲成像的新技術、新設備層出不窮。超聲不但能顯示組織器官病變的解剖學改變，同時還可應用Dopper技術檢查血流量、血流方向，從而辨別器官的病理生理受損性質與程度。超聲診斷采用實時動態灰階成像，在掌握正確劑量的前提下，可連續對器官的運動和功能實施動態觀察，而不會產生像X射線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損傷性、檢查方便、診斷快速準確、價格便宜、適用范圍廣泛等優點，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的基礎，超聲成像是利用超聲波遇到介質的不均勻界面時能發生發射的特性，根據檢測到的回波信號的幅度、時問、頻率、相位等，得到體內組織結構、血液流速等信息。
2 光學的應用X射線成像
X線實際上是一種波長極短、能量很大的電磁波。醫學上應用的X線波長約在0。001--0。1nm之間。X射線穿透物質的能力與射線光子的能量有關，X線的 波長越短，光子的能量越大，穿透力越強。X顯得穿透力也與物質密度有關，密度大的物質對X線的吸收多，透過少;密度小則吸收少，透過多。利用差別吸收這種性質可以把密度不同的骨骼與肌肉、脂肪等軟組織區分開來，者正是X線透視和攝影的物理基礎。X射線成像包括X射線透視和攝影、X射線計算機體層成像。 X射線計算機體層成像是以測定人體內的衰減系數為基礎，采用一定的數學方法，經計算機處理，重新建立斷層圖像的現代醫學成像技術[1]。X射線的幾種特殊檢查技術，分別是X射線的造影技術、X射線的斷層攝影、數字減影。
3 電磁學的應用磁共振成像
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。因此，對原子核等微觀粒子的自旋屬性進行的深入研究是量子力學取得的重要成果之一，客觀上也是MRI得以產生的知識前提。磁共振成像利用了人體內水分子中的氫核在外磁場中產生核磁共振的原理。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間有顯著不同，利用梯度磁場進行層面選擇和空間編碼就可以獲得以氫核的密度、縱向弛豫時間 、橫向弛豫時間作為成像參數的體內各斷層的結構圖像。近年來產生很多新的成像序列和技術方法。如擴散加權成像是通過測量人腦中水分子擴散的特性來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，明顯消除患者因運動或金屬異物造成的偽影， 可生成高分辨率、無偽影、具有臨床診斷意義的理想圖像。
4 原子核物理學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、單光子發射計算機體層和正電子發射計算機體層(PET)。核素檢查中產生的正電子只能存在極短的時間，當它被物質阻止而失去動能時，將和物質中的電子結合而轉化成光子，即正負電子對湮沒。轉變為兩個能量為0。551 MeV的光子，并反沖發出。放射性核素在正常組織和病變組織分布不同，產生的光子強弱也有不同，PET成像技術通過探測光子對的差別形成影像。
5 結語
影像物理學在影像檢查技術中的意義非常重要，對影像檢查技術的發展影像深遠，隨著影像物理學的不斷發展，新的影像技術不斷出現，必將對疾病的診斷總出更大的貢獻。
參考文獻：
[1] 張澤寶，醫學影像物理基礎[M]。長春：吉林科學技術出版社，1998：81。
[2] 唐孝威。腦功能成像[M]。合肥：中國科技大學出版社，1999。
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