当前位置:文档之家› 医学影像学的进展对临床医学的影响

医学影像学的进展对临床医学的影响

随着放射学发展为医学影像学,该专业从临床医学中的一个辅助性学科跃升为支撑性学科。

现代的医学影像学对先进科学技术依赖之深决定了它必将随着现代科技的前沿迅猛发展,进而对临床医学整体产生深刻的影响。

一.医学影像学对临床医学的宏观影响(一)形态学信息显示方式的改变医学影像学目前显示的信息类型已经从简单的二维的模拟影像转科有重要的意义;脑功能性成像已开发了若干年,且已在广泛的临床应用中;CT与MRI的肿瘤灌注成像已逐步开展,以提供参数性诊断信息;心脏与其他实质性器官,如肝脏,灌注成像将提供相应器官微循环改变的更直观的信息;心脏的MR向量成像是研究心腔内循环状况的新方法;分子影像学与基因影像学的出现反映了医学影像学几乎同步地冲入了这些崭新的医学领域。

这些还只是新的信息模式的一部份。

这些新的信息模式给临床医生提供了大量新的有用的诊断信息,直接影响对疾病的病情与预后的判断。

(四)对医学基本理论的冲击医学影像学的迅速进展和新的信息类型涌现,对临床医学乃至基础医学的冲击已经到了必需改写教科书的程度。

如MR皮层功能定位研究已发现了传统的解剖学与生理学不了解、甚至描述不正确的神经反射投射路径;脑与心肌的灌注成像可直接提供缺血的脑或心肌存活状况,从而需要彻底修改传统的治疗方案;介入放射学的多种技术开发使教科书中很多疾病的诊断与治疗方法的描述要作重大修改。

事实上,介入放射学的开展是当前外科手术中蓬勃发展的微创技术的先驱。

二.医学影像学对主要应用领域的影响(一)中枢神经系统1.卒中 传统的CT检查对缺血性卒中诊断的时间盲区达24小时或更久;传统的MRI诊断缺血性卒中的时间盲区也为12小时左右;MRI扩散成像、MR灌注成像以及发展较晚但应用更普及的CT灌注成像可提早到发病后2小时作出诊断。

缺血性卒中的溶栓治疗是公认的介入性治疗变为:1.数字化影像 可用为各种重建、重组和数字化存贮与传输的基础;2.复杂的重组影像 可作2D、3D、4D显示、内窥镜显示、曲面重组、多平面重组、最大强(密)度投影、最小强(密)度投影、遮蔽表面显示、容积再现等;3.除形态学信息以外还可作功能性信息和代谢性信息的显示;4.可作不同类型信息(CT、MRI、PET……)的融合显示与形态学、功能性与代谢性信息的融合显示。

当代的影像学信息可以把相当于大体解剖学的形态学信息乃至远较大体解剖学信息丰富的各类信息直观地提供给临床医生,使临床医生免去解读常规的二维模式信息以及横断层面信息的困难,得到丰富的、很多是其他检查方法无法提供的信息类型。

(二)形态学信息显示时相的改变信息显示中时间分辨力的提高已从早期的“实时重建”,发展为动态器官的实时动态显示和多期相采集,从时间的概念上扩大了采集到的信息的“质”与“量”。

如肝脏的多层CT动态扫描已经可以准确地分辨动脉早期、动脉期、动脉晚期、门脉流入期、门脉晚期等期相,从而可捕捉到以往不能显示的病变和/或表现。

此外,MR扩散成像、MR灌注成像、CT灌注成像等除特定应用外,也具有显示时相方面的优势,如可以显著地提早脑缺血病变的显示时间,从传统CT的发病后24小时提早到发病后2小时。

(三)新的信息模式不断涌现近年开发并日趋完善的脑白质束成像(tractography)是基于MR扩散成像发展的扩散张量成像(tensorimaging)的直接结果,对神经内、外方法,但该疗法的时间窗为发病后6小时之内。

MR扩散成像、MR和CT的灌注成像对缺血性卒中诊断的提早则为及时实施介入治疗提供了有效的时间窗。

此外,缺血性卒中的部位、供血障碍的程度、侧枝循环的发展等因素不同,具体病例在卒中发病后不同时期的可恢复性也有差别。

MR扩散成像中“缺血半暗带”的概念和MR与CT灌注成像中的相关参数则可进一步指导介入性治疗与其他治疗措施的实施。

2.脑肿瘤 脑肿瘤的形态学改变已有很多的研究。

CT灌注成像已用于脑肿瘤的更精确的定性诊断,通过灌注成像中相关参数的改变,可进一步明确肿瘤的血管生成特征、血管结构与循环动力学,借以提示病变的性质。

表面渗透成像是CT增强检查方式的新进展,可以设定特定的延迟扫描时间,对照不同时相的影像,反映对比剂在组织或病变表面渗出的状况,借以推断病变的性质。

脑肿瘤是MRS最早应用的领域,尽管目前尚不能单独对大多数不同病理类型的脑肿瘤作出定性诊断,但对区分原发与转移性肿瘤、肿瘤与非肿瘤性病变、肿瘤术后复发(或残存)与术后反应以及通过检测某些特征性化学成份提高定性诊断的精确性等方面已有很多经验。

MR扩散成像也已用于脑肿瘤的诊断。

晚近的研究已注意到,恶性脑肿瘤的范围并不完全与CT或MRI增强检查中的强化范围一致,在周围的水肿区内仍可有肿瘤细胞,也即为日后复发的根源。

MR扩散成像则可根据各部份的扩散行为和ADC(表观扩散系数)等各种参数值,对肿瘤的范围和性质作出更精确的判断。

在MR扩散成像基础上发展的“扩散张量成像”(tensor imaging)可在多个方向上采集水分子的扩散各向异性特征,目前可在多达6 ̄128个方向上采集,从而可以极好地显示脑白质束的形态,即白质束成像或示踪成像(tractography)。

示踪成像除显示白质束自身的特征外,还可以明确显示脑肿瘤或其他病变与邻近白质束的关系及指导手术(图1)。

3.癫痫 MRI可以确切地发现癫痫灶的结构性改变,对肿瘤、动静脉畸形,特别是对海马硬化和神经元移行障碍有很高的敏感性。

斜冠状平面、薄层厚(≤2mm)全脑容积扫描伴高分辨和高对比的敏感序列可发现微小病变和海马硬化的表现。

海马结构的容积测量可以客观地判断海马体积的细微变化,同时也有关于海马以外其它相关部位,如杏仁核和前颞叶体积改变的研究。

海马的T2(弛豫时间)测量可定量地评价T2(弛豫时间)的变化,可以发现轻微的、进行性的和双侧的海马硬化而无需做双侧对比。

扩散加权成像(DWI)可反映癫痫急性期的能量代谢障碍与慢性期的神经元丢失而导致的ADC值的变化;扩散张量成像(DTI)可望通过局部脑白质束的扩散各向异性与脑细胞电活动的密切关系显示癫痫异常脑活动的神经传导通路。

1H-MRS在癫痫的研究方面具有重要的价值,可检测各种化合物的变化,N-乙酰天门冬氨酸盐(NAA)的减低与神经元的减少有明显的相关性;胆碱(Cho)和肌醇(Mi)的升高可反映胶质细胞的增生;乳酸(Lac)可反映癫痫发作时的能量代谢异常区域。

更有意义的是,通过MRS技术可以检测脑内某些具有神经递质活性的小的氨基酸分子,如抑制性神经递质γ-氨基丁酸(GABA)与兴奋性神经递质谷氨酸(Glu)的变化,对于二者的研究将更好地揭示癫痫造成的病理生理改变。

最新的多体素MRS技术(MRSI)利用相位编码技术可以图1脑白质扩散张量成像同时进行多个体素的采集,从而可反映不同解剖结构间的代谢异常。

脑功能成像(fMRI)是最新的应用于癫痫诊断的MR技术之一,可测量神经元活动导致的氧消耗量和血流灌注量变化。

研究显示,其可能在以下方面具有潜在价值:①癫痫灶的定位;②术前语言乃至记忆功能区在大脑半球的定侧;③切除癫痫灶前的功能区的定位。

但其在准确性和可重复性方面尚需更多的研究。

除此以外,放射性核素技术,包括正电子发射体层成像(PET)和单光子发射体层成像(SPECT)可以用来发现脑组织内局部的能量代谢、血流灌注和神经递质功能异常。

发作期以及发作间期可见皮层或皮层下结构,如基底节、丘脑和纹状体等的血流灌注和糖代谢异常改变。

神经递质的研究显示,GABA能和谷氨酸能神经元的密度可以有改变,但此方面的研究尚存在较多的争论,因而有着广阔的研究空间。

(二)心脏检查1.冠状动脉 MRA与CTA均已可于冠状动脉成像,但目前CTA在冠状动脉的显示中具有更大的优势,除可应用多种重组方式显示冠状动脉的形态学改变外,对钙化和软斑块的显示为其独有的功能。

冠状动脉钙化的积分显示是从电子束CT移植到多层螺旋CT上的功能,目前除可自动实施外还可直接预测其临床价值和危险性。

软斑块为不稳定性粥样硬化,是发生急性心肌梗死的最危险的因素,但在MRA与DSA上均不能直接显示,CTA则已可检测到小至0.16mm的软斑块,指导及时的介入治疗。

据此,CTA已有望取代DSA作为冠状动脉(及其他一些血管)检查的“金标准” (图2)。

2.心肌灌注成像 MRI和CT已均可实施心肌灌注成像,其基本原理是在注射对比剂后,通过提取一系列功能性参数,量化地反映心肌在毛细血管水平的灌注状况,尤其是在缺血状态下的灌注特征,以提示预后及治疗指征。

由于心肌是运动的结构,灌注成像的实施要比相对静止的脑灌注成像困难的多,需要高时间分辨力的采集设备及前瞻性触发(trigger)或回顾性门控(gatting)或前瞻加回顾性滤过处理。

3.心腔成像 MRI与CT均可直接在长轴位、短轴位或其他位置显示心腔,从而进一步显示血流状态、心瓣膜的形态与功能、心肌运动状况,以及人工瓣膜及其功能(图3)。

图2 CT冠状动脉成像右冠状动脉及其后降支右冠状动脉钝圆支图3 MR心脏成像4.心脏功能分析 心脏功能显示,如室壁厚度、每搏输出量、射血分数、心腔容量等,在若干年前即可施行,但实施这些功能对于采集速度、心脏的生理与病理状况及分析软件等因素依赖性很强,尤其是采集速度和相应的触发或门控方式。

如前所述,新一代CT与MRI均可以极短的时间采集(如电子束CT可达30F/s),因而可实施更精确的心脏功能分析。

新的MR成像系统还可实施心脏向量成像,可反映瞬时心脏各腔内血流运动的向量。

目前,此类分析均需专用的心功能软件包。

(三)腹部检查1.肝脏检查 对于大多数应用目的来说,精确地反映肝的血供特征最为重要。

因此,目前CT在肝脏检查中的应用比MRI的价值要高。

多期相、快速采集的信息可精确地重组肝动脉、门静脉系统的各种二维、三维影像,以及明确病变的血供来源。

同样的检查方式也可用于胰腺等器官。

目前CT提供的肝脏血管系统的影像信息几乎是外科医师术前与术后不可缺少的(图4)。

MRI也已能提供期相分明的肝脏血供特征。

肝脏(以及胰腺)的CT与MR灌注成像已经开始临床研究,希望相关的灌注参数提供更多的临床有用的信息。

目前尚没有较为成熟的应用结果。

已可应用MRCP取代传统的ERCP行胆胰管成像。

MRCP已可在大多数MR设备上实施,除其无创性的优势以外,成像也不受ERCP检查中的技术与病理状况制约,尤适于重复检查。

因MRCP系一水成像技术,其成像效果要受胆道系统(和胰管)扩张、郁滞程度的影响,正常且已排空的胆系在MRCP影像上的显示则较差。

2.中空器官 胃和结、直肠近年来应用CT成像的报道渐多,主要是应用3D和透明化显示技术作宏观显示,也可作仿真导航内窥镜显示。

CT结肠成像中可使用粘膜展平技术更仔细地观察各部位的粘膜,但由于和常规X线胃肠道造影相比空间分辨力较低的限制,CT技术显示粘膜微细改变方面不及常规胃肠道检查,也不能完全取代内窥镜检查,但宏观显示及可同时显示腔内、外病变则是其特点。

相关主题