1896年伦琴发现X射线, 开启了医学影像研究的大门^[1], 从此现代医学对健康检查和疾病诊断迈向无侵犯性检查的新纪元。X射线检查基于人体不同组织或脏器的组成和密度不同, 对X射线的吸收效应不同, 从而使X射线的穿透量不同。X射线检查则是根据这一原理, 采用强度均匀的X射线透过人体不同部位, 检测透过人体后的射线强度, 形成清晰的图像, 从而观察组织或脏器的影像辅助诊断。根据透射后接收X射线的设备不同, X射线检查可分为X射线透视和X射线摄影。透过人体后的X射线透射到荧光屏上, 就可以显示出明暗不同的荧光像, 这种方法称为X射线透视术; 透过人体的X射线投射到照相胶片上, 显像后就可以在照片上观察到组织或脏器的影像, 该技术称为X射线摄影。X射线摄影是医学影像领域的一个重要部分。医学影像学检查70%的工作量是X射线摄影检查, 包括胸、腹部的平片检查; 骨骼和骨关节的检查以及各种造影检查等。X射线检查可以清楚地观察到骨折的程度、肺结核病灶、体内肿瘤的位置和大小, 以及断定体内异物的位置等。

传统的X线摄影以胶片作为介质^[2], 集图像采集, 显示存储和传递功能于一体, 因此限制了其中某单一功能的改进。数字化X射线成像技术则将这些功能分解成不同的独立部分, 从而可对每一功能进行单独优化。随着计算机技术和电子技术的发展, X射线摄影数字化势在必行。自从1972年CT的问世, 诊断技术领域出现了数字化浪潮, 但传统X射线摄影的数字化发展较为晚之。1979年飞点扫描的数字化X射线摄影DR系统(digital radiography)开始面世了。1980年北美放射学会(Radiological Society of North American, RSNA)在产品展览会上DR和数字透视系统DF (digital fluorography)的展品引起了全世界的关注。从此, 以数字减影血管造影术DSA系统(digital subitraction angiography)为代表的DF得到了高速发展。1982年CR系统研制成功, 极大地推动了X射线成像技术数字化的发展。20世纪80年代中期, 各国厂商竞相开发计算机X射线摄影CR (computed radiography)和DR。90年代又大力研制直接数字化X射线摄影DDR (direct digital radiography)探测器。在90年代中期, 推出了一些实用的直接数字化X射线摄影设备。

数字化X射线摄影系统以检测效率高、成像速度快、图像质量清晰、图像对比度分辨率与空间分辨率高、图像的处理、存贮和传输方便等优势, 近年来确实得到了极大地发展。它不仅可以与各式打印机及网络连接, 自动打印图文报告, 还可以实现计算机网络会诊, 放射医学无胶片化管理和计算机检索及网络化操作, 可节省大量制片费, 减少环境污染, 降低劳动强度。因此, 在医院和放射科的数字化进程中, 实现普通X射线摄影的数字化意义可说是极为重大的。

1 医学影像数字化时代的到来

当今的医学影像科早已不是当年仅靠透视和拍片进行诊断的放射科^[3]。而是拥有CR、DR、CT、MRI、DSA等一系列大型医学影像设备进行诊疗的现代临床医学影像学科。其含义和内容已扩展为影像诊断、影像技术和工程信息技术应用。就CT而言已发展成电子束、CT双源、CT 320层螺旋、CT 3.0T磁共振等, 这些都早已投入临床使用。实验研究已发展到17.0T磁共振。MR的进步集中反应在设备硬件发展基础上成像速度的提高及成像方式的改进和应用领域的扩展^[4], 成像速度从以前的每层以分钟计算到目前的每层以秒计算, 而实现实时成像显示层面影像, 甚至3D、4D等后处理影像及MR透视。介入MR的应用和研究, 揭开了磁共振应用领域新的一页。从核医学技术设备来看自世界第一台γ照相机由Hal-Anger于1957年研制成功以来^[5], 照相机就成为近30年来最基本和最主要的核医学成像设备, 一直到1979年第一台实用的SPECT研制成功, PET也相继研制成功, 开始了放射性核素体层显像的时代。据放射学医学影像世界权威杂志, Radiology撰文指出在过去30年中医学重大变革, 其中5个重要进展就与医学影像学科有关。现代临床医学影像学为循证医学的发展奠定了坚实的基础。其特征之一就是医学影像数字化, 这是一个新兴的跨学科的专业, 已从大体解剖诊断渗透到分子与功能成像。由此需要更多的既掌握计算机技术专业又熟悉医疗工作的专业人才。

2 放射工作人员必须适应医学影像技术的快速发展 2.1 要求医院放射工作人员对数字化技术的适应 2.1.1 按需采集信息的能力

由于我们已具备各种成像手段, 利用这些手段, 通过对不同成像原理的应用, 按照临床需要采集到诊断所需要的(定向和定量)人体各种信息。

2.1.2 多途径检查出影像信息能力

通过图像后处理技术, 将探测到的信号放大^[6], A/D转换数字化, 可按需求提取包括形态学(二维、三维、四维、灰度)和功能学(频谱、色谱等)和生物学-分子影像学(PCT-形态学加功能学)等方面有用信息, 以高效和快速的医学图像的存贮、通讯管理、检索方法学为主要内容的PACS技术; 正如国外学者Dundas所述, 由于PACS能够存储数字图像, 并允许访问以前的图像进行比较, PACS已成为放射科一项令人振奋的前沿技术^[7], 图像后处理技术对传统摄影技术是最大、最实际的挑战。

2.2 要求放射技术人员对设备仪器更新的适应

医学影像设备的发明和发展使人类对自身疾病诊断具有革命性的进展。数字医学影像设备是以计算机可记录的数字形式作为输出量, 用于疾病诊断和治疗, 在医院内广泛使用的医疗设备。由于仪器设备的配置层次和运转状态更新了, 自然就要随之不断更新操作技术的水准。放射科不断更新的理由已由设备老化、损坏等不可逆改变、变成为设备陈旧功能不全、不能满足临床需要等。设备更新换代的周期明显变短。放射技术人员的思想也要不断的提高, 设备快速更新换代给放射技术人员的影响主要有两个:①操作技能需要重新适应过程; 随着医学科学技术的飞速发展, 医学影像诊断水平的提高, 离不开放射技术人员业务水平的提高。同样的机器在不同人手里, 得到的影像质量就有很大的差别, 这说明人才是促进和开拓医疗设备发挥最佳潜能的关键因素^[8]。②图像采集和后处理软件的再学习过程(原来的软件技术问题随原来设备已被淘汰); 这就是每年都要进行大型上岗培训和考试的原因。

2.3 要求放射技术人员对技术知识更新的适应

设备更新和相关摄影成像原理的改变使我们引以自豪的资历和经验的作用明显弱化。使传统投照技术已不再是主流知识层面, 数字化流程、网络设备的使用、不断升级的软件开发技术, 新的成像理论和实践等, 数字时代要求技术人员的业务技术水平、工作能力必须大大的提高。同时, 数字技术也将技术人员带到了新的工作平台, 能不能跨上这个平台, 将是技术学界都要面对的问题。知识快速更新能力(包括相关理论、边缘学科的基础等)和对摄影新方法的快速适应能力将是我们的立身之本。

2.4 要求放射技术人员对网络技术发展的适应

面对网络技术的适应, PACS (picture achiving and commmunication system)常称为医学影像计算机存档与传输系统或医学影像系统, 是临床医学、医学影像学、数字化图像技术与计算机技术, 网络通讯技术结合的产物^[9], 在医学影像数字化浪潮中, 计算机技术、网络工程技术在很大程度影响着影像技术的发展, 对影像技术而论, 这是一座具有鲜明时代特征的高山, 成功融合和运用计算机技术, 就攀上这座山, 将提高和促进影像技术学的学术层次和业务水平; 否则, 这座山就是我们的拦路虎。

2.5 要求放射技术人员不断继续教育的适应

放射技术人员的继续教育十分必要, 有人将这种教育称之为"校后教育", 也有人将其称为"再教育"。影像技术和设备的现代化网络化使知识更新的周期大大缩短, 接受继续教育成为必然趋势^[10]。近年来, 放射科影像设备发展相当迅速, 技术专业知识有效性维持不超过10年甚至更短。影像设备的现代化对医院放射工作人员提出了更高的要求, 网络化、信息化、多学科的交叉都需要医院放射工作人员继续学习, 不断提高业务水平。加强培训, 持证上岗^[11], 通过学习提高全体医、技、护人员对影像工作的认识, 从科学角度来看待该项工作。不能人为地限制技师的发展空间, 更不能将技师的工作仅局限为普通摄片。在岗的医院放射工作人员必须不断学习专业知识, 合理使用教材把握教材既要理解知识点, 更要整体把握努力提高自己的专业水平以适应科学技术的不断进步、知识的不断更新, 从而更好地为病人服务^[3]。

2.6 要求放射技术人员提升奋斗目标的适应

影像学作为临床医学的重要分支, 尤其本身的特点及内容随着科学技术的进步了也发生了巨大变化^[12]。要成为当代医学影像技术的高素质的技术梯队的成员和业务精英, 必须不断调整自己的奋斗目标, 随时随地地完成两个更新; 一是思想观念上的更新, 二是知识水平上的更新。重视以能力为导向的"高技能应用型"人才培养, 加强专业理论与实践性教学改革, 实行考试评价体系不断的学习^[13]。不断的超越, 带动了医、教、研诸方面的发展速度, 也为医院打造了一支过硬的技术团队。现在新技术更新这么快, 要想追赶数字化网络时代的脚步, 除了必须掌握先进的成像理论和操作技能, 更要一专多能, 在实践中不断具备开发和利用各种先进的电子设备的能力, 培养自己要有一种职业敏感性强、多渠道的对新信息进行吸收和消化, 具备自我持续发展的能力。总之, 如果一个技术人员能透彻地了解网络运行的工作流程, 学会查明故障的发生原因和表现形式; 掌握数字化设备的采集原理、方法和程序; 掌握图像后处理的各种技术手段、使用特点; 掌握新的图像打印原理(干、湿打印机)、使用技术和简单的维修技术, 了解常见疾病的病理表现和新的成像方法所表现出的新的影像特征; 学会与相关专业的医师沟通和默契, 这一切将会为我们的医学影像技术事业的发展贡献很大的力量。

3 医学影像学技术的发展趋势

各种医学影像学设备向小型化、专门化、高分辨力和超快速化方向发展, MRI和CT的全器官灌注成像得到临床普及应用^[14]。虽然目前MSCT主要生产厂家的设计理念和主攻方向不一致, 导致彼此设备的差异巨大, 但是可以预测, 在不远的将来, CT机的构造(包括发生器、X射线球管的结构和数量、探测器种类和排数等)将发生实质性变改, 也许球管和探测器的旋转速度更快, 使MSCT的时间分辨力突破50ms大关, 使心脏得到真正的"冻结"; 如若探测器材质的改进将会显著提高MSCT的空间分辨力; MRI的场强会更高, 3.0T超导设备将成为大型教学医院的主打机型, 1.5T超导设备在临床大范围普及应用, 7.0T更强, 真正实现疾病早期诊断。开发疗效监测对比剂(或称分子探针), 以在最短时间得到治疗的反馈信息, 在分子水平上进行疾病的靶向治疗。除PET外, 其他医学影像学技术也能直接用于药物的研发和监测疗效, 在活体早期、连续观察药物或基因治疗的机制和效果, 以利于药物筛选和新药开发。此外, 分子成像方法和图像后处理技术将得到持续改进, 并开发出用于分子成像的影像学新技术。医学影像学技术的进展还将导致影像学科内部人员构成发生变化, 物理师、数学家、生物医学工程师、计算机专家和循证医学专家占影像科室人员的比例越来越高, 针对某种重大疾病可以组建包含内、外科和影像学医生的新型科室。医学影像学检查不仅在诊断与治疗的环节发挥作用, 而且可以在疾病预防、健康体检、重大疾病筛查、健康管理、早期诊断、病情严重程度评估、治疗方法选择、疗效评价、康复等环节发挥越来越大的作用, 医学影像学科的地位必将不断提高。

由网络智能信息技术、认知科学和神经科学交叉形成的脑信息学是医学影像学的另外一个研究方向, 而医学影像学的临床研究还应该围绕严重危害人民群众健康和生命的重大疾病(如以冠心病和脑卒中为代表的心脑血管病, 各种恶性肿瘤, 以老年痴呆、帕金森病、退行性骨关节病为代表的老年退行性疾病, 先天性疾病和传染病等)而展开, 最大限度地开发其功能性, 使我们的医疗水平更快更好地为每一位患者服务。解除所有患者的病痛, 是我们医疗人员永远追求的人生理想。