CT和MRI檢查領(lǐng)域的拓寬、圖像顯示能力的改進(jìn)、圖像顯示方式的開發(fā)以及診斷水平的提高同設(shè)備與技術(shù)的更新密切相關(guān)。更新則主要是圍繞縮短成像時(shí)間和提高圖像分辨力，改善圖像質(zhì)量，以便能清楚顯示感興趣器官及其病變?yōu)槟繕?biāo)的。

　　一、CT

　　CT掃描從平移/旋轉(zhuǎn)式到旋轉(zhuǎn)式的層面掃描，發(fā)展到在旋轉(zhuǎn)式掃描基礎(chǔ)上，采用滑環(huán)技術(shù)和連續(xù)進(jìn)床的螺旋掃描是CT發(fā)展中的一個(gè)重要里程碑，也是今后發(fā)展的方向。1998年推出的多層面螺旋CT（multislice CT，MSCT）進(jìn)一步提高了CT的性能，是又一重要發(fā)展。當(dāng)前世界生產(chǎn)的CT幾乎都是螺旋掃描方式。 螺旋CT的突出優(yōu)點(diǎn)是快速的容積數(shù)據(jù)采集，在短時(shí)間內(nèi)對身體較長范圍進(jìn)行不間斷掃描，可得到豐富的影像信息，為改善圖像質(zhì)量和提高CT的成像功能打下良好的基礎(chǔ)。

　　MSCT不同于單層螺旋CT，后者用扇形X線束、單排探測器，每旋轉(zhuǎn)360°獲得一個(gè)層面圖像，而前者則用錐形X線束，對稱或非對稱的多排寬探測器，多個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，大容量單臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)處理信息，球管每旋轉(zhuǎn)360°可得2～16個(gè)層面的圖像。探測器的寬度與排數(shù)決定著層厚的厚薄與掃描時(shí)間。MSCT的機(jī)架滑環(huán)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)傳輸方式及圖像重建方法均與單層螺旋CT不同。

　　為檢查大體型病人，還設(shè)計(jì)了大孔徑CT，機(jī)架孔徑可達(dá)72～85cm，在這種CT上可滿足放療定位與TPS的需要。受DR的啟示，人們還將平板探測器代替一般CT上的單排或多排探測器直接采集某一解剖區(qū)域的容積信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理形成層面或三維圖像，這種平板探測器CT可能是CT發(fā)展中的又一次突破。另外還有CT與其它成像設(shè)備的一體化設(shè)計(jì)，如CT與X線透視及CT與PET的一體化，后者可一次完成兩種不同的檢查，將CT的形態(tài)學(xué)信息與PET的功能信息準(zhǔn)確地融合在一起，對病變的定性與腫瘤的分期有重要作用。

　　（一）MSCT比單層螺旋CT的優(yōu)勢獲得更薄的層厚，薄達(dá)0.5mm甚至0.5mm以下；以更快的速度行更長距離的掃描，全身掃描只需約20s，獲得的容積信息更為豐富，可作不同方位斷面的圖像重建和圖像后處理；減少層面間信息的重迭，降低噪音，改善圖像的信噪比，提高圖像質(zhì)量；更快的數(shù)據(jù)采集速度，進(jìn)一步提高時(shí)間分辯力，掃描時(shí)間縮短，如用16層MSCT作心臟掃描的時(shí)間可縮短為65ms，可行心臟實(shí)時(shí)成像。進(jìn)一步提高圖像的對比分辨力和空間分辨力。MSCT所得圖像的空間分辨力可達(dá)到24線對/cm，可更好地顯示微小結(jié)構(gòu)；減少對比劑的用量，大致可減少60%.為了保證圖像質(zhì)量、長掃描時(shí)間和長掃描距離，螺旋CT需要配置高熱容量球管，當(dāng)前多用5.0兆熱單位（MHU）的。探測器使用穩(wěn)定性好、光輸出高、余輝暫短的固體探測器，如稀土陶瓷釓酸釔（Ygd O），其轉(zhuǎn)換率可達(dá)90%.高轉(zhuǎn)換率可得高分辨力圖像，又降低X線量。

　　螺旋掃描帶來的病人接受大的X線輻射量問題，可通過

　?。?）X線濾過技術(shù)；

　?。?）mA自動(dòng)調(diào)制技術(shù)；

　?。?）可變速掃描技術(shù)和

　　（4）選擇性期相掃描技術(shù)等加以解決。

　?。ǘ┞菪鼵T在臨床應(yīng)用上的優(yōu)點(diǎn)

　　1. 實(shí)時(shí)成像與CT透視螺旋CT，特別是MSCT大大縮短了成像時(shí)間。一個(gè)層面的掃描時(shí)間已縮短到亞秒級，圖像重建時(shí)間也短到1秒，幾乎可達(dá)到實(shí)時(shí)成像的水平。

　　短時(shí)間內(nèi)完成長距離的連續(xù)掃描，給臨床帶來很大方便。對于不合作或難于制動(dòng)的病人或運(yùn)動(dòng)器官的掃描，不難完成檢查。病人檢查時(shí)間的縮短，增加了病人的流通量，從而提高工作效率。連續(xù)掃描可獲得連續(xù)層面圖像，避免漏掃層面所致小病灶的漏診。使用MSCT可在更短時(shí)間內(nèi)完成長距離的連續(xù)掃描。用16層MSCT可在不到半分鐘的時(shí)間內(nèi)完成150cm的長距離掃描，可一次完成胸、腹部和盆部的掃描。實(shí)時(shí)成像有利于運(yùn)動(dòng)器官的成像和動(dòng)態(tài)觀察，易于得到感興趣器官或結(jié)構(gòu)的期相CT表現(xiàn)特征，例如對肝臟的動(dòng)態(tài)CT掃描，不難得到肝動(dòng)脈期等精確的期相圖像。

　　1秒或亞秒級采集的容積數(shù)據(jù)行連續(xù)成像（continuous imaging）于1秒內(nèi)可顯示6～8幀圖像，達(dá)到近于透視的效果，即所謂CT透視（CT fluoroscopy），對開展CT介入技術(shù)很有幫助。

　　2. CT圖像顯示螺旋CT除可快速提供大范圍、薄層厚的橫斷面、冠狀面、矢狀面及任意斜面的同性高分辨力圖像外，還使一些圖像顯示技術(shù)，如三維重建、容積再現(xiàn)、仿真內(nèi)鏡和CTA等圖像顯示技術(shù)進(jìn)一步提高，使器官、結(jié)構(gòu)及其病變的顯示方式有所改變，顯示能力有所提高。

　?。?） 三維重建技術(shù)：MSCT所得三維立體CT圖像更為清晰，對病灶的定位及其同鄰近器官、結(jié)構(gòu)的毗鄰關(guān)系更為明確。

　?。?） 容積再現(xiàn)技術(shù)：容積再現(xiàn)技術(shù)（volume rendering）利用全部體素CT值行深部及表面遮蓋技術(shù)與旋轉(zhuǎn)結(jié)合，加上假彩色編碼和透明化技術(shù)（transparency）使表面與深部結(jié)構(gòu)同時(shí)顯示。例如在胸部，使支氣管、肺、血管、胸壁的肌骨等結(jié)構(gòu)顯影，解剖結(jié)構(gòu)明確而逼真，一目了然。

　　（3） 容積分段顯示技術(shù)：使用專用軟件可對三維立體圖像進(jìn)行三維切割、拆分和假色處理，使各組織與結(jié)構(gòu)及其病變顯示更加清楚、明確。

　?。?） 仿真內(nèi)鏡技術(shù)：計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)與CT相結(jié)合而開發(fā)的仿真內(nèi)鏡（virtual endoscopy，VE）功能，可模擬內(nèi)鏡的檢查過程。由于具有無創(chuàng)、逼真等優(yōu)點(diǎn)而得到大家的認(rèn)同。當(dāng)前幾乎在所有管腔都可行仿真內(nèi)鏡顯示，如仿真鼻咽及鼻竇鏡、喉及下咽鏡、氣管、支氣管鏡、胃鏡、結(jié)腸鏡、尿路鏡、血管鏡和中耳鏡等。仿真支氣管鏡可顯示到5～6級的支氣管，超過纖維支氣管鏡可觀察的范圍，可顯露息肉樣病變、氣道狹窄、閉塞等。仿真胃鏡與結(jié)腸鏡也可檢查出小的息肉樣病變，可用為篩選檢查。仿真血管鏡可觀察纖維血管鏡無法檢查到的部位，診斷血管狹窄、粥樣斑和血栓，發(fā)現(xiàn)直徑大于3mm的動(dòng)脈瘤，觀察到主動(dòng)脈夾層的內(nèi)膜瓣和開口等。

　?。?） CTA：目前CTA顯示血管較過去更為完美，對腦血管、腎動(dòng)脈與肺動(dòng)脈顯示效果好，但對小血管的顯示仍不夠理想。與MRA相比，CTA所得信息較多，與DSA相比，CTA無需插管，創(chuàng)傷小。在進(jìn)一步改善圖像分辨力后可成為更加實(shí)用顯示血管的方法。

　　冠狀動(dòng)脈CTA一直是研究內(nèi)容之一。MSCT可能顯示血管狹窄、粥樣斑及鈣斑等。MSCT對冠狀動(dòng)脈鈣化積分也可發(fā)揮作用。

　　3. CT腦血流灌注成像CT腦血流灌注成像（brain perfusion imaging）原理與方法如腦CT動(dòng)態(tài)掃描和MRI的灌注成像。靜脈快速團(tuán)注對比劑后對選定層面行連續(xù)掃描。使用專用軟件，得時(shí)間密度曲線，再得峰值時(shí)間、平均通過時(shí)間、局部腦血容量、局部腦血流量等參數(shù)對急性或超急性腦缺血性疾病的診斷、局部腦缺血與腦梗死的鑒別和腦瘤微循環(huán)的觀察提供一可行的新途徑。灌注CT還應(yīng)用于心臟、肺、肝、腎等器官的研究，觀察正常與異常的毛細(xì)血管灌注情況，有助于病變的進(jìn)一步定性診斷。

　　二、MRI提高M(jìn)RI設(shè)備的性能，縮短成像時(shí)間，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像和MR透視，改善圖像分辨力和適應(yīng)開發(fā)與完善新技術(shù)，如功能成像和微結(jié)構(gòu)成像等是MRI研究的重點(diǎn)。

　?。ㄒ唬㎝RI設(shè)備1. 磁體磁體的小型化和開放式已經(jīng)普及，超高場強(qiáng)MRI設(shè)備，如3.0T已開始應(yīng)用。

　　小型磁體易于實(shí)現(xiàn)磁體的開放式設(shè)計(jì)，減輕磁體重量，減少超導(dǎo)線和液氦消耗，對場地條件要求低，從而可降低設(shè)備成本。

　　低場強(qiáng)MRI設(shè)備，不論是永磁型、常導(dǎo)型或超導(dǎo)型都已采用開放式。性能有很大提高，圖像質(zhì)量、成像功能都有很大改善。成像時(shí)間也有所縮短。對病人舒適、減少幽閉恐怖感，又便于操作，不僅適于開展介入技術(shù)，而且可以方便檢查的需要。中場強(qiáng)開放式MRI設(shè)備也已應(yīng)用。使用超導(dǎo)磁體和垂直磁場，有較高的場強(qiáng)（如1.0T），較高的梯度場強(qiáng)（如20mT/m）和較高的切換率，可行薄層采集，成像速度快，能得到高分辨力圖像。用于MRA及功能性成像等有很好的效果。

　　在低場強(qiáng)磁體上，已開發(fā)出具有中、高場強(qiáng)設(shè)備的效能，可完成FSE、MRA和MR水成像等技術(shù)，圖像清晰，成像時(shí)間也短。但高場強(qiáng)，信噪比高，圖像好，成像快，易行功能成像的MRI設(shè)備仍為用戶所向往，也是開展科研所必需的。3.0T的設(shè)備已用于臨床，7.0T的設(shè)備已開始研制。

　　2. 梯度系統(tǒng)梯度系統(tǒng)關(guān)系到成像的定位、視野、矩陣、層厚與成像序列，尤其是快速成像序列等，所以是左右著MRI設(shè)備性能的關(guān)鍵。說明性能的參數(shù)是梯度場強(qiáng)（gradient strength）、爬升時(shí)間、切換率（slew rate）以及靈活性（flexibility）等。

　　梯度場強(qiáng)：決定切換率和得到最短的TR與TE，圖像矩陣的大小和成像速度等。

　　梯度場強(qiáng)可達(dá)30～50mT/m.高梯度場強(qiáng)可得高分辨力圖像，縮短成像時(shí)間，但使體內(nèi)梯度噪音增高，并引起神經(jīng)肌肉的刺激。因此，提高梯度場強(qiáng)要考慮病人的耐受性。為了病人的安全，美國FDA對梯度場強(qiáng)的參數(shù)有嚴(yán)格的限制。

　　為了提高梯度場強(qiáng)，已開發(fā)出雙梯度系統(tǒng)（twin gradient），在梯度系統(tǒng)內(nèi)裝一短的補(bǔ)充梯度線圈，將這個(gè)補(bǔ)充線圈放在掃描部位，由于場強(qiáng)迭加而提高了梯度場強(qiáng)。其切換率可達(dá)150mT/m/ms，可用以檢查心臟和頭部，有利于進(jìn)行fMRI、DI、MRS等，圖像的分辨力提高。

　　切換率高，為實(shí)現(xiàn)EPI序列提供了硬件保證。由于縮短TE與回波間隔時(shí)間（spacing time），而可提高信號強(qiáng)度，使圖像更為清晰。但切換率過高可引起肌肉抽搐，一般限定在150mT/m/ms以下。

　　梯度場強(qiáng)的提高，磁體內(nèi)噪音也增高，影響病人，為此而設(shè)計(jì)出降噪音技術(shù)。

　　3. 功能性成像功能性MRI（fMRI）幾年前就已開始應(yīng)用。廣義的fMRI包括彌散成像（diffusion imaging， DI）、灌注成像（perfusion imaging，PI）和腦皮質(zhì)功能定位等。fMRI是指病變還沒有引起足以由MRI發(fā)現(xiàn)的形態(tài)變化以前，根據(jù)其功能改變，就使病變顯像以達(dá)到診斷目的MRI技術(shù)。

　　例如腦缺血性疾病，在早期，CT與MRI均無所發(fā)現(xiàn)，但彌散成像或灌注成像就可發(fā)現(xiàn)變化，從而作出診斷。在彌散加權(quán)像（DWI）上，腦缺血區(qū)出現(xiàn)高信號病灶。這對早期或超早期診斷腦局部缺血有重要意義，及時(shí)治療可改善予后。利用先進(jìn)的MRI設(shè)備可獲得分辨力更高的DWI圖像。

　　灌注成像是快速靜脈團(tuán)注高濃度的順磁性釓對比劑進(jìn)行快速成像（EPI序列）。通過描繪信號-時(shí)間曲線（signal-time，ST），從而得知對比劑的到達(dá)時(shí)間、峰值時(shí)間和通過時(shí)間，借以評價(jià)病灶的微血循環(huán)。EPI序列有運(yùn)動(dòng)偽影少，時(shí)間分辨力高，掃描層面多和時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。臨床上用以診斷早期局部腦缺血、心肌缺血以及了解腫瘤的微血管結(jié)構(gòu)，借以判斷其良性及惡性。在腦灌注成像，應(yīng)得到局部腦血容量圖（rCBV像）、局部腦血流量圖（rCBF像）和平均通過時(shí)間圖（MTT像）。綜合分析可了解腦微血循環(huán)的血流動(dòng)力學(xué)變化。

　　腦皮質(zhì)功能定位是應(yīng)用血氧依賴水平（blood oxygen level dependency，BOLD）效應(yīng)的腦功能檢查。正常時(shí)毛細(xì)血管內(nèi)有合氧Hb及脫氧Hb，后者在高場強(qiáng)中有磁化敏感效應(yīng)、使T2＊信號減弱。功能刺激時(shí)，功能區(qū)腦細(xì)胞興奮，氧需要量加大，合氧Hb增多、脫氧Hb減少，磁化敏感效應(yīng)下降，表現(xiàn)為相應(yīng)功能區(qū)信號增高，可在MRI上觀察到這種變化。例如當(dāng)視覺刺激后，fMRI可見視中樞皮質(zhì)信號變化，其信號因刺激的圖形、彩色不同而不同。臨床上，可了解視覺通道有無病理變化。同樣，聽覺、痛覺、運(yùn)動(dòng)也有相同的效應(yīng)。標(biāo)記腦腫瘤與鄰近的功能區(qū)，手術(shù)時(shí)可保護(hù)功能區(qū)并最大限度地切除腫瘤。這種研究要求場強(qiáng)高，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜費(fèi)時(shí)。

　　靜脈注射Gd連續(xù)進(jìn)行T1WI掃描，測定Gd首次到達(dá)與通過心肌的情況，即MRI心肌灌注成像可以評價(jià)心肌梗死與心肌冬眠，如與心壁運(yùn)動(dòng)標(biāo)記成像合并使用，可評估缺血心肌的存活與心肌收縮力。

　　4. MRS 磁共振波譜（MR spectroscopy，MRS）與MRI不同，是在身體利用磁共振波譜對組織代謝上的病理生理變化進(jìn)行化學(xué)分析的一種技術(shù)。當(dāng)前主要用1HMRS，行組織代謝的生物化學(xué)分析?？商峁┓肿由飳W(xué)的信息。

　　在代謝檢測中主要是檢測脂肪、氨基酸和神經(jīng)遞質(zhì)的代謝。在MRS檢測時(shí)，例如行腦MRS，先選定興趣區(qū)，同時(shí)選定對側(cè)對稱的相等容積區(qū)域行MRS檢測。通過膽鹼（Cho）、肌酸（Cr）肌醇、谷氨酸、乳酸（Lac）等化學(xué)物質(zhì)的定量分析以幫助診斷和研究疾病。例如，腦瘤時(shí)其乳酸及膽鹼均增高，腦缺血時(shí)乳酸波峰增高。近年來MRS技術(shù)有不少改進(jìn)，目前已用于腦瘤、腦梗死、顳葉癲癇，新生兒缺血缺氧腦病等的研究。MRS的實(shí)施要有很高的場強(qiáng)、快的掃描速度和高的MRS靈敏度。當(dāng)前，在3.0T設(shè)備上，可行如31P等多種核MRS的研究。

　　5. 其它（1） 張量成像（tensor imaging）：屬彌散成像技術(shù)，利用不同方向的彌散參數(shù)可顯示各個(gè)方向的腦白質(zhì)纖維與傳導(dǎo)束，用于研究腦白質(zhì)病與彌漫性軸索損傷。

　?。?） SENSE技術(shù)：屬快速成像技術(shù)，可使成像時(shí)間減少一半，甚至更少……（3） 心血管MRI：用監(jiān)測右膈肌運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)航技術(shù)代替呼吸門控，加上ECG或VCG門控心臟MRI，作心肌灌注成像更為有效。已可進(jìn)行冠脈的實(shí)時(shí)/三維成像。螺旋采集能測量冠脈的血流量與血流儲(chǔ)備。冠脈的MRVE空間分辯力提高，圖像質(zhì)量改善，能顯示冠脈的內(nèi)膜與非鈣化性斑塊。使用相陣列線圈、食管與血管內(nèi)線圈、快速掃描序列可顯示血管壁結(jié)構(gòu)、動(dòng)脈硬化斑塊及斑塊內(nèi)出血。

　　三、介入技術(shù)的影像設(shè)備與新技術(shù)這里只簡介導(dǎo)向技術(shù)和應(yīng)用影像學(xué)指導(dǎo)手術(shù)的某些發(fā)展。

　　在中檔CT與MRI機(jī)上，均考慮不同方式的導(dǎo)向技術(shù)，以利CT和MRI介入技術(shù)的操作。在高檔設(shè)備上，可利用三維重建功能，行介入操作的導(dǎo)向。

　　在中、高檔CT機(jī)上可實(shí)現(xiàn)矩陣為512×512實(shí)時(shí)三維重建，用于CT導(dǎo)向。CT透視系統(tǒng)，可以每秒6～8幀的顯示速度成像，達(dá)到實(shí)用的水平。血管造影機(jī)配置在CT掃描架旁，CT掃描后，只移動(dòng)床，即可行血管造影與介入操作。 開放式MR機(jī)擴(kuò)大了操作空間。以每秒20幀的速度連續(xù)成像行實(shí)時(shí)MR透視，有利于MR介入技術(shù)的操作。

　　微創(chuàng)與無創(chuàng)手術(shù)，γ刀與X刀的開展需要對病灶精確定位。對此影像學(xué)可發(fā)揮作用。影像學(xué)信息直接與TPS匹配有利于腫瘤治療計(jì)劃的實(shí)施。

　　近年來已用影像引導(dǎo)系統(tǒng)指導(dǎo)神經(jīng)外科手術(shù)的進(jìn)行。應(yīng)用精確的定位技術(shù)和影像處理與顯示技術(shù)，腦外科醫(yī)生可在手術(shù)中直接看到手術(shù)部位及器械前進(jìn)路徑上腦解剖結(jié)構(gòu)圖像，得以避開重要結(jié)構(gòu)而切除腫瘤，亦可及時(shí)處理手術(shù)并發(fā)癥，如控制出血等，從而減少手術(shù)的盲目性與危險(xiǎn)，提高了療效。例如，腦膠質(zhì)瘤在手術(shù)時(shí)難于區(qū)分正常腦組織與腦瘤組織，而在MRI上，腫瘤顯示信號異常。這樣在MRI引導(dǎo)下可安全準(zhǔn)確地切除腫瘤，即便腫瘤靠近功能區(qū)的邊緣。這就有可能避免腫瘤切除不完全或過多切除正常腦組織而損害腦功能。針刺活檢和囊腫引流等也可在MRI引導(dǎo)下進(jìn)行。

　　綜觀CT與MRI的發(fā)展，可以看出，不論在設(shè)備上，技術(shù)上，乃至臨床應(yīng)用上都有很大的進(jìn)步，促進(jìn)了臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展。但臨床醫(yī)學(xué)的進(jìn)步又對醫(yī)學(xué)影像學(xué)提出了更高更多的希望。例如腫瘤，不僅希望能做出腫瘤的定位、定量和定性診斷，還希望了解腫瘤局部侵犯的范圍、區(qū)分腫瘤的良惡性，以及分級與分期等。更希望能早期作出診斷。CT與MRI對此能發(fā)揮不小的作用，但也還不能滿足臨床的要求。盡管CT與MRI有很好的病變顯示能力（敏感性），但其特異性與準(zhǔn)確性還有待提高。進(jìn)一步提高CT、MRI的性能是必要的。此外，綜合運(yùn)用CT與MRI和其他影像學(xué)手段，密切結(jié)合臨床與實(shí)驗(yàn)室檢查，借以提高診斷水平仍是我們必須遵循的診斷原則。