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1 引言
数据融合(data fusion)是20世纪80年代逐渐形成与发展起来的数据自动化综合处理技术,其主要是依靠传感器对信息进行收集与整理,再通过计算机对收集的数据进行有效整理结合,从而以数字或者图像方法显示出来的一种技术。图像融合(image fusion)是将数据与相关处理技术进行融合的一项技术,从目前图像融合处理方法来将,其主要是根据不同探测器收集的图像信息进行整理与合并,从而得到一幅完整的图片或者是相关场景。图像融合技术的主要目的是通过对探测器收集的多幅图片中的冗余数据进行处理,从多幅图像中合并可靠性高的图像,从而提升呈现图像的可靠性与清晰度,对原始图像进行放大或者细致处理均可。图像融合从数据处理方面可以说是数据融合的延伸与发展,或者是分支,在图像融合中应用到了数据融合的基础方法,同时也根据图像融合的特异性开发出了新的图像处理方法。本研究中就采用小波变换方法来专门针对医学领域超声图像进行有机融合。实验所用图像经过预处理(滤波,对准),图1为基波图像,图2为二次谐波图像。
2 小波变换理论下的图像融合
医学图像融合的过程从图像融合过程来讲,可以分为2个主要步骤:①图像的配准;②图像的创建。在2个步骤中,第一步骤是第二步骤的前提与基础,图像配准精度如何直接决定了整个图像融合质量的高低。在20世纪90年展至今,随着技术的不断发展与进步,图像配准相关研究也日益加深,不论是国外还是国内的学者都针对图像配准做出了具有代表性的贡献。Van den Elsen等人在1993年就针对医学图像的配准方法进行详尽分类,并做出了具体具有7个分类的标准[5]。目前对医学图像的融合方法大部分都是从变换域上的图像编码与压缩技术发展演变而来,其融合步骤大致可以分为以下4个步骤:①把源图像具有针对性变换到相应变换域上;②在变换域上进行设定选择特征;③根据预先设定的规则创建融合图像;④逆变换重建融合图像。
小波变换在空间与频率域上都存在一定的局域性,因此能够对图像信息进行多元化的细化分析。目前关于小波变换方面的研究已经屡见不鲜,但是大部分的研究都局限于已有成果:热图像与可视图像两个方面,而对于其他方面则鲜有报道。小波变换技术应用于图像融合中有以下优点:①经小波分解后的图像,在不同分辨率的细节信息之间是互相不影响的,这样就可以将不同频率范围的信号进行有机组合,根据不同组合会产生不同的融合图像;②经过小波分解后的图像在不同分辨率上的能量与噪声之间也不会相互干扰,大大提升图像融合效率与质量;③经小波分解后的融合图像上面的块状伪影比较容易消除,不会遗漏任何影响图像质量的瑕疵。整个小波变换图像融合过程如下图所示:
从上结构图我们可以看出,在小波融合图像过程追踪,整个融合的规则占据着十分重要的位置。当在建立融合图像的每个小波系数时,我们都应该确定好哪幅源图的小波系数对融合更为有效,同时将这个系数进行有效保留并存入融合决策图中。当前较为常用的融合规则有以下2种:①基于像素的融合规则;②基于窗口的融合规则。其中基于像素的融合规则主要是针对不同源图与位置之间的小波系数进行考虑,其应用技术主要为:交叉像素选择法(从具体的源图中小波系数矩阵里面相应位置来选取最大的小波系数作为融合的小波系数,再将选好的小波系数进行逆变,从而获得相应融合图像)。这种处理方法主要要求在于图像的边缘敏感性,对图像要求较为严格,一旦图像边缘相差过大,那么获得的融合图像则不能正常使用。基于窗口的融合规则相对于上一种规则则考虑到了相邻的小波系数,将相应位置的小波系数与相邻小波系数都纳入到考虑范围内。如以3×3窗口划分,再确定融合相应位置的小波系数,这种方法不但考虑了图像像素还考虑到了与它相邻像素的相关性,因此,总结起来讲:基于窗口的融合规则实质是降低了对边缘的敏感性,扩大了选择性,因此该方法的难点就在于如何选择窗口。在这一过程中我们可以将图像当做是由不同灰度等级的区域来构成的,而每个物体边缘都存在一定的特异性,不完全相同。边缘是图像基础特征之一,其包含了有价值的目标边界信息,我们在处理过程中只需要通过边缘就能够对图像进行相关的定位、识别与滤波等等操作。在这样的理论下,我们可以先提取出源图的边缘并将其设定为固定参照物,以参照物为标准,围绕相关图像建立融合3×3窗口,再结合区域内的图像信息就能够完成这一操作。目前关于边缘的提取与检测方法较多,其中灰度阈值法所提取的边界是较为粗糙的,同时对图像的阈值进行选取也存在很大难度,该方法不能满足图像融合中对边缘提取的基本要求;而边缘算子使用方法较为成熟与频繁,在众多的边缘算子中,CANNY对噪声具有不敏感性,同时具有一定针对性,能够针对弱边界体现出优越性能。所以,我们可以先用CANNY算子来对源图的LL子矩阵边缘进行提取,该提取结果不但可以提供源图中的位置还增强了边缘信息,然后再用该边缘信息产生区域段,产生区域图(区域图值的不同表示不同的区域)。然后将小波系数表中的高频部分平均,从而生成不同区域的活动等级,这样我们可以得到更多的区域信息,如此,就能够生成整个区域的活动表。活动表中较大的活动值代表了区域间较多的信息,活动值较小则说明该区域间信息较少,这样就能够根据边缘与区域图和区域活动表使用融合规则来进行计算:①高活动等级优于低活动等级;②边缘的像素点优于非边缘像素点;③小区域优于大区域。需要注意的一点为,在确定边缘点的过程中要优先考虑边界点,再考虑其相关的像素点,从而避免决策图中出现孤立点。
3 融合结果
根据以上所述对谐波图像与基波图像进行融合处理,结果如下图所示:
在常规的图像处理过程中,我们常常要将得到的新图像与源图进行对比,从而发现优点,查看图像是否存在质量变化。我们对比2张图像的常用方法有:峰值信噪比PSNR,图像融合技术是目前应用较为新颖的图像处理方法,因此可以通过PSNR来确定处理前后图像是否存在质量方面的差异,从而判断技术的优劣性。
由于图像融合是将几幅不同的图像经处理后得到一幅包含源图像中各个细节的图像,因此该过程需要对2张源图与融合后图像进行PSNR计算(计算结果见表1)。处理结果表明基于区域的融合的方法是较为陷阱的,是有效的,对图像质量的提高有实质性的帮助意义。
4 结论
本研究中就从小波变换理论为着手点来研究其在医学超声谐波图像与基波图像之间的融合,从而得到了较前2者更为清晰的图像。小波变换理论主要是针对静态图像的,而对于实时超声动态图像的结合方法研究将是当前与未来一段时间的主要研究方向。其主要问题在于动态图像的实时性,如何清晰显示该图像的每一刻动态是人们关注的重点,也是该技术发展的主要内容。
参考文献:
目的探讨分析胎儿胆囊异常的产前超声诊断的临床价值。方法回顾分析本院妇产科进行产前检查的5478例孕妇临床资料,采用多普勒超声对胎儿的胆囊进行检查,并采用高频对胆囊异常的胎儿进行动态监测,在产前和产后对胎儿复查和随访。结果5478例孕妇中采用多普勒超声检查,其中5448例胎儿显示胆囊,显示率为99.45%,在显示胆囊的5448例胎儿中9例胎儿发生胆囊异常增大,发生率为0.17%,3例胎儿出现胆囊腔内强回声,发生率为0.06%,整倍体2例,18-三体1例,其余6例染色体正常,胆囊异常增大胎儿染色体异常率为33.33%,胆囊异常增大的胎儿中染色体异常的全部引产手术终止妊娠,其余孤立性胆囊增大和微小畸形的胎儿均活产,胆囊腔内强回声的胎儿也全部活产,结论多普勒超声在产前对胎儿的胆囊进行监测,对于胆囊异常增大、胆囊腔内强回声的胎儿密切关注,染色体异常的胎儿及早终止妊娠等均具有重要的实践意义,值得进一步在临床上推广应用。
关键词:
多普勒超声;产前诊断;胎儿胆囊;诊断价值
随着医疗技术不断发展,孕妇的预防保健的不断深入,产前检查逐渐普及,其中胎儿的器官发育在产前筛查中尤其受到关注[1]。胎儿胆囊异常的发病率较低,在以往的产前检查中不是必查项,胆囊缺如、胆囊发育不良、胆囊结石、双胆囊以及形态异常等,往往在临床上被忽视,造成胎儿出生后先天性胆囊异常,孕妇及家庭带来巨大的痛苦,因此及早对胎儿胆囊进行诊断,胆囊异常的胎儿及早治疗或者终止妊娠就显得尤为重要[2],本院于2012年4月以来采用多普勒超声对胎儿的胆囊进行诊断,取得了显著效果,现报告如下。
1资料与方法
1.1临床资料
查阅2013年4月至2015年4月本院妇产科进行产前检查的5478例孕妇临床资料,年龄19~39岁,平均年龄(25.89±8.62)岁,排除妊高症、恶性肿瘤、HIV感染及精神障碍的孕妇;孕18~38周,平均孕周(25.09±6.23)周,孕1次4892例,孕2次586例,其中单胎5424例,双胎54例,活产的新生儿中体重2.98~4.69kg,平均体重(3.78±1.39)kg。
1.2检查方法
1.2.1胆囊检查方法
设备:飞利浦ETIQ5彩超以及GE-6型等超声仪器,凸阵探头,频率为3~6MHz。或选择高频线阵探头,频率为4~10MHz,常规选择平卧位,需要时采用侧卧位,观察胎儿腹部情况时以横断切面为主,探头位于胎儿的右肝叶和肝门静脉左支右侧的部位可以探及到胆囊的回声,为椭圆形无回声结构,采用多普勒超声仪对血管的结构进行鉴别,显示胆囊结构后旋转探头的方向,在纵切面观察胎儿胆囊的情况,若胎儿胆囊腔内强回声时嘱咐孕妇采取侧卧位,再次进行观察,若仍然回声强则可能胎儿胆囊异常,再采用高频线阵探头进行复查。产前及产后要对胆囊异常的胎儿进行随访复查,产前和产后均需要复查,4次为宜。
1.2.2胆囊异常评价标准
(1)胎儿胆囊异常增大诊断标准:测量胎儿胆囊在最长切面的长和宽,调转探头90度后,测量胎儿胆囊在最大横断面上的直径,在根据测得的胎儿胆囊的长、宽和直径计算胆囊的体积,在参照《胎儿畸形产前超声诊断学》[3]研究的文献,若测得的胎儿胆囊的长、宽超过与之对应孕周的2倍的标准差,可认为胎儿胆囊异常增大;(2)胎儿胆囊腔内强回声诊断标准:胎儿胆囊腔内出现散在的点状或者团块状的回声,即胆囊内的通透性差,可认为儿胆囊腔内强回声[4]。
1.3统计学方法
本研究采用SPSS19.0软件进行统计学分析,主要运用描述性统计学方法,计数资料采用率或构成比表示,计量资料采用均数±标准差表示。
2结果
2.1胎儿胆囊异常情况分析
5478例孕妇中经多普勒超声检查,其中5448例胎儿显示胆囊,显示率为99.45%,在显示胆囊的5448例胎儿中9例胎儿发生胆囊异常增大,发生率为0.17%,3例胎儿出现胆囊腔内强回声,发生率为0.06%,30例无显示胆囊的胎儿经复诊后胆囊显示,且出生后胎儿未出现胆囊异常情况。
2.2胎儿胆囊异常增大染色体检查分析
9例胆囊异常增大的胎儿均进行染色体检查,检查结果显示:整倍体2例,18-三体1例,其余6例染色体正常,胆囊异常增大胎儿染色体异常率为33.33%,发现胎儿染色体异常后在产妇的同意下实施引产术,终止妊娠。
2.3胎儿胆囊异常回声随访
3例胆囊腔内强回声的胎儿在进行复诊后2例胎儿胆囊腔内强回声消失,1例胎儿仍然出现胆囊腔内强回声,未进行特殊处理,胎儿出生后新生儿未出现黄疸等异常情况。
2.4胎儿胆囊异常与临床结局
胆囊异常增大的胎儿中染色体异常的全部引产手术终止妊娠,其余孤立性胆囊增大和微小畸形的胎儿均活产,胆囊腔内强回声的胎儿也全部活产。
3讨论
超声诊断胎儿胆囊目前尚未列入常规的产前检查里面,有研究表明胎儿胆囊异常可以发现一些染色体异常的疾病,不过当前仍有不少的产科医生没有意识到超声诊断胎儿胆囊的意义及价值,超声医生也存在对胆囊的发育过程以及正常大小等不够了解的情况,没有及时的发现胎儿早期的疾病。目前对12周以后的胎儿胆囊情况的检查还是以超声为主[5],有研究显示胎儿胆囊在30周之前的发育具有线性增长的趋势,之后慢慢平稳,且通过美国黑人以及韩国人的胎儿胆囊发育情况进行对比,制定了胎儿发育每一个阶段胆囊的参考范围,量表对比没有显著性差异(P>0.05),这对于诊断胎儿胆囊大小异常有着指导性的意义[6]。胚胎在孕妇子宫内发育受精5周后,胚胎的肝憩室尾支逐渐发育成为胎儿的胆囊和胆囊管,尾支的起始部位发育成为胆总管,头支发育为肝板和肝内胆管,刚开始胎儿的肝外胆道的上皮不断增生,管腔处于关闭状态,直到胎儿发育到12周以后胆囊才开始腔化,因此在胎儿发育的前2周超声无法显示胆囊,一般在胎儿发育到15周以后即可测量胎儿胆囊的大小,16周以后才能分辨胎儿的胆囊的具体形态[7]。胆囊异常增大是胆囊异常的常见现象,可见于正常的胆囊,也可见于胎儿染色体异常,本研究显示6例胆囊异常增大的胎儿胆囊正常,3例出现染色体异常,胆囊腔强回声也是胆囊异常的一个常见现象,但是其致病、发病和预后等内容均尚不清楚,可能与孕妇的溶血性贫血、镰状细胞贫血有关[8],或者与胎盘早剥关系密切,两个胆囊胎儿的在超声诊断中可以显示胆囊内部分隔广带形成两个无声的回声区,胎儿出生后可能出现先天性胆总管囊状扩张疾病,但是前期超声检查的时候,胎儿时期胆总管非常接近于胆囊的位置,分清楚很难,极易出现误诊的情况,要与高频线阵探头联合诊断,可降低误诊率[9-10]。占位性病变以不均匀增强为主,其敏感性(88.24%)和特异性(92.45%)较高,对病例数进行统计发现,差异具有统计学意义,因此可以作为恶性占位性病变的诊断指标之一。
综上所述,甲状腺常规超声检查联合超声造影检查对于常规超声诊断不明确的甲状腺占位性病变的良恶性诊断具有一定的鉴别价值,但由于其应用优势并不明显,目前还不推荐其作为甲状腺占位性病变良恶性检查的常规手段。
作者:房芳 单位:孝感市妇幼保健院超声科
参考文献
[1]于晓会,单忠艳.甲状腺结节病因学与流行病学再认识[J].中国实用外科杂志,2010,30(10):840-842.
[2]张渊,江泉,赵玉华,等.超声造影增强模式诊断甲状腺单发结节[J].中国医学影像技术,2010,26(11):2057-2059.
[3]张洁华.彩色多普勒超声在甲状腺良恶性肿瘤鉴别诊断中的价值[J].临床超声医学杂志,2012,14(12):856-857.
[6]钱斌,余秀华,施红,等.甲状腺结节超声血流阻力指数与微血管密度相关性研究[J].人民军医,2013,56(2):201-202.
意志主义是一种意志高于理性的唯心主义和反理性主义的哲学学说,它把意志看成是宇宙的本原和万物的本质,属于现代西方人本主义哲学思潮的开创性流派。它最具代表性的思想就是叔本华的生存意志说和尼采的权力意志说。
(一)叔本华的生存意志主义。在叔本华看来,世界可分为现象与自在之物。“世界是我的表象”,现象是表象的世界,而自在之物作为意志的世界,世界的本质就是意志。这种意志就是生存意志。从实质上讲,这种生存意志就是一种欲望,而欲望永远无法满足,所以人生是痛苦的。要摆脱这种痛苦,就要否定痛苦的根源即意志与欲望。从整体上来看,叔本华主张的是一种人生虚无、人生寂灭的悲观主义。
(二)尼采的权力意志主义。尼采将叔本华的“生存意志”改造为“权力意志”。由此,他将自己的哲学发展成为一种“超人”哲学。生命在于强力,属于少数的支配者,超人就是权力意志充沛个人,基督教义压制生命和自我,所以道德和信仰危机之后人当建立自己的价值,以权力意志为尺度。所以,尼采主张对一切价值进行重新评估,并且认为人生具有悲剧美。总而言之,意志主义哲学思潮强调人的意志,主张以个人为本位,是一种反理性的人本主义思潮。
二、意志主义思潮对高校大学生的影响
(一)意志主义思潮对高校学生学习的影响。不管是叔本华还是尼采,他们都重视人的意志,主张个人本位,强调世界的本原是意志,其他一切事物都只是意志的客观化。这种强调个人意志是本原的思想,唤醒了长期受理性主义压抑的大学生们的自我意识。他们开始关注自我价值的实现,包括学习专业基础知识,以及参加各种比赛,这对于高校大学生的学习有着积极的作用。
尼采则公然提出要“重估一切价值”。高校大学生接受了这种思想,开始学会用反思批判的眼光来对待学习,毋庸置疑,这是一种较好的学习方法。
(二)意志主义思潮对高校学生生活的影响。大学生活对于刚刚进入校门的大学生来说是新奇的,它可以丰富多彩,也可以枯燥乏味。叔本华认为人生是充满痛苦的,“人生就像钟摆,在痛苦和无聊之中摆荡。”人生无非是痛苦或无聊,当你无事可做时,会感到无聊,而终于有了目标时,在努力的过程中又会因为各种问题感到痛苦,如同钟摆,始终不能摆脱这两种状态。钟的摆动没有目标,没有新意,始终重复一个动作,枯燥而乏味,代表着人脱离不了命运的规律,钟摆又能象征时间或生命,在重复中一点一滴的流失。笔者作为一名大学生,一度也十分认同。
然而,这种思想毋庸置疑会给大学生带来消极负面的影响,尤其当他们在生活中遇到挫折时,往往会更加认同,从而认为如何努力也只不过是痛苦悲观的,于是,彷徨、堕落随之产生。高校学生自杀事件更是屡见不鲜,从这一方面来说,易使大学生看不到生活阳光的一面,而只是盲目地看到消极的一面。
(三)意志主义思潮对高校学生恋爱观的影响。进入21世纪,大学里的恋爱已经成为一种普遍现象。意志主义主张个性自由,宣扬人性的解放,强调意志的力量,这对于高校大学生恋爱提供了理论上的支持。
虽然意志主义思潮有利于人性的解放,可是,叔本华的人生痛苦论也同样蚕食着意志薄弱的大学生心灵。热恋阶段的甜蜜与幸福必然使青年男女心情舒畅愉悦。然而,恋爱中必定会经历一些挫折甚至失恋,这对大学生的精神打击极为严重。从心理学的角度来看,一旦这种抑郁不能有效发泄,年轻的大学生极有可能选择轻生来结束痛苦,这是极其令人惋惜的。所以,从这个层面来看,意志主义思潮尤其是叔本华的悲观主义对当代大学生的恋爱观产生了不利的影响。
三、减少意志主义思潮负面影响的对策
既然意志主义思潮是把双刃剑,我们就要利用和发挥其积极的一面,设法避免消极一面,并尽可能将其转化至可以为我们所用。
(一)开设意志主义思潮的相关课程。大学生作为高素质的青年,具备一定的文化素养,可以通过开设介绍意志主义思潮的相关课程,让大学生全面、客观地理解这种思想,既介绍意志主义思潮正确的一面,同时也将其消极的一面以及可能产生的不良影响介绍给他们。如此,他们能够理性的去消化分析,从而从思想上将这种思潮有可能产生的消极影响减少到最低。
一、后现代主义思潮概述
(一)孕育于“现代性”之中的“后现代主义”
现代主义是以理性和科学为代表的一种社会文化形式,主要表现为以自然科学为基础的现代科学理论和哲学思维的理性精神。这种精神在资本主义社会中发展的结果,却使现代主义走向了反面,出现了异化的现代性。理性从其依托的社会基础中分离开来,形成了纯粹的工具理性,忽视了人的精神层面的价值。在20世纪的资本主义社会,人们在遭受了物质和精神两方面的创伤之后,开始反思工业文明带来的负面效应,在此背景下,后现代主义思潮产生。它颠覆或超越现代社会的一切,解构和批判现代性。它从另一角度开启了人们观察世界的新视角,不仅是一种社会文化思潮也是一场思维方式的变革。
(二)后现代主义的理论特征
1.反逻各斯中心主义,寻求差异性和不确定性
后现代主义思潮认为,二元论以及本质决定现象、内决定外、中心决定非中心的理论,实际上是一种“在场的形而上学”,是应批判的。它强调非中心、差异性和不确定性,认为无差异的世界是毫无特色和苍白无力的。他们认为,事物不是本质的,具有众多的不确定性,人们不再以人类为中心,个人应不再把他人作为工具,而应作为目的。
2.反对整体性、同一性,提倡多元化
后现代主义者认为差异是无处不在的,而传统哲学以同一性、普遍性为人的本质,只能使人成为丧失个性,成为抽象的人。后现代主义思潮认为世界是多元化的,具有相对性,事物之间的联系也是偶然的。因此,后现代主义推崇一种多视角看问题的思维方式,强调思维方式的开放性和创造性。因此,他们反对整体性、同一性,提倡多元化。
二、后现代主义思潮对当代大学生的影响
(一)后现代主义思潮对当代大学生的积极影响
首先,有利于多样化思维的培养,提高了学生的思想开放性和超越性。后现代主义多元化的思想撬开了禁锢在大学生头脑中的枷锁,解放了他们的思想,有助于他们用多元的角度来认识多元化的世界。其次,有利于大学生形成包容、合作的人际交往价值观。后现代主义认为世界是多元的,主张平等、开放的方式来解决人们之间的摩擦。这些理论观点在一定程度上有利于不同民族、不同兴趣爱好的大学生之间形成包容、开放的交往价值观。
(二)后现代主义思潮对当代大学生的消极影响
首先,后现代主义解构一切的态度容易导致价值虚无。大学生心理发展还不成熟,也缺乏丰富的社会阅历,他们在后现代主义解构一切的态度影响下,容易以虚无的目光看待一切,将一切的存在都看作是毫无价值的,这对大学生的健康人格塑造有极大的消极作用。其次,后现代主义虚无主义的政治观点容易导致大学生政治意识模糊。后现代主义思潮所追求的无政府主义等思想观念会助推部分大学生对一元政治的反感性,从而去追求社会政治的多元化,导致其对社会主义的信仰具有摇摆不定的倾向。
三、后现代主义思潮下对大学生思想政治教育的有效性探讨
后现代主义思潮影响下要求当前大学生的思想政治教育工作必须充分发挥思想政治教育工作者的作用,创新教育观念、改革工作方法。
(一)坚持一元化为指导、尊重多元、包容差异
中国特色社会主义核心价值体系是我们的指导思想,是思想政治教育的“一元”,其他有利于社会发展的思想和文化观念则是“多元”。我们要以社会主义核心价值体系中的内容为总的指导思想,用理性的头脑正确分析后现代主义思潮,取其精华,去其糟粕。当代大学生之所以受到后现代主义极端错误思想的影响,很大一部分原因就在于他们的理论基础不深厚,不能在复杂的社会现象中灵活的运用的立场、观点来分析问题。因此要加强大学生理论的学习,只有坚持的指导,才能持有正确的价值观来分析复杂的社会现象,并做出正确的行为选择。
反应性或免疫反应性低的特点,跨物种应用不会引起免疫排斥反应;3)VEGF和MSC联合应用具有协同作用,可在短期内重建缺血区域的血液循环,解决超比例皮瓣的远蒂端缺血问题,提高皮瓣成活率和创面组织的修复质量。
[关键词] 血管内皮生长因子; 骨髓间充质干细胞; 皮瓣
[中图分类号] R 782.2 [文献标志码] A [doi] 10.3969/j.issn.1000-1182.2012.06.020
血管内皮生长因子(vascular endothelial growth
factor,VEGF)是一种可被大多数细胞分泌的糖蛋白二聚体分子[1],相对分子质量为3.4×104~4.5×104,可通过生成细胞间隙而增加内皮细胞的通透性。VEGF也是主要的低氧诱导性血管生成因子[2],可通过自分
泌和旁分泌作用,刺激血管内皮细胞有丝分裂并增加血管内皮细胞的渗透性以促进血管生成,进而起到促进组织愈合的作用。骨髓间充质干细胞(bone
marrow mesenchymal stem cell,MSC)是存在于骨髓中的具有多种分化潜能的干细胞,增殖迅速,并具有低免疫原性的特点,能在特定的条件下向所有起源于中胚层的细胞分化。本研究根据VEGF和人MSC的生物学特性,将二者联合应用,观察二者对超比例随意皮瓣成活率的影响。
1 材料和方法
1.1 MSC的分离、培养和鉴定
无菌条件下取人骨髓血2~5 mL,与等量L-DMEM培养液混合,1 000 r·min-1离心8 min使细胞形成微团。弃去上清及脂肪层,再用L-DMEM培养液重悬细胞,以等体积比轻轻叠加在分离液Percoll(质量浓度1.073 g·mL-1)的液面上,2 500 r·min-1离心30 min。离心后,抽取培养液与分离液液面之间的单个核细胞层,加入L-DMEM培养液冲洗,1 200 r·min-1离心8 min,再用含10%胎牛血清的L-DMEM培养液重悬细胞并计数,以每毫升3×106~4×106个细胞的密度接种在24孔板中,37 ℃、5%CO2全湿度条件下培养24~48 h,换液去除未贴壁的悬浮细胞,继续培养,每隔3~4 d换液1次。待原代培养细胞接近汇合(汇合度大于80%)时,弃去培养液,加入胰酶消化细胞。当细胞体收缩间隙变大,加入含10%胎牛血清培养液终止消化,吸取细胞悬液离心洗涤,800 r·min-1离心
8 min,培养液重悬细胞,以1∶3比例扩增培养,此为第1代细胞。以相同方法培养细胞并传代,依次为第2、3代,直至第12代。分别取第3、4代细胞,采用流式细胞术检测其表面标志。
取3代以上细胞行成脂、成骨诱导,鉴定培养的MSC的生物学特性。成脂诱导方法:将细胞按每孔1×105个细胞接种于六孔板,标准培养液培养24 h后换用含10%胎牛血清的DMEM培养液,并加入地塞米松1 μmol·L-1、吲哚美辛200 μmol·L-1、3-异丁基-1-甲基黄嘌呤(3-isobutyl-1-methylxanthine,IBMX)
0.5 mmol·L-1、胰岛素10 μg·mL-1,每3 d半量换液,共诱导2周;诱导后弃去培养液用PBS洗1遍,加入12%中性甲醛溶液固定5 min,加入油红O染液染色30 min,60%甲醛脱色数秒。成骨诱导方法:将细胞以每毫升1×106个细胞的密度接种于24孔板内,待细胞达70%汇合时,换条件培养液(含地塞米松10 mmol·L-1、维生素C 2×104 mmol·L-1、磷酸甘油钠10 mmol·L-1)进行诱导培养,以后每隔3 d更换培养液1次,诱导28 d后将细胞固定;用蒸馏水洗盖玻片,滴加1%硝酸银溶液置于强光下作用15~60 min,蒸馏水洗3 min,2%硫
代硫酸钠溶液处理2 min,流水冲洗5 min,常规封片。
1.2 VEGF溶液的配制
采用通过大肠杆菌培养的重组大鼠VEGF165
(Sigma公司,美国)配制VEGF溶液。VEGF165质量浓度为1.0~5.0 ng·mL-1时,以人脐带静脉内皮细胞增殖的计量依赖性刺激为标准,用蒸馏水重新配制VEGF,使其质量浓度达到1.0 g·L-1。将溶液再稀释到蒸馏水中,形成0.5 g·L-1的VEGF作用液。
1.3 实验动物和分组
取40只Wistar大鼠(吉林大学动物实验中心提供)进行实验。大鼠体重(200±20) g,雌雄不限,随机
分成A、B、C、D共4组,每组10只。A组为空白对照组,B组为VEGF组,C组为MSC组,D组为MSC+VEGF组。
1.4 动物模型的制备
以大鼠背部为术区,用脱毛剂(硫化钠、无磷洗衣粉、马铃薯粉混合制成,质量比为3∶1∶1)脱毛,常规消毒。麻醉后沿标记的2 cm×5 cm矩形皮瓣切开皮肤全层至肌筋膜上方,皮瓣纵轴与大鼠长轴平行,左右对称。将制备好的VEGF按照不同分组的设计需要分6个注射点局部注射于筋膜下,将MSC(第4、5代
细胞)培养物涂于筋膜上。
1.5 临床观察
术后每日观察实验动物是否出现腹泻、弓背、翘毛、精神萎靡及皮肤溃疡等移植物抗宿主病(graft versus host disease,GVHD)的表现;同时观察皮瓣的颜色、厚度、弹性、渗出、毛发生长情况和坏死范围,以及皮瓣筋膜上血管生成情况和针刺皮瓣出血情况。
1.6 皮瓣成活百分率的测定
皮瓣坏死标准:皮瓣颜色发黑,质地坚硬,经病理检测证实发生坏死。皮瓣存活面积计算方法:术后14 d麻醉动物,用龙胆紫描画皮瓣的范围及坏
死部位,以市售硫酸纸临摹绘制,以不同颜色区分坏死与成活区域;用计数坐标纸格子数的方法计算皮瓣成活面积并换算为成活百分率,即皮瓣成活面积占整个皮瓣的比例。
1.7 组织病理学检查
术后14 d于皮瓣中轴线上距离蒂部4 cm处取皮瓣全层,常规脱水包埋、切片,苏木精-伊红(hemato-
xylin-eosin,HE)染色,于光镜下观察组织学变化。
1.8 统计学分析
采用SPSS 11.0统计学软件进行统计学分析,统计学方法采用卡方检验和t检验,检验水准为双侧α=0.05。
2 结果
2.1 MSC的分离、培养、鉴定结果
培养24~48 h后,镜下可见散在的贴壁细胞,呈纺锤形;培养7~10 d,细胞形成放射状克隆。培养过程中发现,这种细胞的形态相对单一,增长速度和贴壁速度快,易被胰酶消化,传10代以上其形态及生长特性亦无明显改变。培养16~30 d,培养板上细胞汇合达80%~90%,呈叠瓦样或漩涡状排列(图
1)。经流式细胞仪检测,培养的细胞不表达造血细胞表面标志CD34和CD45,人白细胞位点DR抗原(hu-man leukocyte antigen locus DR,HLA-DR)持续阴性,CD29和CD44,CD73、CD105、CD166持续为阳性。成脂诱导结果:诱导2周后用油红O染色,可见细胞内产生的脂肪被特异性染成红色(图2)。成骨诱
导结果:经硝酸银染色,诱导组细胞呈深黑色,结节处染色更加浓厚,为强阳性结果,表明有大量的钙盐沉积(图3)。
× 40
2.2 临床大体观察
实验过程中,各组大鼠均未见腹泻、弓背、翘毛、精神萎靡及皮肤溃疡等GVHD表现,所有实验动物无死亡及感染现象。术后第7天,皮瓣坏死区域稳定,成活与坏死区界限基本清楚,远端均形成较硬的痂壳。成活皮肤质地颜色与周围完全一致,有毛发生长。结痂面积(即坏死组织)按多少排序依次为A、C、B、D组。3个实验组皮瓣结痂面积均小于空白对照组,MSC+VEGF组的结痂面积小于VEGF组和MSC组。术后第14天,皮瓣成活情况与术后第7天无明显差异(图4)。
2.3 皮瓣成活百分率
空白对照组、VEGF组、MSC组、MSC+VEGF组动物的皮瓣成活百分率分别为55.4%±4.4%、70.7%±6.3%、65.1%±7.1%、93.4%±9.4%。经统计学检验,3个实验组的皮瓣成活百分率均高于空白对照组(P
0.05),VEGF和MSC组间无明显差异(P>0.05);MSC+VEGF组成活百分率最高,高于其他3组,差异均有统计学意义(P
2.4 组织病理学检查结果
空白对照组可见大量炎症细胞浸润和坏死组织,细胞成分少见,新生血管较少;VEGF组肉芽组织较为丰富,细胞成分较多,有较多的新生血管;MSC组亦可见肉芽组织、细胞成分及新生血管,但均较VEGF组数量少;MSC+VEGF组肉芽组织最为丰富,成纤维细胞多且新生毛细血管最为丰富(图5)。
3 讨论
随意皮瓣是临床上常用的一种皮瓣,微小血管是这种皮瓣主要的血液供应渠道,皮瓣内部的血液循环是影响皮瓣成活的最主要因素,故超出一定的长宽比例往往会出现皮瓣远蒂端的缺血缺氧或坏死。VEGF是内皮细胞有丝分裂因子,可诱导内皮细胞增生和毛细血管袢的形成,促进活体血管的生成。MSC是一种具有多向分化潜能和自我复制功能的早期未分化细胞,在特定条件下可以分化成不同的功能细胞,形成多种组织和器官。
目前大多数实验均采用贴壁筛选法和密度梯度离心法相结合的方法分离纯化MSC。MSC没有特异性表面标志物,其鉴定常采用联合鉴定法。Frieden-stein等[3]采用流式细胞术进行分析,显示原代培养细
胞的同源性可达到95%~98%,2代以后可达100%。本实验所培养细胞的流式细胞术检测结果和成脂、成骨诱导结果证明采用贴壁筛选法和密度梯度离心法结合的方法分离培养的MSC纯度较高,具有高分化潜能,用于动物实验可以发挥其生物学特性。
目前对于MSC的研究主要采用同种异体途径。有学者[4-5]认为:同种异体MSC移植的低免疫原性与MSC的纯度密切相关,纯化的MSC具有独特的免疫原性。Mansilla等[6]通过实验性研究证实了人MSC没
有免疫反应性并且可以通过物种间防御屏障,注入低级脊椎动物后不会引起血液动力学紊乱。本实验选取第4、5代MSC用于动物实验,整个过程中大鼠均未出现腹泻、弓背、翘毛、精神萎靡及皮肤溃疡等GVHD表现,说明所培养的MSC纯度较高,也证明人MSC没有免疫反应性或者具有低免疫反应性的特征,跨物种应用不会引起免疫排斥反应。
多数学者认为干细胞功能的发挥与其周围局部微环境的相互作用密切相关,MSC的分化方向与微环境壁龛(niche)密切相关[7],其分化方向由微环境所调控。Fang等[8]发现:移植的MSC具有向病变部位迁移并分化成机体所需的相应细胞的能力。MSC可分化成为成纤维细胞和内皮祖细胞[9],前者是皮肤重
建的重要细胞,后者参与伤后1周内的组织重建及组织重建过程中的血管形成。国内外关于MSC和VEGF提高皮瓣成活率的报道很多,但是将二者联合应用
来探讨其有效性的研究还较少。本研究将VEGF和MSC联合应用于超比例随意皮瓣,并设空白对照组、单纯MSC和VEGF组,通过临床大体观察和组织病理学方法观察术后皮瓣远端的血管新生情况及血管密度,探讨VEGF和MSC两种物质在分别应用和联合应用的情况下对促进超比例皮瓣成活率的有效性。临床大体观察可见各组大鼠在整个实验过程中均未出现死亡及皮瓣感染的情况。空白对照组结痂最快、面积最大,MSC组较VEGF组结痂速度快,VEGF+MSC组结痂速度最慢、面积最小。术后第7天,各组实验动物皮瓣坏死区域稳定,成活与坏死界限基本清楚,远端均形成较硬的痂壳。成活皮肤质地颜色与周围完全一致,有毛发生长。4组动物中,VEGF和MSC联合应用组的皮瓣成活率最高。组织学检查可见MSC组真皮下毛细血管增多,肉芽组织及成纤维细胞增多,但均较VEGF组少;VEGF+MSC组皮瓣真皮下肉芽组织丰富、成纤维细胞增多、胶原纤维排列规整、新生毛细血管最多。以上实验结果证明了VEGF和MSC均可促进超比例随意皮瓣远蒂端新生血管的形成,提高皮瓣成活率。VEGF与MSC的联合应用对微血管新生的促进作用明显优于二者单独应用的情况,二者在提高超比例随意皮瓣成活率方面有协同作用。
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【关键词】动态影像教学法 超声诊断 应用
一、资料与方法
(一)研究对象与方法
2013年11月至2014年5月,将我院影像专科学生38人随机分为两组,分别采用传统图片PPT教学(对照组)和动态影像PPT教学(实验组)两种方式进行教学,之后对两组学生进行问卷调查及理论考核、实践考核。
动态影像教学法,即采用录像诊室实景模式,从患者进入、选取、探头选取,到不同角度切面的判读,进行多方位录像、讲解。
(二)统计学方法
采用统计软件SPSS14.0统计学软件对数据进行分析,正态分布计量资料以“均数±标准差(x±s)”表示,两组间的计量资料采用t检验;计数资料以率表示,采用χ2检验。以P0.05为差异有统计学意义。
二、结果
两组学生考试理论成绩比较,差异无明显统计学意义(P0.05),但实验组实践操作及图像掌握能力成绩明显高于对照组,差异有统计学意义(P0.05),并且有助于提高学生的学习兴趣。对比两组学生问卷调查结果可见,评分结果实验组明显高于对照组,差异有统计学意义(P0.05),动态影像教学方法有利于提高学生的学习兴趣,提高理解力,从而提高教学效果。这表明动态影像教学方法的运用,在提高学生图像理解、操作技巧方面明显优于传统教学图片教学方法,且不影响学生对基础知识、知识要点和难点的掌握。
三、讨论
超声医学是影像医学的重要组成部分,它与普通X线诊断学、核医学、介入放射学、计算机体层摄影(CT)、磁共振成像(MRI)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)、正电子发射计算机断层摄影(PET)等构成了临床医学中必不可少的影像诊断技术[1]。然而超声医学区别于其他影像学方法,具有其独特性。超声诊断是一个动态的检查过程,而不是静态的图片,手法、角度、方向对图像的显示有着很大的影响,不同切面显示的内容也不尽相同,甚至有的疾病必须通过动态的显示才能诊断。
对于影像类专业教学方法,不少学校也有着自己的教学理念[2-5],我们传统的超声教学,采用传统的图片PPT教学,从发病原理、解剖学知识,到正常、异常声像图对照分析来教学,对于理论知识来讲,可以说是充分的,我们的研究数据也证实了这一点,与动态影像教学法差异没有明显统计学意义(P0.05),学生能够对疾病有个简单的了解。
然而,影像专业的学生由于没有任何基础,与进修生的培养不同,对超声仍然十分陌生,对图像没有直观的认识,所以给学生建立一个直观的学习影像的环境是必需的。通过手法的调整、切面的显示,到脏器的细微观察,能够明显地提高学生的学习兴趣以及促进他们对超声图像的了解,从而达到很好的学习效果。在实践课上,接受动态教学法的学生,上机实践能力明显优于传统教学法,并且学生的认可度也较高,差异具有明显的统计学差异(p0.05)。
动态影像教学,采用教学结合多方位录像的方式,模拟诊室的实际诊疗工作,从呼叫患者、申请单的分析、病史的采集,到进一步的设备操作、基本图像的识别,把枯燥的教学带入一个身临其境的模拟环境中,学生能更为主动地接受知识,得到很好的效果。
综上所述,动态影像教学明显优于传统的教学方法,非常适用于在超声专业教学中推广应用。
【参考文献】
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【关键词】超声 脉冲回波 影像物理学
在医学影像里广泛应用的超声成像技术,主要便是利用了超声脉冲回波原理。由于这种医学影像技术的人体成像原理是通过超声波的能量来实现的,所以对人体无任何辐射性危害,而且因为该成像技术成本较低、安全性高,已被普及广泛应用到临床、介入治疗等方法中,成为医院里医学影像设备中重要设备之一。随着超声成像技术的普及应用,超声影像技术的物理原理基础在医学影像物理学也变成了重要的组成部分。通过学习超声影像的物理方面基础,能够帮助认识和理解超声的含义及超声影像的意义。因此本次研究通过利用超声脉冲回波原理设计影像物理学实验,促进超声影像物理学的学习,详细如下。
1 实验研究目标
超声成像的目的在于,声波于人体各组织的穿透能力达到可以深度成像。超声成像所测算的物理量为声波的回波幅度和相位,回波的时间常用于定位声波的深度。由于声波在人体组织的穿透速度约等于常数,因此回波的特征可以反映不同人体组织密度的不同。经过对反射回波的接收,并使其在显像屏上以不同的亮度等级呈现,最终形成超声图像。而若超声波的频率越高,则其波长越短,能量越高,分辨率越高,所成图像质量越佳。但是由于声波穿透深度与声波频率成反比,深度越小频率越高,所以想得到质量高的高频超声成像是以牺牲穿透深度为代价的[1]。通过设计实施超声脉冲回波原理设计影像物理学实验,可以更好的掌握声波的产生及传播原理,提高对超声波图像的物理意义的理解,掌握超声波的各项参数对超声最终所成图像的影响。
2 实验设计原理
超声波的基本参数有三个,包括频率、波长和声速。声波的振动频率f=振动数/时间(s),f由振动源决定,声波(在人体内部)的传播速度c取决于传播媒体。超声波和人体组织发生相互作用后之后,改变了起载体功能的超声波的物理特性,例如使能量发生衰减改变,使声波的传播方向发生反射、衍射等改变。而临床诊断所需要的信息就依托存在于这些不断变化的物理参数中,这些物理参数的不断变化不仅是诊断信息的依附,更是一些补偿机制的依据[2]。而波的吸收定律、反射定律等是掌握超声波成像原理的关键。超声波和人体组织发生相互作用而引起的能量变化为一个能量衰减的过程,像声束在人体组织表面发生折射、散射等均会减弱入射声波的能量。不管声波通过的内部是何种分子过程,超声波能量的衰减均符合如下式的负指数形式规律:
3 实验仪器设计及内容
本次实验中所需要使用的实验仪器包括:超声体模、美国OLYMPUS公司的超声发射接收仪器、超声测试模具及迈瑞公司的DP6600的超声诊断仪器。通过这些设备,依据实验要求事项,设计了两个内容的实验,详细如下:
3.1 图像与体模的验证实验
首先通过超声诊断仪器的探头来探测超声体模,观测超声图像所显示的体模信息,而后将超声图像与超声体模进行对比,以此来掌握超声图像所反映的物理意义。而后对超声诊断仪器的各项参数进行完成调整,包括声波速度、诊断仪探头的发射频率、声波功率及超声回波的接收灵敏度等[4],同时观察超声显示图像的改变情况。实验目的包括了解超声波各项参数对超声图像的影响过程,所以调整超声各项参数对图像变化情况的影响,应被记录、加入到最终的实验报告中。
3.2 综合测算声速类实验
通过使用示波器、超生脉冲回波规律、超声波发射接收仪器及超声波测试部分,来对超声波在介质水中的穿透速度、超声波在有机玻璃内传播的衰减系数进行记录、计算。实验进行时,需要注意示波器和超声波发射接收仪器的仔细连接,而后将恰当的传感器接入超声发射接收仪器的T/R端口,且把传感器置于适当测试模具的有利位置。在对超声波在介质水中的穿透速度进行计算时,同时观察、记录示波器所反映的波形图,利用示波器的B扫描功能及X轴扫描拓展功能,来对中间两个不同界面的反射脉冲回波分别对应的峰值点间的时间差进行详细记录,以此来完成对超声波在介质水中的穿透速度的计算。在关于声速计算的最终实验报告中需要包括:声速测试的物理原理,测得的脉冲回波波形,对两个脉冲回波分别的峰值点和峰值点间的时间差的标识,详细计算过程,实验中产生的误差及误差产生的原因。在对超声波在有机玻璃内传播的衰减系数进行计算时,观察示波器所反映波形,记录测试模具里两个界面脉冲回波的峰值幅度。
4 结语
在影像物理学的研究中,包括许多用于成像的物质波。本次实验选取的超声波为其中一种安全可靠有效的物质波,通过本次实验,可以对超声在不同介质里的传播规律及声波的衍射、折射、散射等在超声成像中的作用进行深入了解,理解超声影像显示的物理原理,而且在一定程度上对影像物理学里的理论进行了验证。
参考文献:
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[关键词] 超声;小肝癌;微波凝固治疗
[中图分类号] R735[文献标识码]C [文章编号]1674-4721(2009)07(b)-188-01
超声引导下微波凝固治疗肝癌,和其他介入方法相比,笔者用的是把超声作为一个基本的影像学引导工具,看到肝脏肿瘤后再顺着超声影像就可以直接把针导入进去,然后导入微波能源就地加热,把肿瘤灭活掉[1]。
1 资料与方法
1.1 一般资料
2006年12月~2007年12月共有11例小肝癌行微波凝固治疗,其中,女性1例,男性10例。年龄范围63~73岁。11例全部有肝炎病毒,其中乙肝6例,丙肝5例。11例均经两种以上影像学检查确诊肝癌,AFP>200 μg/ml,持续8周以上;AFP>400 μg/ml,持续4周以上。全部患者在彩超下肝占位病灶穿刺取病理,病理结果均为肝细胞癌。肝癌病灶直径2.1~4.4 cm,均无门脉癌栓及其他部位转移证据。Child-Pugh分级[2]均为A级,其中1例有少量腹水,余均无腹水,均无肝性脑病,血小板最低1例47×109/L,均无其他脏器功能衰竭。
1.2 超声使用方法
超声在微波凝固治疗肝癌的诊治过程中有三个阶段须要应用。首先,肝癌的诊断过程中,肝癌组织穿刺活检取病理须在彩超下实时监测。其次,在微波凝固治疗肝癌过程中实时超声监测,治疗第3日复查彩超,看消融治疗效果是否满意,不满意则再次彩超下微波凝固治疗。最后,治疗效果满意后每2~3个月彩超复查,如原来AFP增高,则同时复查AFP。其中,第一、二阶段超声的作用是不可或缺的,不可替代的[3-6]。
2 结果
11例患者现全部存活,11例患者术前肝癌组织穿刺活检取病理及术中微波凝固治疗肝癌全部实时超声监测,未出现胆瘘、肠瘘、肝被膜下出血及腹腔内出血等严重并发症,有2例出现右胸腔积液,2例中的1例同时合并肺炎,经治疗胸腔积液、肺炎均痊愈。术后每2~3个月彩超复查,部分结合AFP复查,共发现3例亚临床复发,3例中的2例因微波消融过程中疼痛难忍仅微波凝固治疗8 min(一般须15~20 min),故亚临床复发,3例中的另1例则因病灶紧靠门静脉消融时热能被带走而效果差,也亚临床复发,经再次微波凝固治疗,亚临床复发病灶消失,无1例亚临床复发经彩超复查而发生漏诊。彩超对微波消融灶及亚临床复发灶(肝癌原发灶)有明显不同表现,微波消融灶在彩超下呈浅色(白色),亚临床复发灶或肝癌原发灶彩超下呈深色(黑色),鉴别容易,故极难漏诊。
3 讨论
在超声影像下看到的病变情况,不仅可以看到肿瘤而且可以进行测量(大小、性状等)。利用微波导入后局部可以产生一个高温区,在这个高温区里面所有有生命的东西应该都可以消灭掉,而且通过研究发现肿瘤在54℃下就无法存活了,因此笔者用作用局部微波产生高温的方法来灭活肿瘤。彩超(或B超)对肝癌组织穿刺活检取病理及微波消融术中的实时监测意义勿庸置疑,已得到公认,是不可或缺的,不可替代的[7-8]。但术中如果病灶较大需多次消融,则因第1点消融后气雾干扰,再观察病灶困难,需操作者经验及手感(扎入肝癌病灶内有刺入高密度坚硬物感觉)确定位置[9-10]。而术后多数医生及医院喜欢用CT平扫加增强复查,它的好处是通过血供情况判断CT片上病灶消融损毁灶还是肝癌残留灶或亚临床复发灶。国内邓小东等[2]利用声显静脉注射,对肝癌血管有树状显影(超声下),治疗时针对性更强,以血管树主干为微波凝固重点,治疗后再利用声显超声造影,观察肿瘤内血流变化,判断疗效,完全可以取代肝CT增强检查。而CT检查费用高、需静脉注射造影剂,有辐射,有时不易被患者接受,而彩超复查费用低,无射线,无需静脉注射造影剂,方便快捷、可靠、节约,完全可以替代CT检查,受到患者欢迎。
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【摘要】:影像物理学是各种影像检查技术的基础学科,是现代医学影像技术、肿瘤放射治疗学和核医学的基础。本文介绍了影像物理学的发展情况,阐述了影像物理学在四大医学影像中的应用.影像物理学知识解决了放射医学和核医学所涉及的物理问题,为提高临床工作水平奠定基础。
【关键词】:影像物理学;声学;核磁共振;放射性核素
物理学的很多新理论都为医学影像检查技术带来了革新,X射线、激光、电子显微镜、核磁共振等技术为医学研究及临床应用提供了新的方法和手段,对现代生命科学的发展作出了突出的贡献.借助于某种能量与生物体的相互作用,提取生物体内组织或器官的形态、结构以及某些生理功能的信息,为生物组织研究和临床诊断提供影像信息。
20世纪中叶,一批物理学工作者进入医学领域,从事肿瘤放射治疗及医学影像的研究.并于1958年成立了美国医学物理学家协会,1963年成立了国际医学物理学组织.并将具有定量特征的物理学思想和技术引入到临床的诊断和治疗中.物理学与医学的结合不仅促进了医学的发展,也对物理学的发展起了推动作用.
1 声学的应用
超声成像90年代以来,由于数字化处理的引入,高性能微电子器件及超声换能器的出现,以及各种图像处理技术的应用,超声成像的新技术、新设备层出不穷。超声不但能显示组织器官病变的解剖学改变,同时还可应用Dopper技术检查血流量、血流方向,从而辨别器官的病理生理受损性质与程度。超声诊断采用实时动态灰阶成像,在掌握正确剂量的前提下,可连续对器官的运动和功能实施动态观察,而不会产生像X射线成像那样的累积效应及危险的电离损害。由于超声诊断具有无损伤性、检查方便、诊断快速准确、价格便宜、适用范围广泛等优点,得以在临床中迅速推广。超声波成像的物理基础是超声医学的基础,超声成像是利用超声波遇到介质的不均匀界面时能发生发射的特性,根据检测到的回波信号的幅度、时问、频率、相位等,得到体内组织结构、血液流速等信息.
2 光学的应用X射线成像
X线实际上是一种波长极短、能量很大的电磁波。医学上应用的X线波长约在0.001--0.1nm之间。X射线穿透物质的能力与射线光子的能量有关,X线的 波长越短,光子的能量越大,穿透力越强。X显得穿透力也与物质密度有关,密度大的物质对X线的吸收多,透过少;密度小则吸收少,透过多。利用差别吸收这种性质可以把密度不同的骨骼与肌肉、脂肪等软组织区分开来,者正是X线透视和摄影的物理基础。X射线成像包括X射线透视和摄影、X射线计算机体层成像. X射线计算机体层成像是以测定人体内的衰减系数为基础,采用一定的数学方法,经计算机处理,重新建立断层图像的现代医学成像技术[1].X射线的几种特殊检查技术,分别是X射线的造影技术、X射线的断层摄影、数字减影.
3 电磁学的应用磁共振成像
MRI成像的先决条件MRI成像的先决条件是被成像样品中的原子核必须具有磁性,而这种磁性源于原子核本身的自旋运动.因此,对原子核等微观粒子的自旋属性进行的深入研究是量子力学取得的重要成果之一,客观上也是MRI得以产生的知识前提.磁共振成像利用了人体内水分子中的氢核在外磁场中产生核磁共振的原理.由于人体不同的正常组织、器官以及同一组织、器官的不同病理阶段氢核的弛豫时间有显著不同,利用梯度磁场进行层面选择和空间编码就可以获得以氢核的密度、纵向弛豫时间 、横向弛豫时间作为成像参数的体内各断层的结构图像.近年来产生很多新的成像序列和技术方法.如扩散加权成像是通过测量人脑中水分子扩散的特性来反映组织的生化特性及组织结构的改变,在临床上可用于急性脑梗塞的早期诊断[2].螺旋浆扫描技术,明显消除患者因运动或金属异物造成的伪影, 可生成高分辨率、无伪影、具有临床诊断意义的理想图像。
4 原子核物理学的应用放射性核素成像
放射性核素成像的物理基础放射性核素具有放射性,利用放射性核素作踪剂,结合药物在脏器选择性的聚集和参与生理、生化功能,达到诊断疾病的目的。检察方法 有4种:扫描机、照相机、单光子发射计算机体层和正电子发射计算机体层(PET).核素检查中产生的正电子只能存在极短的时间,当它被物质阻止而失去动能时,将和物质中的电子结合而转化成光子,即正负电子对湮没.转变为两个能量为0.551 MeV的光子,并反冲发出.放射性核素在正常组织和病变组织分布不同,产生的光子强弱也有不同,PET成像技术通过探测光子对的差别形成影像.
5 结语
影像物理学在影像检查技术中的意义非常重要,对影像检查技术的发展影像深远,随着影像物理学的不断发展,新的影像技术不断出现,必将对疾病的诊断总出更大的贡献。
参考文献