医学成像技术

1 野战医学成像技术发展简史

1.1 野战X射线成像技术发展

德国物理学家伦琴 (Wilhelm Conrad Rontgen) 于1895年11月8日发现X射线, 由此, X射线在野战医学领域得到了广泛的应用, 在第一次世界大战以后的各个战场几乎都出现了X射线装备的身影。随着计算机的发展, 高技术野战用数字成像技术越来越广泛地代替传统的野战用屏片摄影。20世纪80年代, CR (computed radiography) 把传统的X线摄影数字化;DDR是20世纪90年代开始开发的直接数字成像技术。数字图像不仅可以方便的将图像“冻结”在荧光屏上, 而且可以进行各种各样的图像后处理。X-CT的问世被公认为伦琴发现X射线以来的重大突破, 是标志着医学影像设备与计算机相结合的里程碑。自20世纪70年代初开始在临床应用以来, 经过多次升级换代, 由最初的普通头颅CT机发展到现在的高档滑环式螺旋CT和电子束CT。其结构和性能不断完善和提高, 可用于身体任何部位组织器官的检查, 因其密度分辨率高, 解剖结构显示清楚, 对病变的定位和定性较高。随着CT小型化, 便携化的发展, 必将成为战场野战救治标准配置卫生装备。

1.2 野战超声成像技术发展

超声成像技术是50年代后期发展起来的一种新型非创伤性诊断的临床医学新技术。早在1942年奥地利K.T Dussik使用A型超声装置来穿透性探测颅脑, 并于1949年成功地获得了头部 (包括脑室) 的超声图像, 1951年Wild和Reid首先应用A型超声对人体检测并报道了了乳腺癌的回声图像。1954年Donald应用超声波作妇产科检查, 随后开始用于腹部器官的超声检查。1965年Lallagen首先应用Doppler法检测胎心及某些血管疾病。1973年荷兰首先报道实时超声显像仪, 它是最早真正用于检查诊断心脏病的切面实时超声显像仪, 70年代脉冲多普勒与二维超声结合成双功能超声显像, 能选择性获得取样部位的血流频谱。快速傅立叶变换技术的应用, 使得超声成像可以取得某些以前只有用侵入性方法才能获得的血流动力学数据。80年代彩色多普勒新技术的兴起, 能实时地获取异常血流的直观图像, 不仅在诊断心脏瓣膜疾病与先天性心脏疾病方面显示了独特的优越性, 而且可以用于检测大血管、周围血管与脏器血管的病理改变, 在临床上具有重要的意义。1992年McDicken等人率先提出多普勒组织成像技术, 随后此技术被广泛应用于临床分析心肌活动的功能, 为临床心脏疾病的诊断与治疗提供了一种安全简便、无创的检测手段。自60年代开始萌芽的三维超声技术在90年代开始成熟, 出现了一些商业系统, 并逐步用于野战救护, 在很多应用领域表现出了优于传统二维超声的特性。近年来, 超声医学成像技术处于快速发展中, 很多新技术, 如造影成像、谐波成像、心内超声成像等技术都在野战救治方面得到了应用。

2 野战医学成像技术原理分析kfi影像园XCTMR

2.1 野战X射线成像技术原理 (见图1)

X线成像技术 (The X-ray imaging technique) 原理是X射线的衰减, 当高速电子轰击阳极靶时, 电子与靶原子相互作用, 产生电磁波X线;X线成像系统检测的信号是穿透组织后的X线强度, 反映人体不同组织对X线吸收系数的差别, 即组织厚度及密度的差异;图像所显示的是组织、器官和病变部位的形状。X射线成像它是借助X射线通过人体时, 各部组织对X线的吸收不同产生不同的阴影所形成的图像。这种图像是三维的人体的X线吸收分布投射在二维的成像媒质 (如胶片) 上形成的。所以它是把三维 (立体的) 实体信息压缩或堆积重叠在一个二维平面上的图像, 是具有重叠特点的二维图像。

目前卫勤机构使用最多的是车载X线车, 它包括车载X线机、车载X线影像电视成像、数字影像处理系统和野战洗片机, 野战X线诊断车具有较好的机动性和灵活性, 常被卫勤机构用于野战救治、抗震救灾应急保障和野外驻训的机动卫勤保障。该车搭载的X线机, 采用高频高压发生器, 并配备了三视野影像增强器, 具有强大的拍片和透视功能。

2.2 野战超声成像技术原理 (见图2)

超声成像技术 (Ultra sound imaging technology) 原理是超声波衰减, 通过压电换能器将高频电磁振动能量转换为机械振动能, 作为发射超生波的声源;把兆赫级超声脉冲辐照于人体, 在体内传播过程中遇到声阻抗变化的界面时发生反射, 利用反射回来的回波形成的图像。超声成像需要有十分精确的电子电路来变换超声信号, 控制超声的方向, 才能获得反射界面的二维图像信息。这些图像信息被存贮到计算机的矩阵存贮器中、随后被读出到监视器上, 呈现一幅超声图像。如常用的B超图像, 图像显示的是组织声阻抗的不同。超声图像是在三维的人体中经超声扫描某二维断面而产生的真正二维断层影像, 不是三维投射于二维的图像。

野战超声成像设备主要采用超声波良好的指向性和其反射、折射、衰减规律及多普勒效应等物理特性, 采用各种扫描方法, 将给定频率的超声波导入体内, 超声波遇到不同组织或器官界面时, 将发生不同程度的反射和透射, 接收携带信息的回声, 利用不同的物理参数, 将信号经处理后, 显示为波形、曲线或图像, 观察分析这个结果, 结合战伤表现可对疾病做出诊断。

目前卫勤机构中用得最多的是B型超声波诊断仪, 俗称B超, 其横向分辨率可达到2mm, 所得到的软组织图像清晰而富有层次。超声多普勒系统利用回声的频差, 显示运动器官的动态特性, 实现血流和心脏参数的测量。

3 野战医学成像技术发展展望

kfi影像园XCTMR.com直接数字化X射线成像系统 (direct digitized radiography, DDR) 于1995年出现, 使用直接X射线摄影探测器 (direct radiography detector) 。1997年出现了使用平板探测器 (flat panel detector, FPD) 的直接数字化X射线成像系统。DDR探测器能把入射的X射线能量直接转换为数字信号。其基本原理是用非晶态硒 (Se) 涂覆在薄膜晶体管 (thin film transistor, TFT) 阵列上, 每一个TFT的贮存电荷量与入射的X射线光子的能量与数量相对应, 这样每个TFT就成了一个采集影像信息的最小单元, 即像素。像素信号经读出放大器放大后被同步地转换成14位二进制数字信号。FPD是由探测器矩阵组成的, 矩阵中的最小单元 (像素) 是由薄膜非晶态氢化硅制成的光电二极管, 它在可见光的照射下能产生电流。每个像素贮存的电荷量和与之对应范围内的入射X射线光子能量与数量成正比, 并形成14位二进制的数字信号输出, 传送给处理计算机建立图像。2000年以来市场上陆续推出了平板式全数字化心血管影像系统 (GE INNONA系列) , 方形平板对角线29 cm, 相当于12英寸影像增强器的接收面积, 探测器为1024×1024的不定型硅阵列, 25帧/秒14位的透视和采集图像, 动态范围比常规的血管机扩大10倍。综合以上三点, DDR由于成像环节少, 可避免信息的丢失, 且DDR的图像具有较高的对比分辨力、放射剂量小、曝光宽容度大、曝光条件易掌握等优点而将在野战领域受到广泛的应用。

超声分子显像技术 (Ultrasonic molecular imaging technology) 是一门新兴发展的, 以靶向超声微泡造影剂为显像剂, 能够对体内组织器官微观病变进行分子水平的探测与显像的技术方法。超声造影是利用造影剂后使散射回声增强, 明显提高超声诊断的分辨力、敏感性和特异性的技术。随着仪器性能的改进和新型声学造影剂的出现, 超声造影已能有效地增强心肌、肝、肾、脑等实质器官的二维超声影像和血流多普勒信号, 反映和观察正常组织和病变组织的血流灌注情况, 已成为超声诊断的一个十分重要和很有前途的发展方向, 有学者把它看作是继二维超声、多普勒和彩色血流成像之后的第三次革命, 该技术的发展必将为野战救护领域开辟一条崭新的道路。

参考文献

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医学成像技术篇2

【关键词】超声波图像三维成像表面成像法体积成像法

【中图分类号】R722.12 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2014）08-0488-01

超声波图像也会因设定而产生不同的结果，包括：探头频率、扫描方向、扫描深度。因此解译一张超声波图像，不只要有对图像范围内组织与器官特性的了解，还要配合仪器的操作与设定，才能顺利解译图像所代表的意义。三维超声波图像技术在现代医学中具有相当重要的作用。本文在分析二维超声波成像的基础上，分析了现有的医学超声波三维成像技术。

1三维超声的成像技术

可靠的数据提取是得到精确三维超声图像的前提。采用二维面阵超声探头，使超声束在三维扫查空间中进行摆动，即可直接得到三维体数据。但二维面阵换能器的制作工艺限制了阵元数，使得三维图像的分辨率受到了一定的限制。目前已有使用二维阵列的超声成像系统面世。目前三维超声数据的提取仍广泛采用一维阵列探头。用一维阵列探头提取三维超声数据，需要外加定位装置，如目前临床广泛采用的一体化探头。该探头是将一个一维超声探头和摆动机构封装在一起，操作者只要将该探头放在被探查部位，系统就能自动采集三维数据。还有一种新型探头专门用于解决定位问题。该探头有三个阵列，中间的主阵列用于超声成像，与主阵列垂直的两个侧阵列用于提取定位图像。由于探头移动的连续性，所以定位图像两两重叠部分很大，可以通过两侧的定位图像确定两次采样间的位移、旋转，从而确定图像的空间位置。此外，还有一些文献提供了通过相邻图像的相关和图像的斑点噪声统计规律来确定探头侧向位移的方法。

2 三维超声的临床应用

2.1 三维超声在空腔脏器中的应用

2.1.1 胃、肠道疾病嘱受检者适量饮水或灌肠后可建立良好的透声窗。清楚显示胃肠道隆起性病变与溃疡的大小、深度、边缘形态，观察恶性肿瘤的浸润深度、范围及与邻近组织、血管的立体位置关系，进行术前TNM分期，对协助临床制定相应的治疗方案，具有重要意义。

2.1.2 膀胱疾病膀胱充盈后可形成极佳的透声窗，三维超声与二维超声一样清晰显示病变的形态、大小、数目、内部回声，同时三维超声还能显示病变的整体、表面形态及肿瘤对膀胱壁的浸润情况，从而提高了其诊断的准确性，并有助于肿瘤术前方案的抉择。对慢性膀胱炎症、憩室、结石、凝血块等膀胱疾病的诊断，也显示出优越性。

2.2 在实质性脏器中的应用

肝脏疾病肝囊肿与肝脓肿二维超声诊断准确性较高，而肝癌与肝内其它性质占位性病变相互间的鉴别有时较为困难。三维超声可从不同方位观察肝表面和边缘轮廓，肿三维超声成像在临床上有广泛的应用前景。可用于精确测量和定位在产科临床上，三维超声成像可用于鉴别早期胎儿是否存在畸形以及检查各个孕期胎儿的生长发育情况；在心血管疾病诊断中，可用于多种心脏疾病以及血管内疾病的检查。尽管如此，由于价格和技术上的原因，目前三维超声成像尚未达到临床广泛应用的水平，也还有不少值得研究的问题。

2.3 在妇科的应用

三维超声对子宫实质性肿瘤的断，有一定輔助作用。对卵巢和输卵管病变（特别囊性变），可清晰显示其立体外形轮廓、内部结构、有无分隔与性突起、液体浑浊度等。对盆壁转移性病灶合并腹水的人，三维较二维超声的诊断价值更大。文献报道三维超声诊断附件区恶性肿瘤时，其敏感性由二维超声的80%增87%。此外，三维超声于术前可清晰显示恶性肿瘤浸及围脏器的情况，评价肿瘤与子宫、盆壁及髂血管的关系，为中能否切除肿瘤提供有价值的资料。与此同时，应用3CDE可以显示肿瘤内血管空间结构，并计算单位体积内的瘤血管密度，为肿瘤的定性诊断增加新的参考指标。

3 三维超声波成像

近年来，在临床的应用上，由于三维超声波成像系统的技术大幅改善，使得许多医疗研究领域不断地被开发，因而对病人的诊断以及管理上造成很大的影响。到目前为止，胎儿、心脏以及妇科方面等领域最受到大家广泛的关注。

在三维超声波成像中，首先建立三维结构的人体组织及器官。在临床上虽然医生或专业人员对人体结构上有了充份的了解，可是人体结构复杂，对超声波切面图像所代表的意义不能完全记忆；因此在超声波设备旁，常常都会附上辅助的？面图像，对应各主要部位超声波图像所代表的组织或器官切面位置，方便医生进行对比。近年来，计算机的运算速度不断提升，现在已经能在计算机上展现出逼真的3D ？体效果与多屏幕输出功能；在计算机所呈现虚拟现实中，创造出与真实空间相类似的环境。通过对象物？引擎的开发，更以可在虚拟环境中仿真物体的真实物？特性，进而发展虚拟现实等工具与系统，并广泛应用于建筑、工业、娱乐等领域。最典型的取得三维超声波图像的方法，是通过移动探头，以线性扫描（Linear Scan）、扇形扫描（Sector Scan）或是箭形扫描（Sagittal Scan）的方式，连续取得多张二维图像后，再给予图像间应有的相对空间位置，最后利用表面成像法或是体积成像法来实现三维成像。

4 结束语

综上所述，超声成像是临床上广泛使用的一种成像模式，在某些场合甚至是最好乃至唯一可用的成像模式。各种新技术新方法的开发和利用，使超声仪器的检测和诊断更为有效，应用范围也不断延伸，如用于观察病程的发展情况、细胞的代谢情况等。超声成像技术在过去、现在和将来都是医学影像研究的重点内容之一。随着技术的发展、研究的深入，将会有更多新发现和新技术用于超声成像。

参考文献

[1] 周永昌，郭万学.超声医学[M].北京：科学技术文献出版社，2006.

[2] 徐颖，龚渭冰.超声诊断学[M].2版.北京：科学出版社，2007.

医学超声波图像的三维成像技术研究篇3

超声波诊断系统具有非侵入性、能实时产生器官动态图像以及移动方便等优点, 因此在现代医疗应用, 超声波成像已经成为现代医疗诊断中不可或缺的系统之一。超声波图像是一个二维的�面断层扫描图像, 其成像原理如下:当采用超声波探测系统导入组织后, 由于不同的组织各部分对声波的阻抗�同, 会产生不同的反射波, 因此形成了超声波图像。与传统X光投射式图像�同, 超声波图像中通常需要分析图像所代表的组织/器官的意义, 需要有足够的人体结构解剖学方面的知识, 对人体内组织与器官三维结构具有充份的了解与空间分布的概�, 才能正确从中解译出超声波图像中各个组织的情况。利用超声波图像进行诊断, 则需要�积足够的超声波图像解译经验, 才能快速且准确地判断出图像所代表的生理现象。

超声波图像也会因设定而产生�同的结果, 包括:探头频率、扫描方向、扫描深度。因此解译一张超声波图像, 不只要有对图像范围内组织与器官特性的了解, 还要配合仪器的操作与设定, 才能顺利解译图像所代表的意义。此外, 超声波图像会受到音波散射与干涉效应的影响, 使得成像效果不清晰, 图像边界模糊, 因此更加需要具备充份的专业训练与经验, 以解译超声波图像。由于超声波图像是以二维扫描切面方式呈现, 因此在解译超声波图像时, 需结合结构学、解剖学、生理学等专业知识, 以及对人体各部位清楚的解剖及空间相关概念。在超声波成像中, 三维超声波图像是一个非常重要的应用。通过三维立体成像, 能让人清楚地得知各个器官组织的形状、大小及位置, 以提供在医疗上的疾病判断标准, 因此, 三维超声波图像技术在现代医学中具有相当重要的作用。本文在分析二维超声波成像的基础上, 分析了现有的医学超声波三维成像技术。

2 三维超声波成像

近年来, 在临床的应用上, 由于三维超声波成像系统的技术大幅改善, 使得许多医疗研究领域不断地被开发, 因而对病人的诊断以及管理上造成很大的影响。到目前为止, 胎儿、心脏以及妇科方面等领域最受到大家广泛的关注。

在三维超声波成像中, 首先建立三维结构的人体组织及器官。在临床上虽然医生或专业人员对人体结构�有了充份的了解, 可是人体结构复杂, 对超声波切面图像所代表的意义不能完全记忆;因此在超声波设备旁, 常常都会附上辅助的�面图像, 对应各主要部位超声波图像所代表的组织或器官切面位置, 方便医生进行对比。近年来, 计算机的运算速度不断提升, 现在已经能在计算机上展现出逼真的3D�体效果与多屏幕输出功能;在计算机所呈现虚拟现实中, 创造出与真实空间相类似的环境。通过对象物�引擎的开发, 更以可在虚拟环境中仿真物体的真实物�特性, 进而发展虚拟现实等工具与系统, 并广泛应用于建筑、工业、娱乐等领域。最典型的取得三维超声波图像的方法, 是通过移动探头, 以线性扫描 (Linear Scan) 、扇形扫描 (Sector Scan) 或是箭形扫描 (Sagittal Scan) 的方式, 连续取得多张二维图像后, 再给予图像间应有的相对空间位置, 最后利用表面成像法或是体积成像法来实现三维成像。这种情况下获得的三维超声波图像是由多张二维图像组合而成的, 所以必须知道每张图像间相对的空间位置才能组合出正确的三维图像。目前得知图像彼此对应的位置与方向的方法, 传统上可将探头加装上一额外的空间定位系统, 当探头移动时, 定位系统即可记录下探头移动的位置与方向, 再对应于所取得的二维图像。

通过上述的介绍可知:在求得二维图像间彼此的相对空间位置后, 即可使用表面成像法 (Surface Rendering) 或体积成像法 (Volume Rendering) 予以三维图像的重建。表面成像法简单地说是将物体的表面部份投影到二维平面上, 因此在做表面成像之前, 必须从每一张二维图像中圈选出感兴趣的区域 (Region of Interest) , 以找出立体对象之表面部份, 并将这些表面之曲面利用诸如三角形、矩形或多边形之贴图来近似。表面成像法由于只粹取出物体的表面部份, 因此数据量大幅减少, 节省许多做三维立体成像的运算时间, 但目前最大的瓶颈在于超声波图像要准确地分割出有兴趣的部位并不容易, 以致于在实际应用上可能会因物体图像的小特征和分支没办法精确的分割出来, 而导致产生不正确的表面。同时由于一般在做图像分割时, 只粹取出物体边缘部份, 因此对于物体的内部成像或是含有多个物体同时重迭的成像均不易实现。在体积成像法, (Alan Watt., 1993) 、 (Richard S.Wright, Jr.Michae Sweet, 2000) , 其成像的主要原理为重新取样、梯度计算、求明亮度、归类以及组合成像, 首先, 假设以观察点为基准朝三维物体作观测, 随着从观察点发射的光线前进路线, 可以看到光线会通过物体, 并且会在物体内部相交, 由于这些相交点常常不会刚好落在三维数据的取样点上, 因此必须通过邻近取样点的灰阶值以线性内插的方式来求得可能的灰度值。

3 结论

临床应用日益增加的需求使得三维超声波成像技术越来越受关注, 在胎儿、心脏以及妇科方面等领域最受到广泛的关注。本文在分析二维超声波成像的基础上, 分析了现有的医学超声波三维成像技术。

摘要：由于超声波诊断系统具有非侵入性、实时产生器官动态图像以及移动方便等优点, 超声波成像已经成为现代医疗诊断中不可或缺的系统之一, 其中三维成像技术在其中占据非常重要的作用。本文在分析二维超声波成像的基础上, 分析了现有的医学超声波三维成像技术。

关键词：超声波图像,三维成像,表面成像法,体积成像法

参考文献

[1]Dror Aiger and Daniel Cohen-Or, "Real-Time Ultrasound Imaging Simulation", Real-Time Imaging, 1998.

拓宽视野成像新技术篇4

【关键词】超声；拓宽视野成像；全景超声成像；

【中图分类号】R445.1 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2015）03-0490-01

90年代以来，由于电子计算机容量和功能的提高，数字化技术的引入，以及各种信号处理、图像处理和控制技术的应用，医学超声成像新技术、新设备、新方法层出不穷。这里就主要新技術的物理声学基础、临床应用现状及发展前景等问题作一简要阐述。

一超声弹性成像

超声弹性成像作为一种新的超声成像方法，它通过获取有关组织弹性信息进行成像，弥补了X射线、超声成像（Us）、磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）等传统医学成像模态不能直接提供组织弹性的不足，具有无创、简单、便宜、容易应用等优点，被广泛应用于临床，成为目前医学弹性成像的一个研究热点。

弹性成像（elastography）一词最初出自静态/准静态压缩的超声弹性成像，狭义的弹性成像就仅指这种成像方式，其基本原理为对某一组织施加一个内部（包括自身的）或外部的、动态或静态/准静态的激励：在弹性力学、生物力学等物理条件下，组织将产生一个响应。例如位移、应变与速度的分布：弹性模量较大即较硬的组织应变较小，或者振动的幅度和速度较小：利用超声成像或磁共振成像等方法，结合数字信号处理或者数字图像技术，可估计出组织内部的位移、应变等参数，从而间接或直接反映其弹性模量等力学属性的差异根据组织激励方式的不同。

超声弹性成像主要包括静态准静态压缩的弹性成像、血管弹性成像、心肌弹性成像、低频振动激励的声弹性成像、基于脉冲激励和超快速超声成像系统的

瞬时弹性成像或者脉冲弹性成像、声辐射力激励的声辐射力脉冲成像、辐射力成像、剪切波弹性成像和超音剪切成像、利用超声激励的声发射技术的振动声成像和简谐运动成像等。

二谐波成像

谐波成像是一项超声诊断新技术，是近年来非线性领域的一项重大突破，这一技术的开发和应用使许多疾病的诊断范围和诊断水平得到拓展。在二维及彩色多普勒超声检查中应用谐波成像极大地提高了信噪比，更清晰地显示被检脏器的图像和血流状态，这一技术被认为是超声技术发展过程中的又一里程碑。

近十年来，经周围静脉使用的超声微泡造影剂的研制取得了快速的发展，而微泡造影剂与谐波技术的联合应用更为超声成像带来新的进展。声波在介质中传播以及在反射和散射时，都具有非线性效应，导致产生谐波。滤去基波，利用谐波的信息去进行成像，称为谐波成像。谐波成像主要分为两大类：组织谐波成像和对比谐波成像。

1.组织谐波成像

组织谐波成像是利用声波在组织中产生的谐波进行成像。为了在自然组织中产生丰富的谐波信号，发生声波的声压常较大。国内外的研究表明，组织谐波成像与传统超声相比有一定的优势：提高心内膜显示能力：提高肝硬化背景下的占位性病灶的检出率：清晰显示胰头区的复杂解剖关系，改善肥胖患者盆腔脏器的显示效果：改善肥胖、肋间隙狭窄、胸廓畸形、肺气肿及高龄患者心肌与心内膜的显示效果等。

组织谐波成像改善图像质量的技术基础为：①近场处谐波能量很少，不易产生伪像。常规超声图像的大部分伪像来源于胸壁和腹壁的反射和散射，这些伪像含有极少的谐波频率，因此近场伪像被消除：②有利于消除旁瓣伪像。基波频率能量和谐波频率能量呈非线性关系，能量较高的基波产生相当大的谐波能量，而弱的基波几乎不产生谐波频率能量。因旁瓣能量比主波低得多，产生的二次谐波很低，不足以形成图像，因此消除了旁瓣的干扰：③谐波波长较短，可以提高轴向分辨力。频带较窄，提供较佳的侧向分辨力。频率比基波高1倍，所以其检测低速血流速度的阈值为基波的1/2，即对低速血流的检测更灵敏：④提高远场的图像质量。组织谐波成像一般使用穿透力高的低基波频率，且由于谐波非线性效应，在某一深度范围，谐波的能量明显增强，有力地提高该深度范围的声噪比，明显提高了超声图像的质量。

2.对比谐波成像

对比谐波成像是利用超声造影剂的谐波进行成像。对比谐波成像的效果和质量与造影剂及相应的对比谐波成像技术有关。

微泡造影剂在超声声场中的行为与微气泡的大小、外壳的机械特性及入射声波的声压有关：当外加声压较弱时，主要呈现线性背向散射：随着外加声压的增加，微泡产生丰富的二次谐波，其幅度接近基波，比人体组织的二次谐波强1000倍以上，利用这一特点可进行二次谐波成像：再提高声压，微泡破裂，气体溢出，呈现瞬间高强度信号散射，称为“受激声波发射”。新型的穿微循环声学造影剂（微泡直径小于8μm，可以通过肺毛细血管进入体循环）可分为两代：第一代包括利声显（Levovist）、Albunex、Echovist：第二代包括Optison、SonoVue、Definity、Sonazoid、Imagent、PESDA、Aerosomes、Quanfism等。与微泡内所含气体为空气的第一代造影剂不同，第二代造影剂所含气体绝大多数为高分子量、低溶解度、低扩散度的氟碳气体，故性质更为稳定。

三三维成像

在医学临床影像诊断中，仅通过观察二维切片图像，很难准确确定病变体的空间位置、大小、几何形状和与周围生物组织的关系。本世纪七十年代由计算机控制的超声CT技术开始兴起，将超声诊断水平提高到一个新的高度，并有助于分子生物学和生物物理学的发展。近十几年随着计算机技术的飞速发展，推动了三维超声成像技术的研究和应用。

与二维成像相比，三维超声成像技术具有图像显示直观、可精确测量结构参数、可辅助治疗等许多优势，但由于超声图像自身获取技术上的固有缺陷，造成超声图像清晰度较差，较难对二维图像进行必要的预处理，而在超声图像获取过程中组织器官自身的运动以及人体呼吸心跳的影响也都会导致获取的序列二维图像之间存在可能会影响重建精度的差异，并且三维重建过程中运算量较大，如何能够加快重建速度却又不损失重建结果的真实度也是一个亟待解决的问题

四总结

今后三维超声成像仪的发展有着十分广阔的发展前景。在进一步提高计算机微处理器的运算速度后，可以使动态三维图像准实时显示并能显示体内器官的实时剖切图像（四维超声成像）。另外，如果在提高成像装置质量和改进操作方法的基础上，还可获得几乎能与光学内窥镜相媲美的动态三维图像。最近还出现了将彩色多普勒信号重建为动态三维彩色多普勒血流图的技术，除能观察血流部位、途径、范围、轮廓与起止点之外，尚可判断其方向与流速并清晰分辨血流信号与其旁侧的心壁和瓣膜。Acuson彩色多普勒血流仪就可显示冠状动脉的主干及其分支。除此之外，在动态三维超声显示的立体图像上，通过计算机处理，可根据需要切割并除去浅层组织的回声，有利于对欲实施手术病灶的细致分析，可用于模拟手术。

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医学成像技术篇5

虚拟实验是指借助于多媒体、仿真和虚拟现实等技术在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境,实验者可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目,所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。是近年来在各门科学领域广泛开展的一种实验和研究方法。不仅可以应用于实验教学,并且也是研究,验证,以及理论教学等的一个重要补充。[1,2]

在计算机上完成相关实验和教学有助于在极大降低实验成本基础,得到较好的效果。优越性体现在:1)直观性;2)交互性;3)参数化;4)开放性。学生进行虚拟实验,不但有利于对概念进行深入掌握,并且可以培养一定的研究探索能力。[3]

1. 医学成像技术的虚拟实现

医学成像技术主要是指运用医学影像的方法,如超声,X射线,磁共振,或核医学方法,实现对人体内部的观测。相关课程是医学影像学专业,生物医学工程等专业的重要专业基础课程。医学成像应用异常广泛,其具体过程比较复杂。这点,我们也可以从医学成像技术曾获得过8次以上的诺贝尔奖知道。[4]

医学成像技术课程设计知识面极广,理论较深,概念繁杂。学生学习时难度比较大。学生在学习时,配以一定量的实验有助于对已有概念,原理的掌握。但是传统的教学方法和实验方法,存在诸多缺点,限制了教学的效果。如:传统实验方法,侧重于对某些成像物理原理,器件或过程的演示,无法展示细致的成像过程;参观设备实习,学生仅仅可以看到外观的变化,难以对参数加以理解;即使学生有机会参加实训,可以使用操作设备。但由于设备的价值较大,且很多功能和成像过程均封装在软件中,学生很难进行详细领会。

虚拟实验方法也可以称为计算机仿真方法近年来逐渐进入各个学科教学实验中。低层次的即类似互动flash。而较高层次的仿真,则是基于系统的观点,对于成像过程进行定量的求解。好的仿真软件或者虚拟实验系统甚至可以用作,成像前的模拟和结果预测。实际上就是一个求解器,输入变量(要测量,通常是二维或三维的)得到预测结果,适合医学成像类课程内容的演示和模拟。

医学成像过程可以利用仿真的方法进行分析,主要的运用方面包括

(1)成像介质的不均匀性

(2)成像物体本身的不均匀性

(3)成像的具体过程流程

(4)相应算法的仿真

(5)噪声及其他的干扰

(6)伪影的形成及演示

(7)图像后处理或显示的实现

其中图像后处理技术比较独立且复杂,已经专门发展出相应的较大学科,所以这里不做深入重点研究。

总体而言,医学成像的过程是一个信号的调制和解卷的过程,处理的方法主要类似于信号处理类的模拟仿真。当然,实际的成像过程影像影响因素包含有很多的复杂因素,在仿真时候可以将模型抽象化,简单化,或针对某一影响来进行定量分析。

如图1所描述的是对医学成像系统进行系统模拟的示意图。可以看出,医学成像的过程,其实就是一个信号被人体这个系统调制的过程,而调制函数即反映的是人体的信息,或者我们成像的模式。我们从得到信息出发,对内部结构的图像显示或者内部参数的分析,可以理解为一个求解调制函数的问题。

从高层次的意义上讲,考虑周全,建模准确的虚拟实验,其本身就是一种设计的辅助手段,可以用于实际产品的模拟和仿真。如芬兰赫尔辛基大学的FIELDII系统,对于超声探头的模拟仿真,效果理想。可以用于生产设计部门的试制设计。[5]

2. 虚拟实验的设计和实现过程

虚拟实验的设计,如前文所述,随实验的内容及难易不同而不同,简易的虚拟实验演示,有少数按钮或者选择项进行交互,可以采用flash或dreamwaver等软件来制作,界面的制作可以采用VisualBasic,JAVA等做设计,只要求装载特定的图片。方法比较简单,这里不赘述。

就医学成像技术的虚拟实验而言,底层的方法,一般必须采用编程来实现,主要是基于系统的观点,优势是定量化好,可以改变拟定一些参数来进行仿真。设计的步骤和过程可以参看图2所示。

2.1 任务分析:

对不同成像的输入输出进行分析,选择适当的建模方法,将复杂的成像过程进行数字化,并针对要输出的结果进行分析,从而确定虚拟实验的总体实现过程;输入的可以改变的量有哪些,哪些是要主要分析,输出的量是什么,是静态还是动态的,等等。这些内容都要详细设计。

2.2 工具选择:

包含有两方面的内容。一种是基本的素材库,绘制必要的图形或界面,示意图logo等,可以采用相关的绘图工具:AutoCad,Dreamwaver,3DStudio,Pro/E等,图形格式有2D,3D,动态等等;另一类工具就是虚拟实验的开发工具:VB,VC,Matlab,JAVA(3D),Proteus,virtools等等,具体选择那种工具,要视乎个人的熟练程度和具体问题的方便性[6];

2.3 主体设计:

针对界面,参量,显示程序,鲁棒性的元素进行设计,是虚拟实验的核心部分。对于较高级的虚拟实验,为具有开放性,交互性。而且本身涉及时频的变化,求解,需要编程来实现。通常使用matlab或C语言编写。一些常用的数字处理,如傅里叶变换,相关性分析等等,都制作成函数,随时进行调用。共同的处理部分也做成子程序减少计算工作量。高级的显示结果有统计参数图,动态图,矢量图,云图等等。好的设计过程,必然具有多参数,多种显示,快速,鲁棒性好等等优点,使用者使用起来趣味盎然。高级的虚拟实验,甚至可以用于科学设计和产品试制的模拟仿真。

3. 实践效果和展望

虚拟实验的开展针对以下几个方面:

3.1

C T成像重建等实验

3.2

超声声场及超声多普勒成像等实验

3.3

磁共振的模拟成像实验

3.4

一些图像后处理显示技术应用,这样,可以充分发挥虚拟实验的优点,如,(1)价格便宜:只需要用计算机即可完成实验,避免了实验设备较少,多人,多组共用设备,实验效果较差的现象;(2)实验效果直观,显示多样,界面友好,学生容易接受,不同于传统实验得到的是一些简单数据,虚拟实验一般可以得到成像图,比较接近整个图像形成过程;(3)基于成像较底层的实现方法理解,有助于学生明白成像较细致理论,这些是成品设备封装界面不可能达到的优点;(4)可调整参数较多,实验具有更大的开放性。学生可以在理解成像的基础上,进行一定的实验设计,并处理显示出结果,在某种程度上讲,培养了学生的思考能力和一定的科学研究能力。[7,8]

当然,已有较好硬件或者实物使用条件的实验项目,可以适当减少其虚拟实验内容。影像类实验设备的稀缺、价格高昂以及开放性差,注定了虚拟实验长期存在和不可替代的价值。

摘要：运用虚拟实验的方法对于医学成像过程描述或计算,避免了实验设备的大量投资,具有直观精确性,还可以实现参数化开放性等诸多优点。是传统实验方法的一个很好补充。概述了成像技术虚拟实验的目的、内容、要求和实现一般过程。其既可满足教学要求,又有一定的设计分析使用价值。

关键词：虚拟实验,成像技术,计算机仿真,多媒体教学

参考文献

[1]陈春朝,赵敏,张亚超等.基于Labview的虚拟实验平台设计[J],中国现代教育装备,2009,17,31～34;

[2]王建新,莫秋菊,基于Internet的通信系统虚拟实验环境设计与实现[J],中南大学学报(自然科学版),2006,4,330～335;

[3]方慕真.虚拟技术在远程教育中的应用探索[J].开放教育研究,2009,8,103～106;

[4]吉强,洪洋.医学影像物理学[M].北京:人民卫生出版社,2010,1～4;

[5]彭虎.超声成像算法导论[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2008,10～30;

[6]郭桂苹,南岳松.虚拟实验教学研究现状和问题分析[J],实验室科学,2010,10,175～178;

[7]汪诗林,吴崇源.开展虚拟实验系统的研究和应用[J].计算机工程与应用,2000,2,33～39;

医学成像设备图像文件的规范性研究篇6

DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) 是一种规定数字医学影像和相关信息的格式及其信息交换方法的国际标准。图像存档和通讯系统 (Picture Archiving and Communication System, PACS) 以数字的方法来存储、管理、传送和显示医学影像及其相关信息[1]。DICOM标准的诞生为PACS系统顺利推广和实施奠定了重要基础, 可以说没有DICOM标准PACS至今很难在医院成功应用[2]。自从1993年DICOM标准产生以后, 无论是国外还是国内影像设备厂商都支持这个标准, 可以说如果医学影像设备不支持DICOM标准将无法在市场销售。

DICOM是不断发展和完善的标准, DICOM标准委员会每年都要对标准进行完善和补充。DICOM标准内容极其复杂, 大体可以分为两大部分:文件格式规范, 信息交换与通讯规范。DICOM图像文件包含信息量大, 主要包括医疗机构信息、设备厂商信息、患者信息、检查参数以及图像象素描述信息等。

因为DICOM标准的复杂性以及不断发展和完善的特点, 造成了部分影像设备厂商或PACS系统的图像文件存在不同程度的不规范性。不规范的图像文件不仅会影响图像的显示质量, 甚至有些PACS系统还无法显示这些图像, 且可能导致图像文件无法与外界进行DICOM信息交换, 更有甚者当这些图像文件再次被传送回影像设备处理或打印时, 或若干年后医院更换PACS系统时, 可能无法再利用。因此, 医学成像设备图像文件的规范性直接影响到PACS系统的应用效果和质量。

1 DICOM标准的医学图像文件

一个标准的DICOM图像文件由五部分组成[3]:①固定128个字节的开始部分, 由各厂商填充, 如果不使用, 则所有数据置为00H。绝大部分厂家都没有使用, 因此几乎所有的文件都为00H。②DICOM图像文件标志前缀, 固定设置为“D ICM”③DICOM“元元素” (Meta Elements) 。④DICOM数据集 (包括患者基本信息、检查相关信息和象素信息等) 。

前三部分构成了DICOM文件“元信息” (File Meta Information) 或者称之为头信息。“元信息”编码比较简单, 而DICOM数据集编码方式[3,4,5,6]极为复杂。由于DICOM图像文件格式已有很多文章介绍, 这里不再赘述。

2 规范文件

作者多年研究发现:大部分影像设备和PACS厂商的图像文件都比较规范。一个标准的DICOM图像文件头实例见参考文献[7]。

3 不规范文件存在的问题

虽然大多数设备厂商的影像文件都比较规范, 但由于DICOM标准的复杂性以及不断发展和完善的特点, 致使部分影像设备厂商或PACS系统的图像文件存在不同程度的非规范性问题, 现将这些问题归纳总结如下。

3.1 SOP Class UID值不规范

某影像设备厂商早期设备产生的M R图像文件, 标签为 (0008, 0016) 的数据元素SOP C l a s s U I D, 其值为:1.2.8 4 0.1 2 3 6 1 9.4.2, 不符合D I C O M规范, M R图像文件此数据元素的正确值应该为:1.2.840.10008.5.1.4.1.1.4或1.2.840.10008.5.1.4.1.1.4.1。

不正确的SOP Class UID值可能导致在DICOM通讯中, 接收图像方拒绝接收发送方的图像数据, 因为图像接收方不知道发送方要请求存储什么类型的图像文件。这样的图像文件在有的PACS系统中无法显示。

3.2 图像文件的数据元素前后描述矛盾

有的影像设备厂商, 图像文件的数据元素前后描述矛盾, 把数据元素的VR值搞错, 例如:

标签为 (7FE0, 0010) 的数据元素类型表示有错, 因为图像文件中描述的一个象素数据分配和存储的数据位数都为8位, 即标签为 (0028, 0100) 元素值和 (0028, 0101) 元素值都为8, 即占一个字节, 因此, 标签为 (7FE0, 0010) 的数据元素 (即象素数据) 类型应该为OB, 而不是OW, 只有象素数据分配和存储的数据位数都大于8时, 象素数据类型才能为OW。

3.3 汉字信息表示不规范

在图像文件中存储汉字信息, 部分PACS厂商把患者的中文名字和性别等直接写入从影像设备获取到的图像文件相应数据元素中, 没有严格遵从DICOM标准。例如:

上述表示有两点不规范:

(1) 标签为 (0008, 0005) 的数据元素值应该为:GB18030或ISO_IR 192, 即表示汉字字符集或UNICODE字符集UTF-8, 而ISO_IR 100表示拉丁文字符集。

(2) 患者姓名和性别等汉字信息应该表示为三部分[3,7]:单字节字符、象形文字和发音字符。各部分之间由“=”分隔, 这3部分中的任何一个部分都可以省略。三部分的顺序为单字节字符、象形文字和发音字符。即使用“单字节字符=象形文字=发音字符”格式表示。

规范表示如下:

上述不规范图像文件如果通过D I C O M通讯被送回影像设备工作站显示, 而设备工作站又是西文环境时, 将可能导致图像文件无法送回影像设备工作站, 因为影像设备工作站有可能把汉字认为是非法字符, 从而中断DICOM通讯。即使成功送回设备工作站, 显示的患者信息也会出现乱码, 影响医生阅片。

3.4 医疗机构名称错误

标准DICOM文件头信息中存储有医疗机构的名称, 标明执行影像检查的医院, 这个信息对于其他医院的医生阅片很重要, 关系到图像质量的可信度。下面是我院一台CR设备图像的实例:

标签为 (0008, 0080) 的数据元素值存储有错, 应该存储为医院或医疗机构的名称, 对于我们医院通常存储为:“PLA 301 Hospital”或“PLA General Hospital”, 当然也可以存储为汉字字符“解放军总医院”, 但必须按照DICOM标准存储汉字信息的规范进行存储。这个错误本不应该出现, 可能是由于影像设备安装或调试工程师失误所致。

3.5 图标图像标签错误

影像设备厂商把图标图像错误存放在私有元素组 (0089, 1010) 中, 其实DICOM标准有一个专用的数据元素组 (0088, 0200) Icon Image Sequence, 用于存放图标图像数据序列。对于上述图像, PACS图像显示系统在调用检查图像的缩略图时读取不到数据。

3.6 非原始图像标识错误

非原始图像是指:通过视频输出采集到的图像并转化为DICOM标准的图像, 或通过数字化胶片扫描仪把胶片图像转换为数字化DICOM标准的图像, 或通过普通扫描仪把纸张资料转换为DICOM标准的图像, 换句说, 就是间接图像。例如某公司通过视频采集卡采集到的超声图像, 转换为DICOM图像后其文件头部分内容如下:

上述图像文件存在两点不规范:

(1) 标签为 (0008, 0008) 元素组存储值错误

(0008, 0008) 元素组用以存储图像类型, 说明图像的特征, 为多值元素, 最多可以存储4个值, 多个值之间使用“”分隔, 其中第一个值和第二个值为必需值, 第三个和第四个值为可选值。下面说明这四个值的含义和取值范围:

第一个值:标识象素数据的特性, 取下列值之一:

第二个值:标识患者检查特性, 取下列值之一:

第三个值:标识检查设备特有的特征, 不同类型的检查设备, 取值不同, 取值范围DICOM也做了规定, 不能随意取值, 此值为可选值。

第四个值:实现者专有的标识特征, 各厂商在其实现的DICOM准从性文档中加以说明。

由于图像为视频卡采集并转换成D I C O M图像, 厂商已经在 (0008, 0016) 元素组中存储值为“1.2.840.10008.5.1.4.1.1.7”, 即表示间接捕获图像存储 (Secondary Capture Image Storage) , 因此 (0008, 0008) 元素组的第一个值和第二个值就不应该为“ORIGINALPRIMARY”, 否则就自相矛盾。正确取值为:DERIVEDSECONDARY。

针对超声图像, 按照DICOM标准, 第三个值的正确取值应该为下列值之一:

第三个值不应该是LOCALIZER, 因为LOCALIZER表示CT定位图像。

同样针对超声图像, DICOM规定:第四个值的取值范围如下:

(2) 图像文件头中缺少 (0008, 0064) 元素数据组

标签为 (0008, 0064) 元素数据组用以描述图像是哪种方式转换而成图像, 因为这个元素组为1型元素组, 即这个元素组必须存在且不能为空值。此元素组的正确取值如下:

上述不规范存储图像, 在有的PACS系统特别是规范性要求较高图像显示系统中将无法显示, 尤其是在做图像后处理时造成处理错误。

4 讨论

医学成像设备图像文件的规范性直接影响到PACS系统的应用效果和质量。如何解决这些规范性问题, 笔者提出如下建议:

(1) 在建设PACS系统时, 写好PACS需求方案RFP (Request For Proposal) , 特别是其中的详细技术规范。RFP作为医院选择PACS厂商的依据, 可以说写好RFP是医院成功引进PACS的首要任务, 也是关键任务。当然写好RFP并非一件容易工作, 需要工程技术人员熟悉DICOM标准和PACS的相关知识, 还要全面掌握医院的信息化建设情况。在选择产品时, 医院工程技术人员要严格按照RFP要求测试PACS产品。严格按照院方RFP要求引进的产品, 类似汉字信息表示不规范、非原始图像标识错误等问题完全可以避免。

(2) 使用QC (Quali ty Control) 系统用于纠正存入PACS系统中的不规范图像文件。影像设备图像在存入PACS系统之前, 必须经过QC验证后方可存入系统中。例如汉字的不规范表示问题、SOP Class UID值不规范问题等通过QC可以得到较好解决。

(3) 影像设备产生的不规范图像, 我们可以要求厂商及时纠正。例如医疗机构名称错误、图标图像标签错误等, 这类问题只能由厂家解决。

摘要：医学成像设备图像文件的规范性直接影响到PACS系统的应用效果和质量。该文总结了笔者多年来对医学成像设备图像文件的规范性研究结果, 详细描述了医学图像文件的非规范性存储问题, 对不规范图像可能引发的问题进行了分析, 并提出了解决方法。

关键词：医学成像设备,DICOM图像文件,规范性,PACS质量

参考文献

[1]邱明辉, 邱本胜, 刘海一.一种基于Windows NT平台的DICOM服务器[J].中国医学影像学杂志, 1999 (1) :44-46.

[2]Huang H K.PACS:basic principles and applications[M].USA:John Wiley&Sons, 1999.

[3]National Electrical Manufacturers Association.Digital Imaging Communication in Medicine (DICOM) [S].NEMA Standards Publication PS 3, 2007.

[4]邱明辉, 张纪国.基于DICOM标准的医学图像显示与处理系统的研究与实现[J].医疗设备信息, 2004, (11) :18-20, 41.

[5]梁存升, 冯骥.DICOM标准分析及其应用[J].中国医学装备, 2006, (2) :21-23.

[6]徐潘辉, 林峰.DICOM医学数字图像格式与BMP通用图像格式转换软件的设计与实现[J].医疗设备信息, 2006, (3) :2-6.

医学成像技术篇7

作为一个早就学会在削减报销中求得生存和发展的产业, 医疗影像和IT产业甚至能顺利度过2005年赤字削减法案 (Deficit Reduction Act, DRA) 这样的事件, 但也未能幸免于经济衰退, 不过它已经为复苏做好了准备。

来自美国各地的经济指标显示, 美国经济正处于复苏阶段。2009年9月第六届热门趋势调查结果表明, 各大医院和成像中心通过积极控制成本、削减预算、裁员、建立更有效的业务流程、改进工作流程和生产力等各种手段相结合, 经受住了这场经济风暴的考验, 并通过方便医生、提供在线评估图像和报告, 以及强力推动市场、患者和供应商的关系, 力求寻找并保持更广泛的治疗基础。

本次调查对象多就职于美国较有代表性的医疗机构, 他们认为技术是分水岭, 因此对IT基础设施的投资占绝对优势, 即使在机构不景气、收入减少的情况下, 临床信息系统和成像系统也仍能保持强劲态势。调查结果预示, 随着迈入2010年, 花费在成像系统、IT基础设施和临床IT系统的资金还会增加。

全部调查对象为410名临床、管理和IT专业人士, 商业重心正如所预期的那样, 分别是:削减报销, 提高患者满意度, 改进生产率和工作流程, 创造新的收入来源, 遵从政府法规 (如表1) 。表2~表4则分别显示出各分类中的前五名供应商。

1 是谁在赚钱

财政收入或收益不足一直是本年度的重大事件。

报告财政收入降低最多的是多医院集团 (multihospital organizations) /一体化服务网络 (integrated delivery network, IDNs) (35%) , 紧随其后的是社区医院 (27%) 和影像中心 (14%) 。但影像设备购买仍保持强劲势头。在整体调查基础上, 有36%的受访者所在机构2009年比2008年的收入有所增加——不过其收入增长非常保守, 其中95%的机构增长率低于15%。为什么这些机构的收入仍在增长?因为他们重视运营效率, 采用更有效的收费和计费, 引进能够增加收入的技术, 并因此看到与之有关的飞跃。

报告收入下降的机构和收入持平的机构相同, 各占32%。在32%收入下降的机构中, 有34%下降比例低于5%, 有87%收入下降比例低于20%。无疑, 收入下降是由于削减报销、无偿护理增加、坏账增多, 以及股票和投资值降低造成的。

萦绕在每个人心间的另一大问题是, 与2008年相比, 2009年情况会怎么样?去年的调查显示, 46%的受访机构财政收入增加, 31%为持平, 另有23%报告收入下降。今年, 据各机构报告, 收入增加比例大多在5%~10%之间 (占全部调查成员的44%) , 或少于5% (占全部调查成员的29%) , 收入下降比例也保持在个位数, 大部分低于10% (占全部调查成员的64%) 。

2 助一臂之力

目前, 竞争多来自多医院集团和影像中心, 以及医生诊所和社区医院。调查对象中有41%未改变其运营时间, 大约有四分之一延长了每周工作日的时间, 另有20%认为有必要延长周末工作时间以适应患者需要。通过提高报告周转时间 (42%) , 提供临床影像和信息的远程访问 (40%) , 有力地推动了治疗计划的增长和持续。2009年, 临床服务机构为影像设施使用增加最多的服务是女性保健, 其次是心脏病和门诊病人成像。同时, 营销也为宣传业务分忧, 使用的方法有:派出销售人员与医生会面 (30%) , 与医生团体建立伙伴关系 (28%) , 营销计划的重点是通过网站、杂志以及报纸广告来增加曝光率。

3 员工

由于全美经济衰退而导致的裁员风潮也给医疗业带来很大冲击。调查中, 略多于一半的机构在2009年其全职员工、外包工作人员和临时工没有变化, 约有三分之一的机构从去年起缩减了雇员。不过, 调查中有19%还增加了雇员, 17%增加了临时工。一年前, 2008年的调查中, 有41%的受访者希望在下一年雇佣全职员工, 还有一半不希望员工发生变化。只有9%期望减少全职员工。事实证明, 计划往往赶不上变化。

受访者对2010年持乐观态度, 认为将恢复招聘, 甚至可能增加全职员工 (27%的受访者) 。有望增加的岗位有:医生、护士、技术人员、接待人员和技术/IT人才。

4 影像系统

当涉及购买影像系统和IT产品时, 经济的低迷使得许多医疗机构不得不谨慎行事, 在一切可能领域进行评估, 并削减成本。不过, 影像机构仍然留有新设备的开支。尽管经济非常困难, 调查中仍有近一半的机构不改变其花在影像系统的支出 (2008年为39%) , 35%的机构比2008年的购置有所增加 (一年前, 52%的受访者报告增加预算) 。

为什么今年的支出增加了?受访者认为需要更新或翻新现有设备, 其次原因是机构整体预算增加, 或医疗系统的预算增加, 此外, 他们还认为有必要通过新型影像系统提升自身竞争优势。

有19%的机构和部门影像系统预算减少, 其中大部分表示他们是不得已而为之, 因为其所在机构或医疗系统的所有预算都遭到削减。而去年只有8%的机构表示会削减影像系统支出。

超声已经连续两年成为最需要购买的影像系统, 其次分别为MRI、心导管实验室、CT和CR。今年, 我们看到了从CT (2007年和2008年均排名第二, 2006年排名第一) 、乳腺X线系统, 特别是全视野数字乳腺机 (FFDM) (2007年排名第一, 2008年排名第四) 到低价格、多用途的超声系统的转变。超声系统的应用需求多种多样, 血管应用是主流, 其次是超声心动图、3D和4D, 以及妇产科和妇产科医师的应用。便携是其一大优势。

在MRI领域, 1.5T仍然占据主导地位, 约一半的受访机构选择了它, 不过3T正越来越为人们所接受 (37%) 。大部分MRI最新的临床方向是乳腺成像 (24%) , 以及神经病学和矫形外科学。

CT市场中, 64排系统仍然最受欢迎 (37%) , 其次是双源CT (20%) 和16排CT (17%) 。放射科仍是购买CT设备最多的部门 (42%) , 急诊和门诊位列第二。

5 IT基础设施的支出

与影像系统类似, 消费模式表明, 购买和升级IT基础设施是首选。虽然很多其他领域的财政预算都有所削减, 但仍有42%的受访者表示IT基础设施的预算维持不变 (2008年调查数据为31%) , 同时还有27%的受访者报告增加了IT领域的支出。由于存在升级IT基础设施、希望跨越式引进下一代技术、增加数据存储等需求, 因而导致预算增加。大约有20%的受访者声称削减了IT基础设施的预算, 2008年这一比例为9%。今年, 随着增加用于现场护理中的电脑和EMR (电子病历) 安装的小幅上升, PC机/台式机/笔记本成为最受欢迎的产品。EMR排名第二, 其后是两种相关产品——数据存储/数据处理中心, 以及灾难恢复/业务持续, 再次是电子处方。约43%受访者已经在适当的地方建立起了EMR。与2008年相比, 2009年出现了预料之中的开支下滑。去年, 60%的受访者报告增加支出 (在5%~15%的范围内) , 而2009年仅为27%。

展望下一年, 乐观者占多数。2010年, 46%的受访者期望在IT基础设施上增加开销, 其中27%预期增加5%~15%。40%的受访者期望其IT基础设施的预算与2009年持平。只有13%的受访者预计IT支出将下滑, 下滑范围最多在5%~15%之内。

6 临床IT的支出

临床IT系统预算在多数受访者所在机构中都维持稳定 (2009年为53%, 2008年的调查为41%) , 同时有37%的机构临床IT支出增加 (大约22%报告增加比例少于15%) 。

预算增加是由于需要升级IT基础设施、提高生产效率, 以及渴望跨越式引进下一代技术。大约10%的机构今年削减了临床IT支出, 其中8%表示削减比例低于10%。2008年, 有3%的机构削减了临床IT预算。今年临床IT预算削减的大部分原因是由于整体预算的削减。

今年临床IT产品购买的领头羊是语音识别软件、放射信息系统 (RIS) 、医院信息系统 (HIS) 、心脏PACS和临床决策支持。

展望下一年, 48%受访者希望其临床IT预算维持不变, 同时44%预计将有所增加。四分之一的受访者认为, 支出将不会激增, 但会推升5%~10%。约9%预计临床IT支出下降, 其中5%预计下降将维持在5%~10%的范围内。

7 数据综合分析

为尽可能得到准确结果, 我们从不同角度解读数据。

无论其预算增加、减少或持平, 这些机构所关注的热点问题呈现类似趋势, 即都把削减报销、提升患者满意度、提高效率和工作流程放在最优先考虑的事项。

根据调查数据得出的结论表明, 正是裁员这一做法缓冲了经济的冲击。在那些削减预算的机构中, 主要不同来自于裁员, 65%的受访者声称他们裁掉了全职员工。约有52%的机构裁掉了外包工作人员和合同工, 47%减少了临时工。但是, 即使是那些声称提高预算或预算维持不变的医疗团体也不得不削减全职员工 (17%~18%的受访者) , 其中大约19%~27%也涉及削减外包工作人员和临时工。

当谈及IT基础设施、临床IT系统和图像系统的预算时, 调查中发现了一些令人吃惊之处, 也在很大程度上表明一种乐观趋势, 即技术预算似乎与许多机构的脆弱经济绝缘。比如, 那些报告整体负收益的机构, 我们发现有34%仍然增加了他们在IT基础设施上的预算——许多机构的增加范围在10%~25%之内。三分之一报告负收益的受访者没有改变其IT基础设施的预算。在三分之一预算确实减少的机构中, 大多数削减比例低于15%。

对于临床IT系统, 53%的机构预算没有变化, 同时有28%预算增加 (大部分增加比例低于15%) 。只有19%在临床IT的开销上有所减少。

当涉及影像系统时, 虽然预算削减, 仍有32%报告增加了这方面的开支 (增加的上限比例为10%~20%) 。只有24%降低了开支, 同时有44%未改变预算。

同样, 那些中等收入的机构中, 28%报告增加IT基础设施预算 (大约增加了15%) 。但其中大部分 (占55%) 认为, 预算与2008年保持一样。约17%的受访者有所下降, 范围在5%~25%之间。对于临床IT系统, 中等收入的机构中有67%在预算上没有变化;约有25%增加预算——增加比例高达20%;只有8%的机构减少了临床IT系统支出。82%的机构在临床影像系统方面的支出不变或增加;约有28%的增加比例高达20%~25%;同时, 有56%维持不变;只有16%减少了预算, 大部分减少比例低于10%。

在那些报告明确增加预算的机构中, 有52%增加了在IT基础设施的预算, 增加比例高达30%以上;约39%在IT基础设施的预算不变, 只有9%减少了IT基础设施的预算 (减少比例约为10%) 。对于临床信息系统, 50%的机构增加了预算, 比例在20%~30%范围之内。大约41%受访者的预算没有改变, 只有9%的机构预算有所降低。在84%支出没有变化或有所增加的机构中, 影像系统的开支与其他两项 (IT基础设施和临床IT系统) 相同, 只有15%减少了影像系统的预算。

席卷全美的医疗改革已经初现端倪, 无论供应商还是接受护理的当事人, 都不能置之度外。改变是无疑的, 问题只是在于什么时间改革, 以及改革到什么程度。眼下我们正在走出经济困境, 为适应新的市场和经济需求, 在目前这个时期, 医疗机构采取停顿措施, 检查自己的内部不足、需求和进程。总有一天, 医疗机构将会需要在EMR之内遍及整个单位来共享图像和报告, 对外则需要交流医疗信息。最终, 临床医生、供应商和患者需要在患者的个人健康记录中共同协作。技术将成为推进器, 使信息访问处于同一个水平, 进一步分化利用这些信息。

调查背景

医学成像技术篇8

剂量减少和临床性能增强的CT

在CT领域,大多数参会者谈得最多的话题是:经济的,负担得起的,辐射剂量低的CT。厂家对展示的新产品的宣传多半也是奔着这些主题,如西门子在会上推出的创新产品系列:16排的Somatom Emotion Excel Edition和64层高端但不太昂贵的Somatom Definition AS Excel Edition。

评价医疗器械,安全性是首要因素。就CT来说,安全性体现在它的辐射剂量上。随着对控制CT辐射剂量需求的增加,低辐射剂量技术和剂量减除技术成了人们关注的中心。西门子展示的有增强临床性能的自适应辐射剂量屏障技术(Adaptive Dose Shield)和图像空间迭代重建技术(Iterative Reconstruction in Image Space,IRIS)是这方面的一个例子,它可以在较小的辐射剂量下产生高质量的图像。

GE公司改进了低剂量图像重建算法——自适应统计迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction,ASIR)。该公司还展示了一个新的金属伪影消除(MAR)技术,可减小病人体内因为有骨科植入硬件和其它植入硬件时产生的伪影。

MRI在工作流程和检测速率上的持续进步

在磁共振成像技术方面的发展趋势是不断提高工作流程和提高检测能力。西门子以它新一代磁通量为1.5特斯拉(T)的MAGNETOM Aera*和3特斯拉的MAGNETOM Skyra*为MRI重新界定了它们的能力。两扫描仪都含有最新的全景矩阵成像技术(Total imaging matrix,Tim)和Dot技术(Day optimizing throughput),这些技术可明显改进工作流程。此外,GE公司重点推它的MR-Touch机,该机首次于2009年的北美放射学会(RSNA)年会上亮相。

分子成像与核医学

ECR 2010大会看到了分子成像领域技术上的进步,主要表现在混合成像设备方面——如PET-CT和SPECT-CT——的进展。西门子展示了Biograph mCT,这是世界上第一台分子成像CT,可服务于两个部门:放射科和核医学科,用于CT成像与PET-CT成像,是肿瘤诊断的精密工具。

超声成像的多功能性

超声的多功能性在连续增加,在应用上逐渐扩展到各临床分支。对便携式设备的信任度正在全球获得信任,如在东欧、拉美和亚太一些地区,对此类设备越来越有兴趣。西门子公司的Acuson S2000在声辐射力成像(Acoustic Radiation Force Imaging)技术用于组织检测和量化方面有显著进步,它的成本效益由于它的持久的吸引力已经得到回报,从而推动了中档机的开发和投向市场,这些中档机非常适合于日常临床检查。西门子公司在大会上展出的Acuson X300豪华型(PE)机是此类机中的一种。预期频繁使用超声仪的势头会上升,因为超声设备在持续进展,它的功能将越来越多,因而应用范围将越来越广。

革命性创新性的数字化放射摄影系统

随着数字化X线摄影技术呈增长势头,供应商展示了各种改进的、高效的、“买得起”的设备。GE公司为发展中国家和地区设计的Brivo DR-F机是ECR2010会上展出的有代表性的机型之一,它便宜(即所谓“买得起”)、有效,对于预算紧,DR机还没有普及的国家来说是适合的。锐柯医疗公司展示了新的DRX-Evolution系列数字化X线摄像(DR)系统,根据所需自动化程度,该系统有三种配置可供选择:高端的DRX-Evolution Automatic系统,操作完全自动;标准型DRX-Evolution是手控的;中档机DRX-Evolution Hybrid型是自动和手工操作混合型机。锐柯医疗公司还展示了一款高创新的DRX-1机,一种改进型可移动式机,2009年在RSNA会上曾宣布正在制造中。爱克发(Agfa)公司也展示了移动式机动数字化放射摄影系统(DR),佳能公司展示了它的无线CXDI-70C原型机,这是一台高端DR机。爱克发公司的另一亮点产品是DX-M,用的是CR解决方案,可以用针检测板和标准的磷光板,有可能在低剂量下工作。

医疗中的IT

欧洲放射学大会上的医院管理讨论会是一个获得巨大成功的会,参会者对“医院和放射学家的管理,IT与经济”方面的新进展表现了强烈的兴趣,该专题集中讨论了成本控制和过程优化,以及信息技术如何才能撬动放射学的成本效益。

在PACS领域,产品供应商,如锐柯医疗公司展示了它的11.1版PACS软件,它带有一个动力工具,可以使放射学家在一段时间内对准和研究病人解剖上的变化。西门子展示了它最新的syngo®.plaza(2009年在RSNA会上曾亮相),还有他们的syngio.via。syngo®.plaza是为临床日常工作用的新的PACS解决方案,它可以在同一处看到2D,3D和4D图像;syngio.via是西门子的一个新的图像软件,它提供了一个新的阅读图像的方法,该软件可以与所有主要的PACS和RIS供应商的产品一起工作。西门子公司还展示了它的IT组合,为放射学提供了相容的总解决方案。

爱克发公司推出了它的Impax核医学信息系统(NIS),它可以使核医学科的工作流程完全自动化,从为病人检查安排日程到过程管理。爱克发还展示了它的Impax临床采集系统,为无DICOM的制备提供了信息采集、存储和显示的机会。

妇女的健康——乳房的3D显示

ECR 2010会上另一个亮点集中于妇女的健康。西门子公司展示了它的三维X线断层摄影合成解决方案,与Mammomat Inspiration数字乳房摄影机整合,可以检测肿瘤,包括被组织重迭而隐匿的肿瘤。作为整合的X线断层摄影合成解决方案的一部分,西门子还展示了乳癌专用工作站syngo MammoReport,它把3D乳腺X线断层摄影合成图像、3D超声图像和MRI图像结合在一起,所有的合成到了一个工作站上。豪洛捷(Hologic)医疗器械公司展示了他们新的数字化直立式活检系统,Affirm,它可以安装在该公司的Selenia Dimensions全数字乳腺摄影(FFDM)机上,可很容易地从数字乳腺成像转向立体定位活检。豪洛捷公司还重点突出宣传了MR-CAD软件包,它使乳腺检查磁共振图像多模态查看选择数量增加。GE公司突出宣传了它的Senographe Essential乳腺数字摄影平台,该平台最早于2009年的RSNA会上推出,还有一个被称为Pvi图像处理工具,通过Pvi,可以清楚地看清很稠密的组织,从而可提高对图像的临床识别能力。

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