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B超、CT、磁共振都是影像檢查,分別基於什麼原理,有什麼利弊?

簡單的說,CT、核磁、B超都是透過透視人體內部結構和器官,根據與正常生理狀態的比較,來診斷疾病的裝置,是現代醫療的重要診斷手段,而且這些裝置在未來會越來越精密,對人類健康和疾病起著越來越重要的作用。

B超、CT、磁共振都是影像檢查,分別基於什麼原理,有什麼利弊?

這幾種裝置都是人類採用現代物理學的發現研究成果,利用某些媒介穿越人體,獲得人體內部影像,透過影像來分析診斷健康狀態的。它們最大的區別就是採用穿越人體的介質不一樣,由此形成診斷的部位和效果也有區別。

現在我們來分別瞭解一下這三種裝置利用的基本情況:

CT檢查

CT是英文Computed Tomography的簡稱,譯意是電子計算機斷層掃描。主要採用的檢查介質是X射線,透過X射線對身體的穿透性掃描,透過高度靈敏的探測器,得到被掃描部位的影像,具有掃描快,影象清晰的特點。

B超、CT、磁共振都是影像檢查,分別基於什麼原理,有什麼利弊?

X射線是高能量的電磁波,也是光的一段波段,因此又叫X光。我們人眼能看見的可見光,波長約380~780nm(奈米)之間,X射線波長極短,只有0.001~100nm,頻率也極高,在10^16Hz以上,能量是可見光的幾萬倍到幾十萬倍,因此對人體細胞、DNA會產生傷害。

X射線穿透力極強,在穿透人體時,會根據人體不同組織不同密度形成不同吸收率,在感光膠片上留下灰度不同的黑白影像,醫生就可以透過觀察分析這些影像,得到人體內部組織的狀態,從而做出疾病的診斷。

B超、CT、磁共振都是影像檢查,分別基於什麼原理,有什麼利弊?

CT就是在X光透視基礎上發展起來的,CT則是透過旋轉裝置,將人體就像切蘿蔔片一樣進行斷層掃描,靈敏度極高的探測器透過旋轉裝置,接收到穿透的射線,將獲得的資料輸入到計算機,透過計算機解碼後重建影象。

CT裝置的主要組成結構有三大部分,即:掃描部分,由X線管、探測器和掃描架組成;計算機系統,將掃描收集到的資訊資料進行貯存運算;影象顯示和儲存系統,將經計算機處理、重建的影象顯示在電視屏上或用多幅照相機或鐳射照相機將影象攝下,用於醫生觀察。

B超、CT、磁共振都是影像檢查,分別基於什麼原理,有什麼利弊?

現在的CT裝置已經從最開始的第一代,更新到了第五代,從最開始掃描面積很小,掃描時間長(需要數秒),探測器少(只有一兩個),解析度很低,到如今掃描面積擴大很多,空間解析度可達0.4mm(毫米),掃描時間縮短到40ms(毫秒),掃描64層影象只需要330ms。

掃描的方式從開始只能平移,到現在能夠做平掃、增強掃描和造影掃描,還可以實現三維立體動態影象。

核磁共振成像檢查

核磁共振成像檢查又稱自旋成像,也稱磁共振成像,是英文Magnetic Resonance Imaging的譯意,簡稱MRI。核磁共振成像是從原子層面,透過外加梯度磁場檢測其物理變化,而繪製出來物體內部結構影象,是一個很複雜的過程,作為科普就不講得那麼深了。

B超、CT、磁共振都是影像檢查,分別基於什麼原理,有什麼利弊?

為了大家便於理解,引用部分成像原理如下:

原子核自旋,有角動量。由於核帶電荷,它們的自旋就產生磁矩。當原子核置於靜磁場中,本來是隨機取向的雙極磁體受磁場力的作用,與磁場作同一取向。以質子即氫的主要同位素為例,它只能有兩種基本狀態:取向“平行”和“反向平行”,他們分別對應於低能和高能狀態。精確分析證明,自旋並不完全與磁場趨向一致,而是傾斜一個角度θ。這樣,雙極磁體開始環繞磁場進動。進動的頻率取決於磁場強度。也與原子核型別有關。它們之間的關係滿足拉莫爾關係:ω0=γB0,即進動角頻率ω0是磁場強度B0與磁旋比γ的積。γ是每種核素的一個基本物理常數。氫的主要同位素,質子,在人體中丰度大,而且它的磁矩便於檢測,因此最適合從它得到核磁共振影象。

從宏觀上看,作進動的磁矩集合中,相位是隨機的。它們的合成取向就形成宏觀磁化,以磁矩M表示。就是這個宏觀磁矩在接收線圈中產生核磁共振訊號。在大量氫核中,約有一半略多一點處於低等狀態。可以證明,處於兩種基本能量狀態的核子之間存在動態平衡,平衡狀態由磁場和溫度決定。當從較低能量狀態向較高能量狀態躍遷的核子數等於從較高能量狀態到較低能量狀態的核子數時,就達到“熱平衡”。如果向磁矩施加符合拉莫爾頻率的射頻能量,而這個能量等於較高和較低兩種基本能量狀態間磁場能量的差值,就能使磁矩從能量較低的“平行”狀態跳到能量較高“反向平行”狀態,就發生共振。

我們現在來通俗簡單理解一下:人體中含有60~70%的水分,這些水分分佈在每一個細胞和各種組織器官中,不同的組織器官含水量是不一樣的。有人比喻核磁共振成像有點像抓起一瓶水搖一搖,然後檢視被搖起的氣泡變化情況。

B超、CT、磁共振都是影像檢查,分別基於什麼原理,有什麼利弊?

平常情況下,每個水分子的磁場磁力線方向是隨機的,當在核磁共振強大的磁場作用下,這些水分子的磁場磁力線會呈現出一致性,當磁場消失,這些水分子磁力線又會恢復隨機狀態。核磁共振就是透過發出磁場和停止磁場的交替過程,收集人體磁場磁力線變化資料,透過計算機複雜的運算,重建成像。

磁共振裝置主要由三大基本構件組成,即:磁體部分,由主磁體(產生強大的靜磁場)、補償線圈(校正線圈)、射頻線圈和梯度線圈組成;磁共振波譜儀部分,主要包括射頻發射部分和一套磁共振訊號的接收系統組成;資料處理和影象重建部分,由訊號變換器、暫存器、影象處理機、控制檯、顯示器等組成。

核磁共振所採用的磁場是很強的,一般在1.5T~3T之間。T(特斯拉)是磁場的很高的磁場強度單位,1T等於10000Gs(高斯),而地球磁場赤道只有0.3Gs,南北極有0.6Gs,最強的銣磁鐵磁場強度也只有300Gs,因此,核磁共振的磁場強度是地球約50000倍,是最強磁鐵的100倍。

B超、CT、磁共振都是影像檢查,分別基於什麼原理,有什麼利弊?

這就是做磁共振檢查時要特別注意身上不得有金屬品,室內也不能有金屬器械的原因,如果有這些東西,一旦開動磁共振裝置,就會出現事故。韓國《朝鮮日報》就報道過一次此類事故,今年10月14日下午,有一位患者在韓國慶尚道金海市綜合醫院接受磁共振檢查時,就突然被裝置形成的強大磁場吸入一個金屬氧氣瓶,將患者活活卡死。

磁共振如此強大的磁力,卻對人體沒有什麼損害和影響,因此是最安全的檢查。這也從另一個角度破除了磁鐵能治病的迷信,那些弄幾塊磁鐵在鞋底或床墊上,就包治百病的宣傳,其實就是江湖騙子們的噱頭,希望看了此文後,大家切勿再去上當。

B超影像檢查

所謂B超,就是利用超聲波為介質,透過超聲波穿越人體的回波成像,診斷疾病的技術。

凡是波都是有頻率的,頻率就是每秒鐘振動的次數。人的耳朵能夠聽到的聲音訊率在20~20000Hz之間,低於這個頻率的聲波叫次聲波,高於這個頻率的聲波叫超聲波。次聲波和超聲波是人耳聽不見的,但透過人造的相關儀器,就可以讓這些聲波顯形。

B超、CT、磁共振都是影像檢查,分別基於什麼原理,有什麼利弊?

由於超聲波有良好的穿透性和各向異性,就可以透過吸收、反射、折射、衍射等特性,對物體內部進行成像。在醫學上,超聲波檢查的工作原理是將超聲波發射到人體內,它在體內遇到各種介面就會發生反射及折射,並在不同的組織中被不同程度的吸收和衰減,這些過程透過儀器就會反映出不同的波形、曲線和影像,醫生就可以透過分析這些影像來診斷疾病。

利用超聲波的診斷技術分為A、B、C、D型。以聲波振幅形式診斷疾病稱為“一維顯示”,因為振幅英文Amplitude的第一個字母為“A”,又稱A超;而以灰階亮度模式診斷疾病稱為“二維顯示”,亮度的英文Brightness的第一個字母為“B”,又稱B超。M型和D型診斷疾病方式一般分別用於檢查心臟和血流的,又叫超聲心動圖和多普勒超聲診斷法,這裡就不展開說了。

B超、CT、磁共振都是影像檢查,分別基於什麼原理,有什麼利弊?

B超檢查裝置主要由探頭、主機、電源、顯示器、殼體及外設組成。其中,探頭部分,由晶片、吸聲塊、匹配層、吸聲塊組成;主機和顯示器,由處理資訊的計算機和顯示器組成,用來接收探頭收集的資訊,透過計算和處理,將各種資料轉換成影象,透過顯示器顯示出來,或打印出來;電源和殼體,就是為主機和探頭提供能量和保護的輔助設施。

B超診斷技術現在應用越來越廣泛,如內窺鏡超聲、超聲造影、三維成像、彈性成像等等,起著越來越重要作用。

三種方法的主要利弊

B超、CT、磁共振都是影像檢查,分別基於什麼原理,有什麼利弊?

B超檢查

方便快捷,相對價格便宜、無創無輻射性,可以連續動態重複掃描,是實質性臟器和含液器官,如腹部、肝腎、膀胱、盆腔等部位的首選檢查方法;但超聲檢查容易受氣體與骨骼阻隔,因此不適合做肺部、消化道、骨骼的檢查,不過現在的超聲內窺鏡可以一定程度克服了這些缺陷。

而且超聲檢查受操作者的素養、經驗、檢查技巧、認真程度影響較大,診斷結果的確定性受到一定影響。

CT檢查

可以看到病灶細節,精確度高,診斷結果確定度更高,是確診頭部、胸部、心臟、骨骼四肢等部位疾病的首選;但部分骨骼偽影較多,影響周圍軟組織結構的顯示,如顱底部及椎管等,而且受呼吸運動影響,容易漏診小的病灶,如肺部肝部小病灶等。

B超、CT、磁共振都是影像檢查,分別基於什麼原理,有什麼利弊?

而且X射線是對人體有傷害的高能射線,不宜長時間或頻繁檢查,一些有嚴重疾病的患者,如嚴重的肝腎功能不全、甲亢、哮喘、某些過敏性病變等,不適宜這種檢查。

核磁共振

對早期診斷敏感,在一些病變早期時就能夠顯示出異常,能夠早於CT和B超等方法發現問題,比較適宜對頭顱、脊髓、骨骼、四肢等檢查,如頭部檢查,由於沒有骨骼偽影的影響,因此對顱底、椎管檢查效果尤其好。相對CT還彌補了其不能直接多平面成像的缺陷,不需要注射造影劑就能夠形成血管造影,對病灶顯示的更為清晰。

B超、CT、磁共振都是影像檢查,分別基於什麼原理,有什麼利弊?

缺點:成像方式複雜,價格相對更為昂貴,一般不作為疾病診斷的首選;由於急救裝置不能進入核磁共振室,因此此項檢查一般不適宜特別危重病人;磁共振對胎兒不利,因此孕婦不能採用這項檢查;身體內有金屬植入(如裝有心臟起搏器、某些支架)的患者,也不能進行這項檢查;磁共振顯示病灶鈣化和骨皮的影像質量較差,因此不適合骨折等病情影像診斷。

看了以上介紹,大家對CT、磁共振、B超檢查的特點和利弊應該有一定了解吧,以後大家要做什麼檢查,就可根據不同需要來選擇了。當然最重要的還是要聽醫生的,你說呢?歡迎討論,感謝閱讀。

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分類: 數碼
時間: 2021-12-02

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