医学影像中ＣＴ与ＭＲＩ的“ＰＫ”

摘要：医学影像学中CT和MRI的发展反映和引导着临床医学在诊治以及随诊方面的进步。在医学临床应用中，它们不但显示的信息含量大，而且又能以最直观的形式向人们展示人体内部的结构形态、成分或脏器的功能，给医生提供了直观、精确的解剖学、病理和功能的基础信息，为医学研究和临床诊断提供正确可靠的依据。但CT与MRI在物理及成像原理、临床应用等方面有着较大的不同，该文从这两个方面将CT与MRI作一番比较，使大家对它们有比较清楚的认识。

关键词：物理；成像原理；临床应用；比较

医学影像学是20世纪医学领域中最活跃、知识更新最快的学科之一，从20世纪70年代发展起来的CT成像技术，到20世纪80年代MRI应用于医学临床，医学影像技术进入了全新的数字影像时代，医学影像技术的发展反映和引导着临床医学在诊治以及随诊方面的进步。医学影像技术的发展，在某种意义上代表着医学发展潮流中的一个热点趋势，推动了医学的发展。

作为临床医学上广泛应用的CT和MRI，不但显示的信息含量大，而且又能以最直观的形式向人们展示人体内部的结构形态、成分或脏器的功能。它们给医生提供了直观、精确的解剖学、病理和功能的基础信息，为医学研究和临床诊断提供正确可靠的依据。但CT与MRI在物理及成像原理、临床应用上有着较大的不同，以下就从这两个方面将CT与MRI作一番比较，使大家对它们有比较清楚的认识。

1.物理及成像原理的比较

CT是计算机断层摄影技术( Computed Tomography )的简称，其中的C为采用电子计算机技术，T为一种利用 X线所作的断层摄影，CT是两种技术相结合的现代摄影技术。与传统X线检查中X线从一个方向射入人体所不同，英国工程师Housfield在研究中发现，如果X线从各个方向通过一个物体，并且对所有这些衰减的X线作测量，就有可能得到这个物体内部的信息，以图像的形式表现。美国的Allan Macleod Cormack教授用线积分表示一维函数的方法应用于放射学，提供了CT图像方面的数学方法。在他们的共同努力下，CT得以问世。CT的物理及成像原理是通过计算机计算出来的一定厚度的被检组织对X线衰减值的二维分布图，它将人体内器官或组织某一厚度的层面划分为无数个体素，用每个体素对X线束的吸收系数来代表它的图像信息，并变换成各组织的CT值，构成平面图像的像素，有多少个体素反映平面图像便有多少个像素，一定数目的像素按矩阵排列，图像的构成就确定下来，并由黑到白以不同的灰度在显示屏上显示。图像反映了器官或组织对线的吸收程度，黑影表示低吸收区（低密度区，如肺部），白影表示高吸收区（高密度区，如骨骼）。

MRI的物理及成像原理不同于CT，它的信息载体是测量人体组织中同类元素的磁共振信号。物理知识告诉我们，含有单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的氢质子存在着自旋运动，带正电，产生磁矩，就像一个小磁体。小磁体自旋轴的排列无一定规律。但如在均匀的外强磁场中，则小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排列，从而产生核能级分裂（塞曼分裂）。当氢质子的磁矩与外磁场的方向不同时，自旋氢质子亦会产生拉莫进动。在这种状态下，用特定频率的射频脉冲进行激发，若射频脉冲的频率与自旋氢质子拉莫进动的频率相同，射频脉冲的能量传递给正在进动中的低能级的氢质子，使其跃迁至高能级而发生磁共振现象。停止发射射频脉冲，则被激发的氢质子把所吸收的能量以电磁波的形式逐步释放出来（即MRI信号），其相位和能级都恢复到激发前的状态。这一恢复过程称为弛豫过程，而恢复到原来平衡状态所需的时间则称之为弛豫时间。它分为两类：一种是自旋-晶格弛豫时间（纵向弛豫时间），反映自旋核把吸收的能传给周围晶格所需要的时间，也是90€吧淦德龀迩庵首佑勺菹虼呕胶嵯虼呕笤倩指吹阶菹虼呕し⑶白刺枋奔洌芓1。另一种是自旋-自旋弛豫时间（横向弛豫时间），反映横向磁化衰减、丧失的过程，也即是横向磁化所维持的时间，称T2。T2衰减是由共振氢质子之间相互磁化作用所引起，与T1不同，它引起相位的变化。人体不同器官的正常组织与病理组织的T1是相对固定的，而且它们之间有一定的差别，T2也是如此。这种组织间弛豫时间上的差别，是MRI的成像基础。（类似CT中的组织间吸收系数CT值）但MRI不像CT只有一个参数（即吸收系数），而是有T1、T2和自旋核密度等几个参数，其中T1与T2尤为重要。因此，获得选定层面中各种组织的T1（或T2）值，就可获得该层面中包括各种组织影像的图像。

MRI的成像方法与CT相似。把检查层面分成一定数量的体素，用接收器收集信息，数字化后输入计算机处理，获得每个体素的T1值（或T2值），进行空间编码。用转换器将每个T值转为模拟灰度，而重建图像。

2.临床应用的比较

在临床医学上，不同的影像技术对疾病的检查各有所重，应根据不同的疾病症状采取相应的一种或多种影像检查来进行确诊，以指导临床治疗。因此对CT与MRI的临床应用进行比较，有着现实意义。例如临床上对颈椎病的影像学检查及诊断，CT对颈椎体周围的软组织及椎间盘有很好的显示；MRI则对椎间盘及脊髓组织有更直观清晰的显像，有利于更早发现及诊断颈椎病。

肺 癌 是 最常见的恶性肿瘤，又是首位癌症致死病因。流行病学分析表明，早期手术切除肿瘤是唯一最有效的治疗方法。随着CT、M RI等多种新型影像技术的出现和快速发展，为临床早期确诊肺癌提供了更直接，快捷，准确的方法，大大提高了早期肺癌的诊断率。临床实践证明，在肺癌的发展、定性、定位和肿瘤分期等方面，CT均是X线诊断技术的重要补充。特别是高分辨CT( high-resolution CT，HRCT )和螺旋CT( spiral CT，SCT )。HRCT 采用横断扫描对肿瘤大小、病变累及部位及范围能做出正确判断，特别是对于肺尖、心后缘、脊柱旁、食管窝等隐匿部位病灶的显示具有无可比拟的优点。HRCT筛检可准确显示直径在5mm的早期肺癌。采用薄层CT扫描技术可解决常规CT筛检存在的假阴性和假阳性的问题。1~2 mm层厚可显著降低容积效应的影响。在引导肺穿细胞学活检方面，由于该技术局部解剖结构清晰，定位准确，能有效避免局部误伤，大大提高了肺癌细胞活检的准确性和成功率。SCT技术在一次屏气内(15~20 s)可完成全肺扫描，包括快速连续数据采集，1~10 mm层厚回顾重建，消除呼吸运动伪影，减少心脏搏动对邻近结构的影响，有利于发现小病灶。其优点是可以对外周型肺癌在发生转移前进行诊断，同时减低CT辐射对病人的损伤。被SCT检出的肺癌100%可以手术切除。

在MRI增强扫描对早期肺癌诊断的应用中，采用MRI高磁场超导系统、低磁场开放系统、快速成像和气体成像的方法，具有在任意方向上多切片、多参数和多核素成像、空间三维数据采集以及结构和功能成像等优点，为临床肺癌早期诊断、癌瘤分期及治疗愈后评价等提供更多、更准确的诊断信息。由于增强MRI提高了图像信噪比和对比噪声比，对肺门肿块、肺尖肿瘤浸润、纵隔心包肿瘤淋巴转移以及肿瘤周围大血管等情况，MRI比CT在肿瘤发展阶段和弥散程度可提供更多信息。增强MRI在判断肿瘤纵隔淋巴转移方面的最大价值是提高肺血管和被肿瘤累及血管的显示程度，较好显示肿瘤与肺血管之间的空间关系。对于鉴别原发癌灶与继发性改变，如区别肿瘤与支气管阻塞性病变，增强MRI对阻塞性肺病变的信号强度明显高于肿瘤，可将85%的肺门肿块与阻塞性肺病变区分开，如果采用动态延迟扫描可提高至89%。目前 增 强 MRI已广泛用于评估肺癌经各种治疗后的变化。在判断肺癌化学栓塞疗效方面，动态增强MRI较其它方法有更大的价值。科学家对肺癌病人放、化疗前后肿瘤组织与糖代谢关系定量测定发现：增强MRI对活体癌组织强化明显，而坏死或纤维化组织则无强化或仅表现为轻度强化，因而易于临床发现复发或残留癌组织。增强MRI与增强CT在肺癌诊断中比较，后者是通过病变增强程度或CT值变化来区分良性肿瘤和肿瘤血供情况，但特异性低于前者。增强MRI以其多层面、多序列成像和信号强化特征比CT更能准确反映肺癌特征，特别对胸壁和纵隔浸润程度，增强MRI比增强CT更优越。

灌注成像是指血流从动脉向毛细血管网灌注然后汇入到静脉的过程，当对比剂在短时间内高浓度通过某一区域的毛细血管网时，其浓度的变化基本上可以代表血流通过的情况。MR灌注成像方法是在常规动态增强检查的基础上结合快速扫描技术EPI而建立起来的动态MRI技术。当对比剂流过期间，主要存在于血管内，血管外极少，血管内外梯度最大，信号的变化受扩散因素的影响很小，故能反映组织血液灌注的情况，间接反映组织的微血管分布情况。EPI快速扫描技术是在一个强的预备脉冲后施加一系列快速振荡内的梯度脉冲链，同时采集信号，可以在保证一定的时间分辨率的前提下同时进行多层扫描，达到真正意义上的动态MR灌注成像。在扫描仪上对灌注图像进行分析，肿瘤组织单位时间内通过的对比剂越多，即灌注量越大，信号变化就越多；反之亦然。

常规MRI可以冠状面、矢状面及横断面成像，对软组织的组织成分敏感度及特异度高于CT。但MSCT(多层螺旋CT)灌注成像速度快，技术操作简单，MSCT与MR灌注成像可以并驾齐驱，但从机器的提供、技术简便和经济各方面考虑，前者比后者更具实用性。MSCT灌注成像只能对肿瘤部分进行灌注（机器扫描范围为10mm），而MRI可以对肿瘤整体进行灌注。但由于部分软组织肿瘤的组织成分产生的密度或信号影像上缺乏特异性，难以确定其组织生物学行为和类型。MSCT及MR灌注成像可以提供比传统图像更为准确的肿瘤血供信息，对软组织肿瘤良恶性鉴别有很大帮助，但须结合传统的影像学形态特征进行综合分析。

CT与MRI在医学临床应用上的比较还有寰枢关节不全脱位（包括寰齿关节脱位和寰枢外侧关节脱位）、漏斗胸为前胸壁畸形的常见类型、动脉粥样硬化性心脏病、胰腺形态、结构病变等疾病的诊断。CT与MRI在其它方面也具有比较性，例如在疾病诊断中的价值与限度、今后发展方向等等。由于篇幅的限制，本文不再展开。希望本文能给从事医学影像的朋友一点启示，多多关注医学影像不同技术的区别和发展。

曹家龙：（1957—）男，湖南人，福建卫生职业技术学院教师，现为全国职业卫校物理教研会常务理事，福建卫生职业技术学院物理高级讲师。