2.2.核磁共振成像(NMRI)
核磁共振成像也开始于二十世纪七十年代末,当时在美国纽约洲立大学石溪分校工作的P.C.Lauterbur教授,用三维空间的梯度场发展了核磁共振(NMR)的空间定位方法,并用X-CT的相同的图像重建技术实现了磁共振成像(MRI)。1983年MRI的商业化设备进入市场,并大量应用于无创伤疾病诊断、无创伤介入治疗等现代医疗活动中,之后该项技术越来越成熟,在影像诊断市场上所占的份额不断提高。由于这种成像设备具有在任意方向的多切片成像及多参数成像整个空间的真三维数据采集、结构和功能成像以及没有放射性等优点,MRI受到广泛重视,不断扩展用途,还在迅速发展过程中。
但是,相对而言,核磁共振成像也是所有成像模式中技术最为复杂的一种成像方法,研制和开发这样的装备涉及磁共振物理学、磁学、电子工程、计算机软件工程、信号处理等许多科学技术领域。目前各种各样的产品都已经大量地进入市场,其中包括高场超导系统,低场开放系统和快速成像系统。在技术上,多线圈并行采集已经成为当前技术的重要发展方向之一,而气体成像(3He,129Xe)已经成为肺部显像的商业选件。今后的发展有可能借助微电子技术实现在体素水平上的平行采集和不依赖于梯度的编码技术,但是,在商业上实现这一点,还需要很长的时间,MRI成像技术还在发展。
2.3.核医学成像(NMI)
单光子计算机机断层成像(SPECT)的发明过程比较难以说清楚,因为有很多家实验室几乎同时发展。其中需要提到的是Jaszczak等人和Keys等人,他们于1977年分别报告在实验室内得到了包括旋转支架在内的SPECT,而且得到了临床应用结果,是现代SPECT发展的关键性一步。
正电子发射断层成像(PET)的思想是Wrenn等人在1951年提出来的。但是在六十年代末才得到临床可以使用的PET图像。由于价格昂贵和产生同位素的困难,PET一直没有在临床得以广泛的应用。最近由于技术的可靠性增加,以18F为代表的放射性核素显像技术开始在临床广泛推广。从整个学科来说,平面通用的伽玛相机正在逐步被淘汰,专用的平面伽玛相机,例如甲状腺疾病诊断和治疗监督的专用小型伽玛相机等仍然是市场看好的产品。
核医学成像在最近的一个亮点是分子成像。目前分子水平的成像主要是指用放射性核素标记的放射性化合物分子在人体内分布的可视化。这些图像是人体内微观的分子甚至亚分子(例如基因配体)的宏观分布。在宏观水平上通过统计学分析后得到的关于该分布的分布,结合人类已经掌握的生化知识,分析这些生化过程,从而确定该生化分子在人体内的行为,并根据它的行业分析该化学分子在人体内和人体的相互作用(机制),或者归纳出对该化学分子是否对人体有利或者有害的结论(药物的药理和毒性的研究)。
人体的病变,有些是通过基因突变开始的,从基因调控下的大分子运动紊乱开始,长期的紊乱引起脏器功能的变化,这种变化在脏器发生器质性变化之前就发生了,例如代谢紊乱、血流变化、血容积的变化等。但是主要从事结构诊断的影像设备,例如X-CT、超声波检查及大部分MRI设备都不可能对这些紊乱进行测量,能够定量地测量这种紊乱,就是医学上的早期诊断。由于核医学成像能够实现早期诊断,这是核医学影像设备得以发展的原因。