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医学影像背后的科学

来源:网络整理 编辑:采集侠 时间:2018-01-24

  MRI(核磁共振)、PET和CT都有比较高的技术含量,因为它们需要运用量子层面的物理学知识。例如MRI是基于一种叫做核磁共振的原理,分为两个过程,第一步,足够强的磁场能够通过和量子(例如氢原子核)的自旋产生某种“互动”,让这些量子(氢原子核)重新排列;第二步,这些量子(氢原子核)能吸收无线电波,并发生能量跃迁,就好像这些氢原子核和无线电波发生了共振一样。此外,为了产生这么强的磁场,必须通过超导的方法,这就对MRI的设备提出了很高的要求。

  PET的全称叫做正电子发射断层切片。它利用某些放射性物质在衰变时产生正电子来产生图像。我们知道,正电子属于反物质,它能和电子相互碰撞而淹没,产生的能量则会通过高频的伽马射线传播出去。PET仪器则通过捕捉这些伽马射线来产生图像。PET扫描中所使用的放射性物质往往都具有生物化学活性(例如氟代脱氧葡萄糖),所以PET扫描能够直接反映出细胞层面的代谢情况,有非常高的精度。

  CT的全名叫做计算机断层扫描,顾名思义,这种医学影像的建立需要通过计算机的帮忙。CT的目的在于通过对人体不同角度扫描,重现出不同视角的切片图像。许多人认为CT就是X光的扩展,但实际上计算和断层才是CT的本质所在。例如若把CT和PET扫描相结合,就能得到更加完善的结果。

  (作者单位:中国科学院物理研究所)

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