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1.2 医学检验仪器设备的几种常见技术原理

1.2.1 电子计算机断层扫描

电子计算机断层扫描(Computed Tomography简称CT)是使用计算机图像软件将通过X线获得的人体截面信息构造生成人体断层图像的技术。X线发射装置、探测器、框体、图像服务器和图像处理软件等软硬件组成了CT机。其中X线发射器和探测器是CT机的核心硬件构成。CT断层成像的主要原理是物体对X线的吸收效应。X线在穿过物体时会因为被以吸收为主的物理效应等原因而衰弱。穿过物体的X线会被探测器中的光电转换器转换为与X线强度有关的电信号,这些电信号会经过模拟/数字(D/A)转换电路的计算处理成可以被计算机识别、读取、计算的数字信号,这些数字信号就是剩余X线的计量,通过计算机的计算可以得知X线被吸收的计量。计算机图像处理软件算法将当前断层划分为被称为体素的数量有限、体积相同的长方体,以X线被吸收的计量为依据通过算法计算出各个体素对X线的吸收系数,计算出X线衰减系数矩阵。再由X线衰减系数矩阵计算出对于当前断层体素的CT值矩阵,然后根据各体素的CT值计算出断层图像的像素的灰度值,等到重建CT图像。计算机采集和计算得到的数据可以储存在光盘或者磁盘中。

1.2.2 正电子发射型计算机断层成像

正电子发射型计算机断层成像(PET)是一种可以显示人体生物分子代谢、受体及神经介质活动的先进放射临床影像检查技术。通过对葡萄糖、蛋白质、核酸、脂肪酸等生物代谢所必需的物质标记放射性元素,然后将被标记过的代谢物质注入人体内循环代谢。短半衰期的放射性元素在衰变过程中会释放正电子,在不到一毫秒的时间内,正电子与一个电子相遇、湮灭、释放一对能量为511keV的方向相反的一对光子。然后通过高灵敏的光子探测器采集,计算机进行辅助矫正、计算、分析和处理获得被标记的代谢物质在生物体内流动、代谢、聚集情况信息的PET图像,进而获取关于疾病的诊断信息、治疗的效果、脏器功能等多方面临床信息。目前,各大医院主要使用氟代脱氧葡萄糖作为标记物来检查恶性肿瘤,因为恶性肿瘤拥有旺盛的葡萄糖代谢能力,葡萄糖会大量聚集在恶性肿瘤周围,可以通过PET图像反映出来。现在由于门控技术的出现,将PET技术与CT技术结合起来的复合影像设备PET-CT提供了具有PET反映的代谢功能信息和CT获取的高精度密度信息的数字图像,克服了两种技术各自的缺点,提高了临床影像检查的精度。

1.2.3 核磁共振成像

核磁共振成像(Nuclear Magnetic Resonance Imaging缩写:NMRI),为了防止患者对核(Nuclear)不必要的恐惧也称磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging缩写MRI)。MRI是利用处在静磁场的一些物质的原子核会与另一交变磁场发生共振,吸收交变磁场能量,在交变磁场停止后,释放特定频率电磁波的物理现象来进行医学成像的技术。在医学MRI中主要是利用水分子中的氢原子核的磁共振效应。通过使用特定频率的电磁波为氢原子核充能使其处于激发态,然后停止交变磁场,处于激发态的氢原子核会释放能量回到低能量状态,能量以特定频率的电磁波释放,通过探测器采集释放的电磁波信号,送入计算机中进行处理获得MRI图像。

MRI具有可以获取多种截面断层图像、无须造影剂、无放射性、携带功能信息的优点;同时也有空间分辨力差,含部分金属人造器官的患者不宜进行检查的缺点。

1.2.4 光学检测技术

由于物质具有多种光学性质,所以可利用这些特性来进行定性、定量和结构无损伤的分析,这种技术叫作光学检测技术。该技术的灵敏性较高,而且分析速度很快,使用起来较方便。光学检测技术主要包括旋光检测、折光检测、荧光检测、分光光度检测、散射光谱检测等。其中,应用于生化领域的是分光光度检测、旋光检测和荧光检测。

分光光度检测是一种定量检测技术,通过对分子独特的吸收光谱的测量计算其物质含量。

旋光检测技术是根据光活性物质对偏振光所具备的特殊的旋角方向和大小来检测的。旋光度指的是偏振光旋转的方向和角度,它主要由物质本身的结构决定,但也会受入射光的波长和温度的影响,假如是溶液,也会与溶液性质、浓度和厚度有关。对物质做旋光检测可以定性和定量的分析。

荧光光谱检测技术是根据被荧光标记物标记的物质吸收能量而发出荧光的特性进行对物质定性、定量分析的技术。

1.2.5 质谱

质谱,又名质谱法,通常意义上是指广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子测量离子荷质比(电荷/质量)来鉴定化合物的一种专门技术。

将化合物在离子源中进行放电电离,产生各种带正电荷的离子。由于物质中不同元素的特性,不同离子所带电荷和质量不同,荷质比不同。不同荷质比的离子经电场加入进入分析器。在分析器中,利用电场和磁场对于不同荷质比的离子进行分离,使离子形成空间和时间上的分离,从而获得质谱。 Yioy1Usi25O9RSrTJj2HNTtnCo/TQpfOXjCeOSkk6FZxKB4A5g3EvC8NxoqzgNaw

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