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三、物联网胸部疾病放射学诊断实施
可以按图3-1采用的流程实施物联网胸部疾病放射学诊断,其中包括二维码扫描,输送患者信息,按照要求采集放射学信息,传送到云服务器,储存和分析结果,以及定期随访。
图3-1 物联网放射学诊断示意图
(一)放射学诊断设备
可以采用无线或有线设备进行物联网放射学诊断。医学数字成像技术始于20世纪70年代,继CT之后涌现出了一批以数字方式成像的医学影像诊断设备,如CR(计算机X线摄影)、DR(数字X线摄影)、DDR(直接数字X线摄影)、DSA(数字减影血管造影)、CT(计算机断层扫描)、MR(磁共振成像)、USG(超声成像)、y-scintigraphy(y射线闪烁摄影)、SPECT(单光子发射断层扫描)、PET(正电子发射断层扫描),这些成像技术的一个共同特点就是以计算机为基础,使图像信息数字化。医学数字成像技术可按成像源和成像方式分类。按成像源分有4种:X线、磁场、光波和核素;按成像方式分有2种:间接数字成像和直接数字成像。
以X线为成像源的设备最多,包括CR、DR、DDR、CT等。
1. CR
20世纪80年代初,日本富士胶片公司的高野正雄(Masao Takano)把CR正式推向市场,1981年6月,比利时布鲁塞尔国际放射学会年会将该年定为“放射学新的起步年”。CR的最大贡献是实现了传统的X线摄影的数字化。
2. DDR
1997年美国Sterling公司开发并向市场推出了首台DDR。外形与普通X线机无任何区别,其核心部件是平板探测器(flat plane detector,FPD)。它被誉为放射学史上最为重要的技术突破之一。只要将FPD固定于立式胸片架或平床下面,就可以作X线数字摄影,包括常规、断层及能量减影。真正使传统放射全方位数字化。
3. DR
常用的成像介质可有非晶硅、CCD或多丝正比室。其主要优点是成像的分辨率优于CR,使用寿命长。
以磁场为成像源的MR,以超声波为成像源的USG,以核素为成像源的y-scintigraphy、SPECT、PET其成像原理各异,技术上更为复杂,除二维B超外,MR、核素成像及CT均不在一级医院推广之列。
按成像方式分类,除了DDR为直接数字成像外,CR、DR、CT、MR、USG、核素成像均为间接数字成像。
(二)物联网放射学诊断摄片条件要求 1. CT
胸部CT是目前诊断肺癌的重要手段,可提示病变所在的部位和累及范围,可为区分其良、恶性提供重要参考意见。低剂量螺旋胸部CT(low dose CT,LDCT)可以有效发现早期肺癌,已经逐步取代X线胸片成为较敏感的肺结节评估工具。当高度怀疑或明确诊断为肺癌时,仍需进行胸部增强CT检查。LDCT较普通X线胸片可检出更多结节(包括早期癌)。美国国家肺癌筛查试验结果显示,LDCT筛查较X线胸片可降低高危人群肺癌病死率的20%。LDCT分辨率高,无前后结构重叠,对小病灶和早期肺癌的检出率显著高于普通X线胸片,通过减低剂量减少了对受试者的潜在辐射损伤,同时也降低了对球管和探测器的损耗。但LDCT图像质量不如常规剂量CT,因此需要有经验的影像医生完成读片。对有阳性结果发现者需制定和遵循规范合理的后续随访计划,将LDCT假阳性和后续有创性诊断技术尽可能减至最低。建议基线和随访CT扫描的技术参数为:总辐射暴露剂量≤5mSv,kVp 为120,mAs≤60,机架旋转速度≤0. 5,探测器准直径≤1. 5mm,扫描层厚≤3mm(最好≤1. 5mm),扫描间距≤层厚(3D或CAD辅助应用时需有50%重叠),扫描采样时间≤10秒,呼吸时相为深吸气末,CT扫描探测器≥16排,不需要造影剂。
LDCT检查发现肺内结节时,需描述所在部位(叶、段、是否位于胸膜下)、大小(测量最长径,有条件的单位可计算结节体积)、密度(实性/混合性/磨玻璃样)、钙化(有/无,中央/偏心,爆米花样/同心环型/分散点状)和形状(圆形/卵圆形/片状/不规则)、边缘(光滑/分叶/毛刺),标注结节所在图层编号。有既往检查结果者,需与历史影像结果比较,若结节无明显变化,注明病灶稳定时间,若结节有变化,则注明目前结节数量、大小、密度等与基线相比的差异之处。
2. MRI
MRI扫描由于多参数、多方位成像及血管流空现象,对肺门区、纵隔旁以及双肺尖区域肿块和结节的诊断和良恶性鉴别有重要价值,对肺门区、纵隔内淋巴结有无转移和大血管、心脏、骨骼和脊髓是否侵犯较CT有优势,对肺癌分期有一定的价值。对于需要增强扫描而碘过敏的患者,MRI增强扫描是另一个可供选择的方法。另外,弥散加权磁共振(DW-DWI)通过对人体中水分子布朗运动的分析,能够较为灵敏地诊断肺癌及淋巴结转移,并在确定肺癌病理类型方面提供有价值的参考。
建议基线和随访MRI扫描的技术参数为:采用1. 5T超导磁共振机,体部线圈,常规MRI平扫、轴位扫描、冠状位扫描,根据需要加扫矢状位及斜位,吸气末屏气扫描。主要扫描序列及参数:T1-fl2d:TR/TE 189ms/4. 76ms,T1-fl2d-fs:TR/TE 182ms/2. 39ms,T2-haste:TR/TE 500ms/34ms,T2-blade-fs:TR/TE 2960ms/90ms,DWI:b值= 700ms,TR/TE 2657. 50ms/82ms,回波链长度(ETL)25,重复次数(NEX)2,层厚8mm,层间距10mm,矩阵320×256。与CT相比,MRI在明确肿瘤与大血管之间的关系和发现脑实质或脑膜转移上有优势,而在发现肺内小病灶(直径<5mm)方面则不如CT敏感。
3. PET
PET/CT显像检查是PET与CT两种影像技术有机地结合在一起的新型影像设备,临床上常用 18F-FDG作为示踪剂,是一种脱氧葡萄糖类似物,其在体内的代谢途径与葡萄糖基本相同,与正常组织相比,恶性肿瘤组织对葡萄糖代谢摄取率更高,恶性肿瘤组织对 18F-FDG高摄取后,病变部位FDG放射性异常浓聚可早期发现和诊断恶性肿瘤。
患者检查前禁食4~6小时,空腹血糖波动在4. 3~7. 2mmol/L之间,肘静脉处按0. 12~0. 2mCi/kg注射 18F-FDG显像剂,60分钟后开始进行全身扫描显像。影像诊断结果由3位经验丰富的影像学医师独立阅片,分别以冠状面、矢状面、横断面观察,由图像后处理系统自动计算出高代谢(以纵隔血池为标准,高于纵隔血池的为高代谢)病灶的标准摄取值(standardized uptake value,SUV)。PET/CT有助于无创性鉴别良性和恶性结节,甚至还可为选择病灶进行活检或穿刺检查提供重要的参考价值,在高代谢的病灶处活检更容易得到可靠的结果。但鉴于其价格昂贵,不推荐作为常规检查。对直径5mm以下的病灶或磨玻璃样阴影的诊断价值受到限制。
(三)放射学诊断信息传送
通过提高物联网医学会诊应用技术,保证会诊质量。物联网医学会诊所需要的载体有单向和双向卫星、有线无线、电话线、贴中继、综合业务数字网、数值数据网通讯技术,与此同时,计算机技术、声像图像处理传输技术有了新的突破,为物联网医学发展提供了有利的技术条件,但是在国内目前电话线路技术有时达不到理想会诊效果,尤其图像和声音不能同步,从而影响了会诊质量,要想解决线路不足问题,需有宽带和卫星系统,才能保证会诊质量。双向卫星会诊系统,优点是速度快,实时传输,静态图像的传输质量高。采用此系统会诊效果明显提高,同时还能指导外地医院对诊断的疾病进行现场治疗,从而使物联网医学会诊在呼吸系统疾病诊治方面发挥更大作用。
图像存储和传输系统(picture archiving and communication system,PACS),是一种集图像显示、存储、管理、传输于一体的系统。其最终的设想是完全由数字图像代替胶片。PACS系统主要由图像采集(采集CR、CT、MR等图像),存储(包括服务器、磁盘阵列、磁盘库),显示(各终端)和网络(局域网)等部分组成。
开展数字成像技术时必须作统一的规划和设计。在引进数字成像设备时必须考虑图像的存储传输。如果规格不同,相互间就不能连通,各自为政,成为孤岛,形不成网络。只有当各种数字成像设备和HIS、RIS、PACS得到合适的整合,才能形成一个完整的数字网络。我们可以看一看下面这个简单的工作流(workflow)。
HIS、RIS、PACS如要整合就要遵循一个统一的标准,目前国际上公认的两个技术标准是DICOM3. 0和HL7。
1. DICOM3. 0(digstal imaging and communicationsin medicine)医学数字成像传输标准和协议 1985年ACR(American college of radiology)和NEMA(national electrical manufacturers)开发出了DICOM,之后逐渐升级到目前的DICOM3. 0,全世界均承认并加以采用。
2. HL7(Health Level 7)单有数字成像的传输标准还不够,其他的信息资料如文字、表格等也需有统一的信息交换标准,这就是目前国际上公认的HL7标准。它是1987年由美国国家标准总局(American National Standards Institute,ANSI)制定。2014年9月在美国加利福尼亚圣地亚哥举行了第19届年会。我国于2001年10月召开了首届HL7全国应用研讨交流会。
通过上面的整合,我们可以形成一个一级医院数字成像技术的初步框架及其在数字医院中的位置。这样的框架概括起来就是:以CR、CT、MR为主体,整合HIS、RIS、PACS,遵循DICOM3. 0和HL7标准,在技术和后勤的保障下,形成的一级医院数字成像基本模式。我们相信在实践中,通过不断地完善和更新,必将开创出一条物联网医院数字成像技术的卓有成效之路。
(四)放射学诊断信息云平台软件分析
物联网医学会诊前,首先要有申请医生做好会诊前患者各项肿瘤检查工作,填好会诊申请单目的及要求,同时把患者详细病历摘要、各种化验结果、影像资料等,送到云端会诊中心,预约会诊时间,采用医用扫描仪及电子计算机对所有资料进行处理转化为电波数据,传送到对方。另外还可以采用数码照相机拍摄文字报告、化验单等传到对方,才能保证会诊要求。若请求会诊方的病历资料准备不足或原始相关信息资料有误差,势必影响专家对疾病的判断及诊断治疗效果,所以物联网医学会诊资料准备齐全,对疾病诊断及治疗起到重要作用。