《納米材料在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像上的應(yīng)用研究》論文發(fā)表期刊：《信息記錄材料》；發(fā)表周期：2021年09期

《納米材料在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像上的應(yīng)用研究》論文作者信息：祝蕾（1970- ），女，山東單縣，本科，副主任技師，研究方向：心電學(xué)技術(shù)。

　　【摘要】當前，醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)整體質(zhì)量不斷提高，人們的健康理念和要求也不斷提升 , 但現(xiàn)代醫(yī)療體系中的影像技術(shù)很難支撐起人們過高的診斷要求，醫(yī)學(xué)成像診斷領(lǐng)域的弊端也漸漸顯現(xiàn)出來，如正電子發(fā)射計算機斷層掃描成像(positron emission computed tomography,PET)、X射線斷層掃描成像(computed tomography,CT)的檢查成本費用偏高、熒光成像及光聲成像的組織穿透力低等。本文對磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)、X 射線斷層掃描成像(computed tomography,CT)、正電子發(fā)射計算機斷層掃描成像(positron emission computed tomography,PET)、光聲成像(photoacoustic imaging,PAI)等納米材料在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用進行了簡要分析，希望為相關(guān)研究提供參考。

　　【關(guān)鍵詞】醫(yī)學(xué)影像;納米材料;醫(yī)學(xué)診斷

　　1引言

　　納米材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著極其活躍的成像性質(zhì)和突出的治療效果，被越來越多的研究人員關(guān)注，越來越多地應(yīng)用于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域和腫瘤癌癥的治療。在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域，筆者選取了臨床上最常用x射線斷層掃描成像(CT)

　　成像及磁共振成像(MRI)等檢查方法和光熱治療方法，探討納米材料在醫(yī)學(xué)影像中的應(yīng)用。

　　2納米材料

　　2.1概述

　　通常情況下，我們認為納米材料指的是單元結(jié)構(gòu)尺寸為納米級別的新型材料，具有表面原子多、面積大、性能活躍的特點，且相鄰的單元之間存在相互作用等關(guān)系。基于這些優(yōu)勢，現(xiàn)階段人們通常將納米材料應(yīng)用到電子技術(shù)、生命科學(xué)、醫(yī)藥學(xué)等領(lǐng)域。當前，在醫(yī)學(xué)范圍內(nèi)針對納米材料的研究主要分布在影像診斷疾病和腫瘤的診療兩個方面。影像診斷疾病方面，以納米造影劑為基礎(chǔ)，通過磁共振成像(MRI)、X射線斷層掃描成像(CT)、正電子發(fā)射計算機斷層掃描成像(PET)、光聲成像(PAI)等方法技術(shù)對疾病進行有效診斷。在針對腫瘤的治療上，對納米生物材料進行重新構(gòu)建，針對不同的部位、不同程度的腫瘤采用放化療、光熱治療等1

　　2.2納米材料的應(yīng)用

　　當前，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中常用的成像方式主要包含磁共振成像(MRI)、x射線斷層掃描成像(CT)、正電子發(fā)射計算機斷層掃描成像(PET)、光聲成像(PAI)成像等，而納米材料作為一種現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像中成像領(lǐng)域常用的對比劑，發(fā)揮的作用越來越大。和傳統(tǒng)意義上的對比劑相比較，納米材料具有尺寸可控制、特殊的光學(xué)性能和高效的負載率等優(yōu)勢。近年來，隨著納米分子材料的制備工藝不斷得到完善，出現(xiàn)了很多優(yōu)良的納米粒子對比劑，并很快在臨床上得到應(yīng)用。

　　由于納米材料擁有極高的穩(wěn)定性和抗菌性，且價格較為低廉，因此備受專家學(xué)者的關(guān)注。比如鈦納米材料就是一種具有超強催化效果，能夠快速分解甲醛、苯等毒害氣體，起到快速滅菌效果的物質(zhì)。因此，有學(xué)者認為，納米材料在自清潔領(lǐng)域具有超強的發(fā)展空間。

　　其次，在當前的催化領(lǐng)域也有很多地方運用到了納米材料和技術(shù)。催化劑能夠提高物質(zhì)的反應(yīng)效率、加快其反應(yīng)的速度，因此，在化學(xué)領(lǐng)域的地位十分重要。但是，傳統(tǒng)意義上的催化劑卻存在催化效能低下、制備困難的缺陷，很容易帶來原材料的浪費和污染的環(huán)境。而納米材料具有表面原子多、面積大、性能活躍的優(yōu)勢，能在很大程度上提高物質(zhì)反應(yīng)的速率，且通過一些技術(shù)手段還能實現(xiàn)對物質(zhì)反應(yīng)的精準把控，進而給化學(xué)反應(yīng)帶來更多的可能。不僅如此，納米材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用也較為廣泛，比如生物芯片、生物探針、熒光影像診斷等。隨著人們對生命科學(xué)探索進程的不斷推進，一些新型藥物和診斷方法相繼出現(xiàn)，然而新藥只有結(jié)合全新的輸送方式，才能保證藥物的療效，降低副作用。在將納米技術(shù)應(yīng)用到藥物輸送的這一過程中，可以將藥物分子直接輸送到病變的組織中，實現(xiàn)靶向治療[23醫(yī)學(xué)影像3.1簡介

　　當前，醫(yī)學(xué)影像技術(shù)是我國醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展速度較快的一個重要組成部分。理論意義上，醫(yī)學(xué)影像學(xué)是一種需要借助 射線、電磁波、超聲波等媒介作用到人體上，將組織器官的結(jié)構(gòu)和密度用圖像的方式表現(xiàn)出來，為醫(yī)生診療疾病提供輔助的一種技術(shù)。隨著醫(yī)學(xué)與計算機技術(shù)的不斷融合，我國的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)得到快速的發(fā)展，且己基本完成了從輔助學(xué)科向支撐性學(xué)科的角色轉(zhuǎn)換，應(yīng)用范圍也越來越廣泛。

　　3.2 X射線斷層掃描成像(CT)成像

　　X 射線斷層掃描成像(C T)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像的一個重要組成部分，在臨床醫(yī)學(xué)的實踐中發(fā)揮著重要作用。目前，部分高分辨率的 CT 能實現(xiàn)對各種人體組織和器官系統(tǒng)(如心腦血管系統(tǒng)、主要器官、骨骼、病變組織等)的高清成像。基于此，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)體系中，C T 憑借超高的使用頻率和便捷性、實用性及輔助性，已經(jīng)成為一種比較常見的臨床診斷工具。尤其是在新冠疫情的沖擊下，C T 的使用量出現(xiàn)飆升，C T 掃描儀的工作人員需求量激增，有材料學(xué)專家預(yù)測，全球范圍內(nèi)操作CT掃描儀的工作人員數(shù)量已接近百萬人大關(guān)[

　　3.3磁共振成像(MRI)

　　隨著醫(yī)療技術(shù)手段的持續(xù)發(fā)展，人們對醫(yī)學(xué)的需求不斷提高。當前，在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如何提升醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的靈敏度成為了一個熱點話題，作為醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的一種，磁共振成像(MRI)也得到了更多專家學(xué)者的關(guān)注。MRI常被人們用在軟組織的結(jié)構(gòu)高分辨成像領(lǐng)域，是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中一種非侵入性的診斷手段。MRI的優(yōu)點主要包含成像的靈活性高、患者的接受能力強、能對生理參數(shù)進行評估等。現(xiàn)階段，隨著MRI技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)研究人員紛紛嘗試利用互補成像探針和造影劑來提高其成像的靈敏度和檢測能力。

　　4納米材料在醫(yī)學(xué)影像診斷中的應(yīng)用近年來，專家學(xué)者在納米材料的合成與應(yīng)用領(lǐng)域的研究越來越多，尤其是在將納米材料應(yīng)用到醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域以及對腫瘤的臨床診斷研究。

　　4.1 x-射線CT成像在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的應(yīng)用x射線斷層掃描成像(CT)實現(xiàn)成像主要依托于x-射線和機體組織之間的相互作用。通過不斷旋轉(zhuǎn)x-射線和光波探測器，x-射線就能從多個角度作用到機體組織，其產(chǎn)生的折射光線會被光波探測器接收，通過計算機技術(shù)和終端的處理，最終形成斷層圖像。CT以其成像空間辨析度較高、采集速度快等優(yōu)勢，成為當前應(yīng)用最廣泛的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)之一

　　在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像診療疾病的過程中，CT常見于輔助觀察人體器官或機體組織的結(jié)構(gòu)解剖，如腦部、心、肺部和腹部器官等。但是和MRI成像技術(shù)相比，CT對軟組織的分辨能力不到位，針對一些疾病的診斷還需要造影劑的介入才能提高對軟組織的觀察效率。因此，臨床檢查中，相當一部分的患者必須注射造影劑才能輔助CT檢查。人們通過研究發(fā)現(xiàn)，當 射線照射到機體組織時，組織會將X射線光子吸收，使得x射線的密度降低到一定的范圍，醫(yī)學(xué)界稱這一現(xiàn)象為質(zhì)量衰減系數(shù)。而因為物體之間的密度不同，不同組織的衰減系數(shù)值也不相同。將X-

　　射線CT成像相結(jié)合，x射線照射到組織，其產(chǎn)生的衰減系數(shù)值越大，對CT強化效果就會越好，也就取得了更好的CT成像效果t

　　4.2熒光成像在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的應(yīng)用MRI、CT等成像技術(shù)有著分辨率高、穿透力強的優(yōu)勢，因此在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域發(fā)揮著十分重要的作用。但是，這類成像技術(shù)也有一定的弊端，比如：采集圖像信息時候需要耗費的時間比較長等。這也是長期以來困擾影像學(xué)發(fā)展的一個難題，直到熒光成像的出現(xiàn)，這種局限性才被突破。在特定的情況下，熒光成像擁有更高的空間分辨率以及超強的靈敏度。但是，受到光的傳播特性，光線穿透組織的能力較弱，再加上光線散射引起的成像辨析度降低，機體組織內(nèi)的內(nèi)熒光成像就很容易被阻礙，降低了實用性。所以，今后需要研發(fā)新的熒光成像技術(shù)。

　　4.3光聲成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的應(yīng)用

　　當納米材料接收到光源信息之后，會將光能吸收并發(fā)生膨脹，進而轉(zhuǎn)換成特殊的聲波，我們稱這一現(xiàn)象為“光聲效應(yīng)”。在這一效應(yīng)中，由于光源照射到組織之后產(chǎn)生的波長不同，光線抵達組織的深度也會有所不同。同時，在這一過程中，光束會產(chǎn)生多重吸收和散射的現(xiàn)象，出現(xiàn)一種能夠吸收光波的物質(zhì)(生色團)，這一物質(zhì)在吸收了光能后，會發(fā)生分子的振動和熱彈性膨脹，迅速將光能轉(zhuǎn)化成熱能，這一現(xiàn)場會增加組織局部的壓力，并產(chǎn)生特定的聲波源，同時超聲傳感儀器就能探測到組織表面的聲波，轉(zhuǎn)換成電信號并生成光波圖。因為光聲圖像需要探測的聲光信號來自不同空間和不同的機體組織，光線的能量積聚很容易受到機體組織物理性能的影響，且產(chǎn)生的熱量能直接影響到超聲信號的波長，所以通過觀察超聲信號的波長變化能判斷組織的物理特征變化。

　　4.4 PET/CT成像在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的應(yīng)用PET指的是把具有放射性的核素標記化合物載體上，并確保這一化合物順利參加組織內(nèi)部代謝的過程。當這些核素進入并作用到機體組織后，在新陳代謝的作用下，放射性核素會進行自我衰變，其產(chǎn)生的電子輻射會轉(zhuǎn)變成能量相同但方向相反的光子。CT則是采用特定的算法，對X射線通過組織時射線衰減的系數(shù)進行計算處理，再將得出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成灰度分布成像的過程.PET/CT不僅兼具了PET成像和CT成像的功能，更對兩者進行有機統(tǒng)一，實現(xiàn)了二者共用一個影像檢查系統(tǒng)，使其檢查結(jié)果既能對病患部位組織的生理形態(tài)進行評估，又能評估其生理功能和代謝情況。不僅提高了醫(yī)療診斷的質(zhì)量，也能提高診斷的精準度。

　　5結(jié)語

　　納米技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域推動了細胞、組織層面對疾病探測診斷的研究發(fā)展，彌補了傳統(tǒng)影像的不足，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像方向取得了較為顯著的成就，對未來的醫(yī)學(xué)模式產(chǎn)生了革命性的影響。以納米材料為基礎(chǔ)的技術(shù)能有效實現(xiàn)多模式、靶向醫(yī)學(xué)成像，不斷提高其診斷效率，讓醫(yī)學(xué)影像更好地為患者服務(wù)。

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