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數位影像於現今獸醫影像診斷領域的進展
 
 

長青動物醫院 影像診斷科 胡國誠 獸醫師

前言
「影像醫學」在臨床醫學領域裏是指利用放射線、核磁共振或是超音波原理所形成的影像,以此提供病情診斷或治療的依據,這其中包括有:一般傳統的放射線攝影、螢光透視放射線攝影、電腦放射線攝影(Computed Radiograph, CR)、數位放射線攝影(Digital Radiography, DR)、電腦斷層掃描儀、利用放射線同位素來做追蹤子(tracer)的核子醫學檢查,非放射線來源的診斷儀器如超音波、核磁共振掃描儀等。

放射線學的發展,自1895年11月8日的德國物理學家倫琴(Wilhelm Conrad Roentgen)首度發現 X光以來,至今不過百餘年的時間,期間放射線在醫學上的發展日新月異,現在舉凡是醫學上的診斷或是治療,影像醫學都扮演著舉足輕重的角色。

在台灣,獸醫影像醫學在近十年因硬體設備價格下降與對疾病診斷求知若渴的帶動下,利用數位影像來輔助臨床理學檢查並同時縮短診斷時間,除了提供相較以往膠片影像更清晰的畫面,且更大的影像寬容度讓因為曝射條件錯誤造成廢片的機率大幅降低,而在電腦斷層掃描儀的出現更提供了立體多平面影像讓病灶位置與其相對鄰近組織關係無所遁形,將影像診斷有更往前推向一個前所未有的境界。「To see is to believe」,診斷的黃金標準,以X光為基礎而發展出各式各樣的檢查工具,無非是要讓醫師們更能掌握和了解疾病的全貌,讓病畜快速獲得最合宜的處置。

電腦放射線攝影(Computed Radiography; CR)與數位放射線攝影(Digital Radiography; DR)
電腦放射線攝影(Computed radiography)是在1980年代早期,由富士醫療系統(Fuji medical system)部門最先研發出來,並且運用到人類醫學臨床診療上。經過數十年的發展至今,全球不管人醫或是獸醫影像醫學部門都已漸漸轉換這新的設備儀器,和傳統的放射線比較,數位化的放射線攝影呈現更高寬容度的影像,人醫的研究報告中也顯示能提供更清楚的診斷影像,也能有效降低廢片的產生。然而對於受檢病患的輻射劑量是否能有效降低,仍眾說紛紜,但普遍想法仍是認為相較於傳統膠片X光攝影,可用較低劑量的曝射條件就可以達到具診斷價值的影像,所以是有效降低動物的暴露劑量。另外,數位化後的影像藉由PACS(Picture Archiving and Communication System)的相應產生,整合所有相關醫學影像檔案讓傳輸和檔案管理更加便利,甚至在院與院之間的溝通也可更加無礙,達成一個無片化的醫療環境,也為醫院節省人力與空間上的資源浪費。

CR包含了四個基本元件:影像板(Image plate, IP)、雷射影像讀出系統(Laser image reader)、影像處理系統(Image processor)以及影像儲存系統(Image recorder)

CR對傳統一般攝影的改變主要是將膠片改換成數位影像,捨棄了膠片使用,取而代之的是稱之為「影像板(Image plate, IP)」的影像儲存介面,在接受X光照射之後,激發了影像板內的螢光物質與稀有元素後形成潛影,再以雷射讀出系統利用光電轉換將潛影激發轉換成數位訊號,經過影像軟體處理後即在電腦螢幕上呈現。若是想要輸出成膠片式X光片,也可以利用乾式雷射輸出系統,即可產生如傳統膠片式的X光片,但現今也已經少見。

而DR則揚棄了IP板,所以省略了抽換片匣與讀片的步驟,取而代之的是利用稱為「平板偵檢器(Flat panel detector, FPD)」直接將X光轉換成可見光後,隨即光電轉換成數位訊號進行影像處理,所以中間過程大幅減少因訊號轉換、傳遞所產生的耗損或失真,所以影像動態範圍也就更大。如圖1.所示。

圖1.
數位診斷影像精細度的進展:圖a至圖d分別為類似體型的中型犬胸腔側照,並局部放大後肺葉細節,圖a為膠片X光片,圖b.為CR,圖c為DR影像,其中圖b與圖c為同一個病畜,而圖d則為CT於後肺葉區域的橫切面影像。影像對於肺葉內小血管紋路由原先膠片X光片的不甚清晰直到DR影像可以清楚描繪細節。CR與DR數位影像都可以經由軟體去修正影像動態範圍、對比度與清晰度,所以配合適當的X光曝射條件、標準影像的認知以及所附的影像軟體操作熟悉度,相信都可以調整出深具診斷價值的影像。而CT呈現立體空間的解剖影像,對於評估肺臟微小病變與病灶定位更功不可沒。

相較傳統的膠片X光片,數位化的影像最主要的優點是可以大幅降低檔案儲存的空間,對於設備需求也可以省去暗房設置、洗片機和顯影、定影液的消耗,也無須去考慮到廢液處理是否合乎法令規章,或是對環境產生污染。

另外因為IP或是FPD的寬容度較傳統X光片表現更佳,所以影像清晰度更優於傳統的膠片X光片;也因為有更佳的寬容度,對於照射X光時的劑量選擇,影響也相對較小。也由於是數位影像,操作者介面可以如一般電腦繪圖軟體使用方式,調整影像對比度或是測量所需數據。
較高的儀器價格是獸醫主要考量,但相對的這僅是在第一次裝機時所必須付出的成本,轉換成數位影像後,X光底片、顯影劑、定影劑或是洗片機甚至暗房設置等,即可節省後續的持續性成本支出。

數位化的醫學影像是未來勢必發展的方向,許多相關類似的探討文獻漸漸被報導出來。對於在獸醫電腦放射線攝影中,條件參數的選擇以及保定人員接受的輻射劑量,都將和以往的傳統放射線攝影有所差異,在如何選擇最適合的條件參數產生最佳診斷價值的X光片,以及維護保定人員接受劑量能符合ALARA(As Low As Reasonably Achievable)準則,都必須再進一步探討。

電腦斷層攝影(Computed Tomography; CT)
電腦斷層攝影(Computed Tomography; CT)是在1972年由Godfrey N Hounsfield與Allan M. Cormack最先整合各項技術而推出的新觀念醫療影像檢查儀器,並且在1979年獲得諾貝爾生理醫學獎,經過數年發展至今,CT已經演變至第四代,但以第三代模型為基礎結合了集電環(slip ring)技術,讓電流供應以及資訊交換獲得改善,推展出的螺旋式掃描(Spiral/helical scan)更可以將掃描時間由原先的數十分鐘縮短至數分鐘,軟體的發展也讓掃描的影像可經由重組形成各方向性切面或是3維影像,讓CT不再僅限於單一橫切面的影像,對於病灶的定位有突破性的貢獻,也讓病灶篩檢率更提高。例如圖2.病例。


圖2.
病例為一11歲已結紮雄性拉不拉多犬,有經病理學確診的口腔黑色素瘤病史。圖a為胸腔右側照(已截圖放大),除可見到較為明顯的肺臟紋路之外,並沒有特異性的發現。圖b為胸腔腹背照(已截圖放大),可以見到後肺臟區域有過度曝光的情形以至於肺臟紋路細節皆隱蔽而無法評估,而與右側第6肋骨重疊的軟組織影像確定為體表的團塊。圖c.胸腔電腦斷層掃描下則於右後肺葉支氣管旁明顯發現一邊界完整的軟組織結節,經測量直徑約7.5mm。另外仔細於其他肺野區域也可以發現數顆獨立且更小的軟組織結節,如圖d所示,經測量直徑約2.5mm。因此懷疑已經有肺臟的轉移。

在獸醫的運用上,動物皆必須接受全身麻醉以減少躁動所帶來的影像模糊,另外正確與精準的擺位則有助於結果的判讀與影像的重組,對於因為呼吸或是心臟跳動所產生的移動假影(Motion artifact),雖無法避免會造成些許的干擾,但可利用掃描參數的設定或是麻醉調控與暫時停止呼吸技術來降低。

在獸醫臨床檢查運用上,CT對於神經系統與附近組織能呈現不錯的解剖影像,有時也需要顯影劑的配合來協助診斷,例如血管注射顯影劑或是脊髓腔造影。但是若需要更進一步的探詢脊髓的細節,仍會以核磁共振掃描影像(Magnetic Resonance Image; MRI)來擔任,但CT的較短的掃描檢查時間,對於急診頭部外傷病患則是首選。面部骨骼眼眶和鼻腔構造或是胸腹腔軟組織的診斷,CT也有很好的解剖診斷能力。

高階影像儀器的設置對於獸醫或是飼主而言,在經濟上都是一項不小的支出,因此,獸醫如何建立臨床適用的掃描參數,以提供完善的掃描技術和判讀基礎知識,讓每一次的檢查都能適得其所並提供最完善的臨床資訊,都是獸醫師接下來重要的課題,也才不會造成醫療資源的浪費。

核磁共振影像(Magnetic Resonance Image; MRI)

近代物理關於核磁共振現象是在1946年即被發現到,然而運用到醫學領域的核磁共振掃描儀,則是在距今不到50年的1973年由Paul Lauterbur與Peter Mansfield發明問世,這醫學影像儀器為醫療帶來劃時代性的進步,這兩位科學家也在2003年共同獲得諾貝爾生理醫學獎。

MRI相較於CT,不具游離輻射特性、直接可以提供多方向性的解剖切面,以及對於軟組織有更高的解像能力,而使得在臨床醫療上原本CT的局限性找到解決方式。臨床MRI檢查參數包括有T1WI、T2WI、質子密度(Proton density)、FLAIR(Fluid attenuation inversion recovery)等等,可針對所需要的組織結構或懷疑病灶選用不同參數以提供更多的訊息以協助診斷。

一般而言,MRI是檢查腦部疾病與脊髓神經系統的理想工具,它能提供比CT更多且更精細的訊息,然而較長的檢查時間和較多的檢查限制,也使獸醫運用也較有侷限性。

低磁場與高磁場核磁共振掃描儀,以後者較能提供較快的掃瞄速度與精細的影像,然而高磁場核磁共振掃描儀(1.5T或3T)是以半導體技術創造出穩定的強大磁場,本身儀器設置成本較高且對於設置地點環境的要求也較嚴苛,但可預期的影像會較精細,探索的領域會更深入一層。

結論
在台灣,獸醫影像醫學是一個持續發展的領域,現今寵物所扮演的角色也越來越重要以及飼主對於醫療品質的要求,我們獸醫師提供的服務也就必須更加嚴謹與專業。只要善加利用X光攝影技術與適當選用高階影像儀器與技術來輔助診斷,不論是對於疾病的評估、術前計畫或是預後的追蹤都非常有幫助,也可減少突發的窘境或是不必要的醫療糾紛。此外,因影像診斷的進步,讓後起的獸醫師更有空間與機會汲取新的的治療觀念與方式,讓台灣獸醫的各專業領域持續拓展疆域,往上提昇同時並往下扎根。

 
 
 
 
 
   
 

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