磁共振造影 (magnetic resonance imaging, MRI) 是利用核磁共振原理 (nuclear magnetic resonance, NMR)，以強大的磁場、電磁波和電腦計算功能，來建構人體器官和結構的詳細影像。MRI 本來被稱為核磁共振造影 (nuclear magnetic resonance imaging, NMRI)，但 MRI 並不使用有放射的元素，也不使用對人體有害的高能電磁波，加上一般人對 “核” 敏感，故改稱 “磁共振造影”。MRI 可用於身體每一個部分的成像，尤其是一些密度較小的軟組織，如大腦、肌肉、結締組織和大部分的腫瘤組織。檢查過程中不會有輻射暴露、不具侵入性、而且是無痛的。

運用原理

人體內總數最多的原子是水分子上的氫原子，氫原子核為單一質子，其自旋特性會產生磁場 (電磁效應)。將物體放置在磁場中，用適當的電磁波照射它，以改變氫原子的旋轉排列方向，使之共振，然後分析它釋放的電磁波，由於不同的組織會產生不同的電磁波訊號，經電腦處理，就可以得知構成這一物體的原子核的位置和種類，據此可以繪製成物體內部的精確立體圖像。

原子核在進動中，吸收與原子核進動頻率相同的射頻脈衝，即外加交變磁場的頻率等於拉莫頻率，原子核就發生共振吸收，去掉射頻脈衝之後，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以電磁波的形式發射出來，稱為共振發射。共振吸收和共振發射的過程就叫做 “核磁共振”。

將這種技術用於人體內部結構的成像，就產生出一種革命性的醫學診斷工具。快速變化的梯度磁場的應用，加快了核磁共振成像的速度，使該技術在臨床診斷、科學研究的應用成為現實，並推動了醫學、神經生理學和認知神經科學的迅速發展。

MRI 的限制及風險

從上市至今，已有超過 1 億 5 千萬人次接受過 MRI 檢查。每年，約有 1 千萬的患者接受 MRI 的檢查程序，只要採取適當的安全防範措施，MRI 已被證明是相當安全的。

進行 MRI 檢查的限制及風險有：

• 強大的磁場：如同超大型磁鐵，會吸引任何具磁性的金屬物質，可能會使受試者遭受傷害。進行 MRI 檢查時，要除去手錶、首飾、含金屬的服裝，若裝有心律調整器、人工金屬關節、接受腦血管動脈瘤結紮，以及腦部留有血管夾、助聽器、電子神經刺激器和體內裝置各類電擊傳導器者，都不適合以 MRI 進行診斷
• 噪音：在高磁場下的噪音將近 130 分貝 (dB)，但可用耳塞或耳機阻隔
• MRI 檢查需靜止躺平，對病人身體的移動很敏感，容易產生偽影，因此有身體疼痛、躁動者及幽閉恐懼症 (Claustrophobia) 患者不適合受檢
• 造影劑可能對少部分人造成過敏、休克

磁共振造影在臨床和科學上的運用

• 目前 MRI 最常用於以下的診斷領域：
• 腦和脊髓疾病：可診斷腦腫瘤、小腦萎縮症、失智症、阿茲海默症、中風、帕金森氏症、多發性硬化症、運動神經元疾病、腦的感染如腦膜炎或腦炎、大腦或脊髓的受傷等。
• 心臟和血管疾病：可用來評估特定心臟問題，如心瓣膜閉鎖不全，心房、心室缺陷，或心臟病發作過後的損傷。另外，磁共振血管造影 (magnetic resonance angiography, MRA) 可協助診斷血管瘤、動脈粥狀硬化及血管阻塞的情況。
• 軟骨、筋、肌肉和韌帶等軟組織異常：可使用 MRI 來評估受損情況。
• 乳房組織腫瘤：可幫助乳腺癌的確診。
• 其他內臟組織的腫瘤：如肺癌、前列腺癌可使用 MRI 檢測。

功能性磁共振造影 (functional MRI, fMRI) 則是近年來發展的新技術，它能即時顯示腦的活動指標 (循環到腦部的血液氧氣與葡萄糖的消耗量)。當某一腦部位做某種思考活動時，該部位的 fMRI 影像就會發亮，愈亮表示愈多思考活動。

所以，實驗室利用 fMRI 來判別當一個思考活動發生時，牽動了哪些腦的司職相關部位及這些部位的活動程度。利用 fMRI，腦科學家甚至可以依靠腦的部位活動測量，猜出人們在想什麼 (包括學語言、思考、回憶、聽音樂、看美女、情緒反應等) 。利用 fMRI，腦科學家也可以測量，腦部在接受不同的刺激後，因其神經活動而導致的腦局部血流量變化的情形。

Ref:
Magnetic resonance imaging
MRI scan
檢查脊髓的利器：核磁共振攝影
 

正子斷層造影掃描的英文簡稱為 PET scan (Positron Emission Tomography scan)，簡稱為正子掃描，是核子醫學影像技術的一種。在病患接受注射短半衰期之放射性藥劑後，利用正子掃描儀器，進行全身或局部的掃描檢查，產生一個二度或三度空間的影像；特別是常用於癌症治療的追蹤與評估，也用在腦神經病變 (如癲癇症及失智症) 的診斷、心肌活動的評估等方面。

[¹⁸F] FDG 正子放射製劑、PET scanner 的設計

在葡萄糖、水、或氨水等天然物質加上半衰期短的放射性標記，這種標記過的天然化學物質即稱為追蹤劑，通常經由靜脈打入體內。PET Scan 最常使用的追蹤劑是標記過的葡萄糖 (例如 [¹⁸F] FDG，2-deoxy-2-(¹⁸F) fluoro-D-glucose)，其中¹⁸F (fluorine-18) 為可釋放正子的同位素，其半衰期約 110 分鐘。因身體可利用葡萄糖作為能量，而癌細胞對於葡萄糖的利用較正常組織旺盛許多，因此可作為癌細胞發展程度的偵測工具。

PET scanner 是由特殊的環狀晶體、光電倍增管及複雜的電子電路系統所構成的一種精密醫學儀器，可經過探測正子放射線來源，來紀錄全身 [¹⁸F] FDG 分佈情形，再以 2D/3D 影像呈現。目前最精密的 PET scanner 解析度可小至 4 毫米。雖然 PET scanner 能精確地找到腫瘤，然而對於相關解剖位置則不易呈現。最近則發展出 PET/CT Scanner，同時結合 PET scan 對惡性腫瘤偵測的準確度及 CT scan 對解剖位置清晰度高的雙重優點，有效克服 PET scan 對於相關解剖位置不易呈現的缺點。

PET scan的使用

等待追蹤劑靜脈注射後被全身或要檢查的器官或組織吸收，通常需要 45-60 分鐘，而掃描本身可能需要 30-60 分鐘，若受測處為心臟或大腦則不用這麼久。掃描過程中，檢驗師會要求你儘量保持靜止不動的姿勢。

PET scan可以測量活組織功能，如血流量、氧、葡萄糖的代謝，這可以幫助醫生確定器官是否正常運作以及是否有組織異常的現象。PET scan也可以被用來評估病人的治療計劃的成效，使護理過程中能夠有效地調整。

目前，PET scan最常用於檢測癌症、心臟問題 (如冠狀動脈疾病和心臟病發作後之心臟損傷)、腦部疾病 (包括腦腫瘤，記憶障礙，癲癇發作) 和其他中樞神經系統疾病。

PET scan 用於腫瘤診斷

一般而言，癌細胞比正常的細胞代謝更為旺盛、消耗較多的葡萄糖與能量，因此，也會吸收更多的放射性葡萄糖核醫製劑。正子掃描利用這個特點，依照偵測全身或局部的核醫製劑的分布狀況，來確認原發部位的病變是否是癌症、是否有鄰近淋巴結已遭受癌細胞侵犯、以及是否癌細胞已經轉移至身體其它部位。

正子掃描作為診斷工具，其利基並不在於偵測病灶的大小，主要是得知癌症病變的 ”惡性度”。它目前成為診斷九種癌症 (甲狀腺癌、食道癌、頭頸部腫瘤、肺癌、乳癌、淋巴癌、大腸癌、直腸癌、黑色素癌) 的重要工具，其準確度約 90-95%。

PET scan 用於腫瘤診斷的優點在於其解析度佳及準確度高；最重要的是可用於全身掃描，即一次掃描的對象除了包括腫瘤本身外，另外也包括了附近及全身淋巴結、肺、肝、骨骼等全身器官，是目前評估腫瘤是否移轉時，最有效率而且最準確的檢查。

PET scan在癌症臨床應用方面細述如下：

• 鑑別良性、惡性病灶：可依代謝情形分辨某些病灶如壞死、結痂或肉芽組織與惡性腫瘤的不同。
• 手術前的癌症分期：能有效的進行全身掃描，早期偵測遠處轉移病灶，並得到正確的癌症分期，以決定最合適的治療方式。若發現有遠處轉移則可避免不必要的手術。
• 區分放射治療結痂 (scar) 組織或殘餘、復發病灶：腫瘤復發組織會攝取較高的 [¹⁸F] FDG，而結痂或壞死組織則否。
•  證實治療中復發或轉移病灶：癌症接受治療之後，血中腫瘤標記值再度升高或臨床上疑似有復發或轉移，或有遠端轉移和原始復發病灶同時發生時，由於復發病灶往往體積較小以傳統影像檢查不易診斷出來。此時，對 [¹⁸F] FDG 高敏感度的全身造影不只能有效偵測復發病灶，也可以偵測遠端轉移病灶，這結果將影響對病情的預後判斷與療程選擇。
• 化學治療後的追蹤：文獻報告乳癌病灶經過兩個有效的化學治療療程後，雖然癌症病灶體積尚未變小，但藉由定量數據顯示，癌症病灶已呈現 [¹⁸F] FDG 攝取降低現象，可以早期確定化學治療有效。相反的，若早期證實化學治療無效，則應停止該種化學治療，以避免不必要的毒副作用，同時也有機會及時選用其他的化學治療製劑或改接受放射治療，以期得到較好的治療效果。
• 預後評估：腫瘤攝取 [¹⁸F] FDG 較高者，其惡性度較高，之後腫瘤體積變大的速度也較快。

PET Scan 和 CT或MRI，功用上的不同

PET掃描和其他影像學檢查如電腦斷層掃描 (CT Scan) 及核磁共振成像 (MRI) 之間的主要區別之一是，PET 掃描可顯示細胞層面的代謝或組織變化的狀態。這是重要而獨特的，因為疾病的進程往往開始於細胞功能的變化。PET 掃描通常可以檢測這些非常早期的功能變化，而 CT 或 MRI 檢查則是偏向檢視身體上的結構變化。某些病灶會因為壞死、結痂、或肉芽組織生長等非癌症原因，而有結構變化，此時單靠CT 或 MRI 檢查往往難以斷定病灶是良性或是惡性。

台灣地區全民健保給付範圍

目前全民健保所給付之正子造影費用，包括下列 3 項：

• 癌症屬於下列者：1. 乳癌分期及治療；2. 大腸癌、直腸癌、食道癌、頭頸部癌（不包含腦瘤及甲狀腺癌）、肺癌（非小細胞性）、淋巴癌及黑色素癌之診斷，分期及復發後之再分期；3. 存活心肌偵測；4. 癲癇病灶術前評估；5. 肺癌（SPN）；6. 甲狀腺癌復發後之再分期。
• 以電腦斷層或核磁共振造影無法分期或診斷者。
• 配合腫瘤治療計畫及療效評估者。

使用 PET scan 的風險、應注意事項：

雖然 PET 使用的追蹤劑是短半衰期的放射線物質，但整個全身掃描的過程中，還是會接收到約5-10 毫西弗 (0.5~1 rad, 1 毫西弗 = 0.1 rad) 的輻射劑量。如果是 PET 搭配電腦斷層掃描 (PET/CT) ，則輻射劑量更是能高達 23-26 毫西弗。除非醫生認為是治療及追蹤所需，輕易使用此項檢查並不恰當。尤其是當受檢者為孕婦或正在哺餵母乳的母親，其輻射更是會影響到胎兒及嬰兒，須小心使用。

正子掃描並非對所有癌症診斷率都很高，如常見的肝癌、胃癌及前列腺癌等，常發生敏感度過高及 ”偽陽性” 的誤判，而引起患者及家屬的不必要的焦慮。

以成本效益而言，也不宜在平常健康檢查時，用來篩檢癌症 (照射一次全身 PET scan 約需花費3-4萬台幣)。

疾病的確認，是經由醫師的診斷檢查、搭配各項檢驗、綜合其他各項資訊，方能得到最適當地診斷及治療方案。一般患者不宜以正子造影來作為診斷是否罹患癌症、癲癇等疾病的首選檢查方式。

Ref:
What Is A PET Scan? How Does A PET Scan Work?
Positron emission tomography.
PET Scan.
正子掃描 PET 與腫瘤.
常見醫療院所要求自費之醫療項目之五 ～ 正子斷層造影.
 

電腦斷層掃描 (Computed Tomography scan 或 Computerized Axial Tomography scan，簡稱 CT/CAT scan) 為結合 X 光與電腦科技的診斷工具，以 X 光輻射源由不同角度照射身體，並利用電腦將資料組合成身體橫截面影像，或再進一步重組成精細的 3D 立體影像，做為醫學檢測及臨床使用，並能幫助準確地引導安置儀器或治療。此系統以不侵入、無痛的方式透視人體各組織、血管、骨質的形態變化，對於病變的診斷有很大助益，突破傳統解剖等醫療技術。CT 掃瞄解析度高，加上配合靜脈注射對比劑可以增強脈管系統或腦脊液屏障功能障礙腦區的放射密度對比。利用此原理，CT 掃瞄可以有效顯示血管、腫瘤和各種囊腫。

CT 掃瞄自問世以來，在過去 20 年內的使用急劇增加，根據 2007 年美國的統計，一年內約有 72 萬次的掃描，且在逐年增加中。近年來，台灣甚至有許多醫學中心或健檢診所，推出每年全身掃描一次 CT scan，以有效防治癌症的標語。然而 CT scan 的使用仍具有潛在的風險，本簡介將為您分析其優缺點。

CT/CAT 掃瞄系統的組成

可歸納為以下幾個主要部份：

• 能量源：一般電腦斷層掃描系統使用 X 光源作為能量源。使用不同能量源可以讓我們根據人體組織的不同特性，各自選擇透視方法。例如：使用靜磁場與射頻磁場作為成像的能量源，可以建立磁振造影系統 (magnetic resonance imaging，簡稱 MRI)；以靜脈注射方式注射放射性同位素，如半衰期短並具放射性的葡萄糖到所要重建影像的部位，再以特殊的攝影機偵測放射活性，我們可以重建出人體內部同位素的分布狀態，進而了解各血流或新陳代謝功能的影像，這就是目前臨床上所謂的單光子放射電腦斷層掃描系統或正子放射電腦斷層掃描系統 (positron emission tomography，簡稱PET)。現在有更新型的掃描儀結合了 CT 和 PET，能夠精準診斷腫瘤。
• 身體組織與能量間的交互作用：傳統 X 光電腦斷層掃描，就是利用 X 光子在穿過不同身體組織時，有不同的線性衰減係數。
• 測量 X 光的裝置與技術。
• 掃描控制方程式、影像重建演算軟體。

一般我們常聽到的 8、16、32、64 切是指偵測器之排數，排數愈多，X 光管繞一圈所涵蓋之解剖範圍愈廣，同時繞一圈的時間縮短到0.33 Sec，因此速度、涵蓋的範圍大小均不相同，掃瞄時間也會愈快速。

CT/CAT 掃描的臨床使用

自 1970 年代問世以來，CT/CAT 已成為一個重要工具，用來輔助 X 光照射和超音波成像的不足，近年來更成為預防醫學或疾病篩檢的工具。

• 頭部掃描：可用來檢測腦部腫瘤、鈣化、梗塞、出血以及外傷，有些救護車裝備有小型 CT 掃瞄儀，可先行偵測中風及頭部外傷程度。
• 肺部掃描：CT 可用於檢測海綿狀肺組織的急性或慢性變化。二維的 X 光照射無法顯示肺組織變化，而CT 掃瞄可評估肺氣腫、纖維化等慢性間質性過程。
• CT 肺動脈攝影 (CT pulmonary angiogram，CTPA)：肺栓塞 (pulmonary embolism，PE) 的症狀包含胸痛、呼吸短促、焦慮以及咳嗽等，這些症狀也可能出現在很多心肺疾病中，此時可使用 CTPA 診斷肺栓塞。
• 心臟掃描：CT 主要用來掃描心臟冠狀動脈血管。CT 冠狀動脈造影（CT coronary angiography），這是近幾年才出現的新技術，特別是 64 切多螺旋 CT 出現後才被廣泛應用的技術。這種方法是從手臂的靜脈注射對比劑，引入冠狀動脈後，利用設備成像，顯示冠狀動脈管腔是否狹窄或阻塞。
• 腹部及骨盆腔掃描：可用於確定腹腔內各器官癌症發展的期數，以及追蹤其癌細胞之擴散以及治療後的進展。
• 四肢電腦斷層檢查 (Extremities CT scan)：用於外傷病患可快速診斷出四肢斷裂的情形，並可偵測複雜性骨折，尤其是關節周圍的骨折、韌帶損傷以及脫臼，其解析度可達0.2 mm。

CT 掃描的優點

• 具有全面性：可同時紀錄骨骼、軟組織和血管，而且其解析度明顯超過標準的 X 光照射（空間解析度高達0.5 mm）。其及時成像特性也可用來引導穿刺活檢以及醫療設備在體內的放置，而且可以不必入侵體內即可得到清晰的 3D 冠狀動脈影像。
• 速度快：大部分 CT 掃瞄只需要幾秒鐘，並可在約半個小時內完成整個身體的全面掃瞄。此速度有助於快速找到內傷及內部出血的部位，以加速對傷患的救助。
• 較 MRI 便宜且限制少：與 MRI 相較之下相對便宜，且閉氣及靜止不動時間較短，而 MRI 對於肺、腸、冠狀動脈等器官的檢查效果沒有 CT 好。

CT 掃瞄的缺點及風險

CT 掃瞄的缺點是軟組織造影之對比度較差。當診斷對軟組織造影之對比度要求較高時，核磁共振影像技術會優於 X 射線電腦斷層掃描技術。

使用風險：

• 輻射的暴露量：在 CT 掃描中，所暴露的輻射量高出一般 X 光照射許多，而輻射的暴露量會造成 DNA 斷裂及可能增加罹患癌症的風險。但許多醫生和一些科學家認為，除非短時間高密度照射 CT，才會累積足以傷害組織的輻射量。另外，CT 掃描提供足夠的有價值的信息，超過其潛在的風險。
• 不適合懷孕婦女：美國放射性協會提出警告，不建議懷孕婦女使用 CT 掃描。尤其是懷孕初期，可能會使胎兒輻射暴露過量，造成畸胎。此外，無論懷孕與否，婦女與男性相比，面臨較高的輻射風險，可能會損害卵巢、及增加罹患乳腺癌的機率。
• 對兒童的危害：哺乳婦女若注射對比劑，醫生會建議須停止哺乳24小時。另外，兒童對輻射的敏感度高於成人，應減少使用。
• 對比劑造成的過敏、腎毒性以及增加其他疾病的風險：靜脈注射對比劑，尤其是含碘的對比劑，可能會引起某些人的過敏反應，如搔癢、皮疹或輕微蕁麻疹；偶而會遇到嚴重的蕁麻疹和/或極度呼吸困難，但這種激烈反應是相當罕見的；另外，若有心臟病、氣喘、糖尿病、腎臟疾病及甲狀腺疾病，可能會增加其嚴重度。較新的靜脈注射劑，如 Isovue，可降低腎毒性反應。
• 錯誤的過度解讀：CT 掃瞄的影像相當詳細，有時可提醒醫生患者體內的輕微異常，但對多數受檢人只是良性病變或身體某些部位發炎，可能在上述部位出現影像異點，必須做侵入性檢查如組織活檢或切片來確認是否為癌症，可能反而增加其他併發症或造成不必要的焦慮。

康活知識網編輯註

任何診斷方法都有其優缺點，如何合理且正確的使用，需根據受檢者的狀況及需求做出最好的安排。耶魯大學 Dr James A. Brink 教授曾提出一份數據，指出 1980 年代美國民眾平均一年接受輻射劑量約 3.34 毫西弗 (mSv)，其中天然輻射劑量約 2.8 mSv（佔全體劑量 82%），而醫療輻射約 0.54 mSv (約佔全體劑量 17%)。但就現今（2006年）一份非正式的全美民眾劑量數據調查發現，天然輻射劑量仍維持約 2.8 mSv，劑量值差異不大，但醫療輻射劑量卻從 1980 年 0.54 mSv 上昇至 3.2 mSv，成長幅度高達 5.9 倍。可顯示愈來愈多的民眾接受輻射醫療檢查及許多高劑量的醫療器材正廣泛的使用，而其中 CT 掃描約為 1.5 mSv，已成為最高的醫療輻射劑量來源。一些專家認為，約有 1/3 的 CT 掃描可能是沒必要的，因此在享受醫療輻射對民眾帶來健康益處之時，仍須思考如何能合理降低醫學劑量並作好劑量約束的措施，已成為醫學界與輻射防護界須共同努力的議題。


Ref:
Computerized Axial Tomography (CAT Scan/CT Scan)
X-ray computed tomography
Advantages & Disadvantages of CT Scans