近年来,影像诊断学的一个重要进展,就是图像融合技术的发展与应用。由过去单一的形态学诊断进入到功能与形态相结合多学科多层面的综合影像学诊断。图像融合包括硬件与软件,是一个全自动图像配准及多种图像的解读技术,它不仅具有全自动功能与解剖图像的融合,还可以让具有不同特征的影像在同一平台显示、解读,对比与分析,为临床诊断与治疗之间架起了一座高速、流畅的桥梁,图像融合最引人瞩目的产品,就是PET/CT的问世与迅速在临床的推广应用。 2000年美国核医学杂志(J Nucl Med)首先报道了Beyer等关于PET/CT在临床肿瘤的初步应用,引起了核医学界与影像学界的广泛关注。几个大的厂家分别推出了它们的产品。到目前为止,全世界已有400余台PET/CT在医院应用,内地、台湾、香港等地已安装了20多台。2003年美国核医学年会,欧洲核医学年会,PET/CT的论文与讲座成为会议的热点。Signore Alberto在2003年欧洲核医学年会的总结报告中指出“我们需要进一步增加PET,特别是PET/CT在欧洲的数量,同时也要进一步开发相应的PET/CT的显像剂。”Schiepers等报道169例PET与PET/CT同时检查的结果,发现单独应用PET有16%的假阳性,6%的假阴性。同时对疾病分期的准确率,应用PET/CT后提高12%,定位准确率提高9%,假阳性率降低16%。Blums-tein等应用11C-胆碱PET/CT显像,诊断前列腺癌,与病理诊断的准确率为90%,阳性预测值(PPV)为97%,优于MRI、螺旋CT与超声检查结果。
一 为什么“图像融合”引起人们的高度关注 医学科学随着电子学、工程学、生物学、信息科学的进展,本身也在不断充实与提高。人们对疾病的认识已从“大体解剖诊断”进入到“细胞病理诊断”和“分子生物学”诊断治疗时代。因此,对影像学诊断的要求,也不断在提高。一个全面的临床诊断,至少应回答以下的问题: (1)病变的形态学诊断,包括部位,形态与结构的特点。 (2)病变的生理功能的诊断,包括病变血流供应,组织代谢受损情况。 (3)病变的组织定征(Tissue Charac-teristics),例如心肌梗死病人某些心肌组织究竟是坏死还是冬眠? (4)肺内结节性阴影的定性。某些恶性肿瘤的特异性单克隆抗体的影像诊断。 (5)分子影像(Molecular Imaging)诊断,要求多学科,多种显像装置图像的结合(如MRI,光学相关断层显像,超声,核医学PET等)。 要回答上述问题,决不是某一种单一的显像装置所能解决的。因此,要求多种影像特征图像的有机结合,才能全面的了解病人局部与全身的病理生理情况,为临床有效的治疗提供确切的资料与信息。
二 图像融合的方法 目前有两种图像融合的技术,即通过软件程序可以将PET的功能显像与CT或者MRI的解剖图像注册、配准或融合。另一种方法即硬件图像融合,例如目前已应用于临床的PET/CT装置。这两种方法的比较,见表1。 这两种方法各有优缺点,从理论上讲,硬件方法优于软件,但目前还未见严格的临床对比报道。对于一些已经分别装备有CT和PET的单位,再花巨资购置一台PET/CT,从资源配备与经济上考虑是否合适?特别是国内目前还缺乏这种有效的图像融合软件,进行软件程序的研究开发仍有一定的前景。 硬件图像融合,第一个能够将解剖与功能图像融合的商品是Hawkeye(GE Medical Systems),由一台双探头符合线路的SPECT与低分辨率单层CT组成。其优点是价格较便宜,适合于发展中国家; 缺点是: 无论从正电子显像或是CT图像,空间分辨率均较差。美国HCFA从2000年12月起医疗保险不予支付F18-FDG符合线路探测显像(CDI)。目前较成熟的产品为PET/CT。21世纪初相应问世,如西门子公司的Biograph,CTI公司的Reveal,GE公司的Discovery以及飞利浦公司的Gemini均已成商品并在全世界临床应用(图1.a,b,c)。其中,新晶体和新材料在PET探头应用,如硅酸镥(LSO),硅酸钆(GSO),硅酸钇(YSO),LSO晶体的PET与GSO晶体的PET已有商品出售,CT也由单层CT增加至16层,32层,大大减少了扫描时间,增加了时间与空间分辨率。关于几种晶体的物理特性,见表2。 |