王昌軍

遼寧醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)學(xué)院，遼寧 錦州121004

異機(jī)圖像融合技術(shù)在臨床中的應(yīng)用

王昌軍

遼寧醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)學(xué)院，遼寧 錦州121004

本文主要介紹了異機(jī)圖像融合技術(shù)在臨床中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與方法，并列舉出其在臨床中的應(yīng)用實(shí)例，通過(guò)應(yīng)用實(shí)例我們可以得出異機(jī)圖像融合技術(shù)在臨床上所具有的重要意義。

異機(jī)圖像融合；PET；CT；MRI；SPECT

0 前言

異機(jī)圖像融合是相對(duì)于同機(jī)融合而言的，是指將來(lái)源于不同成像設(shè)備的圖像進(jìn)行融合。它是醫(yī)學(xué)信息融合中影像融合的重要組成部分，建立在醫(yī)院信息系統(tǒng)，特別是其中的圖像存檔和通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上。需要采用非常復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟件處理來(lái)達(dá)到不同種類圖像位置一致，然后進(jìn)行圖像融合，通常采用圖像重疊的方法進(jìn)行圖像融合[1]。

1 異機(jī)圖像融合技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與方法

雖然同機(jī)圖像融合已經(jīng)成為圖像融合技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，但是由于同機(jī)圖像合成本是異機(jī)圖像融合成本的20 倍，并不是所有的醫(yī)院均能夠買得起同機(jī)圖像融合的設(shè)備。最近的臨床研究[2]已經(jīng)表明：目前PET/CT 、SPECT/CT 圖像融合技術(shù)已經(jīng)明顯地提高了臨床診斷的精確度，改變30%腫瘤患者臨床的治療方案，但是由于CT 圖像和MRI 圖像相比對(duì)軟組織的分辨率較差，為此目前已經(jīng)有許多學(xué)者開始研究采用同機(jī)PET/ CT 、SPECT/CT 圖像融合以后再和MRI圖像融合。所以異機(jī)圖像融合仍然是一個(gè)重要的圖像融合技術(shù)[3]。

隨著醫(yī)院信息系統(tǒng)中的重要組成部分——圖像存檔和通信系統(tǒng)的發(fā)展，不同來(lái)源的影像資料可以很方便地進(jìn)行分類儲(chǔ)存管理和調(diào)用。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了多種融合軟件，以便將來(lái)自不同設(shè)備的圖像進(jìn)行融合。這些正在逐步發(fā)展的軟件融合技術(shù)更直觀，可以重復(fù)，因此更具說(shuō)服力，但也往往比較復(fù)雜，操作起來(lái)有時(shí)困難重重，往往費(fèi)時(shí)、費(fèi)力[4]。而且，由于不同檢查時(shí)病人的姿勢(shì)和狀態(tài)不同，簡(jiǎn)單地把圖像看做剛性固體的融合方法可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的錯(cuò)配現(xiàn)象，需要采用更為復(fù)雜的非剛體。非線性的融合方法以提高對(duì)位的準(zhǔn)確性。因此，目前軟件融合的應(yīng)用仍局限于少數(shù)的醫(yī)學(xué)中心和研究單位，已商品化的融合軟件也多只能進(jìn)行剛體融合。

目前異機(jī)圖像融合方法中應(yīng)用最廣泛技術(shù)最成熟的一種，是通過(guò)通用的DICOM 格式在不同工作站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。由于采用全數(shù)字化的方式所以信息丟失少，對(duì)不同來(lái)源的圖像易于處理。這樣一來(lái)，非常方便圖像的對(duì)準(zhǔn)計(jì)算，提高了圖像對(duì)準(zhǔn)的精確度?？梢灾v目前數(shù)字圖像是進(jìn)行異機(jī)圖像融合的基礎(chǔ)。在數(shù)字圖像的基礎(chǔ)上目前大多數(shù)選擇三維立體圖像進(jìn)行圖像的對(duì)準(zhǔn)，也就是說(shuō)在參照?qǐng)D像和靶圖像的橫斷面、矢狀面及冠狀面上分別選定標(biāo)志點(diǎn)，由軟件對(duì)三個(gè)斷面都進(jìn)行配準(zhǔn)誤差的校正，這種技術(shù)使得異機(jī)圖像融合真正實(shí)現(xiàn)三維的圖像融合，大大提高了異機(jī)圖像融合的臨床應(yīng)用價(jià)值。在進(jìn)行立體精確圖像對(duì)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上就能夠按照臨床需要進(jìn)行圖像的重疊[5]。由于異機(jī)圖像融合的精確度明顯低于同機(jī)圖像融合，所以采用圖像重疊的技術(shù)進(jìn)行圖像融合。

2 異機(jī)圖像融合技術(shù)在臨床中的應(yīng)用實(shí)例

2.1 PET與CT融合實(shí)例

PET與CT的融合常用來(lái)為代謝異常病灶進(jìn)行精確的解剖定位，或者用于了解CT異常病灶的代謝情況。

圖像融合時(shí)，有時(shí)用于對(duì)位的解剖結(jié)構(gòu)信息不多，可以通過(guò)使用不同的偽彩色來(lái)突顯體表輪廓、各類不同程度的正常組織攝取和病變攝取。在融合過(guò)程中，許多原本毫無(wú)意義或意義不明確的信息，可能會(huì)被發(fā)現(xiàn)為某些組織的生理性攝取，從而變得有意義起來(lái)：既可協(xié)助進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，又可幫助了解各種生理攝取情況，還有可能幫助發(fā)現(xiàn)微小病變和鑒別已知病變的性質(zhì)。

當(dāng)然，由于臟器的運(yùn)動(dòng)和采集時(shí)病人姿勢(shì)的不同，圖像不能配準(zhǔn)或配準(zhǔn)時(shí)有一定的偏差是比較常見(jiàn)的現(xiàn)象。這時(shí)，病灶的配準(zhǔn)就需要依賴操作者的視覺(jué)判斷和圖像融合經(jīng)驗(yàn)。

病例1：男性，66歲，因咳嗽伴間斷咯血就診。CT示右上肺后段陳舊結(jié)核灶。PET發(fā)現(xiàn)左肺門異常高代謝病灶，標(biāo)準(zhǔn)攝取值（SUV）約為6.6?？赡芤虿≡钶^小，以及與周圍支氣管、血管區(qū)別不明顯，CT初診未能報(bào)告左肺門病灶。圖像融合找到了病灶在CT上的相應(yīng)位置，并明確了病灶與周圍解剖結(jié)構(gòu)的關(guān)系（圖1）。

纖維支氣管鏡檢查發(fā)現(xiàn)左下葉背段可見(jiàn)新生物將支氣管阻塞，但活檢未能取到癌組織。最后患者接受了左下肺切除手術(shù)，病理為中分化鱗癌。

圖 1 早期肺鱗癌患者的CT初診未能報(bào)告左肺門病灶，PET則清晰顯示了左肺門的異常高代謝病灶，兩種圖像融合找到了病灶在CT上的相應(yīng)位置，并明確了病灶與周圍解剖結(jié)構(gòu)的關(guān)系。圖中PET所示病灶顯著大于CT中的病灶，為容積效應(yīng)所致。

2.2 PET與MRI融合實(shí)例

目前還沒(méi)有 PET與 MRI的同機(jī)融合設(shè)備，因此這兩種圖像的融合都是異機(jī)融合。

MRI對(duì)于腦、肝臟和前列腺等軟組織臟器病變的顯示具有優(yōu)勢(shì)。腦的MRI與PET圖像的融合是目前用得最多、最成功的異機(jī)融合之一。這一方面在于二者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，另一方面在于腦是一個(gè)剛體結(jié)構(gòu)，正好適合現(xiàn)在剛體融合技術(shù)的發(fā)展水平。PET與MRI圖像的融合，可以幫助明確MRI異常病灶的代謝狀況，也可以對(duì)代謝異常病灶進(jìn)行精確的解剖定位。

病例2：女性，19歲，發(fā)作性失神、肢體抽搐伴意識(shí)喪失16年，加重3年。MRI未見(jiàn)異常。PET示主側(cè)頂葉皮層代謝明顯減低，右頂葉相鄰皮層代謝亦略減低。通過(guò)圖像融合，對(duì)代謝異常減任區(qū)域進(jìn)行了更精確的解剖定位（圖2）。

圖2 MRI未見(jiàn)異常，發(fā)作間期PET檢查示右頂葉代謝明顯低，圖像融合進(jìn)一步明確了病變累及皮層范圍，對(duì)代謝異常病灶進(jìn)行更精確的解剖定位。

2.3 SPECT與CT融合實(shí)例

雖然也有SPECT/CT同機(jī)融合設(shè)備，但其CT圖像用于診斷的效果較差，一般僅用于衰減校正和病變的大致定位，因此往往也需要用到異機(jī)融合。

病例3：對(duì)患者進(jìn)行常規(guī)骨掃描時(shí)發(fā)現(xiàn)一異常攝取增高灶，可能位于左側(cè)胸腔內(nèi)。SPECT/CT發(fā)現(xiàn)病灶位于心臟輪廓內(nèi)，但仍難以明確部位和性質(zhì)。診斷性CT發(fā)現(xiàn)心臟輪廓內(nèi)有兩處鈣化灶。圖像融合發(fā)現(xiàn)其中一處位于瓣膜的鈣化灶有放射性濃集（圖3）。

圖3 全身骨顯像于胸腔內(nèi)發(fā)現(xiàn)一放射性濃聚灶，異機(jī)融合發(fā)現(xiàn)一處瓣膜部位的鈣化灶。

3 異機(jī)圖像融合的意義

將不同影像設(shè)備所獲取的醫(yī)學(xué)影像信息進(jìn)行融合具有重要的意義。不同的醫(yī)學(xué)影像信息對(duì)于病變的診斷具有不同的價(jià)值，有些顯然具有互補(bǔ)意義。它們的相互融合不僅僅是為了在同一圖像上顯示所有信息，相互結(jié)合之后還可能有新的發(fā)現(xiàn)，從而使得診斷更加明確，或者為進(jìn)一步的診斷和治療提出更好的指導(dǎo)意見(jiàn)。例如，通過(guò)與CT融合，PET檢查發(fā)現(xiàn)的病灶可以獲得精確的定位，并減少假陽(yáng)性和假陰性，提高對(duì)腫瘤的診斷、分期和治療評(píng)估的準(zhǔn)確性，提高PET讀片者的信心，并很可能因此而改變對(duì)患者的治療決策。而通過(guò)與PET融合，CT指導(dǎo)下的活檢將更有針對(duì)性地指向代謝增高的腫瘤組織，避免由于穿到壞死纖維化組織而造成假陰性。

異機(jī)圖像融合的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在指導(dǎo)治療計(jì)劃的制定上。例如，目前的適形調(diào)強(qiáng)放療多用CT指導(dǎo)，但CT顯示的病灶中，腫瘤組織往往與炎癥、壞死和攤痕組織并存，而PFT則很容易區(qū)分不同性質(zhì)的病變，幫助繪制更精確的放射治療靶區(qū)，以及給予更恰當(dāng)?shù)姆派渲委焺┝?。通過(guò)PET與 CT融合來(lái)指導(dǎo)治療不僅可以在硬件上實(shí)現(xiàn)（PET／CT），也可以通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)異機(jī)圖像融合。又如，對(duì)于前列腺癌的顯示，功能磁共振成像（fMRI）具有優(yōu)勢(shì)，它與CT融合后可以更好地指導(dǎo)前列腺癌的適形調(diào)強(qiáng)放療。

可以預(yù)見(jiàn)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷改進(jìn)以及更先進(jìn)融合軟件的開發(fā)，異機(jī)圖像融合的方法將發(fā)揮出應(yīng)有的臨床價(jià)值。更多的影像醫(yī)師能利用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行影像學(xué)之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，進(jìn)一步提高診斷水準(zhǔn)。

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Image Merger of Different System in Clinical

WANG Chang-jun
Basic Medical School, Liaoning Medical College, Liaoning Jinzhou 121004;China

TP391

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.04.050

1674-1633(2010)04-0112-02

2009-07-16

本文作者：王昌軍，副教授。

作者郵箱：wcjandhw@163.com

Abstract:This paper mainly discusses the advantage,methods and clinic application of image merger of different system,and exposits its significance.

Key words:image merger of different system;PET;CT;MRI;SPECT