異機圖像融合技術在臨床中的應用

王昌軍

遼寧醫學院基礎學院，遼寧 錦州121004

異機圖像融合技術在臨床中的應用

王昌軍

遼寧醫學院基礎學院，遼寧 錦州121004

本文主要介紹了異機圖像融合技術在臨床中應用的優勢與方法，并列舉出其在臨床中的應用實例，通過應用實例我們可以得出異機圖像融合技術在臨床上所具有的重要意義。

異機圖像融合；PET；CT；MRI；SPECT

0 前言

異機圖像融合是相對于同機融合而言的，是指將來源于不同成像設備的圖像進行融合。它是醫學信息融合中影像融合的重要組成部分，建立在醫院信息系統，特別是其中的圖像存檔和通信系統的基礎之上。需要采用非常復雜的計算機軟件處理來達到不同種類圖像位置一致，然后進行圖像融合，通常采用圖像重疊的方法進行圖像融合[1]。

1 異機圖像融合技術的優勢與方法

雖然同機圖像融合已經成為圖像融合技術的標準，但是由于同機圖像合成本是異機圖像融合成本的20 倍，并不是所有的醫院均能夠買得起同機圖像融合的設備。最近的臨床研究[2]已經表明：目前PET/CT 、SPECT/CT 圖像融合技術已經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 圖像相比對軟組織的分辨率較差，為此目前已經有許多學者開始研究采用同機PET/ CT 、SPECT/CT 圖像融合以后再和MRI圖像融合。所以異機圖像融合仍然是一個重要的圖像融合技術[3]。

隨著醫院信息系統中的重要組成部分——圖像存檔和通信系統的發展，不同來源的影像資料可以很方便地進行分類儲存管理和調用。在此基礎上，開發了多種融合軟件，以便將來自不同設備的圖像進行融合。這些正在逐步發展的軟件融合技術更直觀，可以重復，因此更具說服力，但也往往比較復雜，操作起來有時困難重重，往往費時、費力[4]。而且，由于不同檢查時病人的姿勢和狀態不同，簡單地把圖像看做剛性固體的融合方法可能會導致嚴重的錯配現象，需要采用更為復雜的非剛體。非線性的融合方法以提高對位的準確性。因此，目前軟件融合的應用仍局限于少數的醫學中心和研究單位，已商品化的融合軟件也多只能進行剛體融合。

目前異機圖像融合方法中應用最廣泛技術最成熟的一種，是通過通用的DICOM 格式在不同工作站之間進行數據的傳遞。由于采用全數字化的方式所以信息丟失少，對不同來源的圖像易于處理。這樣一來，非常方便圖像的對準計算，提高了圖像對準的精確度。可以講目前數字圖像是進行異機圖像融合的基礎。在數字圖像的基礎上目前大多數選擇三維立體圖像進行圖像的對準，也就是說在參照圖像和靶圖像的橫斷面、矢狀面及冠狀面上分別選定標志點，由軟件對三個斷面都進行配準誤差的校正，這種技術使得異機圖像融合真正實現三維的圖像融合，大大提高了異機圖像融合的臨床應用價值。在進行立體精確圖像對準的基礎上就能夠按照臨床需要進行圖像的重疊[5]。由于異機圖像融合的精確度明顯低于同機圖像融合，所以采用圖像重疊的技術進行圖像融合。

2 異機圖像融合技術在臨床中的應用實例

2.1 PET與CT融合實例

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

圖像融合時，有時用于對位的解剖結構信息不多，可以通過使用不同的偽彩色來突顯體表輪廓、各類不同程度的正常組織攝取和病變攝取。在融合過程中，許多原本毫無意義或意義不明確的信息，可能會被發現為某些組織的生理性攝取，從而變得有意義起來：既可協助進行圖像配準，又可幫助了解各種生理攝取情況，還有可能幫助發現微小病變和鑒別已知病變的性質。

當然，由于臟器的運動和采集時病人姿勢的不同，圖像不能配準或配準時有一定的偏差是比較常見的現象。這時，病灶的配準就需要依賴操作者的視覺判斷和圖像融合經驗。

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核灶。PET發現左肺門異常高代謝病灶，標準攝取值（SUV）約為6.6。可能因病灶較小，以及與周圍支氣管、血管區別不明顯，CT初診未能報告左肺門病灶。圖像融合找到了病灶在CT上的相應位置，并明確了病灶與周圍解剖結構的關系（圖1）。

纖維支氣管鏡檢查發現左下葉背段可見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，病理為中分化鱗癌。

圖 1 早期肺鱗癌患者的CT初診未能報告左肺門病灶，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上的相應位置，并明確了病灶與周圍解剖結構的關系。圖中PET所示病灶顯著大于CT中的病灶，為容積效應所致。

2.2 PET與MRI融合實例

目前還沒有 PET與 MRI的同機融合設備，因此這兩種圖像的融合都是異機融合。

MRI對于腦、肝臟和前列腺等軟組織臟器病變的顯示具有優勢。腦的MRI與PET圖像的融合是目前用得最多、最成功的異機融合之一。這一方面在于二者的優勢互補，另一方面在于腦是一個剛體結構，正好適合現在剛體融合技術的發展水平。PET與MRI圖像的融合，可以幫助明確MRI異常病灶的代謝狀況，也可以對代謝異常病灶進行精確的解剖定位。

病例2：女性，19歲，發作性失神、肢體抽搐伴意識喪失16年，加重3年。MRI未見異常。PET示主側頂葉皮層代謝明顯減低，右頂葉相鄰皮層代謝亦略減低。通過圖像融合，對代謝異常減任區域進行了更精確的解剖定位（圖2）。

圖2 MRI未見異常，發作間期PET檢查示右頂葉代謝明顯低，圖像融合進一步明確了病變累及皮層范圍，對代謝異常病灶進行更精確的解剖定位。

2.3 SPECT與CT融合實例

雖然也有SPECT/CT同機融合設備，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融合。

病例3：對患者進行常規骨掃描時發現一異常攝取增高灶，可能位于左側胸腔內。SPECT/CT發現病灶位于心臟輪廓內，但仍難以明確部位和性質。診斷性CT發現心臟輪廓內有兩處鈣化灶。圖像融合發現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發現一放射性濃聚灶，異機融合發現一處瓣膜部位的鈣化灶。

3 異機圖像融合的意義

將不同影像設備所獲取的醫學影像信息進行融合具有重要的意義。不同的醫學影像信息對于病變的診斷具有不同的價值，有些顯然具有互補意義。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，相互結合之后還可能有新的發現，從而使得診斷更加明確，或者為進一步的診斷和治療提出更好的指導意見。例如，通過與CT融合，PET檢查發現的病灶可以獲得精確的定位，并減少假陽性和假陰性，提高對腫瘤的診斷、分期和治療評估的準確性，提高PET讀片者的信心，并很可能因此而改變對患者的治療決策。而通過與PET融合，CT指導下的活檢將更有針對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。

異機圖像融合的優勢還體現在指導治療計劃的制定上。例如，目前的適形調強放療多用CT指導，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則很容易區分不同性質的病變，幫助繪制更精確的放射治療靶區，以及給予更恰當的放射治療劑量。通過PET與 CT融合來指導治療不僅可以在硬件上實現（PET／CT），也可以通過軟件來實現異機圖像融合。又如，對于前列腺癌的顯示，功能磁共振成像（fMRI）具有優勢，它與CT融合后可以更好地指導前列腺癌的適形調強放療。

可以預見，隨著計算機技術不斷改進以及更先進融合軟件的開發，異機圖像融合的方法將發揮出應有的臨床價值。更多的影像醫師能利用這項技術進行影像學之間的優勢互補，進一步提高診斷水準。

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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