骨科影像融合技术图解
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第三节 医学影像图像融合应用

一、多模式影像学在骨关节系统的应用
骨关节系统的常规X射线平片检查是首选的检查方法,是其他任何检查方法都不可替代的技术,也是其他检查方法的基础,尤其是DR平片的出现。X线平片检查也是历史最悠久的检查方法,有将近100多年的历史,在骨关节系统的应用总结出了丰富的宝贵经验。
CT检查是在平片基础上根据临床的需要所做的进一步检查。如需观察细微解剖、骨折、骨内病变以及软组织病变,CT轴位断层扫描成像图像清晰,没有影像重叠。对细微骨质破坏,尤其是骨皮质和钙化显示为优。
MRI图像具有较高的软组织分辨率,可对全身各部位进行检查,并可多方位、多序列成像,对病变范围显示更清楚,缺点是骨皮质、钙化显示不敏感。
放射性核素骨显像一直是诊断骨与关节系统疾病的优势项目之一,目前大多数核医学部门骨显像也是最常用的显像方法一。骨显像是将趋骨性的放射性核素的标记物引入体内,通过显像仪器从体外摄取,获得骨骼形态、血供和代谢状态,以及病变范围与部位的情况。由于血流、代谢和功能改变时疾病的早期表现,出现在形态结构发生改变之前,因而骨显像在探测骨骼病理改变的灵敏度非常高,在诊断各种骨疾患上较之X线检查敏感,被广泛用于骨的良恶性疾病和非肿瘤性骨疾患的早期诊断和疗效观察。放射性核素骨显像有骨静态显像、全身骨显像、骨断层显像三种,图像融合主要涉及骨断层显像。
二、影像图像融合技术在骨关节系统的应用
放射性核素骨显像最常用的骨显像剂 99mTc-MDP(亚甲基二磷酸盐),其进入骨组织可能是通过与骨组织中的无机盐成分进行离子交换或化学吸附。显像剂在骨骼系统中的聚集主要取决于两个方面:一是骨质代谢活跃程度,骨的代谢活跃的部位,显像剂浓聚;二是局部血流状况,当血流量增加3~4倍时,显像剂聚集量可增加30%~40%,充血区域可分配更多的放射性药物。
99mTc-MDP在体内极为稳定,血液清除率快,骨摄取迅速,静脉注射后2~3小时50%~60%的放射性药物沉积在骨骼内,其余的经肾脏排出,靶和非靶组织比值较高,是比较理想的骨显像剂。MDP主要沉积在骨骼,在其他器官不显影。
骨显像的影响因素有饮水状态、肾功能、显像剂的质量、散射物质、全身治疗及伪影等。
脱水可导致肾清除率降低,组织本底增高及病变/本底比值降低,因此在注射显像后需鼓励患者多饮水和检查前排尿,以降低血液组织本底计数,但注意排尿时勿污染衣裤。肾功能降低同样可导致肾清除率降低,软组织本底增高,病变/本底比值降低,使显像的质量变差。作为骨显像的显像剂,其标记率应在95%以上,否则骨骼影像不清楚,影响结果判断。腹水、肥胖和乳房肥大等情况存在时,均可使靶组织与探头距离增加,降低骨显像的质量。化学药物治疗和皮质激素治疗可使显像剂的生物学分布发生改变,骨骼摄取量降低,肾脏摄取增加。注射时渗漏或尿液污染造成的伪影均可影响显像质量。
目前关于图像融合在骨与关节系统疾病的研究,国内外主要集中于隐性骨折、恶性骨肿瘤、急性骨髓炎、股骨头缺血坏死等方面的研究;而对骨与关节发育、髋臼唇损伤、骨折愈合、良性骨肿瘤、髋关节假体松动、风湿类关节疾病、骨与关节退行性改变、骨关节无菌性炎症、全身代谢性骨病等骨与关节系统疾病方面的应用则未见相关报道。SPECT/CT在多家单位都装有该设备,而其应用则均较局限。此外,目前国内外的图像融合技术主要采用的是SPECT/CT,而对SPECT/DR、SPECT/MRI的研究则尚无相关报道。同时以往关于股骨头缺血坏死的研究,也都是仅仅依据显像剂浓聚与否作为判断坏死与否的诊断研究,而其他部位的坏死以及坏死机制的进一步研究则无相关报道;肿瘤方面的研究也仅限于恶性肿瘤骨转移的诊断与鉴别诊断,而对良性骨肿瘤的诊断与鉴别诊断很少涉及。
20世纪就有人提出功能融合图像和分子影像学是21世纪医学影像的发展模式,医学影像图像融合可用于几乎所有骨与关节系统疾病,从骨骺发育、髋臼唇损伤、骨折与隐性骨折、骨折愈合、骨关节感染、骨缺血坏死、良恶性骨肿瘤、髋关节假体松动、风湿类关节疾病、骨与关节退行性改变、骨关节无菌性炎症、全身代谢性骨病等骨关节系统的任何疾病,所提供的影像学信息不是简单的一加一,可望为骨与关节系统疾病早期、准确、灵敏诊断提供一种新的多模式分子成像技术。本书首次从多模式的分子影像学水平全面探讨骨与关节系统疾病的发生、发展演变规律,具有广阔的应用和发展空间,同时也望起到抛砖引玉的作用。