多模态小动物成像设备在恶性肿瘤应用中的研究进展

PET正成为强有力的临床前研究工具,与其他在体成像模式联合可以实现优势互补,在恶性肿瘤基础研究中扮演重要角色。本文综述小动物PET成像系统、小动物PET/解剖双模态成像系统、小动物PET/光学双模态成像系统和小动物PET/解剖成像/光学成像多模态成像系统在恶性肿瘤中的应用情况,并对其发展趋势进行了展望。     

小型SPECT/CT系统研制成功

日前,中科院高能物理研究所研制成功的小型SPECT/CT系统,性能指标达到国际同类设备的先进水平,通过了专家验收。该小型SPECT/CT系统具备单光子发射断层扫描(SPECT)、显微CT(μCT),以及两者图像的融合功能。     

SPECT/CT脑血流灌注显像的临床应用进展

SPECT/CT脑血流灌注显像是SPECT(单光子发射计算机断层显像)技术和CT(计算机断层扫描技术)同机融合的一种检查方法,能够将解剖显像与功能显像完美的结合在一起,提高定位准确率的同时还可以对疾病进行多角度的分析,兼具了SPECT灵敏度高和CT特异性、分辨率高的优点,因此,对很多疾病如脑梗、TIA、癫痫等缺血性病变的病灶定位、治疗指导和预后评估以及正常脑功能的研究有着独特的优势.本文结合国内外资料对SPECT/CT脑血流灌注显像的原理、技术和临床应用的进展进行综述.     

基于多模态影像的难治性颞叶癫痫分型研究

约1/4的难治性颞叶癫痫患者的发作无法通过常规前颞叶切除术得到有效控制,这可能是因为疾病存在多种复杂的亚型,且部分亚型涉及颞叶外的脑区病变。基于多模态脑影像特征,使用隐含狄利克雷分布模型可以估计潜在疾病因子及各因子在患者大脑内的表达程度,有助于个体精准分型。该研究通过PET/MR同步一体扫描仪采集了86名难治性颞叶癫痫患者的T1加权影像和FDG PET影像,并采集了39名健康志愿者的T1加权影像和36名健康志愿者的FDG PET影像作为对照。该研究提取与癫痫病理相关的灰质体积和葡萄糖摄取值,使用隐含狄利克雷分布进行分型,将疾病因子的数量分别设为3、4、5,进行多次实验,并对四因子模型中的各疾病因子与临床指标之间的关系进行统计分析。研究发现,选取不同数量的疾病因子进行分型时得到的结果具有一定的相似性。在四因子模型中存在与病灶偏侧性、癫痫发作年限和认知能力显著相关（P<0.05）的疾病因子。该研究对颞叶癫痫分型具有一定的参考价值。     

融合实时超声影像的多模态肌肉运动特性研究

人体肌肉活动是一个复杂过程,常用的研究方法包括肌电信号、肌音信号、超声影像等。提出一种多模态方法,联合这三种信号对肌肉活动特性进行研究。研发了多通道运动信号采集系统,对包括超声影像在内的多种信号进行实时同步采集。开发了一种新的图像追踪算法,实现肌肉边界的自动追踪。对膝关节伸展时股直肌等长收缩的情况进行研究,对采集的各种信号进行特性分析,并联合多种参数对关节力矩进行估计。研究表明,这三种信号的线性组合与关节力矩之间存在显著的线性关系,拟合度达到0.99,高于分别用3种信号进行线性拟合的情况。与单独研究一种信号相比,这种多模态的方法能提供更多关于肌肉运动的信息,为进一步深入研究提供一种可行的方法。     

基于人工智能的多模态影像辅助海马体自动勾画研究

目的:利用基于深度学习的人工智能算法,结合头颅MRI和CT的多模态影像,开发海马结构自动勾画技术,为头颅放疗过程中海马体的保护提供高效、准确的自动勾画方法。方法:收集清华大学第一附属医院放疗科从2020年1月~12月就诊的40例脑转移癌患者的定位头颅CT及MRI影像,分别在CT图像、CT-MRI配准图像的两个数据集上训练3D U-Net、3D U-Net Cascade、3D BUC-Net 3个深度学习模型,计算3个模型自动分割的左右海马体与对应的人工标注之间的Dice相似系数（DSC）和95%豪斯多夫距离（95 HD）,以及两者的体积作为模型的分割准确性的评估,并且以对同一大小patch图像的自动分割耗时作为模型效率的评估。结果:引入MRI图像信息对左右海马的自动分割精度有明显的提升;模型3D BUC-Net在CT-MRI数据集上对左右海马体的自动分割都取得最好分割结果（DSC:0.900±0.017,0.882±0.026;95HD:0.792±0.084,0.823±0.093）,而且该模型的分割效率更高。结论:模型3D BUC-Net能在多模态影像上实现高效、准确的海马区的自动勾画,为头颅放疗过程中海马区的保护提供方便。     

18F-FDG SPECT/CT脑显像诊断老年性痴呆初步应用

目的探讨老年性痴呆（AD）的^18F—FDGSPECT／CT显像图特点。方法10例AD患者、10例血管性痴呆（VD）患者及20例正常对照行^18F—FDGSPECT／CT脑显像。患者禁食6h以上，戴眼罩安静休息20min后肘静脉注射^18F—FDG185—296MBq，60min后开始SPECT和X线CT透射扫描。先进行X线透射扫描，CT连续采集10min，然后进行符合线路PET连续采集30min。透射和发射图像进行衰减校正和叠代重建（COSEM），得到横断面、冠状面、矢状面及其CT与SPECT的融合图像。半定量分析取横断面图像，在双侧顶叶、颢叶、额叶和小脑划取感兴趣区（ROI），并获取单位像素放射性计数。将各脑叶分别与同侧小脑进行比较，即可得放射性摄取比值（Rcl／cb）。结果对10例患者、10例VD患者和20例正常对照的^18F-FDG显像图进行X线衰减校正前后比较和与CT扫描图的同机图像融合。结果表明，经过X线衰减校正后的^18F—FDG正电子图像比校正前的图像明显清晰，校正后的图像由发散、模糊变为细腻、清晰。融合后的图像与融合前的图像比较，在解剖学定位方面有了很大的改善，特别表现在大脑的沟回、基底节的辨认方面。在10例AD患者中，图像呈双侧颞叶、额叶或顶叶对称性放射性摄取减低者8例，占80％。图像呈单侧额叶或顶叶放射性减低者2例，占20％。在10例VD患者中，图像均呈多发性非对称性放射性稀疏区，且部位可位于基底节、丘脑或脑皮质区。AD组双侧顶叶、额叶和颞叶与同侧小脑的放射性摄取比值（Rcl／cb）明显低于正常对照组（P〈0．01）。结论AD患者的特征性^18F—FDG显像图改变对于AD的诊断及与VD的鉴别诊断有十分重要的临床意义。     

多模态脑影像数据的图像处理及在脑解剖教学中应用

人体解剖学是医学院校最重要的基础课程之一.由于其内容繁杂、名词众多且抽象难以理解,容易造成学生学习兴趣的下降,导致学习效果较差,其中尤以脑的教学最为困难,传统的脑解剖教学模式难以调动学生的学习兴趣,不利于学生创新能力的培养,学生对人脑各结构之间的空间位置更是难以理解.因此,如何充分调动学生学习的积极性、主动性,培养学生的观察、理解及分析能力成为脑解剖教学过程中的一个急需解决的问题,也是医学生以后成为优秀的临床神经病学专家或神经科学研究者的关键因素之一[1-2].随着计算机图像处理技术的不断发展以及多种模态的脑影像成像方式的出现,已出现多种图像的三维重建方法,它可以多层次、多角度展示脑的解剖形态和功能结构[3].本研究拟利用我们课题组研发出的图像处理软件对多种脑影像数据进行重建分析,并对其过程和结果应用于脑解剖教学作一初步探讨.     

基于多模态多层螺旋CT胸骨变异的观察

目的:探讨基于多模态多层螺旋CT（MSCT）观察胸骨的变异情况。方法:回顾性研究。纳入2020年1—6月泰安市中心医院行胸部MSCT检查的1 000例受检者的影像学资料,其中男505例、女495例,年龄10~99（54.7 ± 25.5）岁。胸部CT检查均进行横轴位容积扫描,采用骨算法对胸骨进行多平面重组、最大密度投影...     

基于多模态磁共振影像的精神分裂症患者多特征分类研究

精神分裂症(SZ)的分类研究已经被广泛报道,但是之前比较多的研究都是基于单个模态的或者单个特征的。本研究提出了一种基于多模态磁共振影像的自动分类方法,采集了44例SZ患者与56例健康正常人的结构与功能磁共振影像,基于自动解剖标签模板提取了90个感兴趣区域的灰质体积、局部一致性、低频振荡振幅和度中心度作为分类模型的输入特征。为了降低特征维度,利用递归特征消除法获取对分类有效的主要特征,然后采用支持向量机对SZ患者和正常人进行分类。结果表明,将4种多模态特征组合起来作为分类特征时,分类准确率达到94.47%,明显优于单独将这些特征作为分类模型的输入特征时取得的分类效果,并且研究发现分类权重最大的脑区主要集中在额叶、颞叶和枕叶。研究结果有助于理解SZ患者的病理机制与进展规律及实现自动诊断。     

氟标葡萄糖双探头符合线路显像(SPECT/CT)诊断肺癌的临床价值

目的:探讨双探头符合线路显像(SPECT/CT)技术在肺癌诊断上的临床应用价值.方法:对临床其他检查(X线胸片、CT)发现孤立性肺结节怀疑为恶性肿瘤的患者42例(男29,女13),年龄(30～83)岁,平均45.02岁,孤立肺结节直径(1.0～11)cm,平均4.02cm.使用GE公司双探头SPECT/CT(Mille...     

SPECT/CT骨显像对脊柱单发阳性病灶的应用价值

目的评价99Tcm-亚甲基二膦酸盐（MDP）SPECT/CT骨断层显像对脊柱单发阳性病灶良恶性鉴别诊断的价值。方法对921例99Tcm-MDP全身骨显像提示脊柱单发阳性病灶的患者,行SPECT/CT局部断层显像,得到局部SPECT、CT及融合影像。阅片由两位有经验的核医学医师分别独立进行,所有病灶均以病理学结果及6个月以上的影像随访为＂金标准＂。结果在921例患者中,161例诊断为肿瘤骨转移（17.5%）,4例诊断为原发骨肿瘤（0.4%）,2例诊断为骨髓瘤（0.2%）,5例诊断为骨结核（0.5%）,689例诊断为良性病变（74.8%）,59例诊断为外伤致椎体压缩性骨折（6.4%）,1例诊断为许莫氏结节（0.1%）。肿瘤骨转移病例共161例,其中颈椎9例（5.6%）,胸椎46例（28.6%）,腰椎82例（50.9%）,骶椎24例（14.9%）。按部位分类,颈椎病变共30例,肿瘤骨转移9例（30%）;胸椎病变共224例,肿瘤骨转移46例（20.5%）;腰椎病变共606例,肿瘤骨转移82例（13.5%）;骶椎病变共61例,肿瘤骨转移24例（39.3%）。结论99Tcm-MDP SPECT/CT同机融合骨显像,对常规全身骨显像单发阳性病灶提供了准确的定位,同时显示了该病灶的形态及周围软组织影像特征,显著降低了骨显像中椎体单发阳性病灶的假阳性率,在脊柱单发阳性病灶的鉴别诊断中较常规全身骨显像具有更高的临床诊断价值。     

SPECT/CT检查床常见故障分析及维修

<正>SPECT/CT是核医学开展常规检查的必备设备,一般SPECT/CT具有独立的SPECT与CT功能,同时也可以进行SPECT和CT同机融合。南京市第一医院临床核医学中心SPECT/CT为GE公司Millennium VG5型双探头SPECT/CT,具有复合线路功能。于2001年装机至今已运行12年,GE VG5 SPECT/CT     

多模态影像分子体外验证触液神经元的神经干细胞特性

背景：最近研究发现位于脊髓中央管附近的接触脑脊液神经元(简称触液神经元)具有神经干细胞潜能,但触液神经元在体外研究中纯度不高,且目前尚无体外示踪技术证明其神经干细胞特性。目的：通过多模态影像分子筛选并在体外验证触液神经元的神经干细胞特性。方法：根据触液神经元特异性表达Pkd2l1基因,针对Pkd2l1基因上游启动子设计一种使触液神经元特异性表达绿色荧光蛋白(GFP)的多模态影像分子慢病毒(Lentivirus-Pkd2l1-GFP-puromycin-luciferase)。从出生24 h内C57BL/6小鼠延髓组织中提取出原代神经干细胞贴壁培养,用多模态影像分子病毒转染含有触液神经元的原代神经干细胞,通过嘌呤霉素筛选并纯化触液神经元。对筛选纯化的触液神经元进行体外悬浮培养并连续传代4代以上,免疫荧光检测第3代触液神经元与神经干细胞标记物Nestin、Sox2共表达情况。通过对第3代触液神经元诱导分化培养,免疫荧光检测触液神经元与神经元标记物NeuN、星形胶质细胞标记物S100β、少突胶质细胞标记物O4的共表达情况。结果与结论：成功构建出多模态影像分子慢病毒,并且筛选纯化后的触液神经元...     

基于循环一致生成对抗网络的多模态影像刚性配准

目的:采用循环一致生成对抗网络(CycleGAN)方法在保证医学影像刚性配准精度的同时,降低图像配准的时间以及训练数据获取难度。方法:首先对训练数据进行标准化与归一化,同时对图像进行重采样与剪裁,去除多余的空气部分。其次采用阈值法与扫描线法获取图像的外轮廓信息,基于CycleGAN建立两个生成器与两个判别器,生成器输入配准图像对和输出配准结果,判别器输入配准图像对和输出配准程度。在原始CycleGAN损失函数基础上,增加轮廓损失项,以约束网络训练方向,提高收敛速度。结果:选取75例腹部病例,其中65例作为训练数据集,10例作为测试数据集,配准结果与配准软件Elastix对比。计算测试图像集外轮廓Dice系数,配准前图像对的平均Dice系数为0.858,Elastix配准后的平均Dice系数为0.926,本方法配准后的平均Dice系数为0.925。配准时间上Elastix的平均配准时间为12.1 s,本研究方法的平均配准时间为0.04 s,加速比达到302。结论:本方法在保证图像配准精度的同时极大降低了图像配准所需的时间,提高了配准流程工作效率。除此之外,与其他深度学习网络相比,本方法不需要真实配准结果以及传统相似性测度。     

基于多模态磁共振影像的首发未用药精神分裂症自动分类研究

慢性精神分裂症患者大脑的结构和功能异常已经被广泛报道,但是首发未用药精神分裂症患者和正常人的相关研究较少。本研究采集了44名首发未用药精神分裂症患者和56名正常人的结构和静息态功能磁共振图像,基于自动解剖标签模板提取了90个感兴趣区域的灰质体积、局部一致性、低频振荡振幅和度中心度作为特征,并将这些特征作为输入,用基于递归特征消除的支持向量机对首发未用药精神分裂症患者和正常人进行分类。结果表明,局部一致性和低频振荡振幅的组合为最佳分类特征,分类准确率达到96.97%,并且分类权重最大的脑区主要位于额叶。研究结果有利于加深对精神分裂症神经病理机制的了解,有助于开发出用于临床辅助诊断的生物学标记物。     

影像引导放疗中常用CT设备影像质量的比较分析

目的:分析影像引导放疗中常用的模拟定位螺旋CT(MSCT)、加速器机载锥形束CT(CBCT)和螺旋断层治疗机MV螺旋CT(MVCT)的影像质量。方法:CatPhan600模体测量三种成像设备的CT值均匀性和线性、空间分辨率、低对比度分辨率、3D影像的几何准确性和金属伪影大小。结果:MSCT、CBCT和MVCT的CT值与物质密度均呈线性关系;均匀模体中的CT均匀性分别为1.07%,1.40%,39.81%;空间分辨率分别为8 lp/cm,7 lp/cm,4 lp/cm;MSCT可显示低对比度为1%的3 mm圆孔,CBCT只能略微分辨圆孔,而MVCT则无法显示圆孔,几何准确性均良好;MVCT的金属伪影较小。结论:CBCT和MVCT的成像质量均不如MSCT,但能满足患者治疗体位验证和监测的需要。     

18F-FDG SPECT/CT同机融合显像在肿瘤诊断中的应用

目的初步评价FDG SPECT/CT符合线路同机图像融合在肿瘤诊断及复发监测中的应用价值.方法经临床确诊的恶性肿瘤及恶性肿瘤治疗后怀疑复发或残留的患者53例(治疗前诊断8例、治疗后疑复发45例).经SPECT/CT同机联合扫描行FDG显像检查,用二次迭代法加衰减校正进行影像重建,与同期CT或(和)MR检查相比较.结果在治疗前诊断组中,8例恶性肿瘤患者FDG显像均呈阳性,CT(MR)亦全部发现病灶,但不能对病灶进行有效定性;在治疗(手术、放疗、化疗)后疑复发的45例患者中FDG与CT(MR)的假阳性、假阴性、真阳性、真阴性分别为0,4,32,9和3,7,29,6;FDG灵敏度、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为8*89%、100%、100%、69.2%;而CT或(和)MR分别为80.6%、66.7%、90.6%、46.2%.同机融合由CT提供的详细解剖资料能准确定位恶性病灶.结论带有X线CT的符合线路的SPECT/CT同机融合FDG显像是一种新的有效的核医学显像方法,尤其是对治疗后残余或复发的肿瘤,较CT(MR)及其它功能性检查图像等更具有较特异的定性和准确性定位诊断价值,值得临床推广应用.