不同功能成像技术的特性与临床应用

僵疗设备谨垂　不同功能成像技术的特性与临床应用　杨刚，李林，良泉　（南京军区南京总医院　医学影像科，　江苏　南京２１０００２）　【摘要】在医学领域功能成像技术种类繁多，它们各自有着其自身的优点和缺点及临床应用，为了合理地运用这些资源为临　床提供更好的服务，本文对十余种功能成像技术作了较详细的介绍。　【关键词】功能成像；临床应用；ＣＴ；ＰＥＴ　［中图分类号１Ｒ４４５　［文献标志码】Ｂ　［文章编号］１００７—７５１０（２００７）１２—００３８—０３　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄ　Ｃｌｉｎｉｃａｌ　Ｕｓｅ　ｏｆ　Ｖａｒｉｏｕｓ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　．．　ＹＡＮＧ　Ｇａｎｇ，ＬＩ　Ｌｉｎ，ＬＩＡＮＧ　Ｑｕａｒｌ　（Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｉｍａｉｇｎｇ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｎａｍｉｎｇ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｈｏｓｐｉｔａｌ　ｕｎｄｅｒ　Ｙａｎｊｉ￣ｇ　Ａｒｅａ　Ｃｏｍｍａｎｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ　ｊｉｎｇｓａｕ　２１０００２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｍａｎｙ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｅｄｉｃａｌ　ｆｉｅｌｄ　ｗｉｈ　ｔｔｈｅｉｒ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ａｄｖａｎ￣ｇｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎ－　ｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｃｌｉｎｉｃａｌ　ａｐｐｈｃａｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈ　ｓｈｏｕ１ｄ　ｂｅ　ｍａｓｔｅｒｅｄ　ｉｆａＵｙ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔＯ　ｏｆｆｅｒ　ｂｅｔｔｅｒ　ｃｈｎｉｃａｌ　ｓｅｒｖｉｃｅｓ　ｂｙ　ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｓｕｃｈ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｉｍａｇｉｎｇ；ｃｌｉｎｉｃａｌ　ｕｓｅ；ＣＴ；ＰＥＴ　在医学领域功能成像技术种类繁多，它们各自有着其自　通过开颅手术放置探测电极直接检测与大脑功能活动相　关的生物电位，需作麻醉处理，有很高的风险性四，只适用临床　实验。对法线和接线双方向上电流源都敏感。在临床上对癫痫　具有很高的检出率并能够对癫痫病灶作出准确的定位．能提　高手术治疗效果。　身的优点和缺点，为了合理地运用这些资源为临床提供更好　的服务。必须充分掌握其特点。为此对这些功能成像技术进行　了分类并阐述了各自的特点及其临床应用。　１功能成像技术的分类　包括脑电图术（ＥＥＧ）、硬膜下脑波电位法（ＥＣｏＧ）、定位固　２－３定位同定脑波电位法（ＳＥＥＰ）　通过开颅手术放置探测电极直接检测与大脑功能活动相　定脑波电位法（ＳＥＥＰ）、脑磁图扫描（ＭＥＧ）、合成孑Ｌ径磁场测定　法（ＳＡＭ）、超声检查、Ｘ线计算机断层扫描（ＣＴ）、单光子发射断　层扫描（ＳＰＥＣＴ）、正电子发射断层扫描（ＰＥＴ）、磁共振功能成　关的生物电位，需作麻醉处理，有很高的风险性，只适用临床　实验。对法线和接线双方向上电流源都敏感。在临床上对癫痫　具有很高的检出率并能够对癫痫病灶作出准确的定位，能提　高手术治疗效果。　２．４脑磁图扫描ｆＭＥＧ１　像（ｆＭＲＩ）及磁共振波谱功能成像（ＭＲＳ）。　２各功能成像技术的特性及临床应用　２．１脑电图术　ＥＧ１　用电极贴头皮直接检测与大脑功能活动相关的生物电　用磁力仪感应神经元细胞活动时微弱磁场变化并将其图　像化的技术．对异常信号敏感且定位准确，是唯一能以ｍｓ级的　时间分辨率来实时记录脑功能活动且对人体完全不需接触，　无创伤性的的检测手段。具有毫米级的空间分辨率，易受外磁　场干扰需屏蔽。ＭＥＧ直接检测脑神经细胞内的电流，是神经元　位，时间分辨率很高（比ＭＥＧ低，比其它要高）且经济安全，可　探测径向分量和切线分量的信号，所以提供的信息量比ＭＥＧ　细胞电活动的直接反映．因此能直接反映大脑活动的功能信　息。并且整个检测过程简单快捷。在探测大脑新皮层的棘波源　上拥有更高的敏感性【　可对缺血早期、癫痫、痴呆等在发生形　态学改变之前作出诊断，具有精确指导癫痫手术中靶点定位　更大【ｌ１，但定位繁琐费时，又没有图像显示，不能直接反映脑皮　层细胞功能，由于头皮、颅骨及脑组织导电率的不同，使得脑电　位信号失真而导致信号源位置定位精度较差，且对法线和接线　双方向上电流源都敏感。是诊断癫痫等必不可少的重要检查　方法之一，包括常规ＥＥＧ、肌电图术肌诱发电位的测量术等。　２．２硬膜下脑波电位法　ＣｏＧ１　收稿日期：２００７—０１—２３　的特点等。　２．５合成孑Ｌ径磁场测定法（ＳＡＭ１　是通过使用空间滤波器测定因神经细胞电生理活动时产　生的脑磁图信号的检测手段，是一种脑信号源定位及图形化　・３８・　２２卷１２期　２００７．１２　维普资讯 http://www.cqvip.com 医疗役备　垂　的无接触和无损伤性的检查。使用全脑磁图传感器矩阵来采　堙灭原理进行成像，其空间分辨率受堙灭前所经过的距离影　集脑信号并进行线性叠加，甚至在没有磁场屏蔽的情况下就　响，最高可分辨２ｍｍ一３ｒａｍ。它通过机体组织对同位素摄取量　可从单次数据采集中得到脑功能活动时的全部高信噪比信号　的不同来检测不同组织局部血流、代谢、生化及药物动力学等　信息，因此其时间分辨率仅为几ｍｓ，空间分辨率高。具有较高　方面的变化，用以反映组织血流量、耗氧量及代谢等方面的信　的病灶检出率，便于癫痫患者的诊断及癫痫病灶的空间定位，　息。其灵敏度、特异性及定位精密度均较高Ｉ２］，但操作复杂、时　也使用于类似ＰＥＴ或蹦ＲＩ的有关脑认知和思维等方面的研　间分辨率（不到Ｉｌｌｓ级）和空间分辨率低ｆ比ＳＰＥＣＴ高），不能检　究。由于神经细胞的活动很容易和细胞周围的物理或化学环　测阿尔法波等自发信号，需要高电离辐射，且半衰期较短的同　境及测量仪器本身产生的噪声相混杂．可通过施加磁场屏蔽　位素示踪剂如ｎＣ、”Ｎ、　Ｏ、”Ｆ等，检查费用高且需专门昂贵的　室和噪声消除技术来改善这些干扰噪声，并且ＳＡＭ本身对这　回旋加速器等。可用于活性肿瘤组织的功能检测及代谢测定，　些干扰并不敏感，而传统的检测手段就无法做到。　可与ＣＴ配合使用，既增加病灶检出率又具有较高的图像信噪　２．６超声检查　比、空间分辨率及密度分辨率。　通过在多普勒彩色超声设备上进行不同器官的超声灌注　２．１０磁共振功能成像（ｆＭＲＩ）　（ＵＳＧ）成像以研究相应器官的功能活动，由于该检查无辐射损　通过组织局部活动区血流量、耗氧量及代谢等方面的信　伤、操作简单方便、实时快速，费用较低及有图像显示等优点　息间接反映细胞生理活动功能的成像　但不能象ＰＥＴ直接显　而被较为广泛的应用。但其图像的空间分辨率低，目前多用于　示组织细胞活动图。随着ＭＲ技术及梯度系统性的提高．空间　大血管血流的测定，心肌弥漫性等病变，心室收缩功能的评估　分辨率（＜ｌｍｍ）和时间分辨率（几．卜ｍｓ）越来越高，需非创伤性　，以及脑、心脏Ｈ、肝脏及肾脏功能等方面的研究。　对比剂，检查费用高，由于高静磁场、ＲＦ磁场及梯度磁场的存　２．７计算机电子断层扫描（ＣＴ）　在，有可能存在一些潜在的危害，如对孕妇的影响等。ｆＭＲＩ包　其中的ＣＴ灌注也是功能成像之一ｆｌ】Ｊ，它是通过对组织进　括灌注加权成像（ＰＷＩ）、弥散加权成像（ＤＷＩ）２￣ＭＲ脑功能成像　行血流灌注以量化的方式反映其灌注效果及组织血管的变化　（脑ｆＭＲＩ）旧。　程度来获取微循环血流动力学改变的信息，从而揭示组织的　（１）ＰＷＩ成像可反映微循环分布及血流灌注情况，评估　功能　，具有较高时间和空间分辨率、容易定量研究、影响因素　局部组织活力和功能。包括①对比剂首过灌注成像：用来计算　相对少、成像快速和微创性（辐射和注射损伤）。双源ＣＴ（Ｄｕａｌ—　局部脑血容量（ｒＣＢＶ）和显示局部脑血容量［］（ｒＣＢＶｍ）等。②动　Ｓｏｕｒｃｅ　ＣＴ）的诞生将ＣＴ灌注成像提上一个更高的台阶，它是　脉血质子自旋标记法：获灌注信息如血流量图、平均通过时间　具有两套数据采集系统（两个球管和两个探测器组等）的６４　及估计饱和程度。是Ｔ】加权可显示绝对血流量，可对疾病不同　层ＣＴ，更高图像信噪比、更高时间分辨率（单层８３ｍｓ）、更低射　阶段行对比研究。③血氧水平依赖对比增强（ＢＯＬＤ）法，又称　线吸收剂量（与常规６４层ＣＴ比减半）、双能量减影（ＣＴ～ＤＳＡ）　脱氧血红蛋白成像（ＤＨＩ）：血液流量（ＣＢＶ）和流速（ＣＢＦ）增加　等的优点使其具有更高的临床价值和应用前景。　时组织耗氧增加不明显（功能活动以厌氧代谢为主１，局部Ｏｘｙ—　２．８单光子发射断层扫描（ＳＰＥＣＴ）　Ｈｂ与Ｄｅｏｘｙ—Ｈｂ比例改变（前者升高后者降低）　。后者作为天　属放射性核素成像，将半衰期较长的放射性同位素示踪　然顺磁性对比剂，使周围局部磁场南于磁敏感性增加而不均　剂注入体内，由１个或多个　一相机探头从多角度获取被检机　匀性增强，使得局部组织信号降低，因此其含量下降会使周围　体发射出来的　射线，经计算机处理形成三维影像，反映局部　组织信号增强，但只显示相对血流量。ＰＷＩ可早期发现脑缺血　组织血流量的多少，提供组织血流量、耗氧量及代谢等方面的　或梗死的低灌注区，结合ＤＷＩ作早期诊断。通过ＣＢＶ计算评　信息。其病灶检出率及病灶空间定位的准确率较高Ｉ２］，费用较　判治疗结果；ＢＯＬＤ法可用于脑功能皮层活动定位；适合缺血　ＭＥＧ、ＳＡＭ、ＰＥＴ、ｆＭＲＩ及ｆＭＲＳ低，但操作复杂、时间分辨率　性心脏病和冠脉功能评价、　加权心肌灌注研究及实时电影　（不到１％ｏ）与空间分辨率均低、需要电离辐射较高的同位素示　成像；还可行肝肾功能灌注或鉴别肿瘤性质。但所获信号强度　踪剂，不能检测阿尔法波等自发的脑信号。且不能计算血流参　不与对比剂浓度呈线性相关，且受磁场不均影响较大：回波平　数的绝对值。由于核素通过血脑屏障被脑细胞摄取，其摄取量　面成像（ＥＰＩ）快速序列易产生伪影；对比剂渗漏产生．ｒｊ效应的　与血流灌注量成正比，所以可用来发现脑组织由于血流灌注　影响使得ｒＩ＝ＢＶ低估。　的变化而引起的局部异常。在心肌梗死的诊断、存活心肌的检　（２）ＤＷＩ成像对扩散及生理活动敏感。为避免运动对Ｄ　测、心功能与危险分层以及疗效观察等诸多方面发挥重要作　值增加用表面弥散系数（ＡＤＣ）图和指数化表面弥散系数　用　。　（ｅＡＤＣ１图描述生物分子体内扩散量化情况。用于脑缺血、梗塞、　２．９正电子发射断层扫描（ＰＥＴ）　特别是急性梗死的早期诊断　。细胞外自由水分子对弥散梯度　属放射性核索成像，是利用组织中正电子（质子）与电子的　极敏感呈低信号ｆ高Ｄ值），运动受限的结合水分子呈高信号　２２卷１２期鼯２００７．１２　・３９・　维普资讯 http://www.cqvip.com 医疗设备佑墓　（低Ｄ值）。所以超急性期缺血时缺Ｊ衄脑组织Ｄ值明显降低，　３讨论　ＤＷＩ像显示比正常组织高的信号而更易早发现。缺血早期该　ＡＤＣ变化是可逆的，可用于动态观察半暗带转归．评判治疗结　果。也可用于确定是否可进行溶栓治疗及鉴别新旧出血灶。腹　部各脏器弥散系数不同．如脾虽血管丰富但Ｄ值低．而肾脏Ｄ　值高，故弥散测量有可能提供肾脏功能信息。还可对机体多种　在医学领域已经或即将运用于临床的功能成像技术种类　繁多，它们有的较经济（ＥＥＧ、ＭＥＧ、ＳＡＭ及超声检查１；有的操　作较方便（ＭＥＧ、ＳＡＭ及超声检查）；有的安全性较高（ＥＥＧ，　ＭＥＧ、ＳＡＭ、超声检查及　ＲＩ）；有的图像信噪比较高（ＣＴ及　ｆＭＲＩ）；有的图像空间分辨率较高（ＭＥＧ、ＣＴ及ｆＭＲＩ）；有的图　像密度分辨率较高（ＣＴ及ｆＭＲＩ）：有的检查时间分辨率较高　（ＥＥＧ、ＭＥＧ、ＳＡＭ及ＣＴ）；有的病灶检出率较高（ＥＣｏＧ、ＳＥＥＰ、　ＭＥＧ、ＳＡＭ、ＳＰＥＣＴ、ＰＥＴ、ｆＭＲＩ及ｆＭＲＳ）：有的定位准确率较高　（ＥＣｏＧ、ＳＥＥＰ、ＭＥＧ、ＳＡＭ、ＳＰＥＣＴ、ＰＥＴ、ｆＭＲＩ及ｆＭＲＳ）；有的某　方面的优点突出但还未能应用于临床（ＥｃｏＧ及ＳＥＥＰ）等。对于　一成分进行弥散波谱成像反映组织代谢功能。　（３）脑　ＲＩ①造影法通过对脑皮层各感觉和运动等中　枢激活使中枢皮层血流量增加，所用顺磁性对比剂分布增多．　与刺激前比功能区信号在ＧＲＥ重Ｔ２或重Ｔ２　像上显示局部　信号增强。（￣）ＢＯＬＤ法不需要对比剂．通过分析功能活跃区脑　组织毛细血管床Ｏｘｙ—Ｈｂ与Ｄｅｏｘｙ—Ｈｂ比例差异行功能研究．　位临床医生来说，如何根据这些不同功能成像技术的不同　即脑功能皮层刺激定位。施加刺激时脑组织相应局部功能区　ＣＢＶ和ＣＢＦ增加但耗氧增加不明显．后者含量下降使ＥＰｎ　或Ｔ２　像显示相应功能区信号增强。刺激前后两次扫描图像经　相应处理就能将功能区信号变化标识图与脑组织解剖结构对　应，对脑组织功能皮层起到更直观精确定位。效应也可用于　ＲＩ研究（对慢血流敏感１。脑组织活动时功能区局部供血增加　特点，根据不同的目的针对不同的被检者，采取怎样的检查手　段是非常重要的。然而这仅仅是定性判断，要想做到准确的量　化比较，必须做大量案例并有相应病理证实，然而在实际工作　中功能成像往往只针对正常志愿者进行．或手术患者不可能　同时做全如此全面检查，所以很难得出完整精确的量化比较，　这是以后需要努力实现的方向。，　产生两维时间飞跃（２Ｄ－ＴＯＦ）效应而使重Ｔ１ＷＩ像中局部信号　增强。脑ｆＭＲＩ不仅揭示脑组织解剖结构与功能对应关系，而　且有效评价疾病对重要功能区的损害．利于外科手术和定向　【参考文献］　【１］郭晓远，等．ＭＥＧ和ＥＥＧ在癫痫治疗中的作用Ⅱ】．东南大学　学报（医学版），２００５（４）：２８０—２８３．　治疗中减少功能区损害，能预测功能区脑组织恢复情况及研　究精神病神经活动情况等，还可研究脑活动时各微区神经递　质及代谢产物变化。有文献报道大脑活动区信号与ＰＥＴ探测　【２］孙效刚，等．ＥＣｏＧ评估ＰＥＴ对致痫灶定位的准确性田．现　代康复．２０００（５）：７３１．　结果基本相同。　２．１１磁共振波谱功能成像（ＭＲＳ）　【３】张连仲，等．多普勒组织成像评价扩张型心肌病患者右心室　收缩功能Ｕ］．中国超声诊断杂志，２００６（４）：２５７—２５９．　【４］唐新良，等．多普勒组织成像评价高血压心脏病心功能田．中　国超声诊断杂志，２００６（４）：２６２－２６４．　【５］刘晓晟，等．免急性肾功能衰竭时ＣＴ灌注成像的实验研究　田．中国医学计算机成像杂志，２００６（１）：６２—６５．　【６］周江．ＳＰＥＣＴ在心肌梗死诊断及心功能评价中的作用田．中　国医师进修杂志，２００６（５）：６８－７０．　［７】徐海渡，等．１．５Ｔ场强下ＳＥ、ＧＲ￣ＥＰＩ和弥散加权序列进行　是　ＲＩ特例．当　Ｒ１分辨率对微弱信号不够高时使用．　不需放射性示踪剂及对比剂，为血流和血红蛋白氧合度分析　提供信息。能检测神经元细胞葡萄糖利用率，是检测除Ｈ质子　外其它化合物分子的质子或其它原子核（　Ｐ、　Ｎａ，１３Ｃ、ｔ９Ｆ等）　的信号．以便在ＭＲＳ图上分析组织不同化学物质分布及含量　来体现细胞代谢状况。空间分辨率及密度分辨低．检查费用　高；化学位移使不同物质由于质子共振频率差异而区分开，并　根据信号强度（特异波峰覆盖面积）反映物质含量以检测组织　代谢产物浓度反映组织功能：可用于无创伤定域测定组织生　物化学物质含量、辅助诊断有局部异常的生物化学反应疾病、　脑ｆＭＲＩ的对比研究田．临床放射学杂志，２００４（５）：３６７—３７０、　【８］刘怀军，等．ｌｆＶＩＲＩ在评价脑出血后血肿灶周组织病理变化　中的应用价值田．实用放射学杂志，２００５（１）：１３—１６．　定性肿瘤、定位缺血区和癫痫脑组织及制定手术方案等；可以　在轻度海马硬化或伴有海马胶质细胞增生时进行早期诊断，提　高了海马硬化诊断的敏感性嘲：用　Ｈ波谱检测体内微量代谢　［９ｌ程晓娟，等．ＭＲＳ和ＭＲＩ在颞叶癫痫诊断中的比较Ⅱ】．苏州　大学学报（医学版），２００６（４）：６５３－６５８．　【１　ｏ］杨裕华，等．功能性影像技术研究进展田．医疗设备信息，　２００４（２）：３５—３９，　物；颅内ＮＡＡ信号降低可诊断神经元减少或破坏：Ｃｈｏ和Ｃｒ　信号强度改变可反映胶质细胞代谢及功能改变，ｓｉｐ波谱可提　供脑内能量代谢信息；　波谱可用于对脑内三氛类精神抑制　药和抗抑郁药水平测量和评估；　Ｃ波谱可用于脑内神经元、神　经胶质细胞关系研究及对酶缺乏性疾病诊断。　（１１】徐子森，等．灌注、弥散、功能成像原理及应用【『］．医疗设　备信息，２００４（５）：３４—３７．　【１２］张平寅，等．磁共振成像技术探讨田．医疗卫生装备，２００５　（２）：１９－２０．　・４０・　２２卷１２期＠２００７．１２