功能分子影像进展和临床应用

朱家瑞教授
北京海军总院核医学科

吴文凯教授
中国医学科学院肿瘤医院核医学科

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按照传统的概念,临床医学影像的检查设备可以分为两大类:一类是以解剖结构为基础的成像设备,如X线CT、MRI和血管造影等设备;另一类是以脏器功能和组织生化代谢为基础的成像设备,如单光子ECT和正电子符合成像设备(PET)。随着X线CT、常规MRI和超声波技术的迅速发展,这些技术已经能够根据解剖结构的变化,快速提供疾病的诊断,成为临床诊断和治疗过程中不可或缺的手段。这些设备的成像原理各不相同,但是它们提供的信息主要是体内脏器解剖结构和器质性的变化和部分功能代谢方面的变化,以至患者在作了CT检查后,往往需要再进行ECT、超声或价格昂贵的PET检查才能够明确诊断。随着对疾病本质认识的深化,在以解剖结构变化为基础的诊断设备技术比较完善的前提下,反映脏器功能、组织生化代谢和细胞基因变化的影像设备,即功能分子影像设备成为近几年医学影像学发展的热点。

功能分子影像设备和其它影像设备相比具有:

  1. 早期发现病变,在组织代谢发生功能异常时就能发现。而X线CT主要反映的是解剖结构变化。
  2. 影像具有特异性:由于采用参与特定组织代谢的放射性药物,如体内生理性受体和肿瘤显像药物、参与细胞葡萄糖代谢药物和真正反映组织生理代谢的血流灌注药物等。
  3. 个性化治疗:由于该类设备能够真正反映组织功能、组织生化代谢和细胞基因变化,所以在治疗过程中能够检测药物和放疗的效果。为临床提供最佳的治疗方案和筛选最有效治疗药物。
  4. 实现基因成像的最佳设备:采用放射性药物标记的基因能够达到基因成像的目的,可以从生命活动的本质上诊断疾病。由此可见,功能分子影像设备是更深层次的临床检查手段。

一.设备进展

1.同机图像融合:从表1我们可以看出X 线CT具有很高的空间分辨率、而PET具有很高的检测灵敏度,MRI介与CT和PET之间。如果将CT和PET两种不同成像原理的设备有机地结合在一起有可能发挥各自的优点和弥补各自的不足。为此GE公司在1999年首先在市场上推出全新概念的设备,它既有解剖定位的功能,又有单光子和正电子显像的功能,该机商品名HAWKEYE,目前在我国大陆已经安装了近30台。今年具有最先进诊断功能的CT和正电子符合成像(PET)功能的设备将在国内安装。这台设备可以同时完成:CT检查、正电子符合成像检查和同机图像融合,并且用X线对核医学图像进行衰减校正。将解剖和功能分子影像设备整合在一起并不是CT功能和功能分子影像进行简单的相加,它获得单独CT和功能分子影像设备原本不具有的功能。比如同机图像融合的功能和利用X进行功能分子影像的衰减校正。解剖和功能图像的融合对于病灶精确定位、手术治疗和放射治疗计划具有重要价值。图1是两种目前已经应用于临床的功能分子影像设备。表2是两种设备性能比较。

表1 四种成像设备比较

  空间分辨率(mm) 时间分辨率(ms) 检测灵敏度(mol/kg 全身)
X线CT 0.3 125 10-3
常规ECT >10 >300 10-9-10-12
符合探测系统(PET) 5 >300 10-9-10-12
MRI 0.5 50 10-5
MRS 10 60 10-5

图1 两种功能分子影像设备(A: Hawkeye B: Discovery LS)



图1 两种功能分子影像设备(A: Hawkeye B: Discovery LS)

表2 两种具有定位功能的功能分子影像设备

  A B
Discovery VH
(VG+Hawkeye)
Discovery LS
CT  扫描时间 14s 0.5s
低密度分辨率 3mm@ 2.5% 5mm@0.3%
高密度分辨率 1mm 0.2mm
单光子探测功能
正电子符合探测功能
病变探测能力 8mm 4mm
              扫描时间 18min 3min
同机图像融合功能