医学图像融合技术的临床应用
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脑 区 的 功 能活 动 变 化 。正 是 利 用 这 一 原 理 可 以 对 皮 层 运 动 区 、 言 区 、 觉 区 、 觉 区 等 重 要 功 能 进 行 定 位 。将 这 些 语 视 听
是 目前医学图像融合技术应用最早 、 最多的领域 。主要用于 脑肿瘤 、 脑血管畸形 、 癫痫 等疾 病的微 创治疗 ， 刺活检 ， 穿 放 射治疗及 开颅手术 的准确定位 ， 以防损 伤重要 功能 区 “ 。
Ａ
ｄ ｉ１ ．９ ９ｊｉ ｎ １０ ０ ８ ．０ ０ ０ ．５ ｏ：０ ３６ ／． ｓ ．０４— １８２ １ ．２ ０２ ｓ
１０ ０ ８ （０ ０ ０ ０ ２ ０ ０４— １８ ２ １ ）２— ２ ２ ２
医学 图像 融合 术 是 医 学 影 像 处 理 中 一 个 颇 具 特 色 的应
０ ｒｎ Ｂ ｅ等利用 Ｓ Ｅ Ｔ ＭＲ 图像融合对 ５ 例癫痫病人手术效 ＰＣ／ Ｉ １ 果进行分析 ， 发现图像融合 的定位 诊断准确率 高达 ８ ． ％， ８２
前 主 要 应 用 于 以下 几 方 面 。
而单纯 Ｓ Ｅ Ｔ的定 位准确率仅 ３ ． ％ 。Ｒ ｂｎｔ ｎ等… ＰＣ ９２ ｕｉｓ ｉ ｅ
利用 Ｔ 、 ｃ Ｉ Ｔ 和 Ｆ． Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ Ｐ Ｔ脑显像与相应 的 Ｍ Ｉ Ｒ 图像 融合 ， 对脑肿瘤手术后或放疗后 的变化与复发情况进行研究 发现 ， 图像融合对确定肿瘤 治疗后 的体 积改变 ， 区别肿瘤坏
死 与复 发 有 很 高 的 实 用 价值 。 １３ 功 能 性 磁 共 振 图 像 的 融 合 ． ｆ Ｉ的原 理 是 利 用 脑 组 ＭＲ
１ 在 神 经 外 科 中 的应 用 由于 颅 骨 及脑 组 织 形 态 固 定 ， 得 到 准 确 的 配 准 标 记 ， 易
织在进行某一思维 任务加工时 ， 局部大脑皮 层耗氧量增 加 ， 因而局部血流 中含氧血红蛋 白量增加 ， 脱氧血红蛋 白量相对 减少 ， Ｔ 信号下降减慢 。通过 这种信号差 异可 间接 判断 使
・
２２・ ２
西南 国防 医药 ２ １ ００年 ２月第 ２ ０卷第 ２期
医 学 图 像 融 合 技 术 的 临 床 应 用
胡朝芬 ， 黄之 杰 （ 述 ） 罗来华 （ 综 ， 审校 ）
［ 关键词 ］ 医学图像 ； 医学图像融合 ； 临床应用
中图 分 类 号
文章编号
Ｒ４ ５ ４
文 献 标识 码
症 、 神 分裂 症 ） 精 的外 科 。 由 于 功 能 性 神 经 疾 病 一 般 无 器 质
纤维束的方法 。其方法是 先进行 一系列不 同梯度 的 ＭＲ扩 散加权成像 ， 通过最小二乘法求 解出扩散 张量 ， 从扩 散张量
性病变 ， 不存在与正常组织 区分的可视靶点 。功能神经外科 的 目的在于损废相关 功能区 ， 这些功能 区大 多很小 ， 中 但 术 若定位不精确 ， 损废 目标不 精确则 可能造 成重 大手术 后遗
用领域 。经过十几 年的研究 ， 图像融 合技术 已经应用 于临 床， 例如临床影像 学诊断 、 病变 的精 确定 位 、 放疗计 划 的设 计、 外科手术方案的制 定及疗效评估 ， 对提 高疾 病 的诊 断和 治疗水平 ， 提高疗效 、 减少并发症 均取得 可喜成绩 。在研究 机体代谢 、 血流变化及受体分布等方面亦有不俗的表现 。目
属 性 。 目 前 神 经 外 科 界 广 泛 接 受 的 脑 图 有 Ｔｌｉ ｃ — ａ ｒｈ ａａ
护皮层 内的功能 区， 还要不损害连接重要 功能 区的 白质纤维 束， 才能保证术 后功能 区的正常功能。因而手术中相关 功能 区白质纤维束的精确定位和直 观显示与皮质 功能区的显示
同样 重 要 。扩 散 张 量 成 像 是 当 前 唯 一 能 无 损 地 显 示 白质
致 残率 和 提 高 病 人 生 活 质 量 的 满 意 效 果 。 目前 神 经 外 科 中
及病灶与邻近区域脑功能 区的空间关系 ， 为手术或放疗提供 重要定位依据 ’ 。 １４ 扩散张量 图像 的融合 ． ｆ Ｉ ＭＲ 图像可显示 皮层 中与思 维任务相 关 的功 能 区 ， 对 位 于 白质 中相 关 功 能 区 的通 但
Ｔ ｔｎｔ （ ｒ 图谱 、ｃａ ｔｎｒｎ Ｗａｍ（ ｗ） ｏｒｏｘ ， ） ｌ ｌ ｒ Ｓｈｌｅｂａｄ— ｈ ｓ 图谱等。通 过配准求解拟变换参数 ， 最终把脑 图谱 变换到患 者图像上 ， 根据脑图谱 的标识进行图像解剖／ 功能区域 的识别 。功能 神经外科足 专 门针对 功 能性神 经疾 病 （ 如帕 金森 病 、 癫痫
症 。因 此 ， 确 的 功 能 区定 位 极 为 重要 。脑 图 谱对 大多 数 准
矩阵得到各向异性 系数 和扩散 向量主方向。再通过数 值方
法， 可得到通 过单个体素或兴趣区的 白质纤维束。最后把扩 散张量成像得到的 白质纤维 束融合 到解剖 图像 （ ＭＲ 图 如 Ｉ
像） 间， 空 即可 得 到 肿 瘤 与 其 局 部 白质 纤 维 束 的 空 间 关 系 ｊ 。融合图像 的这一 系统 重要信息极 大地提高 了神经 外
路— — 白质 纤 维 束 则 难 于 显 示 。 神 经 外 科 手 术 中不 仅 要 保
应用 图像融合方法主要有 以下几方面 ：
１１ 脑 图谱信息融合 脑 图谱一般指提供解剖或功能 区详 ．
细标识 的标准化数字化三维立体 数据集 。图谱 中每个体 素 值表示标准图区结构 的解剖或功 能区名称 ， 生理 、 或 物理等
图像 融 合术 的应 用 大 大 提 高 了病 灶 的完 整 切 除率 ， 大 限 度 最
ｆ Ｉ ＭＲ 图像 先 经预 处理 、 统计 ， 将 激 活 图与 解 剖 图像 （ 再 如
ＭＲ 图像 ） 行 配 位 就 可 进 行 功 能 区定 位 ， 而 可 明 确 病 灶 Ｉ 进 从
wenku.baidu.com
地保 护了重要功能区 ， 取得了提高疗效 ， 降低手术风险 ， 降低
是 目前医学图像融合技术应用最早 、 最多的领域 。主要用于 脑肿瘤 、 脑血管畸形 、 癫痫 等疾 病的微 创治疗 ， 刺活检 ， 穿 放 射治疗及 开颅手术 的准确定位 ， 以防损 伤重要 功能 区 “ 。
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ｄ ｉ１ ．９ ９ｊｉ ｎ １０ ０ ８ ．０ ０ ０ ．５ ｏ：０ ３６ ／． ｓ ．０４— １８２ １ ．２ ０２ ｓ
１０ ０ ８ （０ ０ ０ ０ ２ ０ ０４— １８ ２ １ ）２— ２ ２ ２
医学 图像 融合 术 是 医 学 影 像 处 理 中 一 个 颇 具 特 色 的应
０ ｒｎ Ｂ ｅ等利用 Ｓ Ｅ Ｔ ＭＲ 图像融合对 ５ 例癫痫病人手术效 ＰＣ／ Ｉ １ 果进行分析 ， 发现图像融合 的定位 诊断准确率 高达 ８ ． ％， ８２
前 主 要 应 用 于 以下 几 方 面 。
而单纯 Ｓ Ｅ Ｔ的定 位准确率仅 ３ ． ％ 。Ｒ ｂｎｔ ｎ等… ＰＣ ９２ ｕｉｓ ｉ ｅ
利用 Ｔ 、 ｃ Ｉ Ｔ 和 Ｆ． Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ Ｐ Ｔ脑显像与相应 的 Ｍ Ｉ Ｒ 图像 融合 ， 对脑肿瘤手术后或放疗后 的变化与复发情况进行研究 发现 ， 图像融合对确定肿瘤 治疗后 的体 积改变 ， 区别肿瘤坏
死 与复 发 有 很 高 的 实 用 价值 。 １３ 功 能 性 磁 共 振 图 像 的 融 合 ． ｆ Ｉ的原 理 是 利 用 脑 组 ＭＲ
１ 在 神 经 外 科 中 的应 用 由于 颅 骨 及脑 组 织 形 态 固 定 ， 得 到 准 确 的 配 准 标 记 ， 易
织在进行某一思维 任务加工时 ， 局部大脑皮 层耗氧量增 加 ， 因而局部血流 中含氧血红蛋 白量增加 ， 脱氧血红蛋 白量相对 减少 ， Ｔ 信号下降减慢 。通过 这种信号差 异可 间接 判断 使
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西南 国防 医药 ２ １ ００年 ２月第 ２ ０卷第 ２期
医 学 图 像 融 合 技 术 的 临 床 应 用
胡朝芬 ， 黄之 杰 （ 述 ） 罗来华 （ 综 ， 审校 ）
［ 关键词 ］ 医学图像 ； 医学图像融合 ； 临床应用
中图 分 类 号
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文 献 标识 码
症 、 神 分裂 症 ） 精 的外 科 。 由 于 功 能 性 神 经 疾 病 一 般 无 器 质
纤维束的方法 。其方法是 先进行 一系列不 同梯度 的 ＭＲ扩 散加权成像 ， 通过最小二乘法求 解出扩散 张量 ， 从扩 散张量
性病变 ， 不存在与正常组织 区分的可视靶点 。功能神经外科 的 目的在于损废相关 功能区 ， 这些功能 区大 多很小 ， 中 但 术 若定位不精确 ， 损废 目标不 精确则 可能造 成重 大手术 后遗
用领域 。经过十几 年的研究 ， 图像融 合技术 已经应用 于临 床， 例如临床影像 学诊断 、 病变 的精 确定 位 、 放疗计 划 的设 计、 外科手术方案的制 定及疗效评估 ， 对提 高疾 病 的诊 断和 治疗水平 ， 提高疗效 、 减少并发症 均取得 可喜成绩 。在研究 机体代谢 、 血流变化及受体分布等方面亦有不俗的表现 。目
属 性 。 目 前 神 经 外 科 界 广 泛 接 受 的 脑 图 有 Ｔｌｉ ｃ — ａ ｒｈ ａａ
护皮层 内的功能 区， 还要不损害连接重要 功能 区的 白质纤维 束， 才能保证术 后功能 区的正常功能。因而手术中相关 功能 区白质纤维束的精确定位和直 观显示与皮质 功能区的显示
同样 重 要 。扩 散 张 量 成 像 是 当 前 唯 一 能 无 损 地 显 示 白质
致 残率 和 提 高 病 人 生 活 质 量 的 满 意 效 果 。 目前 神 经 外 科 中
及病灶与邻近区域脑功能 区的空间关系 ， 为手术或放疗提供 重要定位依据 ’ 。 １４ 扩散张量 图像 的融合 ． ｆ Ｉ ＭＲ 图像可显示 皮层 中与思 维任务相 关 的功 能 区 ， 对 位 于 白质 中相 关 功 能 区 的通 但
Ｔ ｔｎｔ （ ｒ 图谱 、ｃａ ｔｎｒｎ Ｗａｍ（ ｗ） ｏｒｏｘ ， ） ｌ ｌ ｒ Ｓｈｌｅｂａｄ— ｈ ｓ 图谱等。通 过配准求解拟变换参数 ， 最终把脑 图谱 变换到患 者图像上 ， 根据脑图谱 的标识进行图像解剖／ 功能区域 的识别 。功能 神经外科足 专 门针对 功 能性神 经疾 病 （ 如帕 金森 病 、 癫痫
症 。因 此 ， 确 的 功 能 区定 位 极 为 重要 。脑 图 谱对 大多 数 准
矩阵得到各向异性 系数 和扩散 向量主方向。再通过数 值方
法， 可得到通 过单个体素或兴趣区的 白质纤维束。最后把扩 散张量成像得到的 白质纤维 束融合 到解剖 图像 （ ＭＲ 图 如 Ｉ
像） 间， 空 即可 得 到 肿 瘤 与 其 局 部 白质 纤 维 束 的 空 间 关 系 ｊ 。融合图像 的这一 系统 重要信息极 大地提高 了神经 外
路— — 白质 纤 维 束 则 难 于 显 示 。 神 经 外 科 手 术 中不 仅 要 保
应用 图像融合方法主要有 以下几方面 ：
１１ 脑 图谱信息融合 脑 图谱一般指提供解剖或功能 区详 ．
细标识 的标准化数字化三维立体 数据集 。图谱 中每个体 素 值表示标准图区结构 的解剖或功 能区名称 ， 生理 、 或 物理等
图像 融 合术 的应 用 大 大 提 高 了病 灶 的完 整 切 除率 ， 大 限 度 最
ｆ Ｉ ＭＲ 图像 先 经预 处理 、 统计 ， 将 激 活 图与 解 剖 图像 （ 再 如
ＭＲ 图像 ） 行 配 位 就 可 进 行 功 能 区定 位 ， 而 可 明 确 病 灶 Ｉ 进 从
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地保 护了重要功能区 ， 取得了提高疗效 ， 降低手术风险 ， 降低