DR上的功能成像技术如何助力临床精准诊断

功能成像一直是影像专业研究的前沿技术,目前功能成像技术在CT、MRI和核医学上的应用较为完善,例如血氧水平依赖功能磁共振成像(BOLD-fMRI)就可以观察局部脑组织血流情况反应相应脑区功能情况,CT上的血流灌注成像就可以观察组织血供反应相应器官功能,核医学上利用I131观察甲状腺功能等,这都是功能成像技术独特的临床价值应用——观察组织器官功能状况。但是目前功能成像技术多数需要在CT、MRI或者核医学上进行,这些功能成像需要使用造影剂或者放射性元素,有较多的禁忌症;而肺通气功能目前也是在肺功能仪上进行评估,对于危重症患者或者无法配合的老人小孩,可能就很难进行评估其肺通气状态。面对这一问题,有部分厂家就在思考是否可以在DR上实现功能成像?

目前部分影像厂家已经在DR上实现的功能成像技术,能够在不打造影剂以及放射性元素的情况下实现血流灌注成像;肺通气可视化、肺野面积测量、膈肌运动测量;双能成像以及骨骼关节的运动功能成像。那么在DR上实现的功能成像技术如何助力临床精准诊断呢?

首先介绍基于动态DR上实现的肺通气功能分析。肺部通气功能评估是诊断呼吸疾病尤其是肺炎、哮喘以及COPD的主要手段,但是目前临床上主要采用肺功能仪进行肺部通气功能的评估,这种方式碰到无法配合或者呼吸功能弱的患者,就无法获得患者通气状态,同时这种方式也无法准确定位患者全呼吸周期通气异常区域位置。而基于动态DR实现的肺功能成像技术,可以通过AI人工智能方式能够计算出对患者全呼吸周期通气量及瞬时流速,通过与临床金标准——呼吸流量计的对比,发现使用动态DR评估的肺功能相关参数与肺功能仪相关参数具有高度一致性,这就为评估患者肺功能提供了一种全新的影像学手段,并且使用动态DR肺功能成像技术医生还可以了解患者全呼吸周期肺野的改变情况,为医生提供更加丰富的数据及信息用以诊断。

(以上图像来自安健科技功能成像宣传片)

以COPD的诊断为例,通常COPD的影像学诊断往往采用患者的吸气、呼气双期相肺部图像进行评估,但是双期相图像无法反映出患者全呼吸周期的肺部改变情况,因此临床需要一种能够反映出患者全呼吸周期肺部情况的影像学诊断方法,那么基于患者全呼吸周期的动态DR透视图像则为医生提供了患者全呼吸周期的肺部通气情况的影像学诊断途径。通过引入AI人工智能分析算法,能够通过患者全呼吸周期肺野密度的变化评估出患者肺部统计量的大小,同时可以以动态视频及定量数据的方式为医生提供数据,医生可以了解患者任意区域的肺部同期情况。通过这项技术,医生有望提升COPD患者诊疗精度,并对早期COPD患者进行提前诊断。

而基于动态DR上实现的肺血流灌注成像,可以在患者屏气的情况下采集患者肺部的动态透视视频,通过AI人工智能分析算法分析由于心脏泵血而引起的肺部血管密度的改变进而评估患者肺部血流情况。这种方法无需使用造影,即时生成肺血流分布映射图,为快速、无造影剂条件下评估肺栓塞患者提供了一种全新的方法。

(以上图像来自安健科技功能成像宣传片)

以大家所熟知的肺栓塞为例,肺栓塞是一种较为凶险且致死率较高的病种,往往黄金救治时间为发病的1小时内,而目前临床诊断肺栓塞的金标准为肺动脉造影也就是CTPA,由于造影剂具有一定的毒性和过敏性,所以患者在进行CTPA前要进行造影剂试敏的一系列检查,往往耽误了黄金抢救期,而DR上进行的血流灌注成像技术无需使用造影剂,那么就有望在无造影剂的情况下,对于肺栓塞患者进行快速的评估及诊断,这样有望提升肺栓塞患者抢救的存活率与成功率。

基于动态DR上的肺血流灌注成像除了在肺栓塞治疗上提供了影像新途径,在心脏冠状动脉支架植入术后患者术后也有很大的帮助,它可以结合人工智能技术对于心脏冠脉支架植入术后患者冠脉支架两端的血流动力学参数进行智能化分析,获取患者支架两端血流流速、血流压力(不限于)等血流动力学参数,进而对患者冠脉支架的畅通性进行评估。这个技术是与冠状动态造影(ICA,支架再狭窄评估的金标准)以及冠状动态CT血管成像做对比,基于动态DR上的肺血流灌注成像与这两种方式测得的结果是一致的。该技术为心脏冠状动脉支架植入术后患者,提供一种简单有效、低辐射剂量的复查临床手段。

基于动态DR的肺功能成像技术,在不打造影剂或核素的情况下通过对肺部血流、通气状态的分析,为肺栓塞、动脉粥样硬化、气胸、肺部肿瘤、肺气肿、肺炎等疾病的诊断提供了新的功能评价新途径。

除了肺功能成像技术,部分厂家还基于动态DR开发除了骨科功能成像,通过分析骨骼关节的运动轨迹分析骨骼运动功能。例如颈椎的运动功能成像,可以通过AI图像处理算法提取患者动态椎体,对于椎体运动进行量化分析,通过标注每个椎体的运动,描述出每个颈椎的运动轨迹,通过运动轨迹的分析,可以为像滑溜(椎体错位)等颈椎疾病提供新的评估方式。这项技术有望在运动功能成像上为医生提供能好的辅助。

最后,简单介绍基于动态DR实现的双能成像功能。利用高能量和低能量的X线在极短时间内连续两次进行快速曝光来成像,这个成像方式可以较为有效的提升病变检出率,尤其对于骨折、肿瘤疾病的准确诊断。

目前有较多厂家继续开发在DR上的功能成像技术,柯尼卡、安健科技、GE等厂家在功能成像上较为先进,柯尼卡功能成像研发时间较早,功能较为稳定;安健科技功能成像创新点多,并搭载在立位三维悬吊DR上,功能多样;GE等厂家也在悬吊DR上搭载了双能成像技术。在DR上实现功能成像的优势在临床上也得到了较好的反馈,希望越来越多的影像厂家能继续钻研,未来能够在DR上实现更多的功能成像技术。