DR上的功能成像技術如何助力臨床精準診斷

功能成像一直是影像專業研究的前沿技術,目前功能成像技術在CT、MRI和核醫學上的應用較為完善,例如血氧水準依賴功能磁共振成像(BOLD-fMRI)就可以觀察局部腦組織血流情況反應相應腦區功能情況,CT上的血流灌注成像就可以觀察組織血供反應相應器官功能,核醫學上利用I131觀察甲狀腺功能等,這都是功能成像技術獨特的臨床價值應用——觀察組織器官功能狀況。但是目前功能成像技術多數需要在CT、MRI或者核醫學上進行,這些功能成像需要使用造影劑或者放射性元素,有較多的禁忌症;而肺通氣功能目前也是在肺功能儀上進行評估,對於危重症患者或者無法配合的老人小孩,可能就很難進行評估其肺通氣狀態。面對這一問題,有部分廠家就在思考是否可以在DR上實現功能成像?

目前部分影像廠家已經在DR上實現的功能成像技術,能夠在不打造影劑以及放射性元素的情況下實現血流灌注成像;肺通氣可視化、肺野面積測量、膈肌運動測量;雙能成像以及骨骼關節的運動功能成像。那麼在DR上實現的功能成像技術如何助力臨床精準診斷呢?

首先介紹基於動態DR上實現的肺通氣功能分析。肺部通氣功能評估是診斷呼吸疾病尤其是肺炎、哮喘以及COPD的主要手段,但是目前臨床上主要採用肺功能儀進行肺部通氣功能的評估,這種方式碰到無法配合或者呼吸功能弱的患者,就無法獲得患者通氣狀態,同時這種方式也無法準確定位患者全呼吸週期通氣異常區域位置。而基於動態DR實現的肺功能成像技術,可以通過AI人工智慧方式能夠計算出對患者全呼吸週期通氣量及暫態流速,通過與臨床金標準——呼吸流量計的對比,發現使用動態DR評估的肺功能相關參數與肺功能儀相關參數具有高度一致性,這就為評估患者肺功能提供了一種全新的影像學手段,並且使用動態DR肺功能成像技術醫生還可以了解患者全呼吸週期肺野的改變情況,為醫生提供更加豐富的數據及資訊用以診斷。

(以上圖像來自安健科技功能成像宣傳片)

以COPD的診斷為例,通常COPD的影像學診斷往往採用患者的吸氣、呼氣雙期相肺部圖像進行評估,但是雙期相圖像無法反映出患者全呼吸週期的肺部改變情況,因此臨床需要一種能夠反映出患者全呼吸週期肺部情況的影像學診斷方法,那麼基於患者全呼吸週期的動態DR透視圖像則為醫生提供了患者全呼吸週期的肺部通氣情況的影像學診斷途徑。通過引入AI人工智慧分析演算法,能夠通過患者全呼吸週期肺野密度的變化評估出患者肺部統計量的大小,同時可以以動態視頻及定量數據的方式為醫生提供數據,醫生可以了解患者任意區域的肺部同期情況。通過這項技術,醫生有望提升COPD患者診療精度,並對早期COPD患者進行提前診斷。

而基於動態DR上實現的肺血流灌注成像,可以在患者屏氣的情況下採集患者肺部的動態透視視頻,通過AI人工智慧分析演算法分析由於心臟泵血而引起的肺部血管密度的改變進而評估患者肺部血流情況。這種方法無需使用造影,即時生成肺血流分佈映射圖,為快速、無造影劑條件下評估肺栓塞患者提供了一種全新的方法。

(以上圖像來自安健科技功能成像宣傳片)

以大家所熟知的肺栓塞為例,肺栓塞是一種較為凶險且致死率較高的病種,往往黃金救治時間為發病的1小時內,而目前臨床診斷肺栓塞的金標準為肺動脈造影也就是CTPA,由於造影劑具有一定的毒性和過敏性,所以患者在進行CTPA前要進行造影劑試敏的一系列檢查,往往耽誤了黃金搶救期,而DR上進行的血流灌注成像技術無需使用造影劑,那麼就有望在無造影劑的情況下,對於肺栓塞患者進行快速的評估及診斷,這樣有望提升肺栓塞患者搶救的存活率與成功率。

基於動態DR上的肺血流灌注成像除了在肺栓塞治療上提供了影像新途徑,在心臟冠狀動脈支架植入術後患者術後也有很大的幫助,它可以結合人工智慧技術對於心臟冠脈支架植入術後患者冠脈支架兩端的血流動力學參數進行智慧化分析,獲取患者支架兩端血流流速、血流壓力(不限于)等血流動力學參數,進而對患者冠脈支架的暢通性進行評估。這個技術是與冠狀動態造影(ICA,支架再狹窄評估的金標準)以及冠狀動態CT血管成像做對比,基於動態DR上的肺血流灌注成像與這兩種方式測得的結果是一致的。該技術為心臟冠狀動脈支架植入術後患者,提供一種簡單有效、低輻射劑量的復查臨床手段。

基於動態DR的肺功能成像技術,在不打造影劑或核素的情況下通過對肺部血流、通氣狀態的分析,為肺栓塞、動脈粥樣硬化、氣胸、肺部腫瘤、肺氣腫、肺炎等疾病的診斷提供了新的功能評價新途徑。

除了肺功能成像技術,部分廠家還基於動態DR開發除了骨科功能成像,通過分析骨骼關節的運動軌跡分析骨骼運動功能。例如頸椎的運動功能成像,可以通過AI圖像處理演算法提取患者動態椎體,對於椎體運動進行量化分析,通過標注每個椎體的運動,描述出每個頸椎的運動軌跡,通過運動軌跡的分析,可以為像滑溜(椎體錯位)等頸椎疾病提供新的評估方式。這項技術有望在運動功能成像上為醫生提供能好的輔助。

最後,簡單介紹基於動態DR實現的雙能成像功能。利用高能量和低能量的X線在極短時間內連續兩次進行快速曝光來成像,這個成像方式可以較為有效的提升病變檢出率,尤其對於骨折、腫瘤疾病的準確診斷。

目前有較多廠家繼續開發在DR上的功能成像技術,柯尼卡、安健科技、GE等廠家在功能成像上較為先進,柯尼卡功能成像研發時間較早,功能較為穩定;安健科技功能成像創新點多,並搭載在立位三維懸吊DR上,功能多樣;GE等廠家也在懸吊DR上搭載了雙能成像技術。在DR上實現功能成像的優勢在臨床上也得到了較好的反饋,希望越來越多的影像廠家能繼續鑽研,未來能夠在DR上實現更多的功能成像技術。