脑、肺PET和SPECT显像的定量分析及临床应用研究
中文摘要
脑在正常的老化过程如何变化,疾病是如何在大脑的疾病过程中演变,从神经
元到大的神经解剖器官如何发生变化都是人类不断研究的耳标。要精确研究大脑的
功能、代谢以及意识的奥妙,对医学影像的定量研究是必不可少的。
核医学影像中,感兴趣法(regionofinterest,ROI)是常用的半定量分析法。这对肿瘤,神经精神疾病以及认知的研究领域都有应用,可是由于受到图像分辨率和
主观因素的影响,ROI存在着解剖区域勾画不准、主观性强和重复性差等缺点。suv比较
一(Friston等研制的统计参数地图法(statisticalparametricmapping,SPM)是基于Talairach坐标系统的象素统计分析软件包。SPM的应用使图像的定量统计分析越上
聊城车友会了新的台阶,它不但适合配伍组的因素分析,也适合成组设计的组间或多组比较以
及多因素的回归分析等。可是,在日常的图像诊断过程中,人们往往很难判断单个
图像上的一个区域是否正常。SPM是面向多个个体的样本图像统计分析,它虽然可
以细致到样本间针对一个象素的水平统计推断,来确定因素间是否有统计学水平,但对于一次扫描的单个图像上的一个区域的判断则存在着困难。y
为了进一步解决SPM存在的上述不足,本研究在介绍Talaimch坐标系的基础
上,自行设计建立自动提取脑解剖功能区的方法,实现对感兴趣区的自动提取。并
应用SPM分析了脑99mTc.ECD的脑血流灌注显像在强迫型精神病患者脑显像中得
到很好应用,同时在18F-FDGPET正常人脑代谢显像,光刺激对正常脑埽F-FDGPET
代谢显像的影响等试验中也取得较好应用。
另外,对于18F-FDGPET肿瘤的代谢显像领域,标准摄取比值(standarduptake
value,SUV)是判断肿瘤良恶性的常用定量指标,本研究了62例18F-FDG肺PET兰德酷路泽200
显像的占位性病变,计算其SUV值,并进行跟踪随访,比较在不同类型的占位性
病变中的SUV值的规律,为进一步研究其他图像的定量方法提供依据。
/材料与方法
/一∑、。、样本来源
1、按照DSM-II-R和ICD-10的诊断标准选取1999年7月至2001年12月上海第--N科大学瑞金医院神经科和上海精神卫生中心提供的12例强迫症和16个健康的志愿者,进行脑sPECT显像。
2、2000年9月—2001年6月间在上海瑞金医院核医学科进行健康检查和志愿者3l例正常人进行”F-FDGPET显像,另外,其中14例正常志愿者按照正常人同样的显像条件另外给予蒙眼在黑暗条件下显像,另14例采用光线刺激下显像。
3、肺18F.FDGPET显像62例来自上海第二医科大学瑞金医院和上海第二军医大学长海医院的门诊和住院病人。
二、显像方法
(~)脑SPECT显像静脉注射20mCi9“Tc-ECD,半个小时后,应用ADAC公司的双探头VERTEXSPECT显像仪进行显像。
(二)18F.FDGPET显像按统一的显像条件并控制血糖、剂量和显像时间用ADAC公司CPET进行脑显像。怀疑有肺部恶性病灶,用CPET仪进行全身显像并重建成SUV图像,计算66个占位的SUV值,根据综合资料阅片做出诊断,随访患者的手术病理等资料。”、
三、图像处理方法
(--)ROI的划分和处理启动SPECT仪上分析软件,画出强迫症和正常脑显像的脑部ROI,计算平均放射性计数,在按全脑计数对各解剖区进行归一化,分析大脑左右和两组间差异。
(--)SPM法的计数和处理以上图像SPM按随机区组设计方式,选择小脑和全脑象素平均值进行归一化,按一定检验水准对两组进行比较。
此外,1SF.FDGPET脑显像目标图像按统一格式输出后,按小脑作为参考区,以象素灰度作为应变量,年龄、血糖浓度和剂量作为因变量建立回归模型,在SPM系统中进行多因素分析,出与年龄、血糖和剂量相关的象素。光刺激试验采用区组设计,以小脑为参考区,按双侧检验分析寻’8F.FIX3代谢变化象素。
(--)脑解剖功能区自动提取法(brainautomaticallyextractionsystem,BAES)的建立在研究了ROI法和SPM法的基础上。着手设计自动提取膝解剖功能区系统,主要步骤是建立标准的Talairaeh空间坐标系,出坐标所对应的解剖功能区;通过对要分析的图像进行位置转化和配准,将PET和SPECT图像标化到这个坐标系中;
——.型堕型型型竺苎型丝塑:目标图像上解剖功能区的定位,灰度值计算;计算13F椰GPET和‰Tc-ECD图像
正常的灰度分布,计算灰度值分布参考值;用这套系统分析以上的SPECT和PET
显像资料,并与以上方法对照。评价系统稳定性和分析效果。
(四)肺肿瘤18F-FDG唧显像采用机器所附带ROI程序,画出每个占位,计算SUV,随访患者和手术病理等资料,分类计算suv在不同类型占位中的意义。
结果
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一、图像配准、平滑以及功能区坐标的提取,大脑皮层的主要皮层均已定位,现在已经能成功分割额叶、顶叶、枕叶、颞叶和小脑以及丘脑、海马、第三、四脑室等区域以及其子区域的立体象素,并能进一步计算这些区域的象素灰度的各种参数,如最大值、最小值、均数等。
二、强迫症患者的ROI法分析发现强迫症组的额叶、颞叶,顶叶大部放射性左右分布不完全对称,而丘脑、海马、纹状体以及壳核无统计学差异,放射性分布左右对称。解剖功能区的自动提取也证实以上的观点,而SPM‘的统计分析显示,除了以上区域以外,还能发现扣带回、岛叶以及海马旁回等区域象素的血流变化。
三、1蕾一FDGPET脑正常显像中,脑解剖区域的实现了自动提取,计算了以小脑为参考区的各个脑解剖区域与小脑的比值和标准差,分析了以年龄、血糖浓度以及剂量为自变量灰度变化为应变量的多元回归模型,结果显示,在提取的脑灰值区域中,除了双侧BrodmaIlllarea17区、双侧Caudate和右侧碰ppocampus,其他灰质的葡萄糖代谢均与年龄的升高成负相关,这些区域有双侧额叶、顶叶、枕叶、颞叶和小脑以及丘脑、左海马等,SPM的分析也显示了同样结果,但SPM同时发现一些脑区象素灰度同注射剂量以及血糖浓度成反比例。
在光刺激试验的脑馆F.FDGPET显像中,SPM发现枕叶周围的18F.FDG摄取光线刺激组明显高于未刺激组,解剖功能区的提取单独分析也验证了以上的结论。
四、18F.FDGPET肿瘤显像中,PET显像在诊断肺占位性病变中灵敏度是94.54%,特异度是81.8%,阳性预测值是96.2%,阴性预测值是75%。恶性病灶的SUV平均值6.07,Sd为3.4,在良性的10例中,SUv均数3.03,sd为2.Ol,良恶性疾病SUv值之间存在着一定的交叉。
结论
l、以象素为基础的图像分析软件是分析脑血流和代谢的有力工具,但是图像配准方法和统计设计方面仍需进一步完善。
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2、自行设计和建立的脑解剖功能区自动提取方法,可自动提取大部分脑解剖区,和了解各脑区的血流和代谢功能,为实现和建立标准的脑区放射性分布图谱提供依据,但是在脑解剖区域的细致化提取方面尚需进一步研究,以便对脑进行更微细的区域研究。
3、在肺肿瘤的SUV分析中可以发现,PET显像诊断较高诊断意义,SUV在肿瘤良恶性之间存在着一定的交叉,若以3.7作为分界线,可提高诊断的特异性,当然,寻其他量化指标的研究有待更深入研究。。丫
关键词
停车位划线强迫症,肺肿瘤,sPE(芽弋统计参数图,定量分析,潦兴趣臣脑解剖功能区,激活试验
TheQuantitativeAnalysesofBrainandLungPET/SPECTImaging
andTheirClinicalStudy
Whathappenstothebrainundernormalaging?Whatevolves
howdotheychangeunderdisease,duringthebraindisease?And
fromassmallastheneuronsubstructuretoaslargeasthegrossanatomyofthebrain?Tostudythebrainfunction,metabolismandmysteriesofthethinkingpreciselywithmedicalimagescannotbe
methodscommonlyusedneglected.Thetraditionalquantitative
involvethedrawingoftheregionsofinterest(ROt)ontheimage,
andmeasurementofthemeancountswithinthoseROIs
.However,
ithaslongbeenknownthatROIs,particularlyonfunctionalimages,istime-consuming,subjective,irraproducibleandpronetooperatorbias-
Thestatisticalparametricmapping(SPM),thepixel-based
statisticalanalysiswasdevelopedbyKarlJFristonand
ofPET,SPECTandcollaborators,hasrevolutionizedthestudy
functionalmagneticresonanceImaging(fMRn)brainimaging,
whichcanbeusednotonlyforpair-matchdesignimagingdata,
twogroupimagingsamplebutalsoformultiplegroupswithragressionanalyses.Howevor,howtofoundtheabnormalityin