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多模态影像技术在肿瘤诊断中的应用

肿瘤是对人类健康有着巨大威胁的疾病之一。如何提升肿瘤的早期诊断水平

是提高治疗效果的关键。自伦琴发现X射线以来，医学影像技术一直在不断地

进步，特别是近30年来，随着计算机和数字信息技术的日新月异，医学影像技

术取得了跨越式的发展。现代成像技术已由单纯的解剖形态学时代逐步跨入了形

态影像与功能影像、数字化影像、分子成像等有机结合的时代。医学影像技术在

肿瘤定位、定性及分期、分型中发挥着越来越重要的作用。

由于成像原理和设备不同，临床上通常需要利用多种模态影像技术成像的信

息。从大的方面来说，可以分为描述形态的解剖成像技术和描述人体生理或病理

代谢的功能成像技术。解剖成像主要包括X线、CT、MRI、超声成像和数字减影

血管造影术（DSA）等。功能成像包括单光子发射计算机体层摄影术（SPECT）、

正电子发射计算机体层显像技术（PET）、功能磁共振成像（fMRI）、扩散张量

成像（DTI）、磁共振波谱（MRS）分析和灌注成像（PWI）等。不同的影像学技

术和方法有着各自不同的特点和优点，具体如下：①X线透视检查技术简便而且

费用较低，对骨骼系统及肺部等具有高自然对比结构及其病变的显示更加直观、

可靠，同时可动态观察组织、器官的结构和功能，但其诊断效能受检查者的技术

影响较大。而且较多的X射线暴露可能对被检查者的身体产生不利的影响。②

CT成像速度快，对敏感组织在密度分辨率及空间分辨率上显示较清晰，通过横

断位扫描及图像后处理，可对原发肿瘤和转移肿瘤进行各种评估，但其对软组织

器官的分辨能力低于MRI，且没有功能成像功能，对检查者也有电离辐射影响。

③磁共振成像（MRI）和磁共振波谱成像（MRS）也是一种可以显示解剖结构的断

层成像技术。它利用磁共振的原理，通过对人体组织中水或脂肪中氢原子的检测，

从人体中获得电磁信号，最终转换成人体组织信息显示出来。MRI可多方位、多

参数成像，对软组织的分辨率可达到解剖级别的水平，在多数肿瘤的诊断上较

CT有着明显的优越性，而且无电离辐射，敏感性高，可获得三维甚至四维的空

间立体图像。同时磁敏感成像、功能成像、弹力成像等技术能为临床提供更丰富、

准确的诊断信息。MRI经常被用于诊断脑肿瘤、椎管内肿瘤、原发性肝癌、子宫

肌瘤等多种肿瘤疾病。MRS是在MRI基础上发展起来的一种功能显像技术，在

肿瘤显像中体现出更大的优势。它能检测到肿瘤细胞与正常细胞的代谢产物并判

断其差异，从而对肿瘤做到精确的诊断。④超声检查对检查者无放射性损伤，而

且检查技术灵活、简便，检查费用相对较低，不用造影剂就可以动态观察器官的

内部受累情况，组织图像层次清晰，对病灶可以做到测量精确。腔内超声在食管

癌和直肠癌T分期的诊断上有着重要的价值。而且可在超声引导下可进行多个

部位的介入诊断和治疗。缺点是对操作者的技术水平依赖性强、可重复性差、空

间分辨率低以及对骨骼、脑部和肺部无法成像等。⑤正电子发射断层成像（PET）

是一种同位素功能成像技术，其不同于常规解剖影像技术，原理是被同位素替代

的代谢物进入人体后被各个组织的吸收水平不一样。同位素衰变后发出的正电子

和组织中的负电子相遇发生湮灭，产生方向相反的一对光子，从而被扫描仪检测，

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形成能反应组织活性的图像。肿瘤治疗中常用的同位素是F标记的脱氧葡萄糖

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（F-FDG）。PET具有能显示细胞的代谢活跃性，实时性强、速度快、可重复等

特点。可用于肿瘤特别是恶性肿瘤的早期诊断，但对肿瘤诊断仍存在一定程度的

假阳性，以及存在不能精确定位肿瘤的问题，且检查费用高。⑥单光子发射断层

成像（SPECT）的原理和PET相似。它是使放射性同位素在人体中进行代谢，由

于不同组织细胞对同位素摄取量不同，发射出的γ光子数也不同，进而由探测仪

检测，形成断层图像。与PET相比，它的空间分辨率稍低。

值得注意的是，即使拥有如此多的各种模态的医学影像技术，以及大量的功

能和结构信息，临床医生在进行肿瘤的诊断和疗效评估时仍感到十分困难。最根

本的原因在于，影像检查中所获取的信息都是孤立和分离的，而肿瘤是一种多因

素的进展型疾病，单一时间点、单一模态的医学影像检查，无法揭示其本质及其

发生和发展的过程。多模态影像技术是近些年的一种新兴技术，指通过对来自多

个不同模态的医学影像进行智能化综合，充分利用不同种类医学影像对病灶描述