图像技术在神经胶质瘤诊断方面的应用

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1、图像技术在神经胶质瘤诊断方面的应用背景：神经胶质瘤是来源于神经上皮的肿瘤，是颅内最常见的恶性肿瘤，约占全部颅内肿瘤的40%~50%。其早期诊断和精确的诊断对患者的预后均具有重要意义。近年来，随着影像学技术和分子生物学的快速发展，神经胶质肿瘤的诊断水平冇了显著提高。本文主要就图像技术在神经胶质瘤早期诊断和精确诊断方面的应用,做简单的概述。传统方法：过去，神经胶质瘤的诊断主要是先详细询问病史，全面和有重点的进行全身和神经系统查体，得岀初步印彖，然后辅以CT（最常用），MRI,X线，检查。最终明确诊断，提供肿瘤大小，性质的初步信息，最终的诊断依赖病理学诊断。但是，诊断的灵敏性，特异性均偏

2、低，出现明显临床症状和组织学改变时，大部分患者已经进展比较严重的阶段，有的甚至失去手术机会，预后不良，病死率高，患者主活质量低。同时，诊断精确度都有待提高，仅能对肿瘤部位进行大致的解剖定位，不能捉供肿瘤的精细定位以及肿瘤周围组织的相关信息，不能为个性化治疗和预后提供必要的信息。研究目的：木文从分子影像学的角度出发探讨神经胶质瘤的早期特异性诊断，另外，应用图像处理技术提供更多肿瘤组织信息。实现神经胶质瘤的早期，特杲性诊断，为神经胶质瘤的临床诊断，治疗，预后评价，疗效评价，医疗决策捉供依据。图像技术分析方法：在神经胶质瘤患者出现明显的临床症状和影像学改变之前，患者体内已经出现细胞和分子

3、水平的改变，通过对这些分子水平的检测即可非侵入性地对患者进行诊断，即分子影像学诊断。研究证明，神经胶质瘤患者体内多种酶，受体和分子代谢水平均发生改变，研究比较多的冇P53,VEGF（血管内皮生长因子），EGFR（表皮生长因了受体），GGs（神经节昔脂）等。这些酶，受体及分了代谢物即成为我们的成像靶点，利用能与这些靶点特异结合的并能为我们成像设备识别的分子探针去检测P53等分子量或者功能的改变。从而实现早期特异性诊断。对神经胶质瘤而言，我们主要的成像设备是正电子发射断层成像（PET）,利用放射性核素吟标记葡萄糖形成分了探针2■脱氧•气■葡萄糖（18F-FDP）,经血液循环，被组织摄取

4、，一定时间后，利用PET进行成像。具体步骤：1.PET成像PET通过探测正电子放射性核素衰变时及正电子与组织内电子湮灭时产生的能量相等、方向相反的y光子，由计算机重建而形成断层图像。由于正在癌变的肿瘤对FDP摄取相当蝕感，摄取率增加的幅度很大，摄取18F-FDP的组织在图像上表现为亮度较暗的黑影，且18F-FDP的浓度越人，则灰度越低，即图像的灰度可以反映肿瘤的恶性程度，这一观点已被众多的研究证实。2.图像分割与图像增强由丁•摄取18F-FDP的肿瘤组织与周围组织在图像表现不同，形成明显的闭合边界，而肿瘤组织的灰度偏低，采用像素灰度•梯度图提取肿瘤组织，并采用为彩色增强來标记肿瘤组

5、织，使得肿瘤组织更突出。3.图像配准经图像增强后，对多幅图像进行配准，使它们对应点在空间上达到一致。由于大脑是一刚性结构，且冇众多的内源解剖标志点，故釆用二维刚体变换法对采集的多幅图像进行配准，以实现三维可视化。4.•图像融合图像配准后，对这些图像进行信息融合。这里我们采用基于分割的图像融合方法，该方法可以使得我们感兴趣的部分即肿瘤组织较好地融合。另外，虽然PET的空间分辨率已达到2~3mm,对神经胶质瘤的亚临床诊断已经达到比较理想的效果，但是对周围组织的显示效果则相对较弟。为了解决这一不足，在图像融合阶段，可以采用PET图像和CT图像的融合，一般采用小波变换法，同时融合两幅图像的

6、清晰部分，即可同吋显示PET图像屮的肿瘤组织和CT屮的周围组织。5.信息提取及分析经上述处理后已经可以进行初步的诊断性分析了。将所得图像与不同年龄正常人葡萄糖代谢的标准图谱对比，借助专业知识和相关统计学知识即可诊断肿瘤的部位，性质，形状。为了进一步了解肿瘤的大小，我们利用所得图像计算肿瘤的体积，采用的方法是：软件分析法。常用的软件为ImageJ,将已经阈值分割和二值化处理后的图像创建感兴趣区域（ROD,最后计算每幅图片ROI面积并乘以扫描层厚，即可得到该层的体积，最后累加即得到肿瘤的体积。进一步为神经胶质瘤的分期，分级，预测预后，评价治疗效果提供依据。扩展:经上述分子成像和图像处理

7、，我们已经可以实现对神经胶质瘤的早期,高灵敏性，高特异性的检测。本文在此基础上简要的介绍针对增生肿瘤血管的分子成像。由于实体瘤长到1-2m3,继续生长则需要新生血管，且其数量和形态与止常组织相比，都有较大的差异，研究表明测量血管生成是诊断肿瘤的另一可靠选择。实验证明a与肿瘤血管生成的关系最为密切，avP3整合索是整合索家族的重要成员，它是肿瘤新生血管的特征性标志物。将aVP3整合素的抗体LM609作为配体，合成抗体欧联的顺磁性多聚脂质体（ACPLs）,导入体内，靶向性