SPECT测量脏器体积功能开发研究

在简要介绍用SPECT测量脏器体积基本原理的基础上,详细说明了测量的方法和步骤。同时对系统软件功能扩展的原理和方法作了介绍。对动物活体肝脏体积测试的结果进一步证明了上述方法的可靠性及实用价值。

0　引言

脏器和肿瘤体积的精确测量对疾病的临床诊断及治疗效果的评价具有十分重要的意义[1]。SPECT是目前国际上较为先进的核医学成像技术。由于它不仅能提供人体内部组织的三维立体信息及断层图像,有较高的空间分辨率,定位精确度较高,而且可以获得反映人体内部生理动态过程的放射性核素浓度分布状况的图像,因而有可能为我们提供一种方便、精确、非创伤性地测量脏器和肿瘤体积的方法。我国从80年代中、后期起引进SPECT装置。至今在各大、中型医院中使用已相当广泛;但这类设备中很少具备专门测试脏器体积的功能[2]。另一方面,开展在已有SPECT软、硬件基础上进行脏器体积测量功能扩展的研究不仅对开发此项新功能本身,而且对今后进一步研究其它新的诊断功能、充分发挥这些花费了国家大量外汇大型医疗设备的功效来说,都是一件十分有意义的工作。

经过数年努力,我院计算机与核医学的临床专家及工程技术人员的通力合作下,完成了对一种较具代表性的SPECT设备的计算机系统(SOPHY系统)的分析及其系统功能扩展方法的研究。在以上工作的基础上,我们在SOPHY系统上设计了测量脏器体积的程序及具体的测试方法,并通过临床实验,证明了这一方法的可靠性和实用价值。

1　基本原理

总的来说,用SPECT测试人体内部脏器体积的方法,就是根据脏器的断层数据,把其中感兴趣区(Region of Interesting-ROI)内全部属于脏器的体积元(Voxel)个数累加起来,然后再乘以体积元的实际体积(图1)。具体计算过程包括下列步骤:

1)计算每一断层(Slice)内属于该脏器的像素(Pixel)的个数Ni　(i= 1,2,3,......P)。

2)计算属于该脏器的总像素个数N=∑Ni　　(i= 1,2,3,......K)

3)计算脏器的体积V=NDL2

式(1,2)中,K为感兴趣区内断层数;D为断层厚度;L为像素尺寸。

2　方法研究

整个研究工作的总体方案如图2所示。主要包括总体方案的拟定、计算机系统分析、脏器体积测量方法研究、软件设计、实验验证和小结等几个步骤。其中对系统的分析和测量方法的研究是同步进行的。我们选择了法国SophaMedical公司(现已为SMV公司)生产的SPECT作为研究试验的样机。此类产品的计算机系统(以下简称SOPHY系统)具有一定的特色和先进性,是我国90年代以来引进的同类设备中较具代表性的产品之一[2]。

2.1　系统分析