综述：胸部肿瘤放射成像技术的进展：20年来的回顾

《Journal of Thoracic Oncology》：Advances in Radiological Imaging for Thoracic Oncology: A 20-Year Perspective

　　

杰里米·J·埃拉斯姆斯 | 伊奥阿尼斯·弗拉霍斯

德克萨斯大学MD安德森癌症中心，德克萨斯州休斯敦

摘要

肺癌仍是全球癌症相关死亡的主要原因，这凸显了影像技术在早期检测、分期和治疗计划中的关键作用。在过去20年里，胸部成像技术从单纯的解剖学可视化发展到了结合功能、定量和人工智能应用的多参数评估。计算机断层扫描（CT）的进步，包括多探测器阵列、双能CT和光子计数CT，提高了空间分辨率，减少了辐射剂量，并通过碘成像实现了功能评估。正电子发射断层扫描/CT（PET/CT），特别是使用氟-18氟脱氧葡萄糖-PET/CT，已成为分期、放射治疗计划和疗效评估不可或缺的工具；而针对缺氧、细胞增殖和免疫生物标志物的新型示踪剂进一步拓展了其临床应用。磁共振成像（MRI）本身具有出色的软组织对比度，新的成像序列改善了原有的时间分辨率，最近的功能技术如扩散加权成像和动态对比增强技术，支持早期疗效评估和放射基因组学研究。PET/磁共振成像等混合模式以及诊疗平台体现了诊断与治疗的结合，推动了个性化肿瘤学的发展。放射组学和放射基因组学提取高维影像特征以预测预后、治疗反应和分子特性，而人工智能则加速了检测、分割和风险分层，其性能指标可与专家解读相媲美。尽管在标准化和验证方面存在挑战，但这些创新使影像成为胸部肿瘤学精准医疗的基石。持续的多学科协作和严谨的方法学框架对于将这些进展转化为临床实践至关重要。

引言

肺癌仍然是全球癌症相关死亡的首要原因，每年导致约180万人死亡。¹尽管系统治疗取得了进展，但生存率仍然较低，尤其是对于晚期患者。早期检测和准确分期对于改善预后至关重要，而放射成像技术在其中发挥了重要作用。在过去20年里，胸部成像技术从基本的解剖学评估发展到复杂的多参数评估，整合了功能数据以及越来越多的放射组学和人工智能（AI）技术。本文综述了计算机断层扫描（CT）、正电子发射断层扫描结合CT（PET/CT）、磁共振成像（MRI）、AI和定量成像的关键进展，重点讨论了它们的临床影响、诊断性能和未来发展方向。

节选

CT技术：从螺旋扫描到光谱成像

在过去20年里，CT技术从单层螺旋扫描系统发展为多探测器CT、双能CT（DECT）和光子计数CT（PCCT）平台。这些进步显著提高了胸部肿瘤学中的病变检测能力、分期准确性及治疗计划效果，同时减少了辐射暴露并提升了工作流程效率。特别是64层及以上配置的多探测器CT系统已成为标准配置。

PET/CT：发展与影响

技术进步不断改进了PET/CT的实用性。过去20年里，PET成像从独立设备发展为常规临床使用的先进混合系统（PET/CT和PET/MRI）。此外，PET扫描仪的技术改进，包括从传统光电倍增管向固态硅光电倍增管和数字光子计数器的转变，以及使用更亮更快? ???基闪烁晶体替代铋基闪烁晶体，也推动了该技术的发展。

磁共振成像在胸部肿瘤学中的应用

由于运动伪影和肺部实质成像质量不佳，MRI在胸部肿瘤学中曾被低估。但得益于硬件、脉冲序列和功能成像技术的进步，MRI已获得临床应用。最近的创新，如并行成像、呼吸门控和超快序列，减少了运动伪影并缩短了扫描时间。超短回波时间和零回波时间序列的技术进步使得直接成像肺组织的成为可能。

混合模式与诊疗成像

解剖学和功能成像技术的结合开启了胸部肿瘤学诊断精确性的新时代。PET/MRI等混合系统以及结合影像与靶向治疗的诊疗平台正在重新定义癌症护理的边界。这些技术提供了更详细的病变特征、更低的辐射暴露和个性化的治疗指导，尤其是在复杂病例中具有价值。PET/MRI结合了PET的代谢敏感性

放射组学与定量成像

放射组学是从医学影像数据中计算出人类视觉无法识别的定量特征的技术，在胸部肿瘤学中作为非侵入性表型分析、治疗反应预测和预后建模的潜在工具。通过将影像数据转化为可用生物标志物，放射组学架起了放射学与分子肿瘤学之间的桥梁，提供了关于肿瘤异质性、微环境和治疗反应的见解。

人工智能在胸部成像中的应用

人工智能在胸部肿瘤学中已从实验性研究变为临床应用，其应用范围涵盖了图像采集、病变检测、分割、预后建模和分诊。过去十年中，深度学习算法的性能指标可与专家解读媲美，在某些情况下甚至超过专家水平，尤其是在高通量任务和模式识别方面。随着影像数据量的增加和计算能力的提升，人工智能有望成为核心技术。

结论

在过去20年里，放射成像技术在胸部肿瘤学领域经历了深刻变革。从单纯的解剖学可视化发展到多参数、数据丰富的评估方式，重新定义了肺癌的检测、分期和管理方式。18F-FDG-PET/CT已成为代谢特征分析和治疗计划不可或缺的技术，而CT技术的进步，从多探测器阵列到光子计数探测器，提高了分辨率并减少了辐射剂量。

CRediT作者贡献声明

杰里米·J·埃拉斯姆斯：概念构思、可视化、初稿撰写、审阅与编辑。

伊奥阿尼斯·弗拉霍斯：概念构思、可视化、初稿撰写、审阅与编辑、软件开发。

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作者声明不存在利益冲突。