前述第一节简单介绍了各种影像学成像原理及在骨关节系统疾病的应用，其各有优缺点。解剖结构影像学DR、CT、MRI，这三种影像学诊断方法主要是根据人体器官的组织密度或其他物理特性的差异成像，反映人体组织器官的结构，具有较高的空间、密度分辨率，可显示病变细节，缺点是反映疾病的滞后性。SPECT成像主要反映人体代谢、功能变化。疾病的发生均是先有生化生理改变，才发展到形态结构的改变。从疾病的发生、发展过程变化，我们可以看到只有当疾病发展到晚期时，才能在解剖结构影像学上有所显示，因此解剖影像学存在反映疾病滞后的局限性。SPECT成像是功能显像，可早期、灵敏显示疾病的发生，诊断疾病具有较高的灵敏度，但其成像原理决定了空间定位能力较差的缺点，以及诊断疾病的特异度较差。

医学影像学研究在20世纪取得了突破性的进展，使以往很多不能客观准确诊断的骨与关节系统疾病得到了明确诊断，但随着医学的进一步发展，在临床实践中我们发现，各种影像学在单独应用时均存在一定的缺陷，不能很好地全面阐述疾病的发生、发展，尤其对骨与关节系统疾病的早期功能诊断，如对骨骺发育、骨折金属固定术后愈合判断、假体松动、良恶性骨肿瘤等骨与关节系统疾病的准确诊断和“个体”诊断均存在一定的局限性，缺乏一种有效、客观的医学影像学手段。随着现代化的高速发展，车祸、建筑事故等高能量所致骨伤的发生率与日俱增；以及随着经济的飞速发展和政府对医疗事业的投入，国人的就医意识在逐年增强，如异常发育骨骼的矫形、金属关节假体置换等的需求也在与日俱增；此外，对骨与关节系统疾病的“个体化”辨证治疗也是未来医学的发展模式之一。因此对骨与关节系统疾病的灵敏、准确的“个体化”诊断就显得尤为重要。各种影像学所提供的信息常常具有互补性，如将各种有效信息进行整合，能为临床提供更有价值的影像信息。这个有效信息整合的过程就是图像融合。

提到医学影像学的图像融合，必涉及医学影像信息系统，正是有了医学影像信息系统的诞生，才为图像融合创造了先天条件。医学影像信息系统简称PACS（picture archiving and communication systems），与临床信息系统（clinical information system，CIS）、放射学信息系统（radiology information system，RIS）、医院信息系统（hospital information system，HIS）、实验室信息系统（laboratory information system，LIS）同属医院信息系统。医学影像信息系统狭义上是指基于医学影像存储与通信系统，从技术上解决图像处理技术的管理系统；临床信息系统是指支持医院医护人员的临床活动，收集和处理病人的临床医疗信息的信息管理系统；放射学信息系统是指以放射科的登记、分诊、影像诊断报告以及放射科的各项信息查询、统计等基于流程管理的信息系统；医院信息系统是指覆盖医院所有业务和业务全过程的信息管理系统；实验室信息系统是一类用来处理实验室过程信息的信息系统。医学影像信息系统和图像融合息息相关，因此，在此着重介绍医学影像信息系统。

随着现代医学的发展，医疗机构的诊疗工作越来越多依赖医学影像的检查。传统的医学影像管理方法（胶片、图片、资料）对此大量日积月累、年复一年存储保管，堆积如山，给查找和调阅带来诸多困难，丢失影片和资料时有发生，已无法适应现代医院中对如此大量和大范围医学影像的管理要求，采用数字化影像管理方法来解决这些问题已经得到公认。随着计算机和通讯技术发展，为数字化影像和传输奠定基础。目前国内众多医院已完成医院信息化管理，其影像设备逐渐更新为数字化，已具备了联网和实施影像信息系统的基本条件，实现彻底无胶片放射科和数字化医院，已经成为现代化医疗不可阻挡的潮流。在现代医疗行业，医学影像信息系统是指包括了RIS，以DICOM3.0国际标准设计，以高性能服务器、网络及存储设备构成硬件支持平台，以大型关系型数据库作为数据和图像的存储管理工具，以医疗影像的采集、传输、存储和诊断为核心，是集影像采集传输与存储管理、影像诊断查询与报告管理、综合信息管理等综合应用于一体的综合应用系统，主要的任务就是把医院影像科日常产生的各种医学影像（包括DR、CT、MRI、US、ECT）通过DICOM3.0国际标准接口（中国市场大多为DICOM，网络等接口）以数字化的方式海量保存起来，当需要的时候在一定的授权下能够很快调回使用，同时增加一些辅助诊断管理功能。

医学影像信息系统的前身是医学影像存档与通信系统，最先推动PACS发展的动力来自于传统的相机厂家。PACS所包含的内容和能力已超越这一名词原来的含义，现在我们所提到的PACS普遍是指包含了放射科信息系统和医学影像存档与通信系统的医学影像信息系统。

目前医学影像图像融合的同机图像融合主要是指SPECT/CT图像融合。目前市场上各大仪器公司，如西门子、飞利浦、GE公司都生产同机SPECT/CT仪器。SPECT/CT是可变角全数字化双探头SPECT和CT系统，其中CT部分又名鹰眼，CT也从以前的定位CT发展到现在的诊断级MSCT，从4层发展到现在的16层，CT也不是以前的仅仅定位作用，实现了诊断价值，可进行多种图像后处理，和专用CT的诊断效能一样。它将X线探测器和CT球管安装在双探头能够进行符合探测功能的SPECT、并且具有滑环技术的旋转机架上，可进行连续的SPECT和CT扫描。此CT有2个功能：用透射扫描的组织密度图对超高能光子进行衰减校正，改善图像质量；CT的解剖图像和SPECT的图像进行同机融合，提高诊断疾病的能力，可以从功能水平和结构水平分析疾病，显著提高诊断疾病效能，价值远大于1 + 1之和。该机采集程序包括相互关联的两部分，SPECT数据采集程序和CT数据采集程序，如果先采集核医学图像，根据静态的核医学图像确定CT采集范围；如果先采集CT图像，程序快速采集X线平片图像，用于确定CT采集范围。

医学影像学图像融合技术，其中图像配准是医学图像融合中的关键问题。医学图像配准包括图像的定位和转换，即通过寻找一种空间变换使两幅图像对应点达到空间位置上的配准，配准的结果应使两幅图像上所有关键的解剖点或感兴趣的关键点达到匹配。配准的好坏将直接影响到图像融合的质量。目前的SPECT/CT图像融合均采用机器自带软件进行图像融合，SPECT/CT将功能性成像系统与解剖性成像系统设计在同一套系统上，患者可同时进行SPECT和CT检查，从根本上解决了异机图像融合中对位技术的准确性问题，解剖配准较精确。

图像融合的研究范围包括图像对位、融合图像的显示和分析，利用从对应解剖结构图像获取的先验信息对发射型数据做有效的衰减校正、数据重建等。其步骤大致分为：特征提取，设计误差评估方法，对图像数据进行处理使误差最小，将变换后的图像数据进行对位和综合显示，分析综合数据，其中对位技术是图像融合的关键和难点。在CT与ECT图像融合的领域内，它具有了所有异机图像融合的优势，而且实现过程更为简单。该机的图像融合软件以便医师能同时观察发射断层图像、透射断层图像和融合图像三种图像形式，使功能图像和解剖图像能够相互进行信息的提示。本书中涉及的SPEC/CT图像均是同机图像融合。

异机图像融合是相对同机融合而言的，是指将来源于不同成像设备的图像进行融合。需要采用非常复杂的计算机软件处理来达到不同种类图像位置一致，然后进行图像融合，通常采用图像重叠的方法进行图像融合。目前医学影像异机图像融合主要是指SPECT/DR和SPECT/CT/MRI图像融合。

同机图像融合已经成为图像融合技术的标准，也是现在临床中较常见的，但系统成本较高，目前只在大型三甲医院开展，并不是所有的医院均能够具备同机图像融合的设备。而异机图像融合系统则不同，只要有医学影像信息系统的单位均可以开展，特别是PACS系统的普及。医学影像图像融合是随着计算机软件技术和PACS系统的发展而发展，PACS系统使不同来源的影像资料可以很方便地进行分类储存管理和调用。在此基础上，开发了多种融合软件，以便将来自不同设备的图像进行融合。这些正在逐步发展的软件融合技术更直观，可以重复，因此更具说服力，但也往往比较复杂，同时存在一个解剖配准的问题。而且，由于不同检查病人的姿势和状态不同，简单地把图像看做刚性固体的融合方法可能会导致严重的错配现象，需要采用更为复杂的非刚体、非线性的融合方法以提高对位的准确性。骨关节系统的解剖标志为异机图像融合的精确配准提供了先决条件，本书中涉及的SPECT/DR、SPECT/MR图像均是异机图像融合。