全身MR/PET联合成像:技术构想、临床工作流程及初步结果

长期以来,科研人员、放射科专家及核医学专家都在致力于MR/PET联合成像技术的研究。这一联合技术结合了MR成像所特有的性质(如极好软组织对比度、高空间和时间分辨率及组织功能成像)和PET成像所具有高灵敏度特性,因而在临床疾病诊断方面具有重大应用前景。西门子近期推出的Biograph mMR系统率先在3TMR成像仪上完全融合了PET检测装置,是首款实现同步数据采集的全身MR/PET成像系统。本文阐明了Biograph mMR系统的整合技术,展示MR/PET全身成像的工作流程并给出了初步的临床研究结果。

人脑MR/PET同步显像可行性的研究

本研究目的是应用MR兼容正电子发射体层显像术(PET)探测技术对脑部和颅底进行MR/PET同步显像。PET探测器环是由LOS(lutetium oxyorthosilicate)

人工智能与PET/MR在帕金森病诊断中的应用

帕金森病是一种常见的神经退行性疾病,其主要的病理改变是中脑黑质多巴胺能神经元变性死亡。正电子发射断层成像-核磁共振(positron emission tomography/magnetic resonance,PET/MR)是近年开发出来以实现功能和结构同步获取的新型影像成像技术,对帕金森病早期临床标志物的检测具有很好的价值。目前人工智能模型已广泛应用于临床,可辅助医生诊断,取得良好效果。本文就机器学习和PET/MR在诊断帕金森病中的应用展开综述。

一体化^(18)F-FET PET/MR术前评估成人胶质瘤患者MGMT基因启动子甲基化状态

目的 旨在研究一体化^(18)F-氟乙基酪氨酸(^(18)F-fluoroethyltyrosine, ^(18)F-FET)正电子发射断层成像(positron emission tomography, PET)/MR对成人胶质瘤的O6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶(O6-methylguanine DNA methyltransferase, MGMT)基因启动子甲基化状态的鉴别能力。材料与方法 回顾性分析未经活检或治疗的胶质瘤患者资料16例,均完成一体化PET/MR扫描,包括^(18)F-FET PET、常规MRI及体素内不相干运动(intravoxel incoherent motion, IVIM)成像。以靶本比(target-background ratio, TBR)=1.6为阈值对PET图像进行感兴趣体积(volume of interest, VOI)分割,通过刚性配准获得肿瘤VOI对应的IVIM图及其参数表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)、真实扩散系数(true diffusion coefficient, D)、伪扩散系数(pseudo diffusion coefficient, D^(*))、灌注分数(perfusion fraction, f)、分布扩散系数(distributed diffusion coefficient, DDC)和异质性指数(heterogeneity index, α),使用pyradiomics对各参数进行特征提取,获得对应的一阶灰度直方图特征。计算每个IVIM参数图对应的特征值与^(18)F-FET PET参数的关系,并利用组间比较和受试者工作特征(receive operating characteristic, ROC)曲线分析探究PET和IVIM参数对MGMT启动子甲基化的区分能力。结果 IVIM-α的两个特征值90分位值(r=0.526,P<0.05)和最大值(r=0.520, P<0.05)与PET参数平均标准摄取值(meanstandarduptakevalue,SUVmean)呈正相关;IVIM-α和SUVmean在MGMT启动子甲基化状态阳性和阴性两组之间的差异有统计学意义(P<0.05),阳性组的IVIM-α均值和SUVmean显著高于阴性组;融合IVIM-α均值和SUVmean对MGMT启动子甲基化状态进行区分的曲线下面积(area under the curve, AUC)为0.77。结论 基于一体化PET/MR的^(18)F-FET PET和IVIM参数能够有效预测胶质瘤的MGMT启动子甲基化状态。

PET/MR成像的临床应用述评

一体化正电子发射断层/磁共振(positron emission tomography/magnetic resonance, PET/MR)成像系统融合了PET成像的高精确度和数据定量特性,以及MR成像的优质软组织分辨率和多功能序列成像特性,使其在恶性肿瘤、心血管系统疾病和神经系统疾病的诊疗中得到广泛的应用。因此,确认一体化PET/MR成像的临床价值,探讨其临床适应证,明确PET/MR成像在临床上的定位,寻找其最适宜的发展环境显得至关重要。本文就PET/MR成像在相关疾病中的应用及其研究现状进行了述评,突出了相较于正电子发射断层/电子计算机断层扫描(positron emission tomography/computed tomography, PET/CT)成像,PET/MR成像系统在疾病诊断、病情进展评估和预后预测中的优势及限制。并对一体化PET/MR成像系统在未来临床应用中的发展走向进行了展望。总之,本述评旨在为临床及放射科医生提供PET/MR成像在临床应用方面的实证依据,以释放其在临床实践中的潜力。

PET/MR设备的临床可用性评价方法研究

目的 探讨正电子发射型磁共振成像(Positron Emission Tomography/Magnetic Resonance Imaging,PET/MR)设备的人机接口协同性,探讨该类设备在临床中的可用性评价方法。方法 采用层次分析法构建可用性评价体系,设立专家组并计算专家权威系数,以德尔菲法设计可用性调查问卷,以操作设备的技师和医生为调查对象,收集全国范围内联影PET/MR设备的问卷打分表。结果 共收集79份调查问卷,涉及医院18家。其中生理信号门控单元接口可用性评价评分最低,PET无源质控可用性评价评分最高;副高级、高级职称人员对指标评分略高于中级及以下人员;人员的不同操作时长对各项接口的评分具有相同趋势,使用时长在3个月内的操作者评分明显低于另外两组,差异均有统计学意义(P<0.05);不同操作时长人员对6个特定评价参数评分差异均有统计学意义(P<0.05)。结论 基于层次分析法建立的可用性评价体系能够用于PET/MR设备临床可用性评价,基于德尔菲法形成的可用性调查问卷为探讨PET/MR设备可用性评价方法提供参考。

一体化PET/MR成像设备可靠性分析研究

目的利用可靠性验证的基本方法对一体化正电子发射型磁共振成像(Positron Emission Tomography/Magnetic Resonance Imaging,PET/MR)设备临床使用过程中的可靠性水平进行分析。方法提取2台PET/MR设备(PET/MR-1和PET/MR-2)某一段时间的维修保养、工作日志等数据,对设备的可靠性参数、维修性参数、保障性参数、可用度和核心部件状态进行分析,比较2台设备的可靠性水平。结果总故障时间PET/MR-2较PET/MR-1短253.0 h,减少27.4%;平均故障间隔时间PET/MR-2较PET/MR-1长206.2 h(P<0.05);两台设备可靠性参数比较,差异不具有统计学意义(P>0.05),核心部件的状态参数基本保持稳定运行,但PET/MR-1由于辅助系统故障,造成核心部件发生2次较大故障。结论基于可靠性验证的基本方法,对PET/MR设备临床使用过程中的可靠性水平进行分析,可以为医疗机构提供设备长期稳定性的客观评价,并对维护保养工作的重点指明方向。

国家十四五规划期间PET/CT、PET/MR设备的配置和选型

目的:探讨国家十四五规划(简称“十四五”)期间在国家新政策下正电子发射X射线断层扫描(PET/CT)设备及正电子发射型磁共振(PET/MR)成像系统的配置条件及选型,为医疗机构PET/CT、PET/MR设备的配置与选型提供参考。方法:根据我国“十四五”规划以来发布的PET/CT、PET/MR相关配置管理政策:配置许可、使用管理及配置规划和目前PET/CT、PET/MR新技术的发展趋势及特点,分析PET/CT、PET/MR配置条件及设备选型方案。结果:在“十四五”规划期间新政策下医疗机构应根据所需机构条件、人员条件、工作基础及配套设施等条件配置PET/CT、PET/MR;根据PET/CT、PET/MR技术参数及性能指标选择满足医疗机构需求的PET/CT、PET/MR机型。结论:“十四五”以来的PET/CT、PET/MR配置相关新规定与此前政策有大幅变化,医疗机构应按新要求申请配置及使用PET/CT、PET/MR,按照各自需求对PET/CT、PET/MR设备配置和选型。

口腔鳞状细胞癌^(18)F-FDG PET/MR与PET/CT对比分析

目的比较^(18)F-FDG PET/CT与PET/MR口腔鳞状细胞癌(oral cavity squamous cell carcinoma,OCSCC)的图像,探讨PET/MR在口腔癌中的应用价值。方法回顾性分析22例同时接受体部PET/CT与头颈部MR检查的OCSCC患者,对PET阳性病灶在PET/CT、PET/MR上的图像质量、融合准确度及病灶清晰度进行评分比较。结果22例患者共有35个阳性病灶,包括阳性原发灶22个、阳性淋巴结13个。PET/CT、PET/MR T_(1)WI和PET/MR T_(2)WI在图像质量及融合准确度方面比较,差异均无统计学意义(P均>0.05);在显示阳性原发灶的清晰度方面,PET/MR T_(1)WI和PET/MR T_(2)WI均优于PET/CT(P<0.05);在显示阳性淋巴结的清晰度方面,PET/CT、PET/MR T_(1)WI和PET/MR T_(2)WI比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论PET/MR在OCSCC诊断中有良好临床应用前景。

一体化PET/MR设备质量控制方法研究

目的:研究一体化正电子发射断层扫描与磁共振(PET/MR)设备质量控制方法。方法:依据国家标准《放射性核素成像设备性能和试验规则第1部分:正电子发射断层成像装置》、美国国家电器制造商协会《正电子发射断层成像装置性能测试》和PET/MR相关设备厂家发布的设备日常质量保证(DQA)内容,建立一套适于临床实际的质量控制方法和技术流程,对uPMR790型PET/MR设备进行质量控制,统计分析其692次无源质量控制和90次有源质量控制的系统均值、漂移区间、标准差和通过率,以及设备运行期间522次系统水温度和液氦量变化情况。结果:692次PET/MR无源质量控制的系统均值和标准差中的最高温度、最低温度、电压、最高计数率和最低计数率均在正常区间内,通过率均为100%。90次PET/MR有源质量控制的系统查找表(LUT)漂移和飞行时间(TOF)状态通过率均为100%,能量漂移和采集系统漂移(CMAP)状态通过率分别为98%和99%,经再次检测,通过率均达100%。522次PET/MR中的磁共振(MR)系统水温度和液氦量通过率均为100%。结论:所建立的PET/MR设备质量控制方法能够精确掌握设备运行情况,科学客观地评价设备状态,对设备硬件稳定性和图像及报告准确性均至关重要。

基于深度学习的级联网络在PET/MR图像中前列腺癌自动检测与分割

目的:提出一种在镓68(^(68)Ga)前列腺特异性膜抗原(68Ga-PSMA-11)正电子发射断层扫描与磁共振(PET/MR)图像上进行前列腺定位与前列腺癌病灶分割的级联网络,以解决前列腺癌病灶分割中的难题。方法:收集医院收治的125例前列腺疾病患者的PET/MR图像数据,按照8∶2的比例分配训练集和测试集,采用五折交叉验证,分别训练基础网络、MR网络和级联网络3个网络。基础网络和级联网络的二级网络是学习T2加权成像(T_(2)WI)、弥散加权成像(DWI)、表观弥散系数(ADC)和PET的4种模态的语义分割(U-Net)网络;MR网络是仅学习MR的3种模态U-Net网络;级联网络的一级网络Faster-RCNN定位前列腺和精囊腺计算Dice系数值进行模型评估。结果:级联网络的Dice系数为0.76,基础网络和MR网络的Dice系数分别为0.73和0.62,结合分割结果视觉图,级联网络对前列腺癌病灶的检测更加准确。结论:级联网络相对于单个U-Net网络,可以更准确分割^(68)Ga-PSMA-11 PET/MR图像上前列腺癌病灶,为临床对前列腺癌的定位诊断提供便利。

一体化同步扫描TOF-PET/MR分子影像设备的进展

该文介绍了一体化、同步扫描飞行时间正电子发射断层/磁共振分子影像设备的原理、结构和技术进展。简要介绍了一体化PET/MR设备的设计和组成的分类。探讨了一体化PET/MR中TOF技术发挥的作用和临床价值,实现TOF技术对PET探测器中光电转化组件的要求和完成PET/MR同步扫描的必要条件。比较了固态阵列光电转换器和雪崩光电二极管的性能差异。简单介绍目前一体化TOF-PET/MR设备采用MR成像参数对PET图像衰减校正面临的问题和技术挑战。

一体化PET/MR受检者护理需求及影响因素调查

目的探讨一体化PET/MR受检者的护理需求及相关影响因素,满足不同层次受检者护理需求。方法采用抽样法选取我院核医学科行一体化PET/MR受检者44例,男20例,女24例,年龄(51.16±19.50)岁。对受检者护理需求进行问卷调查,受检者护理需求各维度得分及护理需求各条目需求率进行统计分析,并对受检者不同人口学护理需求进行比较。结果44例受检者问卷总分为16~48(43.5±6.59)分,护理需求得分第一为“PET/MR检查后注意事项”(41/44,93.2%),第二为“有问必答,善于倾听”(40/44,90.9%),并列第三为“候诊室安静整洁”、“仪表端庄,微笑服务,耐心周到”(38/44,86.4%)。44例受检者不同年龄、检查次数受检者护理需求总分比较差异无显著统计学意义(P>0.05),不同性别及文化程度受检者护理需求总分比较差异有显著统计学意义(P<0.05)。结论护理人员应在充分评估一体化PET/MR受检者需求的前提下开展相应的护理实践活动,进一步提升优质护理服务质量。

MR-PET的现状、挑战和前景

多模态成像设备的发展是影像学发展的里程碑,继SPECT-CT和PET-CT后,人们开始致力于MR-PET的研究。MRI的多参数解剖成像、功能成像与PET的分子成像结合,对促进神经、心血管、肿瘤等方面的研究及临床诊断具有重要意义。本文将从小动物、脑部及全身MR-PET成像3个方面对MR-PET的研究现状及其面临的挑战进行综述,并探讨MR-PET在生物医学中的优越性及发展前景。

关于一体化PET-MR机房设计实施方案的探讨

目的 :通过合理布局、科学设计PET-MR机房,确保其屏蔽得当,避免对其他机器产生射频干扰,保障医护人员、患者及公众的身体健康。方法:根据省环保厅、全军检测中心和厂家的实际要求,合理选址,并充分考虑运输、承重、射线防护、射频屏蔽、磁屏蔽、通风、温湿度等要求,逐步实施。结果:机房承重满足PET-MR最大承重要求,射线防护达到本底辐射标准,射频屏蔽与磁屏蔽符合环保部门及厂家要求,接地电阻<2Ω,屏蔽房对地绝缘>1 000Ω,通风系统换气次数≥12次/h,机房温湿度控制在正常工作范围内。结论:PET-MR机房建设是一项复杂、庞大的系统工程,涉及多个环节,需要多个部门通力合作,严把质量关、材料关,认真检查机房建设过程中的不足,才能将PET-MR机房建设好。

一体化PET/MR成像设备质量控制的研究

目的:探讨建立一体化正电子发射断层扫描与磁共振(PET/MR)设备质量控制(QC)方法,以保证一体化PET/MR的正常运作与图像质量,并为PET/MR设备QC指南或标准的制定提供依据。方法:通过对国内外医疗设备相关机构和组织分别发布的关于PET及磁共振成像(MRI)设备QC指南进行分析,依据PET与MRI设备现有的QC要求,收集各厂商一体化PET/MR日常质量保证(DQA)资料,提出医疗机构实施一体化PET/MR设备QC方案。结果:所有国内外医疗设备相关机构和组织关于PET及MRI设备QC指南之间的质量控制内容和频率均有明显区别,而各厂商DQA具体要求各不相同,如检测模型及质量控制内容和频率。结论:建立医疗机构一体化PET/MR设备QC方案,能够确保PET/MR设备性能稳定,为PET/MR设备QC指南或标准的制定提供依据。

一体化PET-MR中PET设备性能指标测试研究

目的:探讨一体化正电子发射断层扫描-MR(PET-MR)在MR常规序列采集时的磁场环境中PET的性能测试。方法:依据国家标准GBT18988-1(NEMA NU2-2007),在MR常规序列采集时,同步测试PET的空间分辨率、散射分数、计数丢失、随机符合、灵敏度、校正精度及图像质量指标。结果:视野中心1 cm处横向和轴向空间分辨率分别为3.9 mm和4.2 mm,10 cm处分别为4.9 mm和6.5 mm。视野中心和距中心10 cm处的系统灵敏度分别为13.5 kcps/MBq和13.8 kcps/MBq,散射分数为36.4%。当放射性浓度为21.6 k Bq/ml时最大噪声等效计数率为187.9 kcps;真符合计数率峰值为713.6 kcps,计数丢失及随机符合校正最大误差为13%,散射和衰减校正的相对误差为22.82%。结论:一体化PET-MR在MR常规序列采集时的磁场环境中,PET的性能指标与同期的PET-CT中PET的性能指标相当,甚至更佳。

不同重建条件对一体化PET-MR图像空间分辨率影响的研究

目的:通过模型实验研究,对比不同重建条件对一体化PET-MR图像空间分辨率的影响。方法:参考美国电器制造商协会(NEMA)标准制备点源,使用美国GE公司的Signa PET-MR设备进行扫描,选择不同PET图像重建条件重建图像,读取图像中点源的半高宽(FWHM),对比飞行时间技术(TOF)、点扩散函数(PSF)、迭代次数以及衰减校正(AC)对于图像空间分辨率的影响。结果:使用PSF技术重建图像,电源FWHM在3.40 mm与4.31 mm之间,而未使用PSF技术重建的图像点源FWHM在4.56 mm与5.83 mm之间,故使用PSF可减小重建图像中点源的FWHM,而TOF和AC对点源FWHM影响不大。结论:PSF和迭代次数可以有效提高图像空间分辨率,TOF和AC对于图像空间分辨率影响不大。在临床使用PET-MR对病灶扫描时应将患者置于孔径中心,在对小病灶的诊断中,PSF技术的使用必不可少,且可根据实际情况适当增加迭代次数。

发作间期PET和MR海马像在难治性颞叶癫癇术前定侧中的应用

目的 探讨发作间期18FDG-PET和MR海马像在难治性颞叶癫(?)（TLE）致(?)源术前定侧中的价值。方法 对17例药物难治性TLE患者术前定侧资料及术后随诊情况进行分析。结果 本组患者中,有12例（71％）患者MR显示海马硬化（HS）,海马萎缩与信号改变常共存,T2加权像和FLAIR序列有利于显示信号的改变。HS侧多提示为致(?)源侧。PET检查均显示有至少一侧颞叶低代谢改变,并常多发或范围弥散。PET与MR的定侧准确率分别是100％（13/13）、77％（10/13）,经x2检验两者间无差异（P>0.05）。结论 18FDG-PET和MR海马像在致(?)源定侧中的作用是互补的,当颞叶低代谢侧与海马硬化侧相一致时手术效果较好。

一体化PET-MR设备中飞行时间技术和点扩展函数技术对PET图像质量的影响

目的:研究在一体化PET-MR图像重建中飞行时间(TOF)技术和点扩展函数(PSF)对PET图像质量的影响。方法:依据美国电气制造商协会(NEMA)NU2-2007标准,使用国际电工委员会(IEC)61675-1标准规定的PET图像质量体模,在通用电气公司GE SIGNA型PET-MR及配套AW4.6工作站上完成扫描和图像重建,采用联合使用(TOF+PSF)、单独使用PSF技术(non-TOF+PSF)、单独使用TOF技术(TOF+non-PSF)和两种技术均不使用(non-TOF+non-PSF)4种方法重建PET图像,分析图像的对比度(Q_H和Q_C)、背景变化率(N_j)和信噪比(SNR)。结果:以non-TOF+non-PSF重建结果为参照,单独使用PSF技术、单独使用TOF技术和联合使用TOF+PSF技术重建图像的平均热区对比度(Q_H)分别提高了7.61%、20.94%和40.17%;单独使用TOF技术的图像平均冷区对比度(Q_C)提高了11.29%,联合使用TOF+PSF技术的图像Q_C提高了12.32%;单独使用PSF技术、单独使用TOF技术和联合使用TOF+PSF技术重建图像的平均背景变化率(N_(mean))分别降低了2.28%、21.44%和30.03%;SNR则分别提高了11.52%、44.28%和92.70%。结论:TOF和PSF技术均可提高PET的图像质量,联合使用两种技术对提高重建图像质量效果更为明显。