PET—MRI融合技術(shù)

1、PETMRI一、 背景在2010年11月舉辦的北美放射學(xué)會（RSNA）年會上，西門子公司高調(diào)推出的全身掃描型Biograph mMR（分子磁共振成像）系統(tǒng)可謂“一石激起千層浪”。如圖1所示，該系統(tǒng)采用LSO（镥硅酸鹽）晶體和APD（雪崩光電二極管）器件構(gòu)成與MRI兼容的緊湊型PET探測器環(huán)，并將其內(nèi)置于直徑為70cm的大孔徑Verio 3T超導(dǎo)MRI的磁體腔內(nèi)，實現(xiàn)了MRI系統(tǒng)與PET系統(tǒng)的同機融合，MRI掃描與PET掃描的同步（Simultaneous）和同中心（Isocentric）。而且，PET和MRI集成后留出的容納患者的孔腔的直徑達到60cm，與目前常見的超導(dǎo)MRI的標準孔徑一致。業(yè)

2、界普遍認為，Biograph mMR是一個具有里程碑意義的產(chǎn)品，作為世界上首臺實現(xiàn)同機融合的全身掃描型PETMRI，它不但是對MRI與PET混合（Hybrid）和集成技術(shù)多年以來曲折發(fā)展的適時和恰當(dāng)?shù)目偨Y(jié)，也同時昭示了PETMRI技術(shù)發(fā)展的美好前景，隨著APD等微型光電探測器件和技術(shù)的發(fā)展以及MRI技術(shù)和設(shè)備的快速發(fā)展，mMR的發(fā)展前景不可限量。圖1二、概念PET-MRI是將PET（Positron Emission Computed Tomography，正電子發(fā)射斷層掃描儀）和MRI（Magnetic Resonance Imaging，核磁共振斷層掃描儀）技術(shù)融合而成的一種分子水平的功能

3、顯像加結(jié)構(gòu)的顯像系統(tǒng)。三、PETMRI的優(yōu)勢（1）借助于高場超導(dǎo)MRI 的高分辨率和PET 的高靈敏度，可以實現(xiàn)解剖結(jié)構(gòu)顯像和功能成像的互補。（2）可以實現(xiàn)MRI 的功能成像與PET 的功能成像的強強聯(lián)合和交叉驗證。（3）在MR 波譜研究與PET 技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以實現(xiàn)新陳代謝測量技術(shù)的聯(lián)合。（4）在探針領(lǐng)域，可以實現(xiàn)PET所用的一些診斷性核素分子探針與MRI所用的細胞體內(nèi)示蹤法和細胞疫苗療法的聯(lián)合。并進行一些交叉驗證。（5）可以實現(xiàn)對一些復(fù)雜疾病的診斷和監(jiān)控。（6）MRI 不存在電離輻射，因此可以進行一些在其它設(shè)備上有所限制的研究和疾病診斷。四、PETMRI系統(tǒng)中的PET探測器技術(shù)近年來，隨

4、著新型光電探測件和電子學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用，PET 探測器環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)得以簡化和縮小，性能得到大幅度提高。常見的用于構(gòu)造PET探測器環(huán)的光電元件如表1所列，五、PETMRI 系統(tǒng)的三種技術(shù)狀態(tài)目前PETMRI系統(tǒng)發(fā)展的三種技術(shù)狀態(tài)，那就是：異室布置PETMRI系統(tǒng)、同室布置PETMRI系統(tǒng)和同機融合PETMRI系統(tǒng)。上圖為同室布置。上面三幅圖皆為同機融合PETMRI系統(tǒng)。六、基于MRI成像數(shù)據(jù)的PET校正在采用MRI成像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以對PET成像進行組織衰減校正、運動偽 影校正、局部容積校正，并進行一些性能評價。（1）伽瑪射線經(jīng)過患者的身體組織時會被組織吸收而發(fā)生衰減，由于人體各部組織的密度差異很

5、大，各部組織的衰減程度也是非均勻的，這將引起圖像的嚴重失真和畸變。因此只有對組織衰減進行補償才能得到可定量分析的圖像。（2）在PET掃描的數(shù)據(jù)采集過程中，患者身體的運動會導(dǎo)致圖像模糊或產(chǎn)生偽影?；贛RI成像數(shù)據(jù)的運動偽影校正主要通過在PET掃描期間重復(fù)進行MRI數(shù)據(jù)采集、生成運動文件、在圖像重建之前對符合事件逐個進行校正等途徑實現(xiàn)。（3）有限的空間分辨率和組織放射性濃度過高或過低會導(dǎo)致部分容積（PartialVolume）效應(yīng)?；贛RI成像數(shù)據(jù)，借助于MRI系統(tǒng)良好的軟組織對比度、不同的分割（例如腦白質(zhì)和灰質(zhì)、腦脊髓液）和PETMRI復(fù)合掃描得到的兩套圖像數(shù)據(jù)的高精度配準，可以進行部分容積

6、校正。七、存在的技術(shù)問題與挑戰(zhàn)以下所述的問題，有些是同室布置PETMRI和同機融合PETMRI的共性問題， 有些是特性問題。（1）MRI系統(tǒng)對PET系統(tǒng)（光電倍增管探測器和電子學(xué)系統(tǒng)）的干擾問題。包括靜態(tài)磁場和高頻開關(guān)的梯度場對光電倍增管探測器和電子學(xué)系統(tǒng)的干擾，例如射頻干擾、機械振動、聲學(xué)噪聲影響、電子學(xué)噪聲影響、溫度影響等；MRI系統(tǒng)中發(fā)射、接收線圈對PET電子學(xué)系統(tǒng)的射頻干擾。（2）PET系統(tǒng)對MRI系統(tǒng)磁場均勻性和梯度系統(tǒng)的干擾。包括PET電子學(xué)系統(tǒng)對MRI系統(tǒng)的電磁輻射干擾，對MRI系統(tǒng)磁場均勻性的干擾，渦流影響，PET系統(tǒng)某些部件產(chǎn)生的磁化偽影。（3）其它綜合性影響。包括空間兼容性、環(huán)境影響（溫度、振動等）、成本影響等。（4）承托患者身體部位的MRI床板、