新型 PET 集成射频线圈：3T MRI 下人脑 PET-MRI 同步成像的首次人体研究突破

《EJNMMI Physics》：The first human study of add-on PET: A PET-integrated RF coil for 3 T MRI

为解决现有插入式 PET 系统在脑成像中存在的问题，提升成像效果，研究人员开展了 Add-on PET 用于人脑同步 PET 和 MRI 成像可行性的研究。结果显示同步成像无明显伪影，PET 图像未受 MRI 序列干扰，仅 MRI 有背景噪声。该研究为 PET-MRI 技术发展提供重要依据。

　　在医学影像领域，疾病的精准诊断离不开先进的成像技术。正电子发射断层扫描（Positron Emission Tomography，PET）能够反映人体功能代谢信息，而磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）则擅长呈现人体的解剖结构。PET 和 MRI 的结合，即 PET-MRI，能同时获取功能和解剖图像，大大方便了医生对疾病的诊断和分析。然而，现有的全身 PET/MRI 系统虽然已商业化，但插入式 PET 系统仍在不断研发中。此前的插入式 PET 系统通常将 PET 探测器置于射频（Radio Frequency，RF）线圈外，为容纳 RF 线圈，PET 环内径较大，影响了对脑部成像的灵敏度。并且，在追求 PET 探测器更接近大脑以提升辐射检测灵敏度和空间分辨率时，还要兼顾 MRI 均匀视野的要求，这是一个难题。此外，PET 电子元件与 RF 线圈距离过近，可能产生相互干扰，这些问题都亟待解决。

为了攻克这些难题，日本国立量子科学技术研究院（National Institutes for Quantum Science and Technology）的研究人员开展了一项关于 Add-on PET 的研究。他们将 PET 模块完全集成到头部 RF 线圈中，打造出内径为 27.5cm 的 Add-on PET，旨在验证其用于人脑同步 PET 和 MRI 成像的可行性。该研究成果发表在《EJNMMI Physics》杂志上。

研究人员采用了一系列关键技术方法。在硬件方面，精心设计了 Add-on PET 装置，它包含 24 个 PET 模块，每个模块有特定的晶体和电路结构 。在人体研究中，招募了 3 名健康男性志愿者，让他们接受特定流程的扫描，包括注射氟代脱氧葡萄糖（Fluorodeoxyglucose，FDG）后进行 PET 和 MRI 同步扫描等。在图像数据处理上，使用了两种衰减校正方法，并运用多种算法进行散射校正、随机校正等 。

研究结果如下：

• 同步扫描图像情况：通过 Add-on PET 进行的 PET 和 MRI 同步扫描顺利完成。PET 图像在有、无 MRI 序列时高度相似，二者标准化摄取值（Standardized Uptake Value，SUV）的皮尔逊相关系数r=0.953，这表明同时进行的 MRI 序列对 PET 图像几乎没有显著干扰。然而，在 MRI 图像中观察到了背景噪声，不过当 PET 计数率下降时，噪声有所减少 。
• 衰减校正方法比较：基于 CT 图像和 MRI 图像的衰减校正方法所得 PET 图像的 SUV 相关性显著（r=0.989），但基于 MRI 的衰减校正方法得到的 PET 图像 SUV 略高于基于 CT 的方法，二者均值 ± 标准差分别为6.3±3.3和5.9±3.0 。

在研究结论与讨论部分，Add-on PET 系统实现了人脑 PET 和 MRI 的同步成像，且 PET 图像无明显伪影。MRI 图像中的背景噪声可能源于 PET 模块的电流，当 PET 模块因 FDG 衰减导致计数率下降时，MRI 图像噪声随之降低，这表明 RF 屏蔽在系统设计中至关重要。尽管 MRI 图像质量有所下降，但基于 MRI 的衰减校正方法在 PET 图像上仍能得到与传统 CT 衰减校正方法线性相关的结果。不过，该原型的轴向长度仅 6cm，无法满足临床常规使用需求，未来研究将聚焦于扩展轴向视野，以提高临床应用的灵敏度和覆盖范围。

总的来说，这项研究首次使用 Add-on PET 原型进行临床水平的 FDG 活性人体研究，为 PET-MRI 技术的进一步发展提供了重要参考，其成果有助于推动医学影像领域在脑部疾病诊断等方面的进步 。