全身显像是PET/CT临床最常规开展的检查项目,根据设备性能不同,一般检查需要10-20min不等的时间。当怀疑病灶受呼吸运动影响临床诊断时,常见的解决方案为加做PET门控显像。但PET门控显像不仅需要花费额外的时间(5-15min),而且运动校正的效果很大程度上取决于患者呼吸是否规律,技师自身辐射剂量的增加也限制了呼吸运动校正技术的临床应用[1]。如何实现PET呼吸运动管理的常规应用,一直是困扰临床的一大难题。
PET/CT成像过程中病人的呼吸运动会降低图像质量,进而影响医生的诊断。位于肺底和肝顶(纵隔上下)区域的肿瘤病灶受呼吸运动的影响尤为明显,根据研究报道,肺部肿瘤的运动范围可达8-30mm不等[2]。
以瞬时扫描著称的CT成像,若怀疑肺部有可疑病灶,放射科医生通常加做肺部屏气扫描,从而消除呼吸运动的影响。PET检查受制于设备性能,单床位的扫描时间长达1-2min,肿瘤患者通常难以完成如此长时间的屏气扫描。呼吸运动对PET/CT图像的影响包括[3]:
PET图像为多个呼吸周期的平均图像,病灶随呼吸运动导致信号平均分布,边缘模糊;
高估病灶体积,低估定量值(即标准摄取值SUV);
易造成小体积高摄取灶的漏诊或误诊;
PET和CT图像难以实现精准融合最终,呼吸运动可能直接影响临床医生对胸腹部肿瘤病灶的定位、定性、分期和放射治疗计划的制定。
为减少呼吸运动对PET/CT图像质量的影响,提高 PET/CT图像诊断的准确性,国内外学者和设备厂家研发了多种呼吸运动管理的方法。
基于外接门控的呼吸运动校正方法,设备的设置需要花费额外的时间,操作人员受到额外的辐射暴露,限制了临床的常规化使用。基于原始数据的门控校正方法,同样受到当前PET设备性能的限制。此外,患者呼吸是否规律也是决定门控校正后图像质量的关键因素。
传统PET设备灵敏度不足,15-20s短时间采集的图像质量不满足临床诊断要求。DIBH(deep-inspiration breath-hold)将多个屏气PET采集数据叠加重建,从而降低呼吸运动对PET图像质量的影响。但多个屏气PET采集的呼吸相位无法保证完全一致,且增加患者负担,临床操作复杂。
随着PET/CT设备性能的不断进步,特别是后数字化PET/CT的出现,决定PET全影像链综合性能的关键技术,如TOF飞行时间、成像矩阵、系统灵敏度等,都产生了质的飞跃。因此,核医学专家开始对长期困扰临床的PET呼吸运动发起了新的挑战——1又1/4分钟PET呼吸运动管理方案。
近期,中日友好医院核医学科报道了一篇关于15s屏气PET显像肝脏病灶的病例『追光者PET/CT病例大赛』入围作品分享(4)。位于肝右叶的病变在常规采集图像上受周期性呼吸运动的影响,放射性浓聚被定为在右肺底区域内,且 SUV值被低估。由于采用了最先进的后数字化PET/CT,15s屏气PET扫描得到的临床图像信噪比好,横膈区域PET与CT图像的融合更为精准,放射性浓聚灶范围勾勒清晰,实现了PET/CT图像的精准定位及定量分析,为病灶本身的代谢评估提供了有价值的参考。
常规采集示: 右肺底区域可见类圆形放射性浓聚灶, 与肝脏距离较远,SUVmax: 3.8; 并可见到因呼吸运动所导致的肝脏伪影,右肺区域未见异常占位。
快速屏气PET采集获得良好融合配准的图像, 显示右侧近膈顶部放射性浓聚灶, 与周围本底分界清楚; 放射性浓聚被精准定位于肝右叶低密度灶, SUVmax: 10.1。
而完成这项15s屏气PET显像的设备,正是目前业界称之为追光者的后数字化PET/CT——Biograph Vision。它具有214ps的TOF飞行时间分辨率、880超大矩阵、超高系统灵敏度、Ultra HD重建技术等技术优势来弥补PET计数不足导致的图像质量下降[4],大幅降低PET的采集时间至常规屏气CT检查需要的时间。CT与PET均行吸气后屏气采集,可以有效改善横膈周围PET与CT图像融合不良的现象。
PET/CT 90%以上的临床应用为肿瘤相关的检查,身体状况较差的肿瘤患者往往无法耐受长时间的检查。Biograph Vision优异的设备性能,不仅可以在15s内得到高清的屏气PET图像,而且可以在1min内得到全身高清PET图像,为临床带来了1分钟全身和1/4分钟(15秒)屏气的全新PET呼吸运动管理方案。
当屏气显像的范围较大时,基于连续进床的CT扫描,可以任意调整扫描范围进行屏气显像;但传统PET是按床位递进的扫描模式,只能采用增加床位来解决探测器覆盖的问题。然而,两个及以上床位的PET显像大幅增加了患者的屏气时间,严重影响屏气PET显像的可操作性。
西门子独家FlowMotion平台打破了床位的限制,实现了与CT同模式的连续进床扫描,可根据临床需求任意设定扫描范围PET动态显像演绎,让大范围屏气PET显像成为可能。