研究一：PET/MR 在肝脏转移灶、潜在可切除结直肠癌肝转移中的诊断效力
研究《The Value of 18F-FDG PET/CT and Abdominal PET/MRI as a One-stop Protocol in Patients with Potentially Resectable Colorectal Liver Metastases》发表于《Frontiers in Oncology》(IF=6.244)，探索了PET/MR在肝脏转移灶、潜在可切除结直肠癌肝转移中的诊断效力。
结直肠癌(Colorectal Cancer, CRC)是当前最常见的癌症之一，患者的长期预后很大程度上受初始治疗的影响，大约 25%–30% 的患者就诊时伴有肝转移。复发性疾病最多见于 30% 的患者初次切除后 2 年内，其中大多数表现为肝转移。肝切除术是治疗结直肠肝转移的一种成熟治疗方法，为患者提供了无病生存的机会。影像学检查可有效评估患者是否可以进行肝切除术。既往，临床上常使用 CT、MRI 与 PET/CT 对病变进行检测与评估，对于肝外转移常使用 CT 结合 PET/CT 的方式。本研究首次探索了 PET/MR 与 PET/CT 在检测潜在可切除结直肠肝转移(CLM)患者的肝转移和肝外疾病(EHD)中的临床价值。
研究对56例CLM患者进行常规影像学检查(胸部和腹部 CT、肝脏增强 CT 或 MRI)和 18F-FDG PET/CT 和延迟 PET/MR 扫描以进行分期或再分期，比较了 PET/MR 与 PET/CT 显像与常规显像的诊断能力。研究结果表明，对于 EHD 的检测，PET/CT 检出能力优于常规成像(60.7% vs 46.4%)。对于肝脏病变的检测，PET/MR 显示出与增强 MR 和增强 CT 相当的检测能力(分别为 99.5%、99.4% 和 86.5%)，远高于 PET/CT(47.5%)。PET 成像对 10/56(17.9%) 患者(4 例从不可切除到可切除，6 例从可切除到不可切除)有较大影响，而对 4/56(7.1%)患者的手术范围确定有一定影响。
图1. 一位64岁男性结肠肝转移患者的PET/CT，CT和PET/MR影像。融合图像显示单肺转移(B、C)和肝门淋巴结转移(D、E)。T2WI和PET/MR融合图像显示单发肝脏病变伴肝内胆管浸润(F、G)
研究结果表明，同时进行 18F-FDG PET/CT 和腹部 PET/MR 扫描可以提供有关 CLM 状态和 EHD 的准确信息，并且可以通过改变常规成像确定的治疗策略来影响 25% 患者的治疗。PET/MR 可以作为一种新的一站式方法，用于潜在可切除的 CLM 患者的评估。
研究二：PET/MR 在食管癌术前分期中的优势
文章《Value of 18F-FDG PET/MRI in the Preoperative Assessment of Resectable Esophageal Squamous Cell Carcinoma: A Comparison with 18F-FDG PET/CT, MRI, and Contrast-Enhanced CT》发表于《Frontiers in Oncology》对比研究了 PET/MR、PET/CT、MRI 和 CECT 在食管癌术前评估中的诊断效能。
食管癌是全球第七大常见的恶性肿瘤，癌症相关死亡率居第六位。精准的分期对于食管癌患者治疗方式的选择和预后的预测至关重要。影像学在肿瘤分期中起着至关重要的作用。目前常用的 CT、EUS、PET/CT 等检查方式对食管癌的分期都有一定的局限性，准确的术前分期仍存在挑战。临床上，需要一种更准确、可靠和无创的术前分期方法。PET/MR 优异的软组织对比与多参数成像的优势使其在乳腺癌、前列腺癌等多种肿瘤的应用中显示出优势。但目前 PET/MR 在食管癌中的应用研究较少，其应用价值尚不确定。
本研究对 35 例可切除性食管鳞癌患者进行了研究。患者于术前行 PET/MR、PET/CT 和 CECT 检查。分别通过 PET/MR、PET/CT、MRI 和 CECT 对食管原发肿瘤和区域淋巴结进行评估，以术后病理为金标准，确定其诊断效能并进行相互比较，并对影像学和临床参数在预测病理分期中的作用进行了分析。结果表明，在原发性肿瘤的评估中，PET/MR、MRI 和 CECT 的准确率分别为 85.7%、77.1% 和 51.4%。在淋巴结的评估中，PET/MR、PET/CT、MRI 和 CECT 的准确率分别为96.2%、92.0%、86.8% 和 86.3%，AUC 分别为 0.883、0.745、0.697 和0.580。PET/MR 分别比 CECT、MRI 和 PET/CT 额外诊断 13、7 和 6 组淋巴结转移，并额外排除 8、13 及 3 组淋巴结转移。T1-2 与 T3 期肿瘤间 SUVmax、TLG 和病变管壁厚度存在显著差异( p 值分别为 0.004、0.024 和 ˂0.001 )。
图2. 一位患有食管鳞状细胞癌的72岁男子的图像(a: 平扫CT;b: CECT;c-d: PET/CT;e-h: PET/MR)
研究结果表明，18F-FDG PET/MR 对食管鳞癌原发肿瘤的评估优于 MRI 及 CECT，对原发肿瘤的描述较 CECT 有明显的改善，也能检出部分 MRI 不能检出的病变。18F-FDG PET/MR 对食管鳞癌淋巴结的评估优于 18F-FDG PET/CT、MRI 及 CECT，可以提高淋巴结评估的敏感性，对淋巴结的鉴别诊断起到补充或进一步确认的作用。此外，18F-FDG PET/MR 测量的部分影像参数有助于鉴别较高T分期的肿瘤。18F-FDG PET/MR 可能是食管鳞癌术前分期潜在的补充或替代成像方法。
研究《Evaluating the Impact of Different Positron Emitters on the Performance of a Clinical PET/MR System》发表于《Medical Physics》 (IF=4.506)，针对多种正电子核素的 PET/MR 探测性能进行测试。
随着 PET/MR 在临床的不断普及与分子探针技术的迅速发展，除 18F 标记的 18F-FDG 外，含有诸如 64Cu、68Ga、89Zr 和 124I 等新型正电子核素的放射性药物在PET/MR 的特色应用中也逐渐发挥重要的作用。不同的半衰期、化学性质以及制备方式使其能够在免疫分子影像、精准诊疗一体化等场景下充分挖掘 PET/MR 的独特优势。这些正电子核素为 PET/MR 在拓宽疾病诊断应用的同时，也给核医学影像物理带来了新的挑战。因为不同的正电子核素的衰变模式和正电子输运过程存在差异，使得成像效果也有不同。另外，PET/MR 中强磁场将对高速运动中正电子的轨迹产生一定影响。
基于这一背景，杨志主任团队基于 NEMA 测试，针对多种正电子核素的 PET/MR 探测性能进行测试。研究制备了 64Cu、68Ga、89Zr 和 124I 等核素的源与模体，并利用标准模体和测试流程，对各种核素的定量能力、噪声特性等参数进行了测试。测试发现，尽管各种正电子核素在 PET/MR 设备上体现出不同的性能，但通过恰当的物理算法和图像校正，均可得到令人满意的成像效果和定量水平。
图3. 不同正电子核素的点源在磁场中的成像效果。上图是单纯的点源，下图中的点源周围包裹了水凝胶
此外，除了通过标准化测试获得性能指标的数据，研究还分析了 Derenzo 模体和临床扫描中的成像效果。尽管清晰度稍有差异，各种核素还是均能解析出2.4mm 的热棒 Derenzo 阵列。基于实际的临床扫描数据，研究还分析了 18F-PSMA， 64Cu-PSMA，68Ga-FAPI、89Zr-CTB006 和 24I-NaI 五种正电子药物的 PET/MR 图像。
图4. 空间分辨率的模体测试与实际患者扫描图像
该研究表明，PET/MR 中的磁场对不同正电子核素产生特定的影响。联影 PET/MR 设备对于这些正电子核素均可进行较好成像，完全满足临床需求。
在 PET/MR 新技术开发上，杨志主任及团队与深圳先进院、联影医疗围绕MR的纹理信息辅助 PET 参数成像做了合作探索，相关成果《PET parametric imaging based on MR frequency-domain texture information》于近期发表于《Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A》。
PET 参数成像可以测量放射性示踪剂的完整时空分布，并且可以相对直接地量化感兴趣的潜在生物学参数，但同时也易受到扫描时间、注入剂量和数据中高噪声的限制。在 PET/MR 成像中，MR 可提供有价值的结构信息用于辅助 PET 参数成像。深圳先进院胡战利研究员在既往 PET/MR 图像提升系列研究成果的基础上，在本研究中利用MR获取先验图像信息，提取图像 Gabor 纹理特征，进行直接 PET 参数成像，以提高图像质量。
图5. MR引导PET参数重建总体框架图
研究使用联影 PET/MR 系统进行数据采集。随后，创新性地利用从 MR 图像中提取的纹理信息作为先验，应用于直接参数成像求解。实验表明，对于简单的脑模拟数据和临床患者模拟数据，该方法的性能均优于既往算法，能够有效地从先验图像的空域像素中提取出强度信息与高阶纹理图像信息，用于 PET 图像重建的正则化。进一步地，对肿瘤的定量分析表明，该方法可以有效地提高 PET 参数图像的质量。
图6. 研究所提出方法与其他方法获得PET参数图像对比
与既往研究相比，本研究使用纹理信息进行动态 PET 成像，然后拟合动态模型进行间接参数成像，研究所提出的 Gabor 滤波需要调整的参数少，可以获得更好的成像质量。
