降低劑量：使用無 CT 技術(左兩列)和使用 CT 圖像(中列)重建的 PET 圖像。右兩列顯示來自無 CT 和基于 CT 的圖像的衰減圖之間的差異圖像。(禮貌：M Teimoorisichani等Siemens Medical Solutions USA/Siemens Healthcare AG/Inselspital，伯爾尼)

正電子發射斷層掃描 (PET) 和單光子發射計算機斷層掃描 (SPECT) 等核醫學模式在許多醫療保健領域發揮著至關重要的作用，包括癌癥診斷和心臟成像等。此外，創新研究項目旨在通過最大限度地減少所需放射性示蹤劑的數量、減少所需的成像時間或提高圖像質量來不斷改進這些分子成像技術。在最近的核醫學和分子成像學會 ( SNMMI ) 年會上，研究人員介紹了 PET 和 SPECT 儀器的最新進展。

無 CT PET 可減少輻射劑量

具有長軸向視野的全身 PET 掃描儀可以實現極低劑量的 PET 掃描。但是為了獲得衰減圖而進行的 CT 掃描可以提供大量的輻射劑量，從而抵消了這些低劑量的好處。在 SNMMI 年會上，來自 Siemens Medical Imaging 的Mohammadreza Teimoorisichani展示了一種完全定量的 PET 成像技術，該技術不需要伴隨的 CT 掃描，并顯著減少了傳遞給患者的輻射量。該方法可以證明對兒科患者和需要多次掃描的患者特別有益。

“大多數現代 PET 掃描儀使用基于镥的閃爍體來檢測伽馬光子”，Teimoorisichani 在新聞聲明中解釋道。“閃爍體中的镥含有少量(不到 3%)的放射性同位素176 Lu，它在掃描過程中會發出背景輻射。在我們的研究中，我們使用這種背景輻射作為傳輸源，在不使用 CT 的情況下同時重建衰減圖和定量 PET 圖像。”

研究人員使用西門子 Biograph Vision Quadra PET/CT 掃描儀獲得的臨床 FDG-PET 掃描數據評估了他們提出的重建技術。給患者注射大約 170 MBq 的18 F-FDG，并在注射后 55 分鐘掃描 10 分鐘。使用來自176 Lu的 202 和 307 keV 伽馬光子來重建衰減圖，他們使用各種無 CT 重建算法生成 PET 圖像。

將結果與標準 PET/CT 圖像進行比較表明，衰減圖中最大的量化誤差出現在患者邊界周圍。在檢查的各種器官中，大腦的定量誤差最大(活動被低估 15-21%)。然而，對于所檢查的兩種重建技術，無 CT 重建的 PET 圖像顯示平均器官定量誤差為 4.8% 和 10%。

除了減少患者劑量外，所提出的方法還消除了由于 CT 和 PET 掃描之間的患者運動而可能出現的潛在衰減圖錯誤配準。該方法還可以為混合 PET/MR 掃描儀中的衰減校正提供可靠的技術。

“這項研究是朝著實用的無 CT 定量 PET 成像邁出的重要一步，”Teimoorisichani 指出。“除了減少患者的輻射暴露外，真正的低劑量定量 PET 掃描可以對旨在更好地了解分子水平的人體生理學的研究以及涉及放射性藥物開發的研究產生巨大影響。該算法目前正在對大量患者進行評估，以發現其全部潛力。”

自準直 SPECT 提供快速心臟成像

北京清華大學的一個團隊設計了一種心臟 SPECT 系統，其掃描速度比目前的 SPECT 設備快 10 到 100 倍。新系統采用多層架構中的有源檢測器，執行檢測和準直的雙重功能。這種“自準直”概念改進了傳統的 SPECT 方法，可顯著縮短掃描時間、提高圖像質量、增加患者吞吐量并減少對患者的輻射暴露。

快速 SPECT：心臟自準直 SPECT 系統的 3D 視圖，包括三個相同的檢測器單元(左)。一個檢測器單元的中央橫截面(右)。(禮貌：D Zhang等清華大學/布法羅大學)

“SPECT 是一種重要的非侵入性成像工具，用于冠心病患者的診斷和風險分層，” Debin Zhang在新聞聲明中說。“然而，由于依賴機械準直器，傳統的 SPECT 掃描時間長且圖像質量差。新的 SPECT 系統能夠執行高質量的快速幀動態掃描。”

自準直心臟 SPECT 由三個相同的梯形探測器單元組成，它們連接在一起形成一個半六邊形，包圍一個球形視野。每個探測器單元包括一個包含許多孔的內部鎢板，然后是四個堆疊的探測器層，其中三個包含以棋盤圖案稀疏排列的閃爍體，而外部包含緊密排列的閃爍體。這些閃爍體執行光子探測和準直的雙重功能。

性能評估：具有不同采集時間的 XCAT 心臟體模的 SPECT 重建。右側面板顯示了具有小橫向缺陷的模型的圖像。(禮貌：D Zhang等清華大學/布法羅大學)

研究人員比較了金屬板上的三個孔徑圖案(也提供了部分準直)，發現隨機分布的 140 個孔徑比網格圖案中的 48 或 140 個孔徑提供了更好的信噪比性能。使用這種隨機配置，心臟 SPECT 在視野中的平均靈敏度為 0.68。

在模型掃描中，該系統可以在熱棒模型中分離 4 毫米的棒，并且能夠在短短 2 秒內識別心臟模型中的缺陷。

研究小組得出結論，所提出的檢測器設計有可能擴大動態心臟 SPECT 的臨床應用，通過消除患者呼吸運動的影響、增加患者吞吐量、實現超低劑量成像以及精確量化心肌血流和冠狀動脈血流儲備。