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一體化PET / MR助力龍江精準診療

一體化PET / MR集高端醫學影像技術于一體，目前為全球最先進的醫學影像檢查設備，全國裝機總數僅約50余臺。2019年10月，哈爾濱醫科大學附屬第一醫院獲批由國家衛健委頒布的、同時亦為黑龍江省唯一一臺PET / MR配置許可，標志著哈爾濱醫科大學附屬第一醫院核醫學科已達國內先進水平，作為黑龍江區域醫療龍頭單位助力龍江精準療。

一、一體化PET / MR介紹

一體化PET / MR是將PET(Positron Emission Computed Tomography，正電子發射斷層顯像)和MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)技術融合而成的一種基于分子水平顯示人體器官功能與結構的顯像系統(圖1)，能夠實現疾病在分子水平的早期診斷和治療。

圖1 一體化PET / MR設備

二、PET / MR與 PET / CT的優勢對比

PET能夠通過特殊顯像劑在細胞組織內濃集程度的可視化來反映體內細胞的代謝水平，但因其本身物理性能的限制，難以清楚顯示體內組織器官的精細解剖結構，使其在定位診斷存在一定局限性。PET / CT的出現，通過將PET與CT圖像融合，解決了PET單獨使用時解剖結構顯示不清楚的難題，但PET / CT設備無法共用一個探測器，并不能實現PET和CT數據的實時同步采集，只能分時獨立按順序進行，此外，CT圖像對軟組織的分辨率有限及有放射性等問題也限制了PET / CT功能的充分發揮。

一體化PET / MR克服了上述劣勢，通過一次掃描同時采集PET與MRI并進行偽影校正，縮短檢查時間，實現了1 + 1 > 2的檢查效果，PET / MR相對于 PET / CT的軟組織分辨率更高，減少輻射劑量。此外，MRI還能提供優于CT的功能顯像信息, 如彌散加權成像、灌注成像、BOLD 效應及波譜分析等多序列、多對比成像及多種定量參數，在疾病診斷、治療、監測等過程中有極大的應用價值，為臨床研究探索提供更多可能(表1)。

表1. PET / MR與PET / CT的優勢對比

三、一體化PET / MR的診療優勢

一體化PET / MR在神經系統、心血管系統、頭頸部、縱隔、乳腺、肝膽胰脾、結直腸、生殖系統、血液系統、骨關節系統等成像上較PET / CT更為精細，病灶更不容易遺漏。

①一體化PET / MR是診斷腫瘤的利器，約占PET / MR應用的50%。在顱腦腫瘤、神經內分泌腫瘤、胰腺癌、前列腺癌、乳腺癌、肝癌、宮頸癌等全身腫瘤疾病診斷方面具有顯著優勢，并且在腫瘤診斷、TNM臨床分期、治療后再分期，腫瘤治療療效評價和監測，良、惡性疾病鑒別診斷，引導腫瘤穿刺活檢，腫瘤放療靶區勾畫，腫瘤標志物升高等疑難病癥診斷，腫瘤高危患者篩查等方面發揮重要作用(圖2)。

圖2 一體化PET / MR顯示骨轉移瘤

②對于神經系統疾病，PET與MRI圖像能夠提供大腦解剖、生理、代謝與功能方面信息。一體化PET / MR可實現對腦神經系統更精準定位與定量，從分子水平上來揭示人腦生理、病理變化;在腦腫瘤、神經退行性疾病、癲癇等疾病診斷與治療中可發揮重要作用，實現疾病早期診斷(圖3)。

圖3 PET / MR聯合神經腦圖譜分析，精準實現左右腦分區

③在心血管疾病診斷方面，一體化PET / MR通過多參數、多序列成像可清晰顯示心肌解剖結構、運動功能、血流灌注和組織特性，通過MRI序列對PET圖像進行呼吸運動校正，實現時間和空間上最佳配準一站式評估，對心血管疾病診斷與治療具有重要意義。一體化PET / MR可以進行心肌灌注及心肌活力評價(圖4)、風險分層、預后、指導治療，心臟動脈硬化斑塊成像，評價瘢痕范圍(LGE)、左室功能，評價炎性心肌病及浸潤性心肌病活動狀態，心肌淀粉樣變評價。

圖4 一體化PET / MR心肌存活顯像

④與PET / CT相比，一體化PET / MR中MRI沒有電離輻射，常規PET顯像一半的藥物劑量可達到同等PET圖像質量，因此在兒科PET / MR檢查可減少80%射線劑量，甚至無需MRI造影，極大減少了兒童受檢者輻射損傷，在兒童腫瘤、兒童神經系統疾病等更具有優勢。

四、一體化PET / MR有哪些科研上的優勢?

作為業內最新的多模態分子影像設備，一體化PET / MR進入臨床領域雖然僅十年時間，卻已在諸多疾病的診療過程中發揮了獨特的優勢作用，展示出了巨大的科研潛力。

①一體化PET / MR在神經退行性疾病中的診斷優勢已被廣泛證實，通過PET / MR可一站式獲取全腦高分辨率的結構、功能、代謝等腦影像信息，多角度、多層次為神經類疾病診療提供重要影像學參考依據。

②一體化PET / MR設備在腫瘤評價方面具有靈敏度高、特異性強的特點，有助于腫瘤的早期檢出和精準評價，可顯著提升腫瘤疾病的診療水平，為個體化的精準治療提供依據。其在肝癌、結直腸癌、前列腺癌、乳腺癌及體部轉移性病變的臨床研究在近年來不斷引發臨床診療模式的變革。

③心臟PET / MR在心肌缺血、心肌存活、心臟腫瘤及動脈粥樣硬化斑塊等眾多心臟疾病的診斷及療效檢測等方面具有極大的應用潛力。一體化PET / MR能夠將PET和MRI進行生物數據級別的融合的理念，在圖像重建中利用心跳運動信息，真正做到“時空一體”的PET / MR心臟掃描，提高PET / MR評估非缺血性心肌病的診斷準確性。

④轉化醫學研究也是PET / MR的重要應用場景。傳統小動物模型影像學研究主要使用小動物PET及小動物高場MRI，一體化PET / MR所具有的2.8mm的超高NEMA分辨率，以及動物線圈和PET衰減矯正算法、專為動物成像優化的MRI序列，使得臨床使用的PET / MR開展動物模型研究成為可能(圖5)。

圖5 一體化PET / MR業界最高空間分辨率配合動物專用協議與多尺寸組件，適應各種科研需求

五、新型分子探針技術的開發與應用

18F-FDG是臨床應用最為廣泛的顯像劑，可通過顯示病變的糖代謝情況反映腫瘤病灶的活躍程度，但其在部分腫瘤中存在診斷敏感性及特異性不足等問題。隨著正電子核素新技術的開發與應用，多種新型分子影像探針(如PSMA、FAPI、MET、FES、DOTATATE、AV-45、11C-PIB、13N-HN3、H2O15等)在前列腺癌、食管癌、胃癌、結直腸癌及腹膜轉移、胰腺癌、卵巢癌、肝細胞癌、腎透明細胞癌、乳腺癌、肺癌、頭頸部、神經內分泌腫瘤等各種惡性腫瘤、腦疾病和心血管疾病的診療方面展現了靈敏度高和特異性強的特點，臨床應用價值巨大。

2020年12月、2021年5月哈爾濱醫科大學附屬第一醫院核醫學科分別完成黑龍江省首例前列腺癌特異性新型示蹤劑18F-PSMA-1007 PET / CT顯像(圖6)和黑龍江省首例新型示蹤劑18F-FAPI-04 PET / CT顯像(圖7)，填補了黑龍江省PET / CT新型分子探針顯像領域的空白，目前已通過該技術為龍江上百名惡性腫瘤患者提供了PET / CT精確診療。隨著腫瘤類、神經類、心臟類新型正電子分子探針與一體化PET / MR的聯合應用，滿足了臨床多元化的需求，進一步提升了我院對疑難重癥的精準診療能力和科研能力，是我院發展史乃至黑龍江省核醫學影像發展史上又一重要的里程碑。

圖6 哈醫大一院核醫學科省內首例18F-FDG和18F-PSMA-1007 PET/CT雙分子探針PET/CT對照顯像診斷前列腺癌

圖7 哈醫大一院核醫學科省內首例18F-FDG 和18F-FAFI-04雙分子探針PET/CT對照顯像診斷胰腺癌

2022年3月，哈爾濱醫科大學附屬第一醫院核醫學科率先在省內開展99mTc-PYP心肌淀粉樣變顯像技術，填補了黑龍江地區在該疾病診斷領域的空白，至今已有多例患者進行了檢查。

六、PET / CT引導下經皮穿刺活檢

CT引導下經皮穿刺活檢術是微創獲取腫瘤組織的重要手段，配合18F-FDG、18F-FAPI、18F-PSMA PET等功能影像精準識別腫瘤活性區域，能夠進一步提高手術的準確率及安全性。PET / CT引導下經皮穿刺活檢術適用于肺、肝、腎臟及前列腺等臟器腫瘤病灶的組織獲取，效果要顯著優于傳統CT引導的效果，是目前極為先進的活檢技術手段。2022年8月，哈爾濱醫科大學附屬第一醫院核醫學科在省內率先開展此項檢查，填補了省內PET引導下穿刺活檢術的空白，進一步實現了以患者為本的精準醫療(圖8)。

圖8 PET / CT引導下精準穿刺活檢腫瘤代謝活躍區

七、展望

新型分子探針的開發將是一體化PET / MR研究與臨床應用的保障，哈爾濱醫科大學附屬第一醫院核醫學科在付鵬主任領導下，重新規劃布局，成立黑龍江省首家功能齊全的臨床核醫學分子診療中心，積極推進一體化PET / MR的開發與臨床應用，進一步促進學科的交叉融合，堅定信心加大一體化PET / MR的研究以展示其在現實中的應用，培養復合型人才，規范化一體化PET / MR的臨床路徑和操作，緊跟國際及國內相關領域研究的熱點、前沿，銳意進取、開拓創新，用世界最先進醫療技術和服務為廣大龍江患者的生命健康保駕護航，力爭讓黑龍江省患者足不出戶即可享受國內領先的分子影像醫療服務。