動態 PET 不是生成大腦的單個快照，而是捕獲一系列快照，然后需要數學建模進行圖像分析。

全球約有 5000 萬人受到癲癇癥的影響，使其成為最常見的神經系統疾病之一。但如果診斷和治療得當，70% 的受影響者可以控制他們反復發作的癲癇發作。為了協助這項工作，大學的一個研究小組（由弗吉尼亞大學腦科研究所資助）創建了一種診斷癲癇的新方法，使用增強形式的正電子發射斷層掃描，可以更好地識別出癲癇幾率較高的大腦區域。

PET 是一種用于癲癇患者的診斷工具，可測量大腦中的葡萄糖使用情況。正常的 PET 掃描通過使用含有放射性示蹤劑的染料靜脈注射來顯示受影響區域的活動，將使用糖分明顯少于其他區域的大腦區域識別為嚴重的癲癇病斑。雖然 PET 在識別癲癇影響區域方面通常是成功的，但其準確性較低，并且不能總是很好地識別特定目標。

弗吉尼亞州 健康神經學家 Mark Quigg，放射學和醫學影像助理Bijoy Kundu 教授和 2020 屆校友 Vikram Seshadri 發起了一項小型試點研究，使用七名參與者來測試一種新技術，以改善診斷的方式。他們的目標是改進葡萄糖映射方法以獲得更高的準確性和更好的分辨率。

“通常在 PET 掃描中，當我們拍攝大腦中葡萄糖的使用情況時，我們會使用放射性示蹤劑，”奎格說。“Kundu發明的是一種動態 PET 的過程。”

在動態 PET 掃描中，當患者已經在掃描儀中時，將示蹤劑注射到血流中。然后掃描儀像定格動畫電影一樣拍攝照片。結果是與大腦區域相關的葡萄糖攝取和葡萄糖使用的時間圖。時間圖用于識別在大腦中功能性位置或葡萄糖攝取最多的區域與大腦中非功能性位置或攝取最少的區域之間產生最大差異的時間點。

前一種成像方式與動態方法之間的主要區別在于拍攝圖像的方式。動態 PET 不是生成大腦的單個快照，而是捕獲一系列快照，然后需要數學建模進行圖像分析。

“我們正在創建四維圖像，”昆杜說。“典型圖像是三維 x、y、z MR 圖像。”

這些動態系列快照提供了比單一圖像更多的信息，并讓衛生專業人員在比較不同癲癇患者的腦部掃描時，可以看到功能性和非功能性大腦區域之間的明顯差異。一些區域被歸類為低代謝狀態，在這種狀態下，代謝率受到強烈抑制，正常活動暫停。

在掃描中，癲癇發作的位置由藍色簇定義，表示低葡萄糖區域，藍色簇通常在大腦內發現——大腦中與癲癇最相關的部分。

然而，為了改善 PET 掃描的結果，該小組還利用了 MRI——一種負責捕捉大腦不同部位大小的結構成像模式。PET 掃描和 MRI 技術的結合使用使研究人員能夠在疊加層中對齊各個圖像，該疊加層顯示高活動和低活動的區域，并使研究人員能夠輕松識別藍色區域的具體位置，例如在顳葉或額區。

這種新技術具有巨大的優勢，因為結果更加定量和嚴格，與以前的 PET 掃描方法相比，可以提供更清晰的數據和更少的主觀性。

Quigg 認為，這項研究的結果對于新的治療計劃非常有希望。新的診斷方法是完全無創的，可以實現更準確的診斷。

“我們可以避免繼續需要侵入性方法來確定壞點在哪里，這會嚇跑一些人，”奎格說。“侵入性方法過早地將人排除在手術考慮之外，因為在某些患者中，我們必須將電極植入大腦深處。”

有了更有效的診斷工具，符合癲癇手術條件的候選人數量將會增加。更容易接受癲癇手術將為患者帶來許多好處，例如免于癲癇發作、減少抗癲癇藥物的使用以及消除他們的殘疾。

現在，研究小組正致力于對更多的患者進行試驗，以驗證原始數據的發現。

“下一步是嘗試為更大的贈款尋求外部資金，通常不僅僅是涉及弗吉尼亞大學。而是一群志同道合的調查員，”奎格說。