帶有放射性示蹤劑18 F-FDG 的心臟正電子發射斷層掃描 (PET)用于測量心肌的健康狀況，并可檢測心臟病發作后的組織損傷和疤痕。然而，PET 圖像的質量可能會受到呼吸和心臟運動的影響，從而降低其診斷準確性。由倫敦國王學院牽頭的一項研究表明，同步 PET-MR 掃描與單一圖像重建框架相結合，可以通過改善 PET 圖像質量對心血管疾病進行全面評估。
好處是雙重的：MR 衍生的呼吸信息可實現運動校正，而基于 MR 的解剖引導圖像重建可抑制噪聲并增加圖像的對比度。正如研究小組在《核醫學雜志》上報道的那樣，后一種技術以前僅在腦 PET(不受生理運動影響)中得到證明，與替代重建方法相比，PET 圖像質量顯著提高。
心臟 PET 與18 F-FDG 通常用于監測診斷為冠狀動脈疾病的患者的心臟，以確定梗塞區域的范圍并評估先前冠狀動脈阻塞造成的心肌損傷。該檢查還有助于確定冠狀動脈支架置入術或搭橋手術是否更適合患者。
聯合首席研究員Camila Munoz和Sam Ellis及其同事開發了一個單一的心臟 PET-MR 圖像重建框架，該框架使用 MR 衍生的信息在心臟 PET 圖像的重建中允許運動補償和解剖引導。該框架通過利用基于 MR 的衰減圖對齊、呼吸運動校正、心臟門控和 MR 引導圖像重建，解決了以前的圖像退化問題，例如偽影、模糊和噪聲。
使用為同時診斷 PET 和冠狀動脈 MR 血管造影 (CMRA) 設計的心臟成像協議獲取圖像。該框架通過將衰減圖與呼氣末呼吸位置對齊，使用 CMRA 圖像作為參考來減少衰減引起的偽影，從而改善心肌 PET 圖像重建。它還將 MR 衍生的運動信息合并到運動校正的 PET 圖像重建中，并使用高對比度、運動校正的 3D CMRA 圖像進行解剖學引導的 PET 圖像重建，在保持量化性能的同時抑制噪聲。
臨床評估
為了評估他們的框架，研究人員對五名沒有已知或疑似心血管疾病的癌癥患者進行了成像。這使他們能夠量化上述每項改進對最終圖像質量的影響。然后，他們使用相同的協議對 10 名有癥狀的冠狀動脈疾病、相關冠狀動脈慢性完全閉塞和室壁運動異常證據的患者進行成像。
Munoz、Ellis 及其同事將各種圖像重建技術應用于 PET 數據集，并評估產生的圖像對比度和噪聲。他們測量對比度作為左心室心肌和血池之間的對比度恢復系數，并計算噪聲作為心肌內體素的標準偏差。
在比較了兩個患者組的各種已建立的 PET 圖像重建方法后，研究人員報告說，每種方法都逐漸增加了圖像的對比度，盡管這通常是以增加噪聲為代價的。然而，他們提出的包含 MR 指導的框架進一步提高了對比度，同時降低了噪聲。值得注意的是，與傳統的未校正、非引導 PET 圖像相比，心肌與血池的對比度平均增加了 143%。與非引導重建相比，解剖引導將圖像噪聲降低了 16.1%。
雖然這些發現很有希望，但可能需要進一步改進以將噪音降低到臨床可接受的水平。研究人員建議，這可以通過更好的基于 MR 的制導信息或通過對制導信息的不確定性進行建模來實現。
“我們的結果表明，使用 MR 信息來校正患者的生理運動并執行患者特定的去噪，可以更準確地重建 PET 放射性示蹤劑的潛在分布，在我們的案例中為18 F-FDG。這可以讓臨床醫生相信他們正在閱讀的心臟 PET 圖像是患者生理的真實表現，沒有來自運動的偽影、圖像噪聲或其他重建偽影，”Munoz 和 Ellis 解釋道。
“特別是，在我們的結果中，我們觀察到對心肌活力缺陷的描述有所改善，表現為缺陷與周圍健康組織之間的對比度增加，”他們補充道。“我們認為，這可以提高臨床實踐中對心肌缺陷的診斷敏感性，通過檢測較小的缺陷并改善對病變組織范圍的描繪。然而，需要進一步研究來研究這些改進對臨床決策的影響。”
Munoz 和 Ellis 還指出，除了18 F-FDG之外，最近還為心肌 PET-MR 成像引入了新型放射性示蹤劑。他們解釋說：“其中一些，例如18 F-NaF，由于生理運動和生物過程中放射性示蹤劑攝取量低，通常會產生質量非常差的 PET 圖像。” “我們相信，我們的運動矯正、MR 引導的 PET 重建在這些情況下可能特別有用，有助于將這些最先進的放射性示蹤劑帶入臨床實踐。”
