PET―MRI融合技术

1、 PETMRI一、 背景在2010年11月举办的北美放射学会（RSNA）年会上，西门子公司高调推出的全身扫描型Biograph mMR（分子磁共振成像）系统可谓“一石激起千层浪”。如图1所示，该系统采用LSO（镥硅酸盐）晶体和APD（雪崩光电二极管）器件构成与MRI兼容的紧凑型PET探测器环，并将其内置于直径为70cm的大孔径Verio 3T超导MRI的磁体腔内，实现了MRI系统与PET系统的同机融合，MRI扫描与PET扫描的同步（Simultaneous）和同中心（Isocentric）。而且，PET和MRI集成后留出的容纳患者的孔腔的直径达到60cm，与目前常见的超导MRI的标准孔径一致。

2、业界普遍认为，Biograph mMR是一个具有里程碑意义的产品，作为世界上首台实现同机融合的全身扫描型PETMRI，它不但是对MRI与PET混合（Hybrid）和集成技术多年以来曲折发展的适时和恰当的总结，也同时昭示了PETMRI技术发展的美好前景，随着APD等微型光电探测器件和技术的发展以及MRI技术和设备的快速发展，mMR的发展前景不可限量。图1二、概念PET-MRI是将PET（Positron Emission Computed Tomography，正电子发射断层扫描仪）和MRI（Magnetic Resonance Imaging，核磁共振断层扫描仪）技术融合而成的一种分子水平的功

3、能显像加结构的显像系统。三、PETMRI的优势（1）借助于高场超导MRI 的高分辨率和PET 的高灵敏度，可以实现解剖结构显像和功能成像的互补。（2）可以实现MRI 的功能成像与PET 的功能成像的强强联合和交叉验证。（3）在MR 波谱研究与PET 技术的基础上，可以实现新陈代谢测量技术的联合。（4）在探针领域，可以实现PET所用的一些诊断性核素分子探针与MRI所用的细胞体内示踪法和细胞疫苗疗法的联合。并进行一些交叉验证。（5）可以实现对一些复杂疾病的诊断和监控。（6）MRI 不存在电离辐射，因此可以进行一些在其它设备上有所限制的研究和疾病诊断。四、PETMRI系统中的PET探测器技术近年来，

4、随着新型光电探测件和电子学系统的应用，PET 探测器环系统的结构得以简化和缩小，性能得到大幅度提高。常见的用于构造PET探测器环的光电元件如表1所列，五、PETMRI 系统的三种技术状态目前PETMRI系统发展的三种技术状态，那就是：异室布置PETMRI系统、同室布置PETMRI系统和同机融合PETMRI系统。上图为同室布置。上面三幅图皆为同机融合PETMRI系统。六、基于MRI成像数据的PET校正在采用MRI成像数据的基础上，可以对PET成像进行组织衰减校正、运动伪影校正、局部容积校正，并进行一些性能评价。（1）伽玛射线经过患者的身体组织时会被组织吸收而发生衰减，由于人体各部组织的密度差异很

5、大，各部组织的衰减程度也是非均匀的，这将引起图像的严重失真和畸变。因此只有对组织衰减进行补偿才能得到可定量分析的图像。（2）在PET扫描的数据采集过程中，患者身体的运动会导致图像模糊或产生伪影。基于MRI成像数据的运动伪影校正主要通过在PET扫描期间重复进行MRI数据采集、生成运动文件、在图像重建之前对符合事件逐个进行校正等途径实现。（3）有限的空间分辨率和组织放射性浓度过高或过低会导致部分容积（Partial Volume）效应。基于MRI成像数据，借助于MRI系统良好的软组织对比度、不同的分割（例如脑白质和灰质、脑脊髓液）和PETMRI复合扫描得到的两套图像数据的高精度配准，可以进行部分容

6、积校正。七、存在的技术问题与挑战以下所述的问题，有些是同室布置PETMRI和同机融合PETMRI的共性问题，有些是特性问题。（1）MRI系统对PET系统（光电倍增管探测器和电子学系统）的干扰问题。包括静态磁场和高频开关的梯度场对光电倍增管探测器和电子学系统的干扰，例如射频干扰、机械振动、声学噪声影响、电子学噪声影响、温度影响等；MRI系统中发射、接收线圈对PET电子学系统的射频干扰。（2）PET系统对MRI系统磁场均匀性和梯度系统的干扰。包括PET电子学系统对MRI系统的电磁辐射干扰，对MRI系统磁场均匀性的干扰，涡流影响，PET系统某些部件产生的磁化伪影。（3）其它综合性影响。包括空间兼容性、环境影响（温度、振动等）、成本影响等。（4）承托患者身体部位的MRI床板、