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从动态PET到多参数PET

影像新视界  · 公众号  · 医学  · 2019-08-21 09:00

正文


0 1
传统PET成像的局限性


PET成像是代谢功能成像,反映了显像剂在体内的药物代谢信息。传统的PET成像方式是静态成像,临床上常用SUV值做定量分析。然而基于静态成像的SUV值实质是半定量参数,受不少因素影响,举例如下。


PET成像如何超越SUV半定量?

动态PET成像,将摄取时间、血糖水平、人群异质性等信息包含其中,可以做绝对定量。


02

显像剂的药代动力学分析


动态PET成像需要病人床旁注药,相比静态PET成像,它能够提供药物在体内代谢随时间变化的信息。

A. 房室模型

举个例子,FDG是葡萄糖的类似物,注射后进入人体血池。FDG被摄取的过程同葡萄糖,只是经己糖激酶磷酸化后生成的FDG6P不能再参与糖原合成及糖酵解过程,被捕获在细胞内。建立FDG的房室模型表征代谢过程,如下图所示。其中k1代表FDG从血管到组织细胞的运输速率,k2代表从细胞到血管的运输速率,k3代表细胞内FDG磷酸化为FDG6P的速率。


B.Patlak画图分析


Patlak画图分析通过线性回归拟合出一条直线。图中拟合直线的斜率为Patlak Ki值,截距为Patlak K1值。药代动力学Patlak画图分析计算的Ki K1参数成像具有直接表征生理意义的独特优势。

Patlak画图分析需要满足两个前提,一是血液和组织间的FDG浓度最终可以达到稳态,二是磷酸化后生成的FDG6P被捕获在细胞内、不再被还原为FDG。


03
多参数PET成像的核心技术


多参数PET成像能为临床带来什么?


拥有这么多好处,为什么医生没有在日常临床中使用?

因为多参数成像太过复杂。直到以下黑科技出现…


黑科技

0 1

AI赋能全自动获取输入函数

基于CT图像的解剖结构标记,利用深度学习ALPHA技术从PET动态图像自动获取Patlak模型的输入函数。

输入函数通过主动脉弓或左心室的感兴趣区测量得到,整个过程是完全无创的。

需要病人床旁注药,t 0 为注药时间,t WB 为全身扫描起始时间点,t end 终止时间。

黑科技

0 2

全自动扫描流程


Topo和CT扫描

确定扫描范围

✔ CT扫描用于自动定位和衰减校正

单床位list-mode心脏动态采集

注药后同步开始数据采集

最高100帧心脏动态采集

FlowMotion全身动态采集

可设定四个不同区域,每个区域可以设不同的 扫描范围/时间/速度

可设定多达25个全身pass,每个pass可自动延迟


黑科技

0 3

基于原始数据做Patlak直接重建

Patlak直接重建能够逐体素地重建出药代动力学参数图像。Patlak直接重建基于PET原始数据,能够在最大程度上利用数据信息。这意味着更快的出图速度,更低的噪声,更高的图像质量。


04
多参数PET成像的临床应用


以前沿技术为支撑,西门子提供了多参数PET成像的全自动临床解决方案。

多参数PET成像一站式提供三种参数图像。

1. 传统静态SUV图像


2. MR FDG 代谢率图像(由Patlak斜率Ki换算得到)

反映 了被细胞捕获/磷酸化的FDG
浓聚区域提示更高的代谢率






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