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一体化PET / MR助力龙江精准诊疗

一体化PET / MR集高端医学影像技术于一体，目前为全球最先进的医学影像检查设备，全国装机总数仅约50余台。2019年10月，哈尔滨医科大学附属第一医院获批由国家卫健委颁布的、同时亦为黑龙江省唯一一台PET / MR配置许可，标志着哈尔滨医科大学附属第一医院核医学科已达国内先进水平，作为黑龙江区域医疗龙头单位助力龙江精准疗。

一、一体化PET / MR介绍

一体化PET / MR是将PET(Positron Emission Computed Tomography，正电子发射断层显像)和MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)技术融合而成的一种基于分子水平显示人体器官功能与结构的显像系统(图1)，能够实现疾病在分子水平的早期诊断和治疗。

图1 一体化PET / MR设备

二、PET / MR与 PET / CT的优势对比

PET能够通过特殊显像剂在细胞组织内浓集程度的可视化来反映体内细胞的代谢水平，但因其本身物理性能的限制，难以清楚显示体内组织器官的精细解剖结构，使其在定位诊断存在一定局限性。PET / CT的出现，通过将PET与CT图像融合，解决了PET单独使用时解剖结构显示不清楚的难题，但PET / CT设备无法共用一个探测器，并不能实现PET和CT数据的实时同步采集，只能分时独立按顺序进行，此外，CT图像对软组织的分辨率有限及有放射性等问题也限制了PET / CT功能的充分发挥。

一体化PET / MR克服了上述劣势，通过一次扫描同时采集PET与MRI并进行伪影校正，缩短检查时间，实现了1 + 1 > 2的检查效果，PET / MR相对于 PET / CT的软组织分辨率更高，减少辐射剂量。此外，MRI还能提供优于CT的功能显像信息, 如弥散加权成像、灌注成像、BOLD 效应及波谱分析等多序列、多对比成像及多种定量参数，在疾病诊断、治疗、监测等过程中有极大的应用价值，为临床研究探索提供更多可能(表1)。

表1. PET / MR与PET / CT的优势对比

三、一体化PET / MR的诊疗优势

一体化PET / MR在神经系统、心血管系统、头颈部、纵隔、乳腺、肝胆胰脾、结直肠、生殖系统、血液系统、骨关节系统等成像上较PET / CT更为精细，病灶更不容易遗漏。

①一体化PET / MR是诊断肿瘤的利器，约占PET / MR应用的50%。在颅脑肿瘤、神经内分泌肿瘤、胰腺癌、前列腺癌、乳腺癌、肝癌、宫颈癌等全身肿瘤疾病诊断方面具有显著优势，并且在肿瘤诊断、TNM临床分期、治疗后再分期，肿瘤治疗疗效评价和监测，良、恶性疾病鉴别诊断，引导肿瘤穿刺活检，肿瘤放疗靶区勾画，肿瘤标志物升高等疑难病症诊断，肿瘤高危患者筛查等方面发挥重要作用(图2)。

图2 一体化PET / MR显示骨转移瘤

②对于神经系统疾病，PET与MRI图像能够提供大脑解剖、生理、代谢与功能方面信息。一体化PET / MR可实现对脑神经系统更精准定位与定量，从分子水平上来揭示人脑生理、病理变化;在脑肿瘤、神经退行性疾病、癫痫等疾病诊断与治疗中可发挥重要作用，实现疾病早期诊断(图3)。

图3 PET / MR联合神经脑图谱分析，精准实现左右脑分区

③在心血管疾病诊断方面，一体化PET / MR通过多参数、多序列成像可清晰显示心肌解剖结构、运动功能、血流灌注和组织特性，通过MRI序列对PET图像进行呼吸运动校正，实现时间和空间上最佳配准一站式评估，对心血管疾病诊断与治疗具有重要意义。一体化PET / MR可以进行心肌灌注及心肌活力评价(图4)、风险分层、预后、指导治疗，心脏动脉硬化斑块成像，评价瘢痕范围(LGE)、左室功能，评价炎性心肌病及浸润性心肌病活动状态，心肌淀粉样变评价。

图4 一体化PET / MR心肌存活显像

④与PET / CT相比，一体化PET / MR中MRI没有电离辐射，常规PET显像一半的药物剂量可达到同等PET图像质量，因此在儿科PET / MR检查可减少80%射线剂量，甚至无需MRI造影，极大减少了儿童受检者辐射损伤，在儿童肿瘤、儿童神经系统疾病等更具有优势。

四、一体化PET / MR有哪些科研上的优势?

作为业内最新的多模态分子影像设备，一体化PET / MR进入临床领域虽然仅十年时间，却已在诸多疾病的诊疗过程中发挥了独特的优势作用，展示出了巨大的科研潜力。

①一体化PET / MR在神经退行性疾病中的诊断优势已被广泛证实，通过PET / MR可一站式获取全脑高分辨率的结构、功能、代谢等脑影像信息，多角度、多层次为神经类疾病诊疗提供重要影像学参考依据。

②一体化PET / MR设备在肿瘤评价方面具有灵敏度高、特异性强的特点，有助于肿瘤的早期检出和精准评价，可显著提升肿瘤疾病的诊疗水平，为个体化的精准治疗提供依据。其在肝癌、结直肠癌、前列腺癌、乳腺癌及体部转移性病变的临床研究在近年来不断引发临床诊疗模式的变革。

③心脏PET / MR在心肌缺血、心肌存活、心脏肿瘤及动脉粥样硬化斑块等众多心脏疾病的诊断及疗效检测等方面具有极大的应用潜力。一体化PET / MR能够将PET和MRI进行生物数据级别的融合的理念，在图像重建中利用心跳运动信息，真正做到“时空一体”的PET / MR心脏扫描，提高PET / MR评估非缺血性心肌病的诊断准确性。

④转化医学研究也是PET / MR的重要应用场景。传统小动物模型影像学研究主要使用小动物PET及小动物高场MRI，一体化PET / MR所具有的2.8mm的超高NEMA分辨率，以及动物线圈和PET衰减矫正算法、专为动物成像优化的MRI序列，使得临床使用的PET / MR开展动物模型研究成为可能(图5)。

图5 一体化PET / MR业界最高空间分辨率配合动物专用协议与多尺寸组件，适应各种科研需求

五、新型分子探针技术的开发与应用

18F-FDG是临床应用最为广泛的显像剂，可通过显示病变的糖代谢情况反映肿瘤病灶的活跃程度，但其在部分肿瘤中存在诊断敏感性及特异性不足等问题。随着正电子核素新技术的开发与应用，多种新型分子影像探针(如PSMA、FAPI、MET、FES、DOTATATE、AV-45、11C-PIB、13N-HN3、H2O15等)在前列腺癌、食管癌、胃癌、结直肠癌及腹膜转移、胰腺癌、卵巢癌、肝细胞癌、肾透明细胞癌、乳腺癌、肺癌、头颈部、神经内分泌肿瘤等各种恶性肿瘤、脑疾病和心血管疾病的诊疗方面展现了灵敏度高和特异性强的特点，临床应用价值巨大。

2020年12月、2021年5月哈尔滨医科大学附属第一医院核医学科分别完成黑龙江省首例前列腺癌特异性新型示踪剂18F-PSMA-1007 PET / CT显像(图6)和黑龙江省首例新型示踪剂18F-FAPI-04 PET / CT显像(图7)，填补了黑龙江省PET / CT新型分子探针显像领域的空白，目前已通过该技术为龙江上百名恶性肿瘤患者提供了PET / CT精确诊疗。随着肿瘤类、神经类、心脏类新型正电子分子探针与一体化PET / MR的联合应用，满足了临床多元化的需求，进一步提升了我院对疑难重症的精准诊疗能力和科研能力，是我院发展史乃至黑龙江省核医学影像发展史上又一重要的里程碑。

图6 哈医大一院核医学科省内首例18F-FDG和18F-PSMA-1007 PET/CT双分子探针PET/CT对照显像诊断前列腺癌

图7 哈医大一院核医学科省内首例18F-FDG 和18F-FAFI-04双分子探针PET/CT对照显像诊断胰腺癌

2022年3月，哈尔滨医科大学附属第一医院核医学科率先在省内开展99mTc-PYP心肌淀粉样变显像技术，填补了黑龙江地区在该疾病诊断领域的空白，至今已有多例患者进行了检查。

六、PET / CT引导下经皮穿刺活检

CT引导下经皮穿刺活检术是微创获取肿瘤组织的重要手段，配合18F-FDG、18F-FAPI、18F-PSMA PET等功能影像精准识别肿瘤活性区域，能够进一步提高手术的准确率及安全性。PET / CT引导下经皮穿刺活检术适用于肺、肝、肾脏及前列腺等脏器肿瘤病灶的组织获取，效果要显著优于传统CT引导的效果，是目前极为先进的活检技术手段。2022年8月，哈尔滨医科大学附属第一医院核医学科在省内率先开展此项检查，填补了省内PET引导下穿刺活检术的空白，进一步实现了以患者为本的精准医疗(图8)。

图8 PET / CT引导下精准穿刺活检肿瘤代谢活跃区

七、展望

新型分子探针的开发将是一体化PET / MR研究与临床应用的保障，哈尔滨医科大学附属第一医院核医学科在付鹏主任领导下，重新规划布局，成立黑龙江省首家功能齐全的临床核医学分子诊疗中心，积极推进一体化PET / MR的开发与临床应用，进一步促进学科的交叉融合，坚定信心加大一体化PET / MR的研究以展示其在现实中的应用，培养复合型人才，规范化一体化PET / MR的临床路径和操作，紧跟国际及国内相关领域研究的热点、前沿，锐意进取、开拓创新，用世界最先进医疗技术和服务为广大龙江患者的生命健康保驾护航，力争让黑龙江省患者足不出户即可享受国内领先的分子影像医疗服务。