心脏PET-MR扫描的PET图像重建，从临床标准(a)到运动校正、MR引导的PET图像(e)。MR对齐衰减图(b)减少了伪影(品红色箭头);将重建运行到收敛(c)会增加对比度，但也会增加噪声。运动校正(d)减少了模糊(蓝色箭头)，包括MR指导(e)减少了噪音。用于MR引导的冠状动脉MR血管造影显示在(f)中。(提供：SamEllis/CamilaMunoz，伦敦国王学院)
带有放射性示踪剂18F-FDG的心脏正电子发射断层扫描(PET)用于测量心肌的健康状况，并可检测心脏病发作后的组织损伤和疤痕。然而，PET图像的质量可能会受到呼吸和心脏运动的影响，从而降低其诊断准确性。由伦敦国王学院牵头的一项研究表明，同步PET-MR扫描与单一图像重建框架相结合，可以通过改善PET图像质量对心血管疾病进行全面评估。
好处是双重的：MR衍生的呼吸信息可实现运动校正，而基于MR的解剖引导图像重建可抑制噪声并增加图像的对比度。正如研究小组在《核医学杂志》上报道的那样，后一种技术以前仅在脑PET(不受生理运动影响)中得到证明，与替代重建方法相比，PET图像质量显着提高。
心脏PET与18F-FDG通常用于监测诊断为冠状动脉疾病的患者的心脏，以确定梗塞区域的范围并评估先前冠状动脉阻塞造成的心肌损伤。该检查还有助于确定冠状动脉支架置入术或搭桥手术是否更适合患者。
联合首席调查员CamilaMunoz(左)和SamEllis。
联合首席研究员CamilaMunoz和SamEllis及其同事开发了一个单一的心脏PET-MR图像重建框架，该框架使用MR衍生的信息在心脏PET图像的重建中允许运动补偿和解剖引导。该框架通过利用基于MR的衰减图对齐、呼吸运动校正、心脏门控和MR引导图像重建，解决了以前的图像退化问题，例如伪影、模糊和噪声。
使用为同时诊断PET和冠状动脉MR血管造影(CMRA)设计的心脏成像协议获取图像。该框架通过将衰减图与呼气末呼吸位置对齐，使用CMRA图像作为参考来减少衰减引起的伪影，从而改善心肌PET图像重建。它还将MR衍生的运动信息合并到运动校正的PET图像重建中，并使用高对比度、运动校正的3DCMRA图像进行解剖学引导的PET图像重建，在保持量化性能的同时抑制噪声。
临床评估
为了评估他们的框架，研究人员对五名没有已知或疑似心血管疾病的癌症患者进行了成像。这使他们能够量化上述每项改进对最终图像质量的影响。然后，他们使用相同的协议对10名有症状的冠状动脉疾病、相关冠状动脉慢性完全闭塞和室壁运动异常证据的患者进行成像。
Munoz、Ellis及其同事将各种图像重建技术应用于PET数据集，并评估产生的图像对比度和噪声。他们测量对比度作为左心室心肌和血池之间的对比度恢复系数，并计算噪声作为心肌内体素的标准偏差。
在比较了两个患者组的各种已建立的PET图像重建方法后，研究人员报告说，每种方法都逐渐增加了图像的对比度，尽管这通常是以增加噪声为代价的。然而，他们提出的包含MR指导的框架进一步提高了对比度，同时降低了噪声。值得注意的是，与传统的未校正、非引导PET图像相比，心肌与血池的对比度平均增加了%。与非引导重建相比，解剖引导将图像噪声降低了16.1%。
虽然这些发现很有希望，但可能需要进一步改进以将噪音降低到临床可接受的水平。研究人员建议，这可以通过更好的基于MR的制导信息或通过对制导信息的不确定性进行建模来实现。
“我们的结果表明，使用MR信息来校正患者的生理运动并执行患者特定的去噪，可以更准确地重建PET放射性示踪剂的潜在分布，在我们的案例中为18F-FDG。这可以让临床医生相信他们正在阅读的心脏PET图像是患者生理的真实表现，没有来自运动的伪影、图像噪声或其他重建伪影，”Munoz和Ellis解释道。
“特别是，在我们的结果中，我们观察到对心肌活力缺陷的描述有所改善，表现为缺陷与周围健康组织之间的对比度增加，”他们补充道。“我们认为，这可以提高临床实践中对心肌缺陷的诊断敏感性，通过检测较小的缺陷并改善对病变组织范围的描绘。然而，需要进一步研究来研究这些改进对临床决策的影响。”
Munoz和Ellis还指出，除了18F-FDG之外，最近还为心肌PET-MR成像引入了新型放射性示踪剂。他们解释说：“其中一些，例如18F-NaF，由于生理运动和生物过程中放射性示踪剂摄取量低，通常会产生质量非常差的PET图像。”“我们相信，我们的运动矫正、MR引导的PET重建在这些情况下可能特别有用，有助于将这些最先进的放射性示踪剂带入临床实践。”
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