ПЭТ-МРТ - PET-MRI
| Позитронно-эмиссионная томография – магнитно-резонансная томография. | |
|---|---|
|
Снимок экрана компьютера, показывающий изображение ПЭТ (вверху слева), изображение МРТ (вверху справа) и комбинированное изображение ПЭТ-МРТ, где данные ПЭТ накладываются на данные МРТ (внизу справа)
| |
| Цель | используется в клинической области онкологии |
Позитронно-эмиссионная томография – магнитно-резонансная томография ( ПЭТ – МРТ ) - это гибридная технология визуализации, которая включает в себя морфологическую визуализацию мягких тканей с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) и функциональную визуализацию позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) .
Комбинация ПЭТ и МРТ была упомянута в докторской диссертации Р. Рейлмана в 1991 году. Одновременное обнаружение ПЭТ / МРТ было впервые продемонстрировано в 1997 году, однако потребовалось еще 13 лет и новые детекторные технологии, чтобы клинические системы стали коммерчески доступными.
Приложения
В настоящее время основными клиническими направлениями ПЭТ-МРТ являются онкология , кардиология , неврология и нейробиология . В настоящее время активно проводятся научные исследования, чтобы понять преимущества нового метода диагностики ПЭТ-МРТ. Технология сочетает в себе изысканную структурную и функциональную характеристику ткани, обеспечиваемую МРТ, с чрезвычайной чувствительностью ПЭТ-визуализации метаболизма и отслеживания уникально помеченных типов клеток или клеточных рецепторов.
Производители
Несколько компаний предлагают клинические и доклинические комбинированные системы ПЭТ-МРТ, клинические системы доступны от Philips , Siemens , GE . Существуют разные подходы к сочетанию двух технологий. Некоторые конструкции представляют собой, по сути, отдельные аппараты, расположенные в одной комнате, с кроватью, которая может переносить пациента с одного сканера на другой. Полностью интегрированные системы сложнее всего реализовать с технической точки зрения, но они дают наибольшие преимущества с точки зрения возможности одновременного, точно согласованного приобретения.
Клинические системы
Первые две клинические системы ПЭТ-МРТ всего тела были установлены Philips в Медицинском центре Маунт-Синай в США и в университетской больнице Женевы в Швейцарии в 2010 году. Система включала сканер ПЭТ и МРТ, разделенные вращающейся кроватью.
Сименс была первой компанией, которая предложила одновременное получение данных ПЭТ / МРТ. Первые системы были установлены в 2010 году на основе лавинных фотодиодных детекторов.
В настоящее время Siemens и GE являются единственными компаниями, предлагающими полностью интегрированную систему ПЭТ-МРТ с одновременным сканированием всего тела. Система Siemens (Biograph mMR) получила знак CE и одобрение FDA для покупок в 2011 году.
Система GE (SIGNA PET / MR) получила знак 510K & CE в 2014 году.
Доклинические системы
В настоящее время сочетание позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ) в качестве гибридного метода визуализации привлекает большое внимание не только в новых клинических приложениях, но и в доклинической области. В последние годы было разработано несколько конструкций, основанных на нескольких различных типах технологии детекторов ПЭТ, некоторые из которых были использованы для первых доклинических исследований.
Несколько компаний предлагают вставки для доклинических ПЭТ-сканеров, совместимые с МРТ, для использования в отверстии существующего МРТ, что позволяет одновременно получать изображения ПЭТ / МРТ.
Сравнение с ПЭТ-КТ
Комбинация ПЭТ с рентгеновской компьютерной томографией (КТ) является наиболее распространенной технологией получения изображений ПЭТ. Как при использовании ПЭТ-КТ, так и ПЭТ-МР, предполагаемое преимущество состоит в том, чтобы объединить функциональную визуализацию, обеспечиваемую ПЭТ, со структурной ( анатомической ) информацией от КТ или МРТ. Хотя изображения с разных модальностей , собранных на разные сеансах сканирования могут быть перекрыты регистрациями изображения , одновременным предлагает приобретение лучшего выравниванием изображений и прямой корреляции. Комбинирование методов визуализации в одном сеансе сканирования также имеет то преимущество, что сокращает количество посещений и, следовательно, повышает комфорт пациента.
Те же клинические решения, которые повлияют на выбор между автономной КТ или МРТ, также будут определять области, в которых будет предпочтительнее ПЭТ-КТ или ПЭТ-МРТ. Например, одним из преимуществ МРТ по сравнению с КТ является превосходная контрастность мягких тканей, в то время как КТ имеет преимущество в том, что она намного быстрее, чем МРТ.
Одним из явных преимуществ ПЭТ-МР по сравнению с ПЭТ-КТ является получаемая более низкая общая доза ионизирующего излучения . При применении ПЭТ-КТ тела КТ часть исследования составляет примерно 60-80% дозы облучения, а оставшаяся доза облучения исходит от радиофармпрепарата ПЭТ . Напротив, МРТ не позволяет получить дозу ионизирующего излучения. Таким образом, ПЭТ-МРТ является привлекательным для детей, особенно для серийных контрольных обследований, используемых при онкологии или хронических воспалительных заболеваниях.
Коррекция затухания
Системы ПЭТ-МРТ не предлагают прямого способа получения карт ослабления , в отличие от автономных систем ПЭТ или ПЭТ-КТ.
Коррекция затухания (AC) автономных ПЭТ-систем основана на сканировании пропускания (mu-map), полученном с использованием вращающегося стержневого источника 68 Ge (германий -68 ), который непосредственно измеряет затухание фотонов при 511 кэВ. В системах ПЭТ-КТ используется КТ с низкой дозой для определения переменного тока. Поскольку рентгеновские лучи имеют диапазон энергий ниже 511 кэВ, значения переменного тока очень близки к единицам Хаунсфилда .
Нет корреляции между интенсивностью МР-изображения и электронной интенсивностью, поэтому преобразование МР-изображений в карту ослабления затруднено. Это активная область исследований, и был разработан ряд подходов. Один метод использует последовательность МРТ Диксона и сегментирует полученное изображение на жир и воду с предварительно установленными коэффициентами ослабления. К недостаткам этого метода можно отнести отсутствие ослабления костной ткани и потерю истинного непрерывного диапазона коэффициентов ослабления. Однако сравнения с картами ослабления ПЭТ-КТ для онкологических целей показали, что это полезный метод. Метод Диксона можно комбинировать с последовательностями ультракороткого времени эхо (UTE), чтобы лучше идентифицировать кость и увеличить возможные классы тканей для сегментации. Большее количество последовательностей увеличивает время получения МРТ и, следовательно, риск артефактов движения.
В областях тела с предсказуемой структурой (например, голова) могут использоваться методы сегментации (где ткань классифицируется с использованием данных изображения МРТ) или методы «атласа». В атласных методах стандартное МРТ-изображение со связанными данными затухания КТ может быть искажено, чтобы соответствовать реальной анатомии пациента. К недостаткам этого метода относятся трудности с необычной анатомией, необходимость в подходящей библиотеке изображений и необходимость учитывать затухание магнитно-резонансной катушки. Синтетические или замещающие методы КТ (sCT) для получения данных, подобных КТ, из МРТ также представляют интерес для планирования лучевой терапии и в первую очередь исследовались для определения участков в голове. В то время как некоторые из них используют технику атласа, многие используют подход вокселей, когда фактические интенсивности вокселей (данные контраста) используются в сочетании с машинным обучением (обученным на данных МР / КТ) для присвоения значений электронной плотности.
Во многих из вышеперечисленных методов артефакты МРТ (например, от физиологического движения) могут влиять на точность коррекции затухания.