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浅谈钇-90 PET显像的图像质量和扫描速度的问题

2022-07-30 21:59     来源:MI V Club在线     靶向治疗PET/CT

01什么是Y90微球放射栓塞治疗技术肝癌是我国高发的癌症,其早期症状不明显,确诊时大多已是中晚期,从而导致预后不佳。根据世界卫生组织国际癌症研究机构(IARC)发布的全球癌症负担数据,2020年中国居民因肝癌死亡人数高达39万人,位居癌症死亡人数第二位。

钇-90(Y-90)微球放射栓塞治疗技术是一种靶向肿瘤放射治疗,被广泛应用于肝脏恶性肿瘤的选择性体内放射治疗(SIRT)中,它通过靶向的大剂量高能量β辐射杀死癌细胞,同时可以很好地保护健康肝脏组织。该项治疗主要针对肝脏恶性肿瘤,包括肝癌、肝内胆管癌、结直肠癌肝转移等肝脏恶性肿瘤。

02Y90 PET显像的临床意义?Y90微球在目标动脉区域内的生物分布取决于注射点远端的局部血流环境,会受到诸多生理、物理因素的影响,如导管的位置、注射速度和时间间隔、血管分支和分流程度、粒子负荷和微栓塞等[1],必须通过影像手段进行验证。Y90 SPECT/CT韧知辐射显像是传统临床常用的术后验证方法,但SPECT/CT韧知辐射图像的分辨率有限,只能达到11-15mm,放射性浓聚区域的边缘不清晰,只能粗略的显示微球的生物分布情况。

Y90 PET/CT显像无论是图像质量还是定量精度,均优于Y90 SPECT/CT韧知辐射显像。虽然Y90近乎全部发射β射线,但仍然会有极少数的正电子湮灭产生用于 PET/CT显像。

然而,Y90 PET/CT显像的临床应用仍然面临诸多挑战。

03噪声对Y90 PET显像图像质量的影响

3.1. 统计学噪声

由样本本身的随机性导致且符合泊松分布。举个例子,当我们在抛一枚硬币的时候,出现正面和反面的几率其实是一样的。但是如果抛的次数过少,出现正面和反面的次数很可能不同。一旦抛的次数足够多,出现正面和反面的次数基本趋于50%的分布。因此,统计学噪声的强度与总样本量相关,样本的数据量越大,统计学噪声越小,结果也更接近真实分布。

 

对于PET而言,样本量即采集到的总计数。不同于临床常规的18F-FDG PET显像(F18分支比为0.9673),Y90 分支比仅为31.86 ± 0.47 × 10−6,亟需提升PET系统的TOF、灵敏度等性能,从而实现低计数情况下的高清快速显像 [2]。

西门子医疗的独家的光子冻结技术,实现了200ps量级的TOF性能,可以精准定位光子位置信息,带来6.2倍灵敏度的提升,有效抑制了统计学噪声,为临床带来了更清晰的Y90 PET/CT图像和更精准的定量。

3.2. 电子学噪声

SiPM是由雪崩二极管的半导体阵列组成。半导体探测器在工作状态时,即使没有接受到外部信号,也会因热搅动的影响产生随机的载流子。当载流子达到一定强度时,有可能触发SiPM进行计数,这些计数即暗噪声。因为这些暗噪声是由于热搅动引起的,因此降低SiPM的温度能够有效降低暗噪声,这也是基于SiPM的PET探测器对于散热的要求极高的原因。

西门子医疗的独家的UDR广域高清探测器采用双线性水冷技术,严格控制SiPM芯片温度,最大程度降低了电子学噪声。

3.3. 物理学噪声

PET探测器的物理原理所引入噪声,包括散射符合、随机符合。散射符合、随机符合可通过相应的重建算法进行校正,这里不做赘述。

04扫描模式对Y90 PET显像扫描速度的影响根据不同PET/CT的探测器轴距和患者个体化的差异,Y90 PET显像通常需要2-4个床位,10-15min/床位,因此一个病人需要长达45分钟的扫描时间。但是,接受Y90治疗的患者通常是肝癌中晚期且无法接受外科手术的患者,这类患者身体状态大都不好,难以耐受如此长时间的检查。

西门子独家FlowMotion平台,打破了床位的概念,避免了床位的重叠,提高扫描速度。更重要的是,医生可以根据患者的个体差异设定任意扫描范围,有效避免了传统PET/CT因床位限制而扫描的额外FOV,大幅度降低了扫描的时间。



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