编者按
SNMMI是美国核医学与分子影像学会（Society of Nuclear Medicine and Molecular Imaging）主办的年度会议。SNMMI年会是全球核医学与分子影像领域最重要的学术盛会之一，汇集了来自世界各地的研究人员、临床医生、放射药物学家、技术专家等专业人士，共同探讨和分享该领域的最新研究成果、技术进展和临床应用。来自联影的核医学科学家们与全球客户深度合作，在2024年SNMMI年会摘要投稿中取得令人瞩目的佳绩！Meta MI将按照摘要内容开启专题报道，详细介绍联影在本次会议与客户合作的系列成果。
影像技术的不断创新推动医学领域的发展，在提供更好临床诊断的同时，也为科研工作带来了新的可能性。联影最新推出的长轴PET/CT——uMI Panorama GS（以下简称“GS”），拥有148厘米的轴向视野、亚200皮秒的TOF分辨率和更高的灵敏度。uMI Panorama GS的问世，标志着PET/CT系统的一个重要里程碑，为医学影像技术的进步注入了新的活力。本期将详细介绍在本次SNMMI中稿的1篇GS系统性能评估摘要和5篇先进应用技术摘要。值得一提的是，今年SNMMI大会重点推荐了GS系统性能评估的演讲，以及关于自主运动管理、虚拟屏气算法和无CT衰减校正算法的三篇摘要，标志着这些技术在科研创新、临床应用和核医学行业发展等方面的重要意义，是对联影研发团队卓越工作的高度肯定。
摘要：Preliminary evaluation of the new digital uMI Panorama LAFOV PET/CT system with EARL compliance and extended NEMA NU 2-2018 (Oral)
上海联影医疗分子影像事业部与北京协和医院霍力主任团队合作开展了一项关于新型长轴PET/CT系统uMI Panorama GS的初步评估研究。2023年6月，全新的数字uMI Panorama GS PET/CT系统首次亮相。该系统由三个探测器单元沿轴向耦合而成，每个单元配备轴向七个uExcel探测器模块，覆盖约148厘米的轴向视野。优异的探测器模块设计、超大的轴向视野和专用的多通道集成芯片，提供了优异的系统性能。
在本次评估中，研究团队依据NEMA NU-2018和EARL标准进行了全面测试。实验包括对灵敏度、噪声等效计数率和图像质量的评估。由于标准NEMA和EARL都没有针对长轴系统提供特定的实验进行性能评估，因此在灵敏度测试中，该研究采用了特制的2米线源对长轴系统进行评估。结果显示采用70厘米(NEMA标准长度)和2米线源在环向视野中心位置分别达到了176.3 kcps/MBq和90.8 kcps/MBq的总灵敏度。与灵敏度实验类似，对噪声等效计数率的测试，除标准的70厘米散射模体外，该研究采用了一种175厘米的散射模体，两种模体实验的结果在噪声等效计数率的峰值处分别测得3.35 Mcps@57.57 kBq/ml（总剂量为34 mCi）和2.24Mcps@33.27 kBq/ml （总剂量为49.4 mCi）。利用上述70厘米散射模体采集的数据，TOF分辨率在57.57 kBq/ml（峰值范围）范围内，测得的结果在188 ps到198 ps之间。在NEMA IQ实验中，不同背景比率（4:1和10:1）的IQ模型显示出优异的图像质量，小球的恢复系数范围在71.84%到94.83%之间，背景变异度在1.77%到0.93%之间。
EARL评估结果表明，uMI Panorama GS和uMI Panorama 35均表现出精确的定量性能，通过合适的高斯滤波参数，两台系统能够被很好的统一到EARL所需的恢复系数范围内。通过以上NEMA和EARL标准实验，系统展现出优异的物理性能和准确的定量，同时展现了不同机器之间图像质量归一化的可行性。
图(a)-(k)，NEMA IQ小球恢复系数和背景变异度在长延迟和短帧重建中的图像重建表现；图(l)-(n)，EARL结果。
多项先进应用技术摘要一览
PET/CT技术的进步，尤其是长轴向视野（LAFOV）PET/CT的引入，显著促进了临床和科研应用的发展。新型LAFOV PET/CT——uMI Panorama GS提供较高的空间时间分辨率和优越的灵敏度。近期，上海联影医疗分子影像事业部与北京协和医院、昆山市第一人民医院合作开展了一系列基于uMI Panorama GS的先进PET/CT技术研究，在呼吸运动矫正、自主运动管理、低剂量动态参数分析、虚拟屏气以及无CT衰减校正算法等领域共同探索，科研成果显著，在本次SNMMI会议中稿5篇，涵盖1篇oral，4篇poster。
摘要：Respiratory motion correction for 18F-FDG data acquired on a new long axial FOV PET/CT – uMI Panorama GS
随着PET/CT系统性能的提高，呼吸运动已经成为胸腹部PET/CT成像质量的最大影响因素。呼吸运动对图像常见的影响包括分辨率下降、PET-CT错位引起的衰减校正伪影，以及PET/CT融合图像中解剖结构定位的不准确。本工作将之前针对uMI Panorama（35cm）短轴系统开发的呼吸运动校正（RMC）方法[1]应用于GS，并将两种结果进行比较。RMC方法包含四个关键的组成部分：呼吸运动检测和呼吸门控重建、基于深度学习的衰减校正、PET门控图像配准和PET-CT图像融合。（1）呼吸运动检测和呼吸门控重建：通过深度学习分割网络基于CT图像识别呼吸运动影响区域，并使用质心分布（COD）算法提取对应区域的呼吸运动信号，将PET原始数据分割为四个呼吸相位并进行呼吸门控重建。（2）基于深度学习的衰减校正：使用生成式神经网络为每个门控重建图像生成对应衰减图像。（3）PET门控图像配准：基于非刚性图像配准算法，将不同呼吸相位门控图像配准至参考相位，得到呼吸运动校正后的PET图像（4）PET-CT图像融合：为解决CT和PET图像间不匹配的问题，使用PET-CT跨模态配准算法，将PET图像与CT图像对齐，方便进一步诊断。
研究结果表明，如下图所示，RMC能够有效减少运动伪影，改善器官轮廓，并还原高摄取结节的SUV值。与未校正图像相比，RMC图像的质量和定量准确性更高。同时，GS系统的长轴向视野和高灵敏度进一步降低了图像噪声，提供了在视觉上更优质的图像。
图中举例说明一例在没有校正、外接设备运动校正和数据驱动运动校正情况下的PET图像在视觉（A）和定量（B、C）方面的比较。
摘要：Voluntary motion management for uMI Panorama GS, a new 148-cm axial FOV PET/CT(Oral)
在PET/CT成像中，患者运动是导致图像质量下降的常见原因。自主运动，如躯干和头部运动会导致图像模糊以及PET与CT图像之间的不匹配，从而影响SUV定量的准确性。与传统短轴PET/CT相比，长轴PET/CT扫描范围更广，运动更容易被测到。因此，该研究为uMI Panorama GS系统提出了躯干运动管理（TMM）和头部运动管理（HMM）两种自主运动管理方法。自主运动管理基于深度学习分割算法，从CT图像中自动识别感兴趣区域（ROI），并利用GS系统的优异灵敏度和TOF分辨率，通过分布质心（COD）技术监测不同ROI随着时间的运动情况，自动确定最长的无运动帧（MFF）。最终的重建图像仅采用该MFF内的数据，并通过生成式神经网络预测的衰减图像进行衰减校正，解决由运动导致的衰减校正伪影问题。最后，使用PET-CT跨模态配准算法，将PET图像与CT图像对齐，方便后续诊断。
为验证方法的有效性，我们在uMI Panorama GS上进行了引导运动实验，志愿者接受了5分钟的18F-FDG PET/CT扫描，并按照指示移动躯干或摇头。如下图所示，图A展示了引导躯干运动的示例。如无衰减校正（NAC）图像所示，志愿者在扫描前2分钟保持静止，而后分别向左和向右移动。在无运动管理（NMM）情况下，重建图像包含了多个运动相位，导致图像模糊。当使用TMM重建时，算法自动提取了最长MFF，并使用约40%的数据进行重建，图像质量显著改善，躯干内的器官和病灶图像恢复正常，且TMM图像与CT图像配准良好。在引导头部运动的例子中观察到类似的结果（图B），HMM较好地恢复了大脑结构。同时，该方法也可以提高病灶定量的准确性。综上所述，该研究基于uMI Panorama GS提出了一种商用自主运动管理解决方案，有效缓解了扫描过程中因患者躯干和头部运动对图像质量的影响。同时，得益于该系统的高灵敏度，仅选择最长MFF重建的数据仍保持较好的图像质量。
图注：TMM和HMM扫描示例
摘要：Patlak parametric analysis of low-dose 18F-FDG study in uMI Panorama GS, a new long axial field-of-view PET/CT system
在动态参数成像的研究中，长轴PET/CT系统由于其更高灵敏度和更长的轴向视野，能够同时采集更大的身体范围，并在保持相同计数量的前提下，降低放射性药物的剂量。本研究展示了在GS上进行不同剂量水平的Patlak间接分析的初步结果。
两名受试者在GS上进行了60分钟的动态18F-FDG PET/CT扫描。首先，在重建过程中，我们对数据进行降采样，分别模拟了1/2、1/5和1/10剂量水平的低剂量扫描，并在1/5和1/10剂量下进行5次重复模拟。之后，我们将动态数据分成29帧（6×10s、2×30s、6×60s、5×120s、4×180s、6×300s），使用OSEM算法重建，并在重建图像上进行了高斯滤波。在参数分析中，我们从降主动脉提取输入函数（IDIF），生成两组受试者的Patlak参数图像，并比较10分钟和30分钟的t*（时间-活度曲线开始线性上升的时间常数）。并手动绘制了受试者1的肝、肺、心肌、肌肉和三个病灶的感兴趣体积（VOI），定量评估Ki值的稳定性和可重复性。
如图1A和1B所示，受试者1的Ki图像的噪声水平随着剂量水平的降低而增加。然而，即使在1/10剂量水平下，图像质量仍然相对较高，图像噪声水平也较低。与SUV图像相比，所有Ki图像的病灶均显示出更高的对比度。主要器官的时间-活度曲线（TAC）在全剂量和1/10剂量样本之间几乎没有差异（图2A）。图2C展示了病灶3的Patlak图，所有剂量水平均显示出良好的线性关系。受试者1的三个病灶和主要器官的Ki值，在1/10剂量与全剂量水平相似（图2B）。在1/5和1/10剂量水平下，多个样本之间的标准差较低。临床半剂量的真实数据，也显示出与模拟数据一致的噪声水平（图1B）。同时，大脑结构的细节被重建，显示了GS系统的高空间分辨率。在比较参数图像（图1B）和定量估计（图2B）中不同的t*时，结果相一致。
图1 (A) 受试者1不同剂量下的SUV和Ki（t*=10min）图像；(B) 受试者1不同剂量下的SUV和Ki（t*=10min）的MIP图；(C) 受试者2在不同t*下头部和驱干的SUV和Patlak参数图像。
图2 (A) 受试者1全剂量和1/10剂量下的TAC曲线；(B) 受试者1三个病灶和不同剂量、不同t*下主要器官的Ki值；(C) 受试者1病灶3的TAC和Patlak曲线。
摘要：A data-driven respiratory motion management algorithm on uMI Panorama GS: virtual breath-hold
呼吸运动（respiratory motion, RM）常常导致图像伪影，影响临床诊断的准确性。呼吸门控是一种减轻RM伪影的常用策略，但常规门控技术通常保留固定比例的数据，无法预测门内运动的大小，仍然可能导致图像模糊，特别是有明显RM的患者。此外，门控技术倾向于增加图像噪声，从而降低图像质量。我们在之前所提出的新呼吸门控方法——距离门控（Distance Gating, DG）的基础上，开发了虚拟屏气（Virtual Breath-Hold, VBH）技术。该技术包括四个关键步骤：（1）基于AI的RM探测；（2）RM信号校准和最大可接受门内运动（Maximal tolerable intra-gate motion，MTIM）数据选择；（3）TVREM重建；（4）PET与CT图像配准。本研究使用最先进的长轴PET/CT系统uMI Panorama GS对VBH方法的有效性进行了初步测试。
结果显示VBH重建后消除了图像伪影，提高了器官和病变边界的清晰度，并增加了SUV值。由于所使用计数减少，图像噪声会上升，这一问题通过TVREM重建得以解决，最终获得了高质量的图像。此外，在定量准确性方面，TVREM的SUV结果与OSEM相当，融合图像进一步证实了VBH在PET和CT配准方面的有效性。
本研究基于uMI Panorama GS系统提出了一种VBH方法，有效管理PET/CT成像中的呼吸运动。这些初步结果强调了VBH技术在消除运动伪影和确保高质量、低噪声、定量准确的图像方面的有效性。
图注：受试者1在没有运动管理（No Motion Management, NMM）和不同MTIM值的VBH重建后的图像。右边的融合图像显示了PET与CT的配准。
摘要：CT-less attenuation correction for long axial field-of-view (LAFOV) PET/CT: whole-body and total-body 18F-FDG PET on uMI Panorama GS
在PET/CT成像中，CT用于PET数据的衰减和散射校正。然而，基于CT的PET衰减校正（Attenuation correction, AC）的一个显著局限性是，PET和CT图像可能因错配而产生伪影，从而导致定量的不准确和临床解释的困难。在LAFOV PET/CT系统中，如具有148cm FOV的uMI Panorama GS，为了充分利用扫描仪的灵敏度，需要扫描同样长度的CT来进行衰减矫正，但对于诊断目的来说往往是多余的。因此，LAFOV PET/CT迫切需要一种无CT衰减校正的解决方案。
本研究基于uMI Panorama GS开发了一种CT-less AC解决方案。CT-less AC 包含两方面技术创新：（1）采用卷积神经网络（CNN）从未经衰减校正（NAC）PET图像生成衰减图（μ-DL），该网络使用uMI Panorama和uEXPLORER采集数据进行训练；（2）为了提高AC准确度，μ-DL中纳入预先扫描的空床板作为床模板。结果显示所提出的CT-less AC技术有效地解决了PET-CT错配问题，并减少了CT衰减校正过程中引入的伪影，证明不依赖CT图像进行AC的可行性。将该方法应用于uMI Panorama GS 18F-FDG扫描表明，CT-less AC可以提供与传统CT衰减校正相媲美的量化结果，同时减少运动伪影。此外，其在低剂量PET研究中的适用性也值得关注。CT-less成像技术增强了LAFOV PET/CT扫描方案的灵活性，并显示出巨大的临床应用前景，这在儿科研究、双示踪剂或多示踪剂研究以及亟需管理累积辐射剂量的纵向研究中尤为重要。
图注：μ-CT、μ-DL、CT-AC PET、CT-less AC PET结果及其差异图。冠状视图显示μ-CT和μ-DL之间的相似性，CT AC和CT-less AC OSEM结果之间只有微小差异。肺结节在CT-AC PET和CT-less AC PET图像中表现出相当的SUVmax值。横向视图与冠状视图显示μ-DL可以区分胃中的水和空气。
参考文献
[1] Yihuan Lu et al., uExcel Focus: a unified solution for respiratory motion in PET/CT. 2023 SNMMI Annual Meeting.
北京协和医院核医学科
科室简介
北京协和医院核医学科创立于1958年，是我国最早成立的临床核医学科之一。近60年来，经过几代协和核医学工作者的不懈努力，北京协和医院核医学科逐步发展成为在国内外具有重要影响的核医学医疗、研究与培训中心，为核医学在我国的引进诞生、发展壮大和人才培养作出了突出贡献。
1980年，王世真教授当选为中国科学院生物学部核医学部唯一的学部委员（科学院院士）。1981年成为国内第一个核医学博士学位授权单位。
目前，科室拥有PET显像专业组（PET中心）、SPECT显像专业组、核素治疗专业组、体外测定专业组、放射性药物专业组及实验核医学研究专业组。开展了常规诊断、治疗项目80余项,是国内开展核医学常规诊断、治疗诊疗项目最齐全、数量最多的科室之一。其中多个诊疗项目为国内最先创立。作为国家卫生计生委属放射性药物临床药理基地是国内唯一集核医学新药研究、小批量制备和临床应用于一体的单位。在新型心、脑、肾、炎症和肿瘤等显像剂的设计、合成、药理及临床应用取得多项重要成果。
现拥有在职工作人员43名，其中正高职6人，副高职10人，中级14，初级13人，人员结构合理。科室师资、科研实力雄厚。是国家重点学科和重点实验室。设有博士点和博士后流动站及国际原子能机构援建的放射性药物研究及培训中心。承担中国协和医科大学八年制本科临床核医学课,研究生基础核医学课程。是首批国家卫生计生委核医学住院医师规范化培训基地。现在所培养的学生遍布祖国各地，为我国的核医学事业添砖加瓦。
科室有基础核医学和放射性药物专业组及专职科研人员，拥有MicroPET等先进的科研设备。在研国家级及省部级课题20余项，参与新药创制，重大仪器专项、公益性卫生行业基金等重大项目10余项。每年有2-4项研究入选国际专业年会的亮点报告。发表高影响因子SCI文章40余篇，其中最高影响因子12.3。
北京协和医院核医学科自2014年核医学专业被纳入复旦大学医院管理研究所《中国医院专科综合排行榜》以来，协和核医学科已连续7年位居全国榜首，并于2020年获批筹建国家核医学专业质控中心。
协和核医学科是国家卫生健康委临床重点专科、核医学科住院医师规范化培训基地、核医学分子靶向诊疗北京市重点实验室，年均完成临床常规高质量影像检查3万余人次，居全国前列，治疗患者500余例，体外检测样本6万余个，居北京市前列。
昆山市第一人民医院核医学科
科室简介
核医学科筹建于2015年，并于2017年2月正式开科，是昆山地区目前唯一的具有核医学资质的集医疗、教学、科研为一体的核医学专科，全科设备先进，2017年开科时就拥有SPECT/CT(SIEMENS Symbia T2)设备，常规99mTC全身骨显像、肾功能GFR显像、甲状腺和甲状旁腺静态显像以及心肌功能、神经代谢功能显像等；2019年末，又在全国县级公立医院当中率先引进首台高端 PET/CT(联影uMI780)，正式开展18F肿瘤全身 PET/CT 断层显像。同时科室拥一台高端双能X线扫描仪，可进行骨质疏松患者的精准诊断和高危人群筛查及精准诊断，核素显像及骨密度检查年工作量在5000人次左右。科室从2018年1月起开展131I治疗甲亢工作，同时开设了专科及专家门诊，年门诊量达1300人次左右，门诊还开展89Sr核素治疗骨痛，在修复骨转移灶的同时具有较好的镇痛效果，有效的提高了患者的生活质量。
我科始终坚持“以病人为中心”的服务理念，为了更好的为昆山人民服务，率先在全国公立县级医院中引进PET/CT，填补了苏州市县域公立医院的空白。核医学科是以放射性核素检查及治疗为主特殊临床科室，除能够完成常规门诊的检查及治疗外，还拥有4间标准核医学科病房，用于甲状腺癌患者术后的碘131清甲治疗，是集检查、治疗于一体的新型临床科室。
科室现拥有各级医护人员16人，其中主任医师1人（副教授、硕士生导师）、副主任医师 3人，主治医师2人、医师3人，主管技师1人、技师3人，护理3人(其中副主任护师2人、主管护师 1人)，均具有本科及以上学历，其中硕士 7人。副高以上职称人员均取得了高等学校教师资格证，并均具有省级以上的核医学规培带教资格证书。科室先后在国家级及省级刊物上发表论文十余篇，市级以上立项的科技项目5项，获得苏州市新技术二等奖1项、昆山市医学新技术一等奖和二等奖各一项。
科室从2017年开科起接收江苏大学、苏州大学、南京医科大学康达学院、苏州卫生职业技术学院院等院校的影像专业实习生，科内副主任医师以上职称人员均获得省级以上专科规范化培训带教资质，先后有多名骨干获批江苏大学兼职教授、讲师等。
科室长期与苏州大学附属第一人民医院核医学科合作，定期邀请专家前来现场授课及会诊，2022年起增设了高级专家门诊，特邀苏州大学附属第一人民医院核医学科的专家定期来我院坐诊。
定位目标：省内县域医院示范核医学重点专科，成为科室设置最全（门诊、病房）、设备最优（骨密度，ECT，PET/CT、标准核素病房、PET/MRI等）、科教研协同发展（联影~昆山战略影像中心实验室、规培带教基地、核素放射免疫实验室等）的示范专科。
