EANM 2024专题报道 | 联影PET/MR推动核医学临床科研新突破

欧洲核医学协会（European Association of Nuclear Medicine, EANM）年会是核医学领域公认的全球顶尖专业会议，是国际上技术水准最高、影响力最大的核医学年度盛会之一。在2024年EANM的投稿中，联影PET/MR科学家与用户合作，多篇科研成果被成功接收，涵盖了神经科学、肿瘤科学和人工智能（AI）等研究领域。在本次专题报道中，我们将详细介绍上海交通大学附属仁济医院、首都医科大学宣武医院、哈尔滨医科大学附属第一医院以及大连医科大学附属第一医院基于联影PET/MR设备在2024年EANM中稿的相关科研成果。

摘要：Multi-modal Multi-probe PET/MR imaging in evaluation of the effect of CSUL surgery in AD patients ^[1]

近年来研究发现，类淋巴系统在清除大脑代谢废物中起着关键作用，类淋巴系统的损伤可能是阿尔茨海默病（AD）患者淀粉样蛋白（Aβ）等病理积累的基础。颈椎分流疏通脑淋巴系统（CSUL）手术可促进类淋巴系统引流，加速有害蛋白的清除。该研究采用多模态多探针PET/MR成像，包括¹⁸F-AV45 PET和¹⁸F-FDG PET，分析了CSUL手术在AD患者中的效果^[1]。

该研究共纳入3例行CSUL手术的AD患者。MR成像方面，采用沿血管周围间隙扩散张量图像分析（DTI-ALPS）测定全脑淋巴活性，相关结果显示3例患者在术后的DTI-ALPS指数均升高（p < 0.05），说明手术确实改善了淋巴引流。PET成像方面，该研究工作以小脑皮质为参考脑区，分析¹⁸F-AV45及¹⁸F-FDG PET成像对应的各脑区SUVR值。其中，¹⁸F-AV45 PET成像结果显示患者术后脑内Aβ整体水平降低，说明手术可以促进脑内病理蛋白的清除；¹⁸F-FDG PET成像显示脑内整体葡萄糖代谢改善。然而，与几乎所有脑区¹⁸F-AV45摄取减少不同，部分脑区如顶叶上皮层、后内侧颞叶皮层、后扣带皮层和初级视觉皮层的¹⁸F-FDG摄取没有明显改善，说明部分脑区病理性蛋白清除不能完全改善脑代谢。

该研究通过多模态多探针PET/MR成像初步揭示了CSUL手术对AD患者的治疗效果及不足，为更多AD患者改进治疗方案及后续手术治疗提供了相关理论依据。

摘要：Distinct neuroimaging patterns of autoimmune encephalitis revealed by combined FDG and TSPO PET/MR imaging ^[2]

自身免疫性脑炎（AE）泛指一类由自身免疫机制介导的脑炎，主要特征是免疫系统错误地攻击大脑和神经系统，导致患者出现记忆力下降、言语障碍、运动障碍和其他神经系统症状。该研究通过多示踪剂PET/MR成像（包括¹⁸F-FDG PET和¹⁸F-PBR06 PET）探讨了AE患者的神经影像学模式。

该研究共纳入40例AE患者，11例FDG健康对照（HC）及9例TSPO健康对照（HC）。AE患者组分别进行了脑¹⁸F-FDG和¹⁸F-PBR06 PET/MR扫描 。结果表明， 82.5%（33/40）的AE患者在豆状核中表现出FDG摄取增加；75%（30/40）的AE患者¹⁸F-PBR06 PET出现TSPO摄取异常，其中左侧颞上回阳性率最高（37.5%, 15/40）。统计分析显示，小脑、海马和海马旁回的FDG摄取增加，同时顶叶和枕叶的摄取减少。虽然没有发现有脑区出现TSPO摄取明显增加，但发现右侧中央后回、上边缘回和中扣带回的摄取减低。

该研究揭示了不同脑区FDG和TSPO摄取异常是AE的典型神经影像学特征。这些发现为AE的潜在神经病理过程提供了有价值的见解，并可能有助于这种复杂神经系统疾病的诊断和治疗。

摘要：Combining [¹⁸F]PI-2620 tau PET binding characteristics to quantitative susceptibility mapping in progressive supranuclear palsy ^[3]

进行性核上性麻痹（PSP）是一种神经退行性疾病，是非典型帕金森病的常见病因之一，以起病隐匿、进展快、难以直接诊断、预后差为特征。在该研究工作中，研究者结合第二代¹⁸F-PI-2620 tau PET和QSM成像探讨了其在PSP患者中的研究价值。

该研究共纳入9名PSP患者和8名年龄匹配的HC。¹⁸F-PI-2620 PET图像定量结果表明，PSP患者组在左侧苍白球（p < 0.01）、右侧苍白球（p < 0.001）及双侧苍白球（p < 0.001）的tau摄取平均值相较于HC组明显升高；QSM结果显示，PSP患者的右侧尾状核（p < 0.05）、左侧苍白球（p < 0.01）、双侧苍白球（p < 0.05）、左侧丘脑底核（p < 0.001）、右侧丘脑底核（p < 0.001）及双侧丘脑底核（p < 0.001）的磁化率值均显著高于HC组。

该研究初步揭示了PSP诊断中独特的tau蛋白及铁沉积情况，为进一步研究pallido-nigro-luysian轴的病理机制奠定了相应基础。

摘要：Association between reduced cerebral blood flow and myocardial blood flow in patients with heart failure ^[4]

心力衰竭（HF）与认知障碍（CI）风险增加相关，这会导致患者预后不良，但这些改变背后的机制尚不清楚。基于此，该研究探讨了HF患者脑血流量（CBF）的改变及其与Cl和心肌血流量（MBF）之间的关系。

该研究对纳入的33名HF患者和20名HC均进行了脑部MR检查（包括T1WI及ASL）、¹³N-NH₃·H₂O 心脏PET/MR检查及简易智力状态认知测试（MMSE）。结果显示，与HC相比，HF患者在丘脑、额叶、胼胝体、小脑、海马、海马旁回、梭状回等脑区中的CBF普遍减少。相关性分析结果表明，右侧嗅觉、中央旁小叶和直肌的CBF与MMSE评分相关。此外，左旋动脉区域的MBF与左角、楔前叶、后扣带回、颞中回、右楔前叶、丘脑、额眶中回等脑区的CBF显著相关；右侧冠状动脉区域的MBF与左侧颞中回、角区、后扣带回、右侧额眶中回、楔前区的CBF显著相关。

该研究揭示了HF患者在多个脑区中CBF普遍减少，且与Cl相关，提示MBF减少造成的慢性脑灌注不足可能是导致CI的重要原因。

摘要：Characterization of glymphatic system and early-phase amyloid metabolism in Alzheimer's disease: a simultaneous PET/MR study ^[5]

阿尔茨海默病（AD）患者的类淋巴系统损伤、病理性Aβ沉积与认知功能障碍密切相关。早期Aβ PET成像反映了AD进展中的脑灌注水平，但其与类淋巴系统损伤的关系尚不清楚。针对这一问题，该研究评估了在HC、前驱阿尔茨海默病（pAD）患者及AD患者中类淋巴系统损伤及早期Aβ成像与认知障碍的关系。

该研究共纳入33名受试者，其中包括11名AD患者，11名pAD患者及11名HC。所有受试者均进行了临床认知量表评估（包括简易智力状态认知测试MMSE及蒙特利尔认知评估MoCA）和¹⁸F-Florbetapir（¹⁸F-AV45）PET/MR扫描。结果表明，AD患者MMSE和MoCA评分均低于HC和pAD患者（p < 0.01）。与HC相比，AD患者的DTI-ALPS指数较低（p < 0.01）。AD患者在双侧海马、海马旁回和尾状核均表现出早期Aβ代谢降低（p < 0.001）。ROI水平的相关性分析结果表明，DTI-ALPS指数在双侧海马、尾状核、杏仁核、左扣带回和右苍白球脑区与早期Aβ代谢呈正相关（p < 0.001）。

该研究揭示了与HC组和pAD组相比，AD患者的平均DTI-ALPS指数和早期Aβ成像脑灌注水平较低，认知功能受损程度较高，且淋巴系统损伤与早期Aβ显像呈正相关。这些结果可为AD患者的诊疗及患者管理提供重要参考。

摘要：White matter impairment distinctly associated with cerebral metabolism in Parkinson's disease ^[6]

帕金森病（PD）患者可能存在异质性的白质完整性损伤及代谢紊乱，但二者之间的关系尚不明确。基于此，该研究利用一体化PET/MR成像探讨了PD患者脑白质微结构损伤及其与脑代谢的关系。

该研究共纳入接受了临床认知量表评估和¹⁸F-FDG PET/MR扫描的25例PD患者和12例年龄及性别匹配的HC。组间比较结果表明，PD患者MMSE和MoCA评分均低于HC（p < 0.05）；PD患者沿右侧皮质脊髓束（CST）的平均扩散系数（MD）和轴向扩散系数（AD）均高于HC，且CST的微结构变化主要位于顶部。相关性分析结果显示，与右侧CST顶叶相连的右侧中央旁小叶表现为高代谢，且与MD、AD呈正相关。

该工作揭示了PD患者的白质微结构改变及高代谢，而且与随机肌肉运动控制有关的CST白质微结构的改变与脑代谢呈显著相关。这些结果可为PD的病理研究提供有益参考依据。

一体化 PET/MR 作为融合了PET与MR成像的先进双模态影像设备，其两种模态的完美互补可为肿瘤研究赋予更为全面且精确的影像信息。上海交通大学附属仁济医院在2024年EANM上中稿的研究成果基于联影一体化PET/MR设备评估了⁶⁸Ga-FAPI-04 PET/MR成像策略在起源于胃印戒细胞癌（gastric signet-ring-cell carcinoma, GSRCC）的卵巢库肯勃瘤（Krukenberg tumor, KT）患者的诊断和治疗管理中的潜在价值^[7]，为该类疾病提供更为精确的评估体系。

摘要：[⁶⁸Ga]Ga-FAPI-04 PET/MR imaging strategy for Krukenberg tumours from gastric signet-ring-cell carcinoma ^[7]

卵巢库肯勃瘤（KT）是一种罕见的卵巢转移性肿瘤，约占所有卵巢癌的1-2%。胃是最常见的原发部位，其次是结肠、阑尾和乳腺。起源于胃印戒细胞癌（GSRCC）的KT肿瘤患者预后较差，总生存期不到1年。因此，准确的诊断及分期、选择合适的手术时机进行卵巢转移瘤切除术、制定个体化诊疗方案，对GSRCC来源的KT肿瘤患者的生存预后至关重要。该研究评估了⁶⁸Ga-FAPI-04 PET/MR成像策略在起源于GSRCC的KT肿瘤患者中的潜在应用价值。

该研究共纳入了12例GSRCC患者的23个KT肿瘤，他们同时进行了盆腔⁶⁸Ga-FAPI-04 PET/MR、全身⁶⁸Ga-FAPI-04 PET及全身¹⁸F-FDG PET成像。⁶⁸Ga-FAPI-04 PET在检测GSRCC的原发灶和大多数卵巢外转移优于¹⁸F-FDG PET，且最大标准化摄取值（SUV_max）和靶本比值（TBR）更高（p < 0.005）。然而，全身⁶⁸Ga -FAPI-04 PET及¹⁸F-FDG PET成像在鉴别KT方面的价值均有限，其中前者的假阴性率为100%，后者的检出率仅为8.7%。与此相比，结合了盆腔MR检查的⁶⁸Ga-FAPI-04 PET/MR成像策略大大提高了KT肿瘤的检出率（87%, 20/23）；加入DWI序列检查后，检出率进一步提升（87.5% vs. 100%, p = 0.083）。另外，在接受了⁶⁸Ga-FAPI-04 PET/MR检查后，12例患者的TNM分期或治疗管理策略被改变。

以上结果表明，结合了盆腔 MR检查的⁶⁸Ga-FAPI-04 PET/MR成像策略可有效弥补全身⁶⁸Ga-FAPI-04 PET成像的局限性，在KT肿瘤患者的精准化诊断和个体化治疗管理中具有显著优势。未来，有望进一步推广⁶⁸Ga-FAPI-04 PET/MR成像策略使其成为该类疾病综合评估的重要手段，以提高临床诊断能力及治疗效果，改善患者的生存率及生活质量。

随着AI的飞速发展，其在一体化PET/MR领域中的应用逐步向智能化、精准化、深入化的方向发展。上海交通大学附属仁济医院以及大连医科大学附属第一医院在2024年的EANM上中稿了使用FDG PET图像基于机器学习进行Aβ PET阳性预测^[8]及新型PET重建算法^[9,10]等科研成果，充分展现了AI在核医学技术领域中的应用价值。

摘要：Prediction of Amyloid PET positivity from FDG PET: a machine learning-based study ^[8]

Aβ PET成像是阿尔茨海默病（AD）的关键诊断工具。然而，并不是所有的患者都能接受这项检查。考虑到这一局限性，该研究开发了一种利用¹⁸F-FDG PET成像预测Aβ PET结果的机器学习模型。

该研究共纳入155例经¹⁸F-FDG PET、¹⁸F-AV45 PET和 T1WI检查的患者，其中Aβ PET阳性70例，阴性85例。采用PETSurfer自动分割脑区，并提取标准化摄取值比值（SUVR）。研究使用互信息、Pearson系数和Boruta进行特征选择，进而分别使用SUVR值和脑区间SUVR值的比值作为单独的特征来训练逻辑回归模型，之后采用曲线下面积（AUC）、准确率（Accuracy）、灵敏度（Sensitivity）、特异性（Specificity）、阳性预测值（PPV）及阴性预测值（NPV）等定量参数在测试集中对模型性能进行评估。结果表明，当使用SUVR值作为特征时，模型在测试集中表现出显著的性能；当将不同脑区SUVR值的比值作为特征时，模型的性能得到了进一步提高。统计分析显示，两种方法在所有评估指标上均存在显著差异，初步分析可能是由于跨脑区SUVR值的比值可有效捕获复杂的区域间关系的缘故。

综上所述，该研究开发了一种利用¹⁸F-FDG PET数据来预测Aβ PET结果的机器学习模型，可能为无法进行Aβ PET成像的患者提供了潜在的替代方案。

摘要：Preliminary investigation of enhancing FDG brain PET image quality and lesion detection via MR-guided reconstruction in an integrated PET/MR ^[9]

一体化PET/MR的出现提供了通过结合解剖信息来提高PET图像质量的思路和方法。尽管在过去的十年中已经提出了各种利用解剖学先验信息的技术，但其在脑肿瘤（包括弥漫性大b细胞淋巴瘤（DLBL））中的临床应用经验仍然有限。在该工作中，研究者基于一体化PET/MR探索了MR引导下的PET重建算法在提升颅脑肿瘤患者和非颅脑肿瘤患者FDG PET图像质量中的应用。

该研究共纳入接受了¹⁸F-FDG PET/MR成像的30例无脑肿瘤患者和2例DLBL患者。PET图像重建采用两种不同的方法：磁共振引导PET重建和常规的有序子集期望最大化（ordered subsets expectation maximization, OSEM）重建。对于MR引导下的PET重建，采用平行水平集（parallel level sets, PLS）方法，并使用3D T1WI图像作为先验输入。相关结果表明，对于没有脑肿瘤的患者，与OSEM重建相比，使用MR引导的PET重建导致对比度噪声比（CNR）增强35.6% ± 29.5%，边缘清晰度提高33.8% ± 30.8%，变异系数（CV）降低21.8% ± 13.7%。在诊断为DLBL的2例患者中，共检测到10个病变。在使用MR引导的PET重建时，病变的所有四个定量指标都有显著改善：信背比（SBR）、信噪比（SNR）、对比度与背景比（CBR）及对比度噪声比（CNR）分别提升15.0% ± 8.6%、 86.0% ± 18.7%、13.0% ± 6.6%、81.0% ± 13.0%。

以上结果表明，MR引导下的PET重建算法相较于OSEM算法在图像质量提升上有很大的优势。未来，预计该算法将在一体化PET/MR设备中得到更广泛的应用，从而提高图像质量，优化患者的诊断和治疗过程。

摘要：Feasibility of deep progressive learning reconstruction (DPR) method in ¹⁸F-FDG PET/MR for bone lesion diagnosis ^[10]

骨转移常见于肿瘤进展。然而，PET成像有限的空间分辨率可能会阻碍微小骨病变的检测。针对这一问题，该工作探究了基于卷积神经网络（CNN）的深度渐进学习重建（deep progressive learning reconstruction, DPR）算法在提升¹⁸F-FDG PET图像质量和病灶检测率方面的价值，以验证该新型PET重建算法在骨病变诊断中的应用可行性。

该研究共纳入10例接受一体化PET/MR临床检查的患者，分别采用DPR和传统的OSEM算法来重建PET图像。定量评估方面，与OSEM组相比，DPR组的SNR、SUV_max和TBR分别提高48%、44%和21%（p < 0.01）。定性评估方面，使用五点李克特量表对噪音水平、病变显著性和整体图像质量分别进行了评级，结果表明DPR组的得分均显著高于对照组（p < 0.01）。此外，放射科医生报告DPR组的骨病变诊断发生率明显高于OSEM组（p < 0.01）。

综合以上结果，该研究指出，DPR重建算法可以检测到传统OSEM重建中可能被噪声掩盖的微小骨病变，从而有望提升¹⁸F-FDG PET/MR成像对骨病变的诊断准确性。

无论是在助力疾病诊疗以及深层病理机制研究方面，还是在与AI实现充分融合的进程中，这些创新成果皆彰显出联影一体化 PET/MR在临床研究和前沿技术开发方面的独特优势以及广阔而充分的施展空间。展望未来，我们将持续以创新为动力推动一体化 PET/MR在核医学领域中的应用朝着更加多元的方向稳步迈进，同时期盼能与更多的合作伙伴并肩前行共同探索一体化PET/MR在核医学领域中的更多可能性。