【信达雅】【编者按:随着PET/MRI技术不断发展和性能改善，PET/MRI的许多关键技术壁垒得以克服， PET/MRI的图像质量也有很大程度的提高。随着一体化PET/MRI技术成熟并迅速推向市场，这几年我国一体化PET/MRI装机也将迅速增加，其研究热点也逐渐由临床研究向临床应用转化。PET/MRI在肿瘤学、神经科学、感染、炎症和慢性疼痛综合征等方面的应用得到临床很好评价，其临床潜力和价值已经逐渐变得更加明显，通过PET/MRI影像中正常或异常生物学现象的解读，使得医师能够从活体上观察疾病的代谢变化和发生发展过程，以及监测药物治疗或临床干预的疗效。随着PET/MRI的推广应用，必将为推进医学和患者医疗保健进步发挥重要作用。为了使大家更好地了解PET/MRI设备、操作规范、临床价值及其今后发展方向，本次选择两篇PET/MRI综述进行翻译，第1篇分3期发布，这是第1期翻译内容。因组稿时间仓促、译者水平限制及审校者经验不足，译文中定有不当之处，敬请各位专家批评指正！】
一体化PET/MRI：全球发展−−−−第六届PET/MRI国际研讨会总结报告(一)
(Bailey D.L. et al. Combined PET/MRI: Global Warming—Summary Report of the 6th InternationalWorkshop on PET/MRI. Mol Imaging Biol. 2018;20:4-20)
摘要:2017年3月27日至29日，第六届PET/MRI国际研讨会在德国蒂宾根再次举行，本次年会讨论了正电子发射断层扫描（PET）/磁共振成像（MRI）的关键问题。在为期三天的特邀讲座、圆桌讨论和小组讨论审议，参会者对PET/MRI作为临床和科研工具的现状进行了批判性的评估，并试图描绘未来发展方向。会议讨论了PET / MRI在肿瘤学、神经科学、感染、炎症和慢性疼痛综合征中的应用价值，并深入探讨了关于如何最好地描述肿瘤微环境，优化PET和MRI所提供的互补信息，以及如何整合先进的数据挖掘技术、生物信息学和来自体液生物标志物（循环肿瘤细胞和核酸）和病理学的信息，以提供更完整的疾病表型特征。在以往会议已讨论的一些主要议题，例如PET扫描时基于MRI衰减校正（AC）的准确性，本次不再进行讨论，因为这些问题已在大多数临床应用中得到了充分的解决。同样，目前已明确可对多中心试验中PET系统实现了标准化，消除了开展大型临床影像研究的障碍。会议也公开讨论了对于PET /MRI是否应在所有情况下都做全身显像，还是应在大多数情况最好应用于单个器官或局部病变的深入研究。会议的结论是，在不同领域的数据整合以及各相关人员认识的统一方面还有很多工作要做。此外，参会者还倡导对常规开展PET / MRI的工作人员进行联合培训和教育。大家一致认为，PET/MRI可以提高我们对正常和异常生物学现象的理解，使得我们能够活体观察疾病进程、代谢变化，肿瘤的发生发展以及监测药物治疗和干预的反应。因此，PET/MRI显像是推进医学和患者医疗保健进步的关键技术。
前 言
2017年3月27日至29日在德国蒂宾根大学城，举办了第六届正电子发射断层扫描（PET）/磁共振成像（MRI）研讨年会。该研讨会于2012年在蒂宾根第一次举行，专门致力于解决使用PET / MRI融合显像的方法学技术问题以及临床、科研应用[1]。本次研讨会的参会者囊括了几乎所有大洲，其中大多数来自欧洲，而且仅有五分之一的人曾参加过以前的研讨会。
自2016年上一次研讨会以来，使用PET / MRI仍以最初引入时一样的速度增长[1-5]。也就是说新的PET / MRI系统的安装率不如先前引入的PET / CT所见的那样显著增长。相反，安装PET/MRI的障碍仍然很大: 设备成本、高额运营费、缺乏适当培训的专业人员来操作和解读PET/MRI结果，以及缺乏循证医学的证据证明该技术在临床应用中的价值。然而，在过去的12个月里特别可以看到亚洲的装机速度加快，因此，以“全球升温（发展）”这一术语来概括描述今年的研讨会主题，因为PET / MRI的使用率在全球范围内逐步上升，特别是在临床应用方面，这也反应了影像领域对该技术价值的认识正在不断“升温”。促进PET /MRI接受度不断提高的另一个因素是，最初时PET/ MRI的系统配置设计呈多样性，而现在似乎已经统一一体化，即两种成像模式可以完全集成在同一机架上，因此是真正意义上实现了PET/MR同步采集。
曾经，蒂宾根研讨会的讨论主题，主要是早期系统的技术不足与解决办法，例如，如何使用基于MRI的图像序列来产生适当的校正图，以补偿PET图像中的光子衰减[2,3]。只要这些问题仍未得到解答，就很难专注于讨论未来如何最大限度的开发PET /MRI的应用。在本次研讨会上，参会者一致认为，这一特定问题最终得到了解决，其精确度足以满足大多数临床应用，并且/或与PET/CT水平相当，即PET/MRI的总体不确定性并不比PET/CT差，且被认为是临床可接受的。在物理与仪器讨论板块中的一位参会者甚至认为，对于只用于成人头颅大脑PET/MRI显像而言，基于MRI的衰减校正这一讨论可以“终结”。然而，需要承认的是，与PET/ CT一样，仔细审核PET / MRI图像质量和量化指标仍然是必要的。因此，值得注意的是，在今年的会议上，与以往相比更多的讨论聚焦于PET/MRI的未来应用，希望开始“更深入”地探讨图像中所包含的信息。
与以往会议报告一样，我们将会对热点讲座、对话板块和讨论板块中的主要成果进行简要总结。同样，我们也将重点展示在相关具体领域所取得的进展和存在的不足。最后，我们将再次遵守先前报告的一般惯例，指出PET / MRI关键问题上的进步（↑），稳定（↔）和退步（↓）。表1列出了PET / MRI相对于上一年相关情况变化的关键点。
表1. PET / MRI现状要点
↑科学和方法学改进的文件证据
↗建议改进方法，但需要进一步调查
↔自上次研讨会以来没有变化，但状态令人满意
↘尽管以前认识到需要改进，但在科学与方法技术方面几乎没有进展
↓证据不如以前建议的那么明确
最后，由于今年研讨会的讲座和讨论风格略有改变，目的是为了对PET / MRI的特定应用进行更详细地讨论，因此我们不再和以往会议一样详细讨论每个领域出现的新证据以及未来的新挑战。相反，我们将试图抓住讨论中反复出现的主题。
热点讲座
热点1：PET/MRI显像流程
2017年会议以一篇特邀稿开始，是关于为PET/MRI优化显像流程的注意事项及挑战的内容。在临床上操作PET/MRI系统有很多关键因素需考虑。首先，相对于PET/CT， PET/MRI在创收/维护费比上更具挑战性；其次，PET/MRI检查对报告者要求更高；最后，检查费比PET/CT更贵。本次讲座对PET/MRI在临床的一些特殊作用做了建议，并将其与其他形式的独立显像进行了比较（表2）。
表2. CT，PET和MRI各当前临床作用建议
（由A Beer, Würzburg提供）
CT 强大、快速的全身评估
PET “解决问题”的全身工具
MRI “解决问题”的特定区域显像工具
可以认为在神经病学和心脏病学中，为其开发的PET/MRI显像流程简单明了[6]。用2-脱氧-2-[18F]氟-D-葡萄糖（[18F]FDG）进行简单的神经PET/MRI检查可在20分钟内完成，而使用F-18标记的淀粉样配体综合性多参数方案，进行痴呆评估就需要至少45分钟；然而所有显像都在一个过程中完成。同样在心脏病学中，一个完整的检查可以在45分钟内完成，因为单个器官的显像非常适合于PET/MRI。PET和MRI在心脏病学中的互补性就是一个例子，即一方面使用[18 F]FDG评估心肌活力，另一方面MRI评估灌注和其他参数（室壁运动等）[3]，或者使用PET灌注绝对定量分析，结合MRI延时增强的疤痕组织评估。
然而，肿瘤学的显像流程相当具有挑战性，对于成年患者而言，PET/MRI显像可能仅限于使用PET/CT指导的主要（目标）病变、单个身体区域（如胸部、腹部、骨盆）或器官（如大脑、心脏、肝脏、胰腺）的研究。由于较长时间的磁共振显像方案，使得PET具较长的时间可以扫描，因此，可以给予更少放射药物剂量（因此可减少对受试者的辐射暴露），或采用连续列表模式动态采集，以便进行后续的建模及生成量化的PET图像。目前，PET/CT在肿瘤学中的主要作用之一，是对具有远处转移（M）和淋巴结扩散（N）肿瘤的分期，对于原发肿瘤（T）分期而言，则作用较少，这可能是PET/MRI的出现，可更多地揭示原发性肿瘤的特征，也许使用非FDG的放射性药物进行显像评估。例如，我们试想一下，即在注射放射性药物后的30-60分钟内，对包含原发肿瘤的区域进行动态PET/MRI扫描，采集所有感兴趣的MRI序列和原发病变中的PET代谢动力学过程，然后对患者进行常规全身PET/CT扫描对肿瘤进行分期，从而完成对远处转移和淋巴结转移的评估，这个过程从注射药物到扫描完成大概需60-90分钟。Hicks和Lau早在2009年就提出了这一概念[7]。重申之前图宾根研讨会上的讨论，用DWI-MRI（弥散加权成像）联合[18F]FDG对原发灶及淋巴结的评估已经被认为是过时的[4]；然而MRI包括DWI（弥散加权成像）对肝脏小病灶却有高敏感性和特异性，但此时[18F]FDG-PET显像可能是阴性的。
热点2:PET/MRI图像引导的放疗
第二大热点是PET/MRI图像引导的放疗。过去几年已经设计并使用了能够满足专用放射治疗设备需求的大口径PET/MR系统。在这一章节，我们简要回顾FDG-PET对肺癌患者等个体化靶体积勾画的价值。此外，非18F-FDG放射性示踪剂在放射性治疗计划（RTP）和监测放疗反应也重点讲述。临床上，在联合放化疗期间监测肿瘤乏氧和再氧合的能力，使放射肿瘤学家能够更深入地了解治疗过程中的潜在反应，这可能最终使患者获得更好预后。
基于PET肿瘤乏氧显像的个体化治疗的前瞻性临床研究，正在设计研究或已使患者受益。18F-FLT显像显示肿瘤在放疗中的另一个重要特征，如肿瘤细胞增殖在头颈部的鳞状细胞癌治疗中的预测价值，但是，由于18F-FLT的供应限制，阻碍了其广泛应用于大量的临床试验和最终的临床常规显像。理论上，18F-FDG PET显像、乏氧显像剂18F-FMISO或18F-HX4以及18F-FLT PET显像在决定肿瘤的生物靶区方面可能很有价值。再者，晚期非小细胞肺癌全球范围的临床Ⅱ期研究（临床研究编码NCT01024829）“PET BOOST”研究指出，对于18F-FDG高摄取的肿瘤应增加放疗调强剂量，因为可能低估肿瘤体积或应该在高危器官周围整个肿瘤体积边缘同时提高调强剂量（NCT0124829）。另外，在放射性肺炎的肺癌病人[8]或原发性脑肿瘤导致大脑认知功能下降的患者，或可作为评价HNSCC等原发肿瘤患者对治疗反应间接评估指标[9]，PET/MRI图像能够客观的评价肿瘤治疗后的正常组织所受的损伤。最后，在图像引导的高精度放疗时代，MR图像几何精准性非常重要。
最后，PET/MRI似乎在放疗中有许多潜在的用途，如结合功能成像来监测治疗反应的应用，在治疗过程中发现有无临床意义的治疗变化(图1)。然而，对于原发性肿瘤和正常组织，采用其他特异性显像剂而不是18F-FDG进行原发性肿瘤和正常组织研究也非常重要。
图1。口咽癌患者放疗前后PET/CT图像。a图放疗前18F-FDG PET/CT图像。口腔组织在粉红色区域，放疗靶区（CTV）在红色区域。b图18F-FDGPET/CT，放疗第4周，CTV体积明显减少。（感谢S. Zschaeck, MD, Charité BerlinS.提供病例）
热点3：组织成像
肿瘤微环境
最后一个热点着重回顾了与癌症相关的基本发现，特别是细胞水平上的发现，这已被认为是先进PET/MRI感兴趣的未来课题：即肿瘤微环境的评估。，PET/MRI可以检测肿瘤微环境的相似特征，其范围可扩大到整个脏器或机体水平。其中，因为讨论的一些参数是基于现有的显像生物标记物，如乏氧PET显像剂(例如[18F]FMISO)或胶原纤维显像（利用弥散MRI可以作为癌细胞迁移的一条通道），所以目前已经运用到实际临床工作中。
一些关于癌细胞迁移的研究表明，粘附斑激酶(FAK)是治疗实体肿瘤的潜在靶点。FAK是一种细胞内酪氨酸激酶，聚集到整合素簇或局部粘连的部位，是肿瘤微环境中细胞信号的多功能调节因子。FAK是包括整合素、细胞因子受体和生长因子在内的细胞表面受体信号转导的重要介质，甚至可以用来抑制细胞粘附迁移。基于本次讲座提出的临床前证据，FAK成像生物标记物将有助于活体上，结合MRI表观扩散系数(ADC)(胶原分布)、pH和乏氧序列在体内研究这一效应，从而更好地了解肿瘤的微环境。
本文还对肿瘤患者的组织大环境及其与恶病质的关系进行了综述。血清中脂质和胆固醇的磁共振波谱(MRS)已被证明是恶病质的预后指标，并建立在恶病质的肿瘤代谢分泌机制的基础上，利用PET/MRI的一体成像方法可用于预测和/或监测治疗反应。
本文根据近年来热成像的进展，提出PET/MRI在前列腺癌治疗中靶向性药物前体检测及其在肿瘤中的作用，如5-氟胞嘧啶(5-FC)转化为活性抗癌药物5-氟尿嘧啶(5-FU)，以及研究光免疫治疗效果的前景[10]。这些方法远远超出了PET/CT的能力，展示了PET/MRI潜在的独特应用前景。
讨论版块
讨论1：物理与仪器
之前的研讨会主要议题之一是使用基于MR衰减校正（AC）的准确性问题。目前已有超过250篇相关研究论文发表。尽管在重建的PET图像中，由于MR硬件本身的衰减可导致20％以上信号损失[11-13]。但本次研讨会参会人员及众多临床用户普遍认为，MR-AC处理的图像可以基本满足临床需要。PET / MR在神经系统应用时，MR多种序列，例如超短回波时间（UTE）和零回波时间（ZTE），可提供足够的信息来识别骨骼，或辅助定位的设备和线圈，可帮助建立准确的头部衰减图像[14]。由于有限MRI视野导致的周边身体截断伪影，也可通过使用梯度增强“HUGE”校正的B0均匀性得以改善[15];但这些替代解决方案因制造商而异。
值得注意的是， 现有的MR-AC算法的多样性给临床阅片者带来了挑战。PET/ CT只需要一键式一次快速全身CT扫描，就可为AC提供全部信息。与PET/CT不同，PET / MRI的AC就像一个“乐高工具箱”，需要多个模块来为全身PET / MR提供AC图像数据：包括用于软组织AC的Dixon序列，用于重建颅骨和骨骼的UTE和ZTE序列，用于校正截断伪影的HUGE或MLAA数据，以及CT模板用来校正RF线圈和检查床。显然，PET / MR这种复杂的AC方法容易出错，更需要像PET/CT 的AC那样方便、准确、稳健性好的“一键式”集成模式。
基于上述讨论，我们一致认为，尽管之前多项研究已经开发并评估了多种用于PET / MRI中的AC方法，但并非所有这些不同的技术都作为商业版本用于现有的PET / MRI显像系统。而PET / MRI用户实际使用情况是，同一制造商在不同单位使用的AC方法可能不一样，不同的制造商使用的AC方法更不一样。这就导致使用不同AC方法处理PET / MR图像的不一致性，这就与PET/CT的单一AC方法完全不同。未来需要将PET / MRI衰减校正标准化作为下一步的工作方向。
然而，会议提醒，正如一项连续两天对受试者扫描的研究所示，使用[18F]FDG PET/CT对SUVmax测量的可重复性可达±50%。这些差异是由于许多因素，包括生物和仪器组件等因素造成的。在这种情况下，应该考虑方法之间衰减校正因素的微小差异。
之前已经提出并探索了PET数据和MRI数据用于其他模式的图像重建的能力（即有MR依据的PET重建，有PET依据的MRI重建）。委员会讨论得出的结论是，使用MRI数据肯定会影响并改善PET图像的空间分辨率和图像量化（图2），但PET数据尚未在MRI重建中获得明显改进，因为它们的空间分辨率有限。在MRI扫描中检测到的运动数据，可用于在重建过程中校正MRI和PET数据中的运动伪影。这些技术的首次实现，就已经在商用PET/MRI系统上使用。最后，结论还增加了一个关于衰减校正的评论，就是利用PET数据中的飞行时间（ToF）信息，如果有的话，可在MLAA算法中进一步提高衰减校正的准确性。随着ToF 在PET/MRI系统的出现，这方面的工作正在积极推进。然而，即使没有MLAA，在带ToF的常规 OSEM重建也可以获得更好的图像质量，结果表明，ToF已经减轻了基于MR的衰减校正的伪影。
图2 PET和MR图像联合重建。模拟PET和欠采样（8个线圈中的5个）T1-w MR数据。首先进行独立重建，采用MR前联合总变异（TV）的最小二乘法重建和PET前联合总变异的ML重建。然后，联合总变异前同时进行MR和PET重建。PET图像的分辨率略有提高，而MR图像的改进看起来非常小（由J Nuyts, Leuven/BE提供）。
表3 总结了PET /MRI物理和仪器领域的进展。值得注意的是，当这些主题作为临床主题的一部分处理时，第四届（2015年）或第五届（2016年）研讨会没有安排这样的专题会议。总体而言，所有关键领域都取得了进展。如上所述，MR-AC方法的准确性和稳定性已得到很好的认可，研究工作现在转向验证多参数成像的新概念，例如图像提取的动脉血输入函数的应用。
表3. 自第一届研讨以来，物理学和仪器仪表的发展
中国医师协会核医学医师分会科普与信息化工作委员会科普与翻译组
本期内容由 沈晨天，唐毅，饶茂华，白侠，赵敏，张茜，靳会宾翻译，
程木华校译，李春林终审。
