阮 超, 王明麗, 陸國秀, 石慶學, 龐艷波, 王治國

1.大連醫(yī)科大學 北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院 研究生培養(yǎng)基地,遼寧 大連 116000;北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院 2.核醫(yī)學科;3.干部病房三科,遼寧 沈陽 110016

阿爾茨海默癥(Alzheimer′s disease,AD)是一種神經(jīng)退行性類疾病,由大腦中的神經(jīng)細胞受損引起,其主要病理變化之一是神經(jīng)元纖維纏結(jié)[1-3]。近年來,PET/MR已經(jīng)成功應(yīng)用于臨床。PET可以提供人體代謝水平的相關(guān)信息,MR可以獲得良好的解剖結(jié)構(gòu)和細節(jié)。PET與MR的結(jié)合在AD診斷中展現(xiàn)出巨大的潛力和作用[4-5]。因技術(shù)有限,PET圖像始終存在靈敏度及分辨率較低的問題。飛行時間技術(shù)(time of flight,TOF)可改善PET的圖像質(zhì)量,通過測量一對湮滅光子到達探測器的時間差,從而確定連接兩個探測器晶體的響應(yīng)線,可以通過識別沿著響應(yīng)線發(fā)生的重合事件來改善定位的準確性[6-7]。點擴散函數(shù)(point spread function,PSF)可以在有限的計數(shù)率掃描中提高圖像的分辨率與對比度。TOF與PSF均已被證實可以提高圖像的信噪比[8]。在診斷AD時,標準化攝取值比率(standardized uptake value ratio,SUVr)作為一個半定量指標具有重要參考價值,應(yīng)用不同的重建方式會對SUVr值產(chǎn)生影響。本研究旨在探討不同重建方式在18F-AV 1451 PET/MR圖像重建中的應(yīng)用價值?，F(xiàn)報道如下。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院自2021年3月至2022年8月收治的22例行18F-AV 1451 PET/MR檢查的AD患者為研究對象。納入標準:簡單精神狀態(tài)檢查量表評分≤26分;臨床癡呆定量表評分≥1分;蒙特利爾認知評估量表評分>24分;符合《2018中國癡呆與認知障礙診斷指南》[9]中AD診斷標準;圖像質(zhì)量合格。排除標準:既往有其他精神類或神經(jīng)類疾病;因頭動等偽影導致圖像模糊。其中,男性8例,女性14例;年齡53～84歲,平均年齡(69.41±7.83)歲。本研究經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會批準。所有患者均簽署知情同意書。

1.2 研究方法 所有患者靜脈注射8～10 mCi18F-AV 1451,休息80 min后進行PET掃描,掃描時間20 min。掃描時,患者取仰臥位,頭部正中矢狀面垂直于臺面并使用頭部專用線圈進行成像。PET的掃描范圍包括顱頂至顱底,視野為25.6 cm×25.6 cm,矩陣256×256。MR采集時使用3D T1加權(quán)成像序列,重復時間8.5 ms,回波時間3.2 ms,視野為25.6 cm×25.6 cm,矩陣256×256,采集層厚1 mm。掃描獲得的PET圖像應(yīng)用以下方式進行重建:有序子集最大期望值法(ordered subset expectation maximization,OSEM);OSEM+TOF;OSEM+PSF;OSEM+TOF+PSF。重建后的圖像均采用Matlab R2018b中的SPM12進行處理。根據(jù)蒙特利爾神經(jīng)病學研究所提供的解剖自動標記模板進行腦區(qū)分割并提取標準化攝取值(standardized uptake value,SUV)。通過腦區(qū)體積的權(quán)重計算整合成額葉、頂葉、顳葉、枕葉及扣帶區(qū)等多個腦區(qū),同時選擇小腦區(qū)域為參考區(qū)域,計算各個腦區(qū)的SUVr值。SUVregion為所選腦區(qū)SUV值,SUVbackground為小腦區(qū)域SUV值,σ為小腦區(qū)域的標準差值,SUVmean為腦區(qū)平均值,SD為小腦區(qū)域標準差值。對比度、信噪比、SUVr值計算公式如下:

1.3 觀察指標 記錄并比較應(yīng)用OSEM、OSEM+TOF、OSEM+PSF、OSEM+TOF+PSF 4種重建方式重建腦部PET圖像的對比度、信噪比、SUVr值。

2 結(jié)果

2.1 不同重建方式所得PET圖像比較 1例66歲女性AD患者應(yīng)用不同重建方式得到的PET圖像見圖1。OSEM+TOF+PSF重建方式增加了腦PET圖像的對比度,灰質(zhì)結(jié)構(gòu)更加清晰。

2.2 不同重建方式下各腦區(qū)對比度比較 與OSEM比較,OSEM+TOF、OSEM+PSF、OSEM+TOF+PSF在額葉、頂葉、顳葉、枕葉、扣帶區(qū)的對比度均增加,差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 不同重建方式下各腦區(qū)對比度比較[M(Q1,Q3)]

2.3 不同重建方式下各腦區(qū)信噪比比較 與OSEM比較,OSEM+TOF、OSEM+PSF、OSEM+TOF+PSF在額葉、頂葉、顳葉、枕葉、扣帶區(qū)的信噪比均增加,差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 不同重建方式下各腦區(qū)信噪比比較[M(Q1,Q3)]

2.4 不同重建方式下各腦區(qū)SUVr值比較 與OSEM比較,OSEM+TOF、OSEM+PSF、OSEM+TOF+PSF在額葉、頂葉、顳葉、枕葉、扣帶區(qū)的SUVr值均增加,差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表3。

表3 不同重建方式下各腦區(qū)SUVr值比較[M(Q1,Q3)]

3 討論

18F-AV 1451 PET/MR在診斷AD時具有重要臨床價值[10]。18F-AV 1451作為一種應(yīng)用于PET成像的放射性示蹤劑,對Tau蛋白沉積具有高親和力,可以特異性顯示Tau蛋白病變的腦區(qū)[11-13]。PET成像因其技術(shù)的限制,圖像分辨率始終無法滿足臨床需要。為解決此類問題,在圖像采集和重建時,在原有OSEM基礎(chǔ)上,加入TOF與PSF以改善PET圖像的質(zhì)量。TOF與PSF可以改善PET圖像的對比度和信噪比,提高SUVr值準確性,均衡圖像質(zhì)量[14-16]。

本研究結(jié)果顯示,與OSEM比較,OSEM+TOF、OSEM+PSF、OSEM+TOF+PSF在額葉、頂葉、顳葉、枕葉、扣帶區(qū)的對比度均增加,差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。這表明,應(yīng)用TOF和PSF可以提高圖像的對比度,與Shang等[14]研究結(jié)果一致。本研究結(jié)果顯示,與OSEM比較,OSEM+TOF、OSEM+PSF、OSEM+TOF+PSF在額葉、頂葉、顳葉、枕葉、扣帶區(qū)的信噪比均增加,差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。這提示,應(yīng)用TOF和PSF可以提高圖像的信噪比。Huang等[17]研究發(fā)現(xiàn),TOF和PSF可以顯著提高小病變和低對比病變的SUVr值,獲得更佳的圖像質(zhì)量,提高病灶的檢出率。本研究結(jié)果還顯示,與OSEM比較,OSEM+TOF、OSEM+PSF、OSEM+TOF+PSF在額葉、頂葉、顳葉、枕葉、扣帶區(qū)的SUVr值均增加,差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。這提示,應(yīng)用OSEM+TOF+PSF在不同腦區(qū)中均能顯著提高SUVr值,更清晰地顯示出病變的異常高攝取。

綜上所述,應(yīng)用TOF和PSF可以提高腦PET圖像的對比度和信噪比,使SUVr更準確,聯(lián)合應(yīng)用OSEM+TOF+PSF的圖像質(zhì)量更佳。