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多模态正电子发射断层扫描（PET）推动临床前成像技术发展
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临床前成像对于从器官、组织、细胞和分子水平层面研究疾病状态背后的生物学过程至关重要，对于评估新疗法的疗效和安全性、了解药物在组织中的分布模式同样很有帮助。本文通过实例介绍了多模态PET成像在肿瘤、心脏病学中的应用和技术发展前景，很有启发意义，可别错过！
作者：SonicaVanWyk，BrukerBioSpin核分子成像市场产品经理
临床前成像（PCI）对于从器官、组织、细胞和分子水平层面研究疾病状态背后的生物学过程至关重要。揭示身体对生理或环境变化的反应推动了寻找治疗药物对抗疾病的研究工作。新疗法的疗效和安全性也可以通过临床前成像进行评估，以便研究人员了解药物在组织中的分布模式。作为广泛应用于放射学、核医学、地球物理学和材料科学等领域的一种成像技术，断层扫描技术能根据物体的截面或投影提供有关物体的三维信息。常见的例子包括X射线、计算机断层扫描（CT）、正电子发射断层扫描（PET），以及单光子发射计算机断层扫描（SPECT）。
CT扫描可提供受测对象的解剖学信息，而PET则通过提供功能成像，显示生物分子活动在体内的空间分布。PET作为临床诊断以及临床前用途目的的技术，发展于20世纪50年代，其应用范围伴随放射性药物（一组能发出辐射的药物，通常包括放射性示踪剂）的开发而扩大。临床前研究用PET方便用户在同一个动物受测对象身上进行重复实验，以此提供强有力的有统计学价值的数据，从而减少研究所需的动物数量。因此，使用非侵入性活体成像技术提高每只动物的利用价值就变得越来越重要。
监测肿瘤发展许多癌症与高于正常细胞的新陈代谢转换有关。葡萄糖摄取情况可通过PET以及注射放射性标记的葡萄糖类似物示踪剂——如氟-18（18F）-氟脱氧葡萄糖（18F-FDG）进行量化。这种方法还可用于检测肿瘤负荷和分子生物标记物，从而助力癌症检测和治疗反应评估。PET/CT以及最近的PET/MR，均被用于确定18F-FDG的聚集区域，以获得半定量标准化摄取值（SUV），辅助诊断肿瘤的恶性程度。
各临床前实验室越来越意识到PET/MR对肿瘤研究的好处。得益于MRI对软组织成像的独特能力，用户可以看到真正的肿瘤边缘，并评估单个肿瘤内的示踪剂分布，以生成所需的感兴趣体积（VOI），进而更准确地计算SUV。肿瘤边缘检测是对临床前癌症PET研究的一个独特而重要的增强。
技术发展为了提供一流的成像结果，PET系统必须满足一系列性能标准。探测器中阻止伽马射线的材料（闪烁体）以及探测器设计都会影响图像分辨率和灵敏度。闪烁体晶体的大小则会影响PET分辨率，致密、厚实的晶体通常是PET探测器的首选材料，因为它们能够阻挡尽可能多的伽马射线。高分辨率成像还要求对环形直径和相互作用深度（DOI）校正进行优化。PET的灵敏度也有赖于近年来迅速发展的晶体技术。与传统使用的像素晶体相比，连续晶体可以更好地测量光线分布，并大幅提高分辨率和灵敏度。
新的光探测技术与新型先进PET系统中的连续晶体闪烁体相结合，具备了无与伦比的成像能力。在这一系统中，连续晶体与硅光电倍增管（SiPM）光电传感器耦合，以准确测定探测器晶体内伽马光子相互作用的所有三个空间坐标，从而产生亚毫米级的空间分辨率，毋须考虑正电子。这就是全视场精度（FFA），它带来了不受可变样本定位影响的、更具重现性的数据，以及更可靠的大样本或全FOV内多个动物的成像，提高了临床前成像的准确性和通量。SiPM技术也因其与磁共振采用的强磁场的兼容性而变得越来越受欢迎。
未来方向作为一种高灵敏度的非侵入性技术，PET可以帮助人们更好地了解疾病的根源，改进检测和治疗方法。临床前PET研究促进了成像生物标记物的发展，其目标是将这些标记物转化为临床应用，以识别有风险或处于疾病早期的患者。多模态系统使研究人员可以简单地将PET成像与CT、SPECT和MRI技术的优点相结合，从而获得最理想的成像结果。
2.NekollaSG,RischplerC,PaschaliAandAnagnostopoulosC(2017)Cardiovascularpreclinicalimaging,QJNuclMedMolImaging,61:48-59,DOI:10.23736/S1824-4785.16.02960-5.