European Radiology :無需CT的全身PET智能衰減校正技術
近日,中國科學院深圳先進技術研究院勞特伯生物醫(yī)學成像研究中心胡戰(zhàn)利研究員團隊與中山大學附屬腫瘤醫(yī)院以及上海聯影醫(yī)療公司合作,研發(fā)了一種無需CT的全身PET智能衰減校正技術,有效降低了臨床 PET/CT檢查中多次CT掃描對于患者的輻射劑量,相關成果以“Learning CT-free attenuation-corrected total-body PET images through deep learning”為題發(fā)表在放射醫(yī)學領域權威期刊European Radiology(IF=5.9)上。
PET/CT成像是一種特異性強、靈敏度高的臨床檢查技術,被廣泛應用于腫瘤、神經類疾病和心腦血管等疾病的早期診斷和療效評估。衰減校正技術在PET/CT成像過程中至關重要,其能夠校正因 光子穿越人體組織造成的衰減效應,保證PET的定性和定量診斷精準性。在PET/CT成像過程中,CT掃描為PET衰減校正提供了解剖定位的衰減校正圖( Map),使得CT成為了PET/CT掃描的主要輻射來源。尤其,在療效評估期間同一患者會多次進行PET/CT 掃描,將同步累計遭受多次的CT輻射傷害。近年來,上海聯影公司推出的2米全景PET/CT (uEXPLORE) 設備可以從分子層面實時觀測人體全身生理和病理過程,并且可以顯著降低PET輻射劑量,2米全景PET/CT 設備的成功推出也使得全身CT的輻射負擔更加明顯。
研究團隊立足于解決2米全景 PET/CT 設備的輻射劑量問題,研發(fā)了一種無需CT的全身PET智能衰減校正技術。臨床采集了112名人體全身掃描數據,構建Cycle-GAN網絡結構尋找NAC(未衰減)PET圖像和AC(衰減)PET圖像之間的映射關系;另外,考慮到人體不同解剖部位兼具一致性和特異性,身體解剖先驗信息被引入網絡模型中增強約束(如圖1)。實驗結果表明,提出方法生成的衰減校正PET圖像與真實衰減校正PET圖像非常接近,在不同的解剖部位中圖像質量更好、對比度更佳。在量化分析中,平均PSNR和SSIM值分別為36.92?? 5.49 dB(p<0.01)和0.980?? 0.04(p<0.01),與未衰減PET圖像相比提高了20% 和35%(如圖2)。此外,在不同感興趣區(qū)域分析的Pearson相關系數均大于0.95(如圖3);比較多個不同低劑量掃描協(xié)議的結果,同樣驗證了提出方法的有效性(如圖4)。
綜上,本研究有效解決了2米全景 PET/CT 成像過程中的衰減校正輻射劑量問題,期望未來能推廣到短軸PET/CT、PET/MR系統(tǒng)當中,在實際應用中發(fā)揮重要的臨床和產業(yè)價值。
中國科學院深圳先進技術研究院碩士研究生李文博、副研究員黃振興為論文第一作者,胡戰(zhàn)利研究員為論文通訊作者。該研究得到了國自然數學天元重點專項、國家重點研發(fā)計劃重大科學儀器項目、廣東省卓越青年團隊項目、深圳醫(yī)科院原創(chuàng)探索項目、深圳市杰青項目/重點項目的資助。
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