Filling the blank — PET/CT的历史

原创Z MI V CLUB

本期为大家带来，由PET/CT的发明者之一：David Townsend教授，讲解研发世界第一台PET/CT时，那些不为人知的故事（文末附完整视频）。

在设计之初，David Townsend教授和他的团队对PET/CT进行了深度的灵 魂 拷 问：

§ 哪些是PET/CT必备的功能？

§ PET/CT定量的“长期”愿景是什么？

§ 最初的PET/CT设计方向有哪些？

灵魂拷问1：哪些是PET/CT必备的功能？

1995~1998年，Townsend教授和他的团队在Pittsburgh建造了第一台PET/CT原型机。他们认为，PET/CT必须要：

1. 能在同一个系统中将解剖图像和功能图像进行配准融合，

2. 可以用CT图像对PET进行衰减校正。

尽管团队的目标非常明确，但遇到的困难是一个接一个：

一、CT和PET的配准偏移：

检查床随着床体的移动，在床板向前延伸的过程中，床板会因重力作用向下略微弯曲，导致CT和PET的配准发生误差。为此，西门子研发了现在大家熟悉的沿轨道移动的检查床。

二、呼吸运动的影响：

呼吸运动在肺底和肝顶部会形成运动伪影，伪影会影响医生的视觉评估，同时也影响CT对PET图像的衰减校正。

三、CT和PET视野(FOV)不匹配：

CT通常是50cm视野，而PET视野可能是60、65甚至70 cm，这导致了二者视野不匹配。通过算法将CT视野进行拓展，实现在PET视野范围内进行全面的衰减校正。

四、CT硬化线(beam hardening)和造影剂问题：两者都会影响衰减校正。

五、PET/CT影像专用浏览器：要同时观察PET和CT影像，必须开发一个能显示融合影像的专用浏览器。

灵魂拷问2：PET/CT设计之初，对定量功能的“长期”愿（yan）景（jiu）有哪些？

从1995年开始，Townsend教授及其团队对PET/CT定量的精准性及临床应用做了一系列研究：

包括各种校正算法（衰减校正、散射校正、不同造影剂下的校正算法等）、重建算法、用PET/CT指导癌症治疗等等。

其中，Townsend教授特别提到了PET/CT的连续进床技术(continuous bed motion, CBM)。教授指出，既往由于床的运动精度不足，无法实现连续进床扫描。但他们在2004年的研究中就发现，连续进床的扫描方式可以提高PET/CT图像定量的准确性。

灵魂拷问3：PET/CT最初的设计方向？

以上这些早期的研究成果直到今天对于PET/CT系统都是非常重要的。Townsend教授团队利用这些研究结果对原型机进行改进，并且对三百名不同类型的癌症患者进行了PET/CT扫描。

结果证实：全新的PET/CT融合影像系统既能满足病灶的精准定位，同时也能识别正常的生理性摄取。在这份最初的观察研究中，约有20~30%的患者因为PET/CT检查，改变了原来的诊断或治疗方案。

2001年，西门子在原型机的基础上，发布了世界上第一台商业化的PET/CT系统：Biograph Classic，并于当年在Tennessee大学正式安装使用。

PET/CT在临床中的应用就此拉开了序幕......

PET/CT定量的发展方向

在之后的演讲中，Townsend教授提出了他个人认为在PET/CT定量方面至关重要的问题：

o监测注射质量：

注射放射性药物时，一旦发生渗漏，将产生完全不同的SUV值和时间活度曲线。

o低剂量PET成像：

以极低的剂量进行PET/CT成像时，如何确保定量的准确性。包括低剂量PET、低剂量CT及相应的校正技术。

o多参数PET成像：

多参数成像技术将超越SUV，从图像中提取更多的定量信息。

演讲的最后，Townsend教授再次郑重感谢他的团队——那些和他一起创造历史的人们。

除了以上正经内容之外，Townsend教授还在演讲中：

- 与Richard Wahl教授“互怼”

- 感谢Ritual教授帮他拍照片

- 纠正了Matt对于1999年美国时代杂志封面的错误描述

- 对Johnathan荣登Times的“嫉妒”

以及，

- 抱怨永远难用的幻灯笔......

于是，这样一位幽默又傲娇的教授引起了本编的好奇...

简单一搜：

David Townsend教授简介

粒子物理学博士，核物理学家，PET/CT发明者之一。

Townsend教授在上世纪80年代初就开始从事PET系统的研发工作，设计和制造了第一台基于BGO晶体探测器的PET系统。1995年，Townsend教授提出并主持了第一台融合影像PET/CT系统的设计、研究和制造项目。这台PET/CT系统被《时代》杂志评为2000年度最伟大的医学发明，完美结合CT和PET技术的各自优势，彻底改变了医学影像诊断学，使癌症的早期诊断成为可能，更好的实现治疗疗效监测和评价。为了表彰他在PET/CT方面的工作，Townsend教授获得了2004年分子影像学学会颁发的杰出临床科学家奖；他与Ronald Nutt教授（PET/CT共同发明者）分享了2010年IEEE医疗技术创新奖。目前Townsend教授被新加坡国立大学任命为新加坡A STAR-NUS临床成像研究中心主任。

然后，又稍微复杂的一搜：

Emm…膝盖是什么？