目前，一種將 PET和MR(核磁共振)融為一體的新的醫(yī)學(xué)檢查技術(shù)被粒子物理學(xué)家們已經(jīng)發(fā)明創(chuàng)造了,優(yōu)點(diǎn)是：圖像質(zhì)量更佳而輻射更少。歐洲物理研究所大量的研究表明，目前癌癥患者的檢測(cè)需要高劑量的輻射。奧斯陸大學(xué)的粒子物理學(xué)家已經(jīng)發(fā)明了一種將PET和MRI組合在一起的特殊的新型醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，這種組合將會(huì)使患者接受的輻射明顯低于目前的技術(shù)。

PET是正電子發(fā)射體層攝影的縮寫(xiě)，該檢查可以顯示癌細(xì)胞在體內(nèi)存在的位置，但如果醫(yī)務(wù)人員不能適當(dāng)?shù)貙┘?xì)胞定位于骨與軟組織，PET掃描對(duì)疾病的詮釋就比較困難。而這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)把PET影像與能夠顯示解剖圖像的CT(計(jì)算機(jī)體層攝影)或MR(核磁共振)掃描對(duì)比結(jié)合分析解決。

CT掃描可以顯示人體的三維X線影像，MR掃描通過(guò)射頻及強(qiáng)的磁場(chǎng)獲得圖像，MR對(duì)軟組織的分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于CT，但MR掃描的缺點(diǎn)是檢查價(jià)格昂貴且檢查耗時(shí)長(zhǎng)，其優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有電離輻射。

目前，絕大多數(shù)醫(yī)院使用的是PET-CT,但這種組合有很大的弊端。一次PET-CT檢查發(fā)出的輻射量高于在一年時(shí)間內(nèi)平均基線輻射劑量的10倍，為了明確治療是否有效，許多癌癥患者必須多次受檢，患者在治療中接受的總的輻射量因此會(huì)非常的高，挪威奧斯陸大學(xué)物理系粒子物理研究院Erlend Bolle說(shuō)。

動(dòng)物研究掃描儀

現(xiàn)今，有兩種PET技術(shù)，各有特定的用：一種用于病人的臨床檢查，另一種技術(shù)應(yīng)用于動(dòng)物體測(cè)試新藥物，讓研究人員發(fā)現(xiàn)新的優(yōu)化和更好的癌癥療法。最近，西門(mén)子和飛利浦公司已經(jīng)為病人發(fā)起設(shè)計(jì)了一種將PET/MR組合在一起的新的掃描儀。奧斯陸大學(xué)粒子物理學(xué)家們最先開(kāi)發(fā)了一種專(zhuān)門(mén)適用于動(dòng)物掃描的 PET/MR掃描儀。

高分辨率PET掃描儀不僅有較好的圖像質(zhì)量，其高的靈敏度使它在檢查中僅使用一半的輻射劑量而不影響圖像的質(zhì)量，這會(huì)開(kāi)啟一個(gè)新的研究領(lǐng)域，促使減低臨床掃描儀的輻射劑量，尤其是乳腺和大腦的掃描，因此，我們希望飛利浦和西門(mén)子公司對(duì)這個(gè)技術(shù)感興趣，Bolle對(duì)阿波羅研究雜志社說(shuō)。

博爾與他的三維同事一起已經(jīng)組裝了一臺(tái)PET，該機(jī)器如此之小以至于可以置入MR機(jī)內(nèi)，因此兩機(jī)器的圖像可以同時(shí)攝取，而且醫(yī)務(wù)人員不需要糾正兩種圖像疊合在一起的錯(cuò)誤。

吃光所有的光子

在一次標(biāo)準(zhǔn)的PET檢查中，放射性同位素附加在糖分子上注入患者體內(nèi)，1小時(shí)以后可以生成PET圖像，當(dāng)糖被分布于全身時(shí)，癌細(xì)胞比正常細(xì)胞消耗糖分加快，所以放射性的r粒子濃聚在癌細(xì)胞中。R粒子在相對(duì)方向發(fā)出兩套光子，這就是所謂的平行(匹配)光子。

為了跟蹤放射源，PET掃描儀必須識(shí)別相關(guān)的平行光子，這就是目前PET掃描儀的巨大變化之一。只要光子順利以直角撞擊探測(cè)器，當(dāng)它們被捕獲后，有可能算出這兩套有聯(lián)系的光子。當(dāng)這些光子以同一角度撞擊探測(cè)器時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題，這導(dǎo)致對(duì)測(cè)量碰撞點(diǎn)的一個(gè)很大的不精確性風(fēng)險(xiǎn)，降低了圖像的質(zhì)量。

在第一次撞擊時(shí)只有一半的光子堆積所有的能量，在隨后的撞擊中，僅有一些能量堆積在光子改變的方向而其余的能量則散布在別的地方。電流探測(cè)器沒(méi)有深度信息，因此不能重建出這些光子的位置。Bolle說(shuō)：“為了捕獲到所有的光子，我們用5排探測(cè)器以三維方式探測(cè)光子的位置”。

目前的儀器，為了讓光子盡可能的以直角的角度撞擊探測(cè)器，把病人整體盡可能的定位于機(jī)器的中心是很重要的。因此，病人與探測(cè)器之間較遠(yuǎn)的距離也是重要的，這個(gè)方案有一個(gè)很大的弱點(diǎn)。當(dāng)掃描儀兩側(cè)有較大的開(kāi)口時(shí)，許多光子就會(huì)丟失，這會(huì)降低圖像的質(zhì)量。病人與探測(cè)器之間的距離越近，圖像的敏感度越高。

奧斯陸大學(xué)的新PET掃描儀，即使受試動(dòng)物躺在探測(cè)器的旁邊，也可以得到優(yōu)質(zhì)的圖像。“我們已經(jīng)設(shè)法使其靈敏度提高一倍。在實(shí)踐中，我們可以通過(guò)使照相的速度加快一倍，或者只使用一半的放射劑量得到與前述相同質(zhì)量的圖像。”

新的晶體

新的探測(cè)器是由全新的晶體和光導(dǎo)裝置組成的。在每個(gè)五排探測(cè)器中，水晶針被放置在一個(gè)橫向鋪放的光導(dǎo)纖維上面。“這是一種測(cè)量r粒子的全新的方法。探測(cè)器如此放置，以便掃描的空間為矩形。”

“現(xiàn)在的掃描儀圍成一個(gè)圈。這意味著每個(gè)探測(cè)器模塊之間有一個(gè)間隙，而光子穿過(guò)該間隙時(shí)會(huì)消失。現(xiàn)在，我們已經(jīng)從各方向完全覆蓋晶體，我們能在一秒鐘內(nèi)捕獲幾百萬(wàn)粒子。但是，這不能定期發(fā)生，我們每一微毫秒測(cè)量，如果我們測(cè)量的速度不夠快，我們會(huì)得到錯(cuò)誤的信息。”

早期數(shù)字化

把PET掃描儀的所有部分放在一起就像樂(lè)高積木。在較早階段數(shù)字化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)多于目前的PET方案，這些數(shù)據(jù)庫(kù)可以發(fā)送到任意數(shù)量的計(jì)算機(jī)。圖像程序在檢查過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生。

“盡管我們現(xiàn)在是做一個(gè)動(dòng)物掃描儀，它可以很容易被改建為醫(yī)用掃描儀”博爾注釋到。他通過(guò)在歐洲粒子物理研究所大量的大爆炸實(shí)驗(yàn)中獲得這個(gè)想法，這些實(shí)驗(yàn)是在世界上最大的物理實(shí)驗(yàn)室用巨大的探測(cè)器探測(cè)世界上最小的粒子。這項(xiàng)研究的資金是由挪威的研究委員會(huì)和瑞士的國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助的。