颠覆行业认知？“全光子成像”是什么？

目前核医学领域的发展方向大致有以下几种：诊疗一体化的探索、成像设备的探索。其中对于成像设备的探索主要集中在多模态融合设备的探索（PET/CT、PET/MR）以及PET设备本身的提升上，如联影和西门子的Total-body PET，主要是通过提升晶体长度和算法来实现。

今天小编和大家一起来学习一篇文献，主要介绍了Whole Gamma Imaging（WGI）这种特殊的成像设备。WGI字面翻译为“全伽马成像”，但小编私以为“全光子成像”更信雅达。这种成像方式是一种融合了正电子成像（PET）和康普顿成像的新型成像体系，是一种不同于PET/CT、PET/MR这种与解剖信息融合的成像体系。它主要是将某种核素的多种能量的光子“一网打尽”的手段。

为了更好地理解WGI，小编先来介绍一下康普顿成像。

是一种先进的功能成像技术，它基于康普顿散射效应来定位放射源（通常是注入患者体内的放射性药物），不是传统核医学成像中常用的机械准直器，类似于PET成像的“电子准直”。它利用一个由至少两层探测器组成的系统。

当一个γ光子在其中发生康普顿散射时：第一层探测器记录散射事件（相互作用1），并测量散射光子的部分能量和位置。散射后的光子继续飞行，在第二层探测器被吸收（相互作用2），并记录其剩余能量和位置。通过这两个相互作用点的信息（位置和能量损失），可以重建出γ光子的原始来源方向，形成一个“事件圆锥”（Event Cone）。收集数百万个这样的事件后，通过算法重建，就能精确地定位出放射源在体内的三维分布图像。

目前有研究报道的WGI主要利用的是⁸⁹Zr这种核素，它是一种长半衰期的部分正电子核素，在免疫PET成像中独占鳌头。但是⁸⁹Zr衰变产生的正电子能量较高，图像质量略差于常用的¹⁸F。而且⁸⁹Zr衰变种只有23%是正电子衰变，有高达77%的比例会进行电子俘获衰变，这种衰变的退激过程中会释放能量为909keV的光子。而WGI中的康普顿成像利用的就是这种高能粒子。这种对于某个核素全能量谱光子的成像，形成了本文介绍的“全光子成像”。

（a）双层DOI GSOZ散射探测器实物图，(b) 新型散射探测器环示意图，(c) WGI第三代原型机（WGI-3）实物图。

康普顿-PET图像重建过程原理图

荷瘤SICD小鼠的(a)PET、(c)康普顿与(e)康普顿-PET融合重建图像。自上而下分别为注射⁸⁹Zr-抗CD38抗体后第4、6、8及12天成像。∗颜色变化表示每次扫描中每个体素计数从最小值到最大值的范围。(b)、(d)、(f)分别为PET、康普顿及融合图像中注射后不同天数各器官的SUV值。在肿瘤区域观察到⁸⁹Zr-抗CD38抗体的明显聚集，PET与融合图像中的SUV值均达到9。

可能有读者观察到融合图像较纯PET图像没有肉眼可见的差距。但是事实上，在低计数的情况下，WGI的信号噪声要明显小于PET图像。

NEMA NU4 IQ 性能测试模型各重建图像均匀性区域内，不同迭代次数对应的百分比标准偏差（%STD）曲线。测量时间为：(a) 1小时 及 (b) 2分钟（均为平均值）。