动态PET成像

PET成像

测量人体内新陈代谢和化学变化，提供组织代谢功能的特异性影像信息。疾病发展初期，病变组织的代谢水平已经明显异于正常组织，而形态结构处于正常状态，PET图像实现了疾病的早期诊断。

PET图像无法准确定位病变组织，扫描时间较长，费用较为昂贵。

• PET/CT
• PET/MRI

「四定」

1. 定位，发现并确定病变组织位置。
2. 定性，确定病变组织的生理性质，鉴别良恶性。
3. 定量，组织功能参数。
4. 定期，确定病变组织发展阶段。

动态PET成像

动态PET成像提供连续时间点上的示踪剂分布图像，揭示了示踪剂活度随时间的变化规律。通过后期对动态PET 序列图像应用动力学模型，可进一步获取组织器官的功能参数，如局部血液流量、新陈代谢速度和物质转运速率等，从而在分子水平上对患者体内代谢功能状态进行描述。

心肌灌注显像

Myocardial Perfusion Imaging, MPI

示踪剂随著血液流动到达心肌组织，被有活性的心肌细胞摄取，而病变的心肌细胞无法摄取，造成心肌组织的示踪剂摄取量存在差异。

心肌灌注动态PET显像

心肌灌注动态PET显像（MP-PET）可提供时间轴上心肌组织对示踪剂的摄取变化信息，应用动力学模型可获取患者体内的示踪剂传输效率K1，冠状动脉血流储备（Coronary Flow Reserve，CFR）以及心肌血流量（Myocardial Blood Flow，MBF）等绝对定量参数，为冠心病的鉴别诊断、疗效观察以及后期的治疗决策提供准确可靠依据。

Challenge

单个时间帧光子计数少，图像受杂讯影响大，质量严重退化。

Methods

>>Maximum-Likelihood Expection-Maximum, MLEM

对单帧投影数据应用。

• 杂讯水平显著提高
• 图像质量严重退化

>>引入先验的图像重建策略

• 先验模型的选择复杂

>>4D 重建

利用动态PET序列图像的时空相关性。

• 优化和计算复杂
• 不适用于临床

>>图像恢复策略

在图像域中对（应用MLEM演算法或者OSEM演算法等）重建的PET杂讯图像进行恢复。

图像恢复

Image restoration

• 高斯滤波

滤波核空间移不变，无法保持组织结构的边缘细节信息，产生模糊效应。

• 边缘保持滤波/非局部均值滤波

恢复效果依赖于滤波过程中超参数的选取。

• 引入CT/MRI解剖信息

受PET图像域解剖图像之间的匹配程度影响大。

• HYPR

利用合成图像的高信噪比改善时间序列图像的信噪比。

• 基于稀疏特性

引入总变分正则化项/基于小波分解（频域滤波），考虑动态图像序列之间的关联性。

参考文献：

1. 马晓勉, 路利军, 高园园,等. 基于低秩框架的心肌灌注动态PET图像恢复[J]. 暨南大学学报(自然科学与医学版), 2016, 37(1):78-86.

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