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腫瘤影像檢查的新利器:正子暨磁振攝影機(PET/MRI)

台北榮民總醫院核子醫學部 王世楨 主任

前言
西元1974年Michael Ter-Pogossian, Michael E phelps和Edward Hoffman三位學者於美國華盛頓大學(美國密蘇里州聖路易市)發展出正子造影技術,正子造影技術的初期運用大部分集中於腦部新陳代謝之研究,再加上正子造影技術需要有製造短半衰期的迴旋加速器配合,所以無論是技術上或經費上都不是一般的醫院可以負荷,這也造成正子影像技術無法像電腦斷層(CT)及磁振造影(MRI)那麼普遍。直到1988年美國HCFA(Health Care Finance Administration)針對數種癌症:肺癌、黑色素瘤、結腸癌、淋巴癌、食道癌、頭頸癌(含甲狀腺癌)、乳癌…,給予正子影像檢查給付,自此之後,各家醫院如雨後春筍紛紛採購正子造影設備,台灣的健保及也參考美國HCFA的給付於2004年7月1日開始給付正子造影設備。

正子造影技術在經過多年使用之後,發現正子造影技術有兩大缺點即須克服:1. 缺乏解剖結構資訊(無法正確地了解病灶位置),2. 造影檢查時間太長(一次檢查需40分鐘,對於身體狀況不佳的受檢者恐怕無法接受)。西元1995年David Townsend於美國匹茲堡大學提出PET/CT之概念,並且於1998年完成PET/CT的原型機,至此終於可於一次的造影檢查中同時呈現生理學及解剖學影像,從此各家廠商紛紛推出PET/CT機種,而只有PET的單純機種則面臨淘汰困境。

PET/MRI的研發
PET/CT在臨床大量使用之後,發現有三個缺點需要改善:1. CT在軟組織方面的解析力不如MRI,2. CT檢查所造成的輻射,3. 目前的PET/CT造影檢查並不是真正的同時接收正子與CT的影像資訊,以致有時在影像融合方面會有一點問題。各家廠商在瞭解這個問題之後,就開始想到是否可比照PET/CT將PET與MRI結合在一起,科學家們也發現將PET與MRI結合在一起之困難度,遠遠超過將PET與CT結合在一起,這是由於PET機器內之重要組件光信增強管(photomultiplier tube)會受到MRI磁場的干擾而無法運作,在經過多年的努力終於發展出APD(Avalanche Photo Diodes),使用APD的PET終於克服了與MRI不相容的問題,德國西門子公司於2010年的北美放射醫學會年會宣稱,他們已成功地發展出PET/MRI,此項技術於2012年獲得FDA的許可,國外目前已有多家醫學中心使用PET/MRI,國內台灣大學附設醫院和長庚醫院也已進行採購PET/MRI,相信在今年內國內就可擁有PET/MRI造影設備。
當然磁振造影所需的射頻線圈(Radio Frequency Coil)也要被設計成盡量不會干擾正子影像造影。

PET/MRI的優點
1. 受檢者的排程縮短,受檢者一次檢查可以獲得二種影像資訊,one-stop shop。
2. 由於PET/MRI是真正的同時收取二種影像的資訊,所以可以在做影像融合時不會有對位(Coregistration) 的困難。
3. 由於檢查的時間縮短,可以讓受檢者覺得舒服一些。
4. 由於PET/MRI沒有使用到CT,所以可以減少CT檢查所造成的輻射。
5. 一般而言PET/MRI的診斷價值應該優於PET/CT,並與PET/CT產生互補作用。

PET/MRI面臨的挑戰
1. PET/CT的衰減校正(attenuation correction)是由低劑量CT所產生的資訊來評估衰減,但是MRI並無法提供衰減校正所需的資訊,所以必須有另一套衰減校正的方法。
2. PET/MRI價錢昂貴,每台造價約六佰萬美金,為了確保PET/MRI的有效使用,必須有一套全新的工作流程。
3. PET和MRI造影各自有不同的選項,如何選用適當的選項來滿足不同類型的患者也是一大挑戰。
4. 對於放射科的醫師及放射師及核醫科的醫師及放射師,PET/MRI室一個嶄新的設備,上述人員皆必須再接受進階教育訓練才能有效使用PET/MRI。

結語
經過科學家們多年的努力及漫長的等待,PET/MRI造影設備終於問世並且於西元2012年被FDA核准上市之後,國外許多研究機構紛紛使用此設備來驗證或開發其臨床用途,當然也有許多的研究中心運用PET/MRI獨有的特性來進行一些以前沒有辦法作的研究,這一些研究成果將陸續的被報告出來,屆時我們可以更精確的瞭解PET/MRI的用途。國內台大醫院及長庚醫院以進行PET/MRI的採購,相信在今年內國內病患即可接受到PET/MRI的服務。


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