首次使用钪-44在长轴向视野的PET/CT设备上进行正电子素寿命成像研究

《Frontiers in Nuclear Medicine》：First positronium lifetime imaging with scandium-44 on a long axial field-of-view PET/CT

44Sc作为候选核素在商业LAFOV PET/CT系统上的正电子素寿命成像研究表明，尽管其高激发光子分支比具有优势，但系统能量分辨率限制导致三光子事件随机背景干扰显著，背景区域相对标准差达20%以上，统计不确定性较大，需改进检测方法。

　　研究团队探讨了使用^44Sc进行体内正电子寿命成像（in vivo positronium lifetime imaging）的可行性，特别是在商业长轴视野（LAFOV）正电子发射断层扫描仪（PET/CT）上的应用。^44Sc作为一种具有独特物理特性的放射性同位素，因其在临床中的潜在应用价值，被认为是进行正电子寿命成像的理想候选。然而，这项研究也揭示了其在实际应用中所面临的挑战，特别是在统计计数方面。

在方法部分，研究团队使用了一个标准的NEMA图像质量模型，将其填充了41.7 MBq的^44Sc溶液，并在商业PET/CT系统上进行了扫描。通过使用原型软件和特定的事件识别功能，研究人员能够检测到三光子事件，并利用这些事件来计算正电子寿命。整个研究过程集中在分析不同尺寸的模型球体以及中心区域单个体积单元（voxel）的寿命数据。此外，研究团队还讨论了如何利用贝叶斯拟合方法来处理这些数据，并在不同情况下评估统计不确定性。

结果显示，所有测量的正电子寿命值都与文献中水的寿命值相一致，且误差在可接受范围内。在三个最小的球体中，正电子寿命分别为2.65±0.50 ns、1.39±0.20 ns和1.76±0.18 ns，而在最大球体的中心区域，单个体积单元的寿命测量值为1.79±0.57 ns。这些结果表明，^44Sc在实际应用中确实能够提供有效的寿命信息，但同时也指出了在背景区域中，由于随机三光子事件的高发生率，统计不确定性仍然较高，尤其是在中心区域的体积单元中，背景误差甚至超过了20%。

研究还提到，尽管^44Sc具有较高的正电子发射率和明显的正电子寿命信号，但在实际操作中，其高能量的提示光子会导致大量随机事件的出现，这可能会增加统计不确定性。此外，对于不同大小的球体，正电子寿命的测量精度也有所不同。例如，较小的球体由于其活动浓度较高，背景误差相对较低，而较大的球体则因为活动浓度较低，导致背景误差显著增加。

在讨论部分，研究团队指出，^44Sc的高提示光子分支比（BRγ）使其在某些方面优于其他常用的放射性同位素，如^124I。然而，由于PET/CT系统在设计上主要针对双光子事件，对三光子事件的检测和处理存在一定的局限性。因此，即使^44Sc的物理特性优越，其在实际成像中仍面临挑战，特别是在统计计数方面。此外，研究还提到，通过改进检测方法或优化事件选择流程，可能会有效减少这些不确定性。

研究团队还对比了其他放射性同位素的使用情况，例如^68Ga和^82Rb，它们在临床中已被广泛用于正电子寿命成像，但它们的提示光子分支比相对较低，导致统计计数的不确定性较大。相比之下，^44Sc的高提示光子分支比理论上应该能提供更精确的测量结果，但在实际操作中，由于PET/CT系统对高能光子的检测能力有限，这种优势并未完全体现出来。

此外，研究团队还分析了不同体积单元的寿命数据，并发现对于较小的体积单元，统计误差相对较大，而较大的体积单元则具有更高的测量精度。这表明，在进行正电子寿命成像时，需要考虑到不同区域的活动浓度和统计误差的影响。

最后，研究团队得出结论，尽管^44Sc在物理特性上具有明显优势，但在当前的PET/CT系统和方法下，其统计计数能力仍然面临挑战。高能提示光子的检测和处理仍然是限制正电子寿命成像精度的关键因素。因此，为了实现更精确的测量，可能需要进一步改进检测技术或优化数据处理方法。