负性铸模技术在核医学影像质量保证与优化中的应用：从异质性肿瘤模型到个性化质量控制

核医学影像面临传统体模无法模拟真实解剖结构和异质性的挑战。研究人员开发了负性铸模技术(NCM)，通过3D打印患者来源的肿瘤模板、硅胶倒模和放射性树脂灌注，成功构建了非标准形状肿瘤体模、器官剂量学体模和小病灶质量控制体模。该技术使体模体积误差控制在13.8%以内，成本低于400美元，为核医学影像质量保证提供了更真实的测试工具，相关成果发表于《Communications Medicine》。

　　

在核医学领域，影像质量直接影响疾病诊断和治疗评估的准确性。然而当前使用的标准化体模存在明显局限——简单几何形状的填充球体无法模拟真实肿瘤的不规则形态，塑料外壳产生的"冷壳效应"会扭曲定量结果，更难以反映临床常见的放射性药物异质性分布。这些问题严重制约了PET/CT和SPECT系统在淋巴瘤、前列腺癌等疾病中的应用效果。

来自加拿大不列颠哥伦比亚大学(University of British Columbia)的研究团队在《Communications Medicine》发表创新性解决方案。该研究开发的负性铸模技术(NCM)通过逆向工程思路，将患者PET图像中的肿瘤轮廓转化为可重复使用的实体模型。技术核心在于三个关键环节：基于梯度分割算法(PET Edge+)从淋巴瘤患者图像中提取肿瘤三维轮廓；采用熔融沉积成型(FDM)技术3D打印模板；使用硅胶材料制作可重复使用的负模，最终注入含¹⁸F或²²Na的聚氨酯树脂形成放射性体模。

研究结果显示，该技术成功实现三大突破性应用：非标准形状肿瘤体模准确复现了原发性纵隔B细胞淋巴瘤(PMBCL)的复杂形态，体积测量平均绝对误差(MAE)为13.8%；唾液腺体模为前列腺癌放射药物疗法(PSMA-RPT)的剂量学评估提供新工具；含长半衰期核素²²Na的小病灶体模(3-16mm)解决了质量控制中的长期监测需求。

技术方法上，研究团队建立了完整的工作流程：1)从13例PMBCL患者和40例转移性前列腺癌(mPCa)患者的PET图像中分割目标区域；2)通过立体光刻(STL)文件转换和表面平滑处理优化3D打印模板；3)采用两步硅胶灌注法制作可分离式负模；4)优化放射性树脂配方(800cps粘度)，加入荧光染料实现泄漏可视化。

在"Development of phantoms for quality assurance"部分，数据显示淋巴瘤体模生产成本约400美元，其中可重复使用的硅胶模具占50%成本。体积验证实验表明，天平称重法比CT阈值分割更可靠(-25HU阈值误差达40.7%-57.5%)。"Nuclear medicine procedures and applications"章节通过对比患者图像证实，NCM体模能真实模拟PMBCL肿瘤的"补丁状"放射性分布和唾液腺的异质性摄取。

讨论部分强调，相比传统NEMA NU 2体模(3400美元)，NCM技术成本降低8.5倍，且规避了3D打印放射性材料的监管难题。虽然树脂粘度限制了对纤细解剖结构(如泪腺)的复制精度，但恰当地利用混合不均匀性反而能模拟肿瘤异质性。研究者建议未来可探索低粘度硅胶或明胶材料，并开发配套的数字孪生系统(digital twins)形成完整解决方案。

这项研究标志着核医学体模技术从"标准化"向"个性化"的重要转变。其创新价值不仅在于建立了经济高效的制造流程，更开创性地将患者真实病理特征引入设备质控体系，为多中心临床试验的影像标准化、放射治疗剂量优化等关键环节提供了新的技术支撑。随着²²Na体模在Q3P项目中的应用验证，该技术有望成为核医学质量保证的新基准。