MRI彌散加權(quán)成像和PET/CT掃描在腫瘤檢查應(yīng)用的進(jìn)展

趙周社，辛 軍，郭啟勇，王 爽，陸 喆

[1.通用電氣（中國(guó)）醫(yī)療系統(tǒng)集團(tuán)，北京 100176；2.中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽 110004]

腫瘤是現(xiàn)代社會(huì)人類健康面對(duì)的最嚴(yán)重的威脅之一。早期發(fā)現(xiàn)腫瘤和準(zhǔn)確對(duì)腫瘤分期是提高腫瘤治療效果的關(guān)鍵。隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)發(fā)展，多種醫(yī)學(xué)影像成像設(shè)備和技術(shù)，比如：CT、MRI、超聲波、SPECT、PET和PET/CT已經(jīng)被用于腫瘤早期診斷、臨床分期和療效監(jiān)測(cè)中。這些先進(jìn)的基于不同成像原理基礎(chǔ)上的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)各有其獨(dú)特性能和相應(yīng)的臨床應(yīng)用范圍。迄今，還沒有上述的哪一種醫(yī)學(xué)影像技術(shù)可以完全替代另外一種醫(yī)學(xué)影像技術(shù)。MRI是對(duì)人體無輻射影響而且能夠完成局部和全身掃描的先進(jìn)的影像設(shè)備[1-2]，全身MRI彌散加權(quán)成像技術(shù) （Diffusion-weighted magnetic resonance imaging，DWI）是在MRI技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來一種新的MRI成像技術(shù)；PET/CT是最先進(jìn)的、并已經(jīng)被用于臨床的分子影像設(shè)備，也是臨床上對(duì)腫瘤早期診斷、臨床分期和療效監(jiān)測(cè)的最佳分子影像技術(shù)。隨著人們對(duì)腫瘤也是一種全身性疾病認(rèn)識(shí)的不斷深入，腫瘤的全身掃描方法也受到臨床醫(yī)師廣泛重視。全身掃描MRI、MRI DWI和PET/CT均被用于腫瘤的早期診斷、臨床分期和療效監(jiān)測(cè)。但是這兩種醫(yī)學(xué)影像技術(shù)在腫瘤檢查中各自的適應(yīng)癥、優(yōu)缺點(diǎn)還存在一些分歧[1，3-4]。為此，本文重點(diǎn)介紹全身MRI、全身MRI彌散加權(quán)成像（Whole body-DWI，WB-DWI）和PET/CT掃描在腫瘤檢查應(yīng)用存在的問題和技術(shù)進(jìn)展。希望能夠?yàn)槟[瘤臨床檢查選擇合適的醫(yī)學(xué)影像檢查方法提供一定程度的參考。

1MRI DWI成像和PET/CT掃描技術(shù)

1.1 全身彌散成像的原理、方法和影響因素

彌散成像是建立在傳統(tǒng)的MRI成像技術(shù)上的顯示人體特殊組織成分和組織細(xì)胞簡(jiǎn)單灌注、代謝的信息的顯像方法。

1.1.1 全身彌散成像的原理

物質(zhì)微觀分子隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)（彌散或擴(kuò)散），也被稱為布朗運(yùn)動(dòng)。組織細(xì)胞間水分子的布朗運(yùn)動(dòng)是MRI DWI成像的理論基礎(chǔ)。純水中水分子在37℃時(shí)的彌散系數(shù)大約是3×10-3mm2/s，生物組織中水的彌散系數(shù)比純水小2～10倍[1-2]。這主要是組織中細(xì)胞、纖維組織等對(duì)水的彌散運(yùn)動(dòng)影響，以及水分子在運(yùn)動(dòng)過程部分與細(xì)胞和纖維組織上大分子交換所致。由于水分子運(yùn)動(dòng)距離僅數(shù)微米，MRI的系統(tǒng)分辨力達(dá)不到直接檢測(cè)的目的，但是可以采用間接的方法進(jìn)行。在高頻脈沖與數(shù)據(jù)采集間，加上一對(duì)雙極梯度脈沖。第一個(gè)梯度脈沖使質(zhì)子自旋去相位，如果沒有水分子的運(yùn)動(dòng)，則第二個(gè)梯度脈沖可使其完全復(fù)相位。水分子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)造成DWI信號(hào)減弱，其減弱的程度與水分子運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。對(duì)于實(shí)體瘤大部分腫瘤組織在細(xì)胞學(xué)上具有生長(zhǎng)密集、核漿比高的特點(diǎn)，這使得細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外可供水分子自由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的空間變小，在彌散成像中彌散運(yùn)動(dòng)受限而呈現(xiàn)高的信號(hào)，通過測(cè)量表觀彌散系數(shù)就能夠?yàn)樘綔y(cè)組織細(xì)胞水平微觀變化提供可能性?？梢钥闯鰺o論是局部還是全身DWI均是反映在組織細(xì)胞水平微觀解剖結(jié)構(gòu)變化，這是MRI DWI成像的腫瘤生物學(xué)基礎(chǔ)。同時(shí)DWI可以間接反映組織細(xì)胞的增殖和灌注代謝的信息。

1.1.2 全身彌散成像方法和影響因素

為測(cè)量組織細(xì)胞間隙水分子彌散信號(hào)，在常規(guī)的MR脈沖序列兩側(cè)施加兩個(gè)極性強(qiáng)的、快速切換的梯度脈沖。其梯度的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間、間距用彌散敏感度b表示。b＝γ2G2δ2（Δ-δ/3），單位為s/mm2。式中γ為氫質(zhì)子旋磁比，G及δ分別為彌散梯度脈沖的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，Δ為2個(gè)梯度脈沖起始點(diǎn)的間隔時(shí)間。而b值與信號(hào)的關(guān)系為：s=s0e-bD，s和s0分別是施加彌散梯度前后的信號(hào)強(qiáng)度。從前述的公式可以看出：b值越小對(duì)信號(hào)的影響越小，彌散的程度越弱，圖像越接近T2圖像，含有組織灌注的成分越大；b值越大信號(hào)下降越明顯，彌散程度越強(qiáng)。所以，彌散信號(hào)與b值的大小直接相關(guān)[5]。從MR技術(shù)獲得的彌散系數(shù)（Diffusion coefficient，DC）包含灌注效應(yīng)和彌散效應(yīng)的混合成分，其彌散系數(shù)是一個(gè)被放大了的彌散系數(shù)。為此，將實(shí)際獲得彌散系數(shù)稱為“表觀彌散系數(shù)”（ADC）。1984年Wesbey等首次實(shí)現(xiàn)DWI成像。1986年Le Bihan在活體組織進(jìn)行磁共振彌散成像。1990年Moseley將其應(yīng)用于早期腦缺血診斷。此后，在1996年推出了主要用于神經(jīng)系統(tǒng)的彌散張力成像。早期主要研究局部臟器組織細(xì)胞的DWI成像，比如腦的DWI成像。腦受運(yùn)動(dòng)的影響比較小，而且含有水分子成分高，所以獲得的腦DWI圖像也容易被臨床接受。

WB-DWI的方法學(xué)原理與普通彌散成像是基本相同的。用于臨床的DWI成像是采用兩個(gè)方向相反、大小相同的彌散梯度來探測(cè)人體組織細(xì)胞間隙水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱，從而間接反映特定組織細(xì)胞水平構(gòu)成的狀況。WB-DWI成像可以采用全身成像線圈或采用床移動(dòng)的方法來完成。全身線圈和床移動(dòng)技術(shù)在獲得WB-DWI圖像質(zhì)量上并無本質(zhì)的區(qū)別。ADC描述的是水分子沿彌散梯度方向運(yùn)動(dòng)的總量。可以通過計(jì)算ADC值來達(dá)到對(duì)病灶組織半定量分析的目的。對(duì)病灶的像素或病灶感興趣區(qū)（ROI）區(qū)域ADC可以采用多種指標(biāo)進(jìn)行半定量分析，一般采用ADCmin（最小ADC），ADCmean（平均ADC）和rADCmin=ADCmin/ADCmean（相對(duì)ADC）。

1.2 PET

PET是進(jìn)行臨床分子影像成像的探測(cè)正電子放射性核素的設(shè)備。PET是以正電子核素或正電子核素標(biāo)記的化合物、配體、抗體、酶等的正電子示蹤劑為靶目標(biāo)，探測(cè)正電子放射性核素或上述標(biāo)記物示蹤劑在活體內(nèi)正負(fù)電子結(jié)合后發(fā)生湮沒輻射后，所產(chǎn)生的方向相反、能量相等（511keV）的γ射線的成像設(shè)備。PET設(shè)備包括探測(cè)器，對(duì)PET圖像和探測(cè)校正的線源，檢查床和圖像采集處理工作站。探測(cè)器是探測(cè)方向相反、能量相等（511keV）的γ射線的成像裝置，線源是裝有放射性裝置，它用于對(duì)PET探頭進(jìn)行均勻度校正和進(jìn)行穿透掃描。穿透圖像用于對(duì)PET圖像進(jìn)行衰減校正。PET/ CT是在PET設(shè)備基礎(chǔ)上采用同機(jī)X線CT信息對(duì)PET設(shè)備所探測(cè)的γ射線進(jìn)行衰減校正、對(duì)PET設(shè)備獲得組織細(xì)胞在分子水平信息提供高分辨率解剖結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行同機(jī)PET和CT圖像融合及獨(dú)立進(jìn)行診斷CT功能的一體化設(shè)備。隨著PET/CT設(shè)備的不斷完善和改進(jìn)，目前臨床主要使用的是PET/CT設(shè)備。PET和PET/CT能夠檢測(cè)人體生理含量的特定成分，它被認(rèn)為是迄今最佳的臨床分子影像技術(shù)設(shè)備。

PET和PET/CT成像的基礎(chǔ)是正電子示蹤劑，不同類型的正電子示蹤劑PET圖像反映組織細(xì)胞不同的信息和特征。PET圖像與MRI、CT和超聲等圖像相比較最大特點(diǎn)是采用特定的正電子示蹤劑能夠獲得組織細(xì)胞的特定信息。正電子示蹤劑按照應(yīng)用分為：研究臟器組織血流灌注的正電子示蹤劑；組織細(xì)胞代謝的正電子示蹤劑和受體、酶、基因等具有高度特異性正電子示蹤劑[6]。

用于研究臟器組織血流灌注的正電子示蹤劑有：15O-H2O和13N-NH3·H2O。15O-H2O與人體內(nèi)的H2O無生物學(xué)的區(qū)別，15O-H2O能夠反映人體內(nèi)組織細(xì)胞間以及細(xì)胞內(nèi)H2O的生理、生化過程。15O-H2O也是研究臟器血流灌注、組織細(xì)胞間水分子彌散的“金標(biāo)準(zhǔn)”。在組織細(xì)胞間隙，以及細(xì)胞內(nèi)15OH2O并不是單純的彌散，也參加組織細(xì)胞的水分子交換過程。在人體組織細(xì)胞內(nèi)的15O-H2O分子彌散過程是一個(gè)復(fù)雜的生理和生化過程。病理情況下15O-H2O的彌散相應(yīng)會(huì)發(fā)生改變。但是，15O-H2O的獲得相對(duì)較難、成本也較高。也有采用13N-NH3·H2O替代15O-H2O研究臟器和組織血流灌注，以及組織細(xì)胞間隙的水分子彌散的研究，并且取得了一些有價(jià)值的研究成果。給人體注射13N-NH3·H2O后，早期能夠真實(shí)反映臟器組織血流灌注，隨后13N-NH3·H2O在組織細(xì)胞間隙進(jìn)行彌散。有研究表明13N-NH3·H2O在組織細(xì)胞間隙的彌散過程參與組織間的谷氨酸和谷氨酸鹽的合成。

目前臨床常規(guī)使用的代謝類正電子示蹤劑有：β-2-18氟-2-脫氧-D-葡萄糖 （18F-FDG）、11C-膽堿、18F-膽堿、11C-乙酸鹽、18F-乙酸鹽、11C-蛋氨酸 （11C-MET）等。18F-FDG是PET最常使用的正電子示蹤劑。這些代謝類正電子示蹤劑成像機(jī)理分別是：

①糖代謝類正電子示蹤劑：18F-FDG是葡萄糖結(jié)構(gòu)類似物，它被細(xì)胞膜上的糖轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白（Glu1～5）轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞，在胞漿內(nèi)經(jīng)己糖激酶的催化生成6-磷酸-FDG，但此產(chǎn)物不能被1，6-二磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化生成18F-葡萄糖-1，6-二磷酸繼續(xù)糖代謝，所以滯留于細(xì)胞內(nèi)而顯像。腫瘤細(xì)胞的胞膜上除具有正常細(xì)胞膜上的Glu2、4、5外還具有Glu1、3，所以葡萄糖攝取量高于正常細(xì)胞。同時(shí)，腫瘤細(xì)胞的糖代謝尤其是無氧酵解的速度比正常細(xì)胞快，故而18F－FDG在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的積聚增加。最近更多的基礎(chǔ)研究表明腫瘤細(xì)胞表面的Glu1～6具有不同程度的過度表達(dá)。這些是18F-FDG PET顯像鑒別病灶良惡性的基礎(chǔ)。

②脂肪代謝類PET正電子示蹤劑：用于臨床PET檢查的前列腺癌脂肪類正電子示蹤劑有11C-膽堿、11C－乙酸鹽、18F-乙酸鹽、18F-膽堿、11C-長(zhǎng)鏈脂肪酸等。目前臨床最常使用的PET正電子示蹤劑還是11C-膽堿和11C－乙酸鹽。膽堿通過特異性轉(zhuǎn)運(yùn)載體進(jìn)入細(xì)胞，最終代謝為磷脂酰膽堿而整合到細(xì)胞膜上。惡性腫瘤表現(xiàn)為快速增殖及細(xì)胞膜成分的高代謝，因此表現(xiàn)為攝取膽堿增加。一旦膽堿在腫瘤細(xì)胞內(nèi)被磷酸化后就停留在細(xì)胞內(nèi)（化學(xué)滯留）。盡管人們對(duì)11C-乙酸鹽和11F－乙酸鹽的確切的攝取機(jī)制尚不十分清楚，但大多數(shù)的研究表明乙酸鹽可以進(jìn)入腫瘤組織的脂質(zhì)池中進(jìn)行低氧代謝以及脂質(zhì)高合成。膽堿本身也參與調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖與分化。

③氨基酸代謝類PET正電子示蹤劑:作為第一類氨基酸顯像劑主要反映氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)狀態(tài)。11C-MET正常可以被唾液腺、淚腺、骨髓及心肌攝取，同時(shí)也可以在肝臟、胰腺及腸道聚集。11C-MET PET顯像在鑒別腫瘤的良惡性、腫瘤復(fù)發(fā)、勾畫腫瘤的浸潤(rùn)范圍、早期評(píng)價(jià)治療效果等方面有其特定的臨床價(jià)值。九十年代末，人們又合成了應(yīng)用前景更為廣泛的18F標(biāo)記的乙基酪氨酸（18F-FET），它的體內(nèi)穩(wěn)定性好，能與腫瘤組織快速結(jié)合，靶組織/本底比值高，合成時(shí)間為1h而放化產(chǎn)率可高達(dá)40%，主要用于腦腫瘤顯像。18F-FET不與蛋白質(zhì)結(jié)合，在骨髓和胰腺中攝取低。

④無機(jī)鹽代謝類PET正電子示蹤劑 （18F-NaF）：18F離子被骨骼系統(tǒng)攝取的機(jī)理是，18F離子與骨骼中的羥磷灰石晶體上的羥基交換而沉積在骨骼內(nèi)。與99mTc-MDP相似的是骨骼18F離子攝取量反映了局部血流量及骨代謝更新的活躍程度，但是不同的是無論是溶骨性還是成骨性病變18F離子均有攝取。18F－NaF中的18F-大約50%的注射劑量結(jié)合到鈣羥基磷灰石晶體上去，18F－與鈣羥基交換滯留在骨骼組織中，其余經(jīng)過腎臟排泄。18F-藥物和單光子發(fā)射放射性藥物相比之下具有半衰期短、骨骼系統(tǒng)輻射劑量小、圖像分辨率高、對(duì)腫瘤檢測(cè)靈敏度高的特點(diǎn)。

與此同時(shí)，往生塔內(nèi)，驟然暴起了一團(tuán)紅芒，紅芒映照出一具骸骨般的身影，他站在塔嘎嘎出陣陣鬼嘯般的鳴音，同時(shí)口中鮮血外溢，化作數(shù)道細(xì)流，沿著刀刃逆流而上，所過之處，刀刃發(fā)出熒熒的紅光，璀璨奪目。

除常規(guī)臨床使用的代謝類正電子示蹤劑外，一些具有特異性受體、酶、抗體類正電子示蹤劑也已經(jīng)在臨床前期研究和初步臨床應(yīng)用中取得了喜人的成績(jī)。這些包括用于前列腺癌的18F-FHDT，乳腺癌18F-FES，腫瘤新生血管成像的18FRGD和腫瘤細(xì)胞表皮生長(zhǎng)因子受體成像的11C-PD153035。這些正電子示蹤劑對(duì)腫瘤特異性成像，腫瘤分子靶向治療，以及個(gè)性化治療均具有重要價(jià)值。

PET和PET/CT圖像另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是具有定量分析的作用。對(duì)PET/CT圖像腫瘤原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶定量分析一般采用標(biāo)準(zhǔn)攝取值（SUV)進(jìn)行定量化分析，而腫瘤T/B（T代表腫瘤靶組織，B代表正常組織）或（T-B）/（T+B）來作為相對(duì)數(shù)表示。最近有學(xué)者提出采用rSUVmax來代表腫瘤組織對(duì)正電子示蹤劑攝取的相對(duì)值rSUVmax=SUVmax/SUVmean（SUVmax表示腫瘤組織攝取的最大值，SUVmean表示腫瘤組織攝取的平均值），也有采用SUV－CR=（T-B）/（T+B）。

2MRI DWI成像和PET/CT掃描技術(shù)在腫瘤檢查中的應(yīng)用

有很多學(xué)者對(duì)MRI DWI和PET/CT在腫瘤良惡性診斷和鑒別診斷、腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶檢查、腫瘤療效的監(jiān)測(cè)進(jìn)行了對(duì)比研究。這些研究結(jié)果有些結(jié)果類似，有些結(jié)論之間存在明顯不同。以下分別將DWI和PET/CT在腫瘤檢查對(duì)照研究的結(jié)果，按照在腫瘤良惡性鑒別診斷應(yīng)用、腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶檢測(cè)應(yīng)用和腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移灶檢測(cè)應(yīng)用分別進(jìn)行介紹。

2.1 MRI DWI與PET/CT在腫瘤良惡性鑒別診斷的對(duì)比研究

對(duì)腫瘤良惡性鑒別診斷是對(duì)腫瘤早期診斷的基礎(chǔ)。表1是不同學(xué)者對(duì)MRI DWI與PET和PET/CT在腫瘤良惡性鑒別診斷應(yīng)用比較結(jié)果[7-10]。Yasuomi和Takeshi等采用MRI DWI和18F-FDG PET對(duì)非小細(xì)胞肺癌進(jìn)行對(duì)比研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在肺癌良惡性鑒別診斷上兩者具有相同價(jià)值，但是18F-FDG PET比MRI DWI能夠更好預(yù)測(cè)腫瘤的惡性程度，對(duì)患者預(yù)后具有預(yù)測(cè)作用。Lichy等報(bào)道MRI DWI與PET/CT在腫瘤診斷的價(jià)值，值得注意的是Lichy對(duì)選擇的前列腺癌患者均采用11C-膽堿作為正電子示蹤劑，這樣明顯提高了PET/CT對(duì)前列腺癌原發(fā)灶檢出率。而對(duì)其它腫瘤患者采用18F-FDG作為正電子示蹤劑。所以Lichy以PET/CT圖像作為參考的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照研究MRI DWI對(duì)腫瘤診斷的靈敏度和特異性。在腫瘤檢出率和良惡性鑒別診斷中對(duì)于肺癌，PET/CT與 MRI DWI具有相同價(jià)值，但是PET圖像提供的是細(xì)胞在分子水平細(xì)胞主動(dòng)代謝、生化活動(dòng)的信息。所以，對(duì)于腫瘤惡性程度和預(yù)后具有預(yù)測(cè)作用。Nakajo等對(duì)33例乳腺癌患者的DWI和18F-FDG PET的圖像進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)DWI和18F-FDG PET具有相同的診斷價(jià)值，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)ADC和SUVmax與腫瘤分期直接之間有明顯的相關(guān)性。該結(jié)果也提示ADC與乳腺癌分化程度相關(guān)。但是作者并沒有進(jìn)一步研究SUV和ADC之間的關(guān)系。對(duì)于淋巴瘤檢查研究的結(jié)果表明18F-FDG PET的靈敏度和特異性高于DWI，18F-FDG PET/CT明顯優(yōu)于DWI。

表1 MRI DWI與PET和PET/CT在腫瘤良惡性鑒別診斷應(yīng)用比較

從不同腫瘤檢查的結(jié)果來看，MRI DWI在前列腺癌和原發(fā)性肝癌檢出率要高于PET/CT；對(duì)于肺癌和淋巴瘤PET/ CT優(yōu)于DWI；乳腺癌兩種掃描技術(shù)具有相同的價(jià)值。需要指出的是上述比較研究中PET/CT所使用的正電子示蹤劑均屬于非特異性的代謝類正電子示蹤劑，這樣的研究結(jié)果并不能顯示PET/CT真實(shí)的臨床診斷價(jià)值。

2.2 MRI DWI與PET/CT在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶檢查對(duì)比研究

確定腫瘤是否有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移對(duì)于腫瘤準(zhǔn)確分期和制定指標(biāo)方案均具有重要的價(jià)值。表2是不同學(xué)者對(duì)MRI DWI與PET和PET/CT在腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶檢查結(jié)果的比較[11-15]。Hiroaki等對(duì)88例非小細(xì)胞肺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶進(jìn)行18F-FDG PET/CT和MRI DWI對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)DWI比18F-FDG PET/CT具有更高的準(zhǔn)確性。Schmidt等報(bào)道18F-FDG PET和DWI對(duì)乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)18F-FDG比DWI發(fā)現(xiàn)更多的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶。Ettore等報(bào)道全身MRI掃描和PET/CT掃描對(duì)大腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶的檢出比較，發(fā)現(xiàn)18F-FDG PET/CT明顯優(yōu)于MRI全身掃描技術(shù)。Mattbias等對(duì)14例前列腺癌患者盆腔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶進(jìn)行 DWI-MRI和11C-膽堿PET/CT對(duì)比研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)DWI和PET/CT的準(zhǔn)確性分別是80%和85.4%，將DWI和PET/CT兩種技術(shù)結(jié)合后準(zhǔn)確性提高到87%。對(duì)于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶的檢出18F-FDG PET/CT明顯優(yōu)于DWI。研究者發(fā)現(xiàn)在使用同一正電子示蹤劑情況下PET/CT比PET能夠更精確的發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶。DWI結(jié)合MRI圖像也能夠提高對(duì)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶檢出的靈敏度和特異性。18F-FDG PET/CT在腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶檢出的臨床價(jià)值已經(jīng)廣泛認(rèn)可，但是DWI對(duì)腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶存在的假陰性和假陽性的研究病例與18F-FDG PET/CT相比仍然比較少，需要更多的病例進(jìn)行進(jìn)一步的對(duì)比研究。

表2 MRI DWI與PET和PET/CT在腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶檢查比較

2.3 MRI DWI與PET/CT在腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移灶檢查對(duì)比研究

對(duì)于人體腫瘤必須從人體整體出發(fā)認(rèn)識(shí)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和選擇最佳的治療方案。獲得腫瘤患者全身信息就顯得非常重要。WB－MRI和WB-DWI是MRI最近幾年來技術(shù)重要的進(jìn)展，采用這些技術(shù)也能夠獲得腫瘤患者全身的部分信息。PET/CT全身掃描在腫瘤分期的臨床價(jià)值和對(duì)腫瘤整體治療療效監(jiān)測(cè)的作用已經(jīng)被臨床廣泛認(rèn)可，也已經(jīng)被納入美國(guó)的醫(yī)療保險(xiǎn)范圍。表3是MRI和PET/CT全身掃描在腫瘤轉(zhuǎn)移灶檢出的比較[10，16-20]。Takeshi報(bào)道肺癌轉(zhuǎn)移灶檢出率DWI和PET分別是70%和72%。但是Takeshi的數(shù)據(jù)165個(gè)病灶中25個(gè)毛玻璃樣病灶，如果采用PET/CT中的CT圖像作為參考那么PET/CT對(duì)病灶的檢出率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于DWI。因?yàn)?8F-FDG對(duì)于支氣管肺泡癌的檢出率是比較低的，一般臨床常規(guī)需要采用11C標(biāo)記的乙酸鹽或膽堿類正電子示蹤劑。Schmidt等報(bào)道18F-FDG PET和DWI對(duì)乳腺癌復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移灶進(jìn)行對(duì)比分析，DWI比18F-FDG PET發(fā)現(xiàn)更高的靈敏度和準(zhǔn)確性。Ettore等報(bào)道大腸癌采用MRI全身和PET/CT全身掃描對(duì)轉(zhuǎn)移灶檢出率數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在肺部轉(zhuǎn)移灶檢出PET/CT優(yōu)于MRI，而對(duì)于肝臟轉(zhuǎn)移灶MRI優(yōu)于PET/CT。在骨骼病灶的檢出中兩者具有相同的效率。Squillaci等認(rèn)為MRI是不可能取代PET/CT掃描在腫瘤檢查應(yīng)用。Wolfgang等對(duì)比研究前列腺癌骨骼轉(zhuǎn)移采用DWI和11C-膽堿PET/CT對(duì)比結(jié)果，發(fā)現(xiàn)DWI對(duì)骨骼轉(zhuǎn)移灶具有PET/CT類似的檢出率。MRI在肝臟轉(zhuǎn)移灶檢出中優(yōu)于18F-FDG PET/CT，但是與11C-乙酸鹽PET/CT還沒有比較資料。在骨骼系統(tǒng)轉(zhuǎn)移灶的檢測(cè)中18FFDG PET/CT具有高的特異性，而MRI具有高的靈敏度。但是，需要指出的是18F-NaF PET/CT在骨骼系統(tǒng)轉(zhuǎn)移灶的檢測(cè)中明顯優(yōu)于MRI和18F-FDG PET/CT。18F-FDG PET/CT在腦腫瘤轉(zhuǎn)移灶的檢測(cè)中遠(yuǎn)不及MRI，但是最新的報(bào)道指出11C－乙酸鹽或11C－膽堿 PET/CT在腦轉(zhuǎn)移灶的檢測(cè)中優(yōu)于MRI和MRI DWI。從整體來看18F-FDG PET/CT對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移灶的檢出率明顯優(yōu)于MRI DWI。

表3 MR DWI與PET和PET/CT在腫瘤移灶檢查比較

3 MRI DWI成像和組織血流灌注圖像之間的關(guān)系

許多學(xué)者對(duì)b值與ADC關(guān)系，以及ADC與臟器組織灌注和代謝之間的關(guān)系進(jìn)行了從基礎(chǔ)到臨床的研究。由于各自的出發(fā)點(diǎn)不同，所以獲得的結(jié)論有的具有一致性，有的相互矛盾[21-27]。

3.1 b值與DWI DAC之間的關(guān)系

吳冰等報(bào)道動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中b值對(duì)ADC的影響研究。他們選擇10只新西蘭大白兔，9只經(jīng)手術(shù)制作肝VX2腫瘤模型，分別于種植前、種植后第7天、第14天及第21天行MRI DWI檢查，b值分別設(shè)為 100、200、300、400、500和 600s/ mm2，使用EPI-SE序列，掃描時(shí)間為30s。由擴(kuò)散加權(quán)序列產(chǎn)生ADC圖，興趣區(qū)（ROI）以DWI為參考手工繪制，計(jì)算平均ADC值。以ADC值作為統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。他們的結(jié)果表明：兔肝VX2腫瘤在DWI上呈明顯高信號(hào)，邊緣清楚。不同b值時(shí)正常肝臟與VX2瘤組織的ADC值差異有顯著性意義 （P＜0.001），隨著b值的增大，病灶與周圍肝組織對(duì)比度降低，同時(shí)病灶內(nèi)部的ADC變異度降低，b值為400s/mm2以上時(shí)，同一ROI所得的ADC值之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，b值為100、200和300s/mm2時(shí)，同一ROI所得的ADC值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。李德軍等報(bào)道對(duì)不同b值和擴(kuò)散張量成像DTI導(dǎo)出量之間關(guān)系進(jìn)行研究。他們選擇12例正常人，發(fā)現(xiàn)ADC隨著b值的增加而降低。朱斌等報(bào)道19例經(jīng)病理證實(shí)的肝硬化惡變結(jié)節(jié)及原發(fā)性小肝癌。采用兩組小b值對(duì)病灶及正常肝臟ADC值、信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。惡變結(jié)節(jié)及原發(fā)性肝癌組ADC值、DWI信號(hào)強(qiáng)度均明顯高于肝硬化惡變及正常肝組織 （P＜0.05）。結(jié)論是小b值時(shí)DWI ADC值受病灶血流灌注的影響較大，且血供豐富的惡變結(jié)節(jié)及原發(fā)性肝癌ADC值最高，DWI信號(hào)強(qiáng)度也最高。結(jié)合DWI及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)表現(xiàn)可以明顯的提高肝硬化惡變結(jié)節(jié)。胡春洪等研究了在采用大b值（1000s/mm2）情況下大腦星形細(xì)胞瘤ADC值與1H MRS主要化合物濃度的相關(guān)性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ADC值與膽堿濃度之間存在負(fù)相關(guān)，ADC值與N-乙酰天門冬氨酸及肌酸之間無相關(guān)性。從上述研究的結(jié)果可以看出：小b值獲得的ADC反映組織細(xì)胞的血流灌注，而大b值反映的是組織細(xì)胞的簡(jiǎn)單代謝。

3.2 DWI與CT血流灌注圖像之間的關(guān)系

朱紅州報(bào)道對(duì)58例肝臟腫瘤進(jìn)行CT血流灌注和DWI對(duì)比研究。采用的b值分別是50、100、500s/mm2獲得不同的ADC。結(jié)果發(fā)現(xiàn)CT血流灌注指數(shù)不能鑒別肝臟腫瘤的良惡性，而DWI的ADC（b值為500s/mm2）能夠很好鑒別肝臟腫瘤的良惡性。作者發(fā)現(xiàn)大的b值獲得ADC能夠更好區(qū)分開肝臟腫瘤的良惡性組。

3.3 DWI與PET臟器血流灌注圖像之間的關(guān)系

Hentschel等對(duì) 38例食道癌患者進(jìn)行15O-H2O和18FFDG PET成像研究發(fā)現(xiàn)食道癌組織細(xì)胞15O-H2O的彌散系數(shù)和18F-FDG代謝均明顯高于正常組織。Zhang等報(bào)道腦星形細(xì)胞瘤患者13N-NH3·H2O PET研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織滯留和灌注指數(shù)能夠用于鑒別腦星形細(xì)胞瘤分化程度。腫瘤組織滯留和灌注指數(shù)明顯高于正常組織。這說明腫瘤組織水分子彌散的速度是增高的，這與MRI DWI研究的結(jié)果不符合。

對(duì)于組織細(xì)胞的彌散系數(shù)測(cè)定的放射性示蹤劑技術(shù)比CT和MRI準(zhǔn)確性要高，有的將PET獲得結(jié)果作為 “金標(biāo)準(zhǔn)”。MRI DWI和PET或PET/CT研究結(jié)果之間的差異有待于更多的基礎(chǔ)和臨床研究來證實(shí)。

4 DWI圖像與組織細(xì)胞代謝PET/CT掃描圖像之間的關(guān)系

有關(guān)DWI圖像與細(xì)胞代謝之間的關(guān)系研究最多的是DWI和18F-FDG PET圖像之間的關(guān)系[11，28-30]。

Takeshi和Ho等對(duì)MRI DWI與PET圖像之間內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行研究。Takeshi等報(bào)道肺結(jié)節(jié)的ADCmin與SUV-CR之間具有負(fù)相關(guān)性 （r=0.54)。Shingo等對(duì)34例乳腺癌的DWI ADC和FDG PET SUV之間的關(guān)系進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ADCmean和 SUVmean（r=-0.30，P=0.08），以及 ADCmin與 SUVmax（r= -0.34，P=0.06）之間均無顯著的相關(guān)性。Ho等報(bào)道對(duì)33例子宮頸癌患者原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶3T MRI DWI的ADC與18FFDG PET/CT SUV之間有無相關(guān)性進(jìn)行研究。結(jié)果表明：ADC與SUV（18F-FDG PET/CT）之間無相關(guān)性。但是RADCmin與rSUVmax之間存在一定程度的負(fù)相關(guān)性（r=0.631）。這進(jìn)一步說明了DWI圖像是人體組織細(xì)胞間水分子運(yùn)動(dòng)的、相對(duì)的信息，而SUV代表的是人體細(xì)胞葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體對(duì)18F-FDG攝取率和細(xì)胞內(nèi)磷酸激酶活性，后者對(duì)腫瘤治療療效的對(duì)比具有定量化的參考價(jià)值。假如不能進(jìn)行絕對(duì)定量的相對(duì)值對(duì)于一些定量化研究就缺乏價(jià)值，比如細(xì)胞受體密度研究、受體親和力、酶的活性等。這些研究提示DWI仍然是間接反映組織細(xì)胞微觀結(jié)構(gòu)變化的圖像，不能直接反映組織細(xì)胞精確的代謝信息。Nomori等報(bào)道肺腺癌18F-FDG PET腫瘤的SUV和CR值大小能夠預(yù)測(cè)腫瘤是否具有轉(zhuǎn)移，肺腺癌對(duì)18F-FDG攝取的程度與肺腺癌細(xì)胞的生物學(xué)特性具有內(nèi)在的關(guān)聯(lián)，這對(duì)于腫瘤分期和治療決策的選擇具有重要的價(jià)值。Mattbias等研究發(fā)現(xiàn)前列腺癌患者淋巴結(jié)ADC與SUV（11C-膽堿）之間具有相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)r=-0.5144，P<0.0001）。何峽等報(bào)道MRI DWI與18F-FDG PET/CT比較在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放射治療應(yīng)用中，DWI存在明顯的局限性。目前，DWI ADC值大小與腫瘤惡性程度和對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)的研究資料還是比較少，ADC與腫瘤生物特性之間的關(guān)系仍然需要從基礎(chǔ)到臨床深入研究。

目前有關(guān)MRI DWI和PET/CT圖像之間的關(guān)系的研究，主要集中在采用18F-FDG和11C-膽堿PET/CT與MRI DWI在腫瘤檢查的對(duì)比性研究。PET/CT圖像全身依賴于正電子示蹤劑，18F-FDG和11C-膽堿本身均缺乏特異性。所以，這些研究?jī)H僅局限于代謝成像研究的范圍內(nèi)。有關(guān)PET特異性（受體、酶活性等）腫瘤示蹤劑圖像與DWI診斷之間的關(guān)系研究非常少。由于DWI圖像不具有特異性，而18F-FES，18FFHDT，18F-RGD和11C-PD153035均具有高度的特異性，所以它所反映的腫瘤信息與DWI之間是否存在相關(guān)性還需要更多的基礎(chǔ)研究和臨床研究。

從以上資料可以看出，MRI DWI與組織細(xì)胞直接代謝之間缺乏明顯的直接關(guān)聯(lián)性，其圖像也缺乏特異性。將MRI DWI圖像簡(jiǎn)單的認(rèn)為具有“類PET”的提法是缺乏科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)的。從成像技術(shù)的原理，基礎(chǔ)研究和臨床研究資料以及使用的臨床經(jīng)驗(yàn)來看，MRI DWI技術(shù)是不可能取代PET/CT技術(shù)的。

5 DWI和PET/CT在腫瘤全身掃描中存在的局限性

DWI和PET/CT在腫瘤全身掃描中均存在局限性。兩種技術(shù)即具有相同的局限性，又有各自不同的局限性。

5.1 DWI和PET/CT存在的共同缺陷

臟器運(yùn)動(dòng)對(duì)DWI和PET/CT圖像均存在嚴(yán)重的影響。DWI由于是間接監(jiān)測(cè)組織細(xì)胞間水分子的運(yùn)動(dòng)，胸腹部臟器的運(yùn)動(dòng)幅度已經(jīng)明顯超過MRI自身的分辨率。所以，臟器運(yùn)動(dòng)對(duì)DWI圖像質(zhì)量影響需要高度重視。對(duì)于PET/CT由于PET掃描速度慢，而CT掃描速度快。所以，CT圖像與PET/ CT圖像之間的不匹配會(huì)影響胸腹部圖像質(zhì)量。掃描速度慢是DWI和PET/CT腫瘤全身掃描的另外一個(gè)不足。DWI一般需要30min以上才能完成全身掃描，專用型PET/CT需要8～20min可以完成全身掃描，經(jīng)濟(jì)型PET/CT一般在20～35min之間完成。顯然均比CT掃描速度慢的多。這樣對(duì)于一些病重的患者就不適應(yīng)全身DWI和PET/CT掃描。解決臟器運(yùn)動(dòng)對(duì)胸腹部DWI和PET/CT圖像質(zhì)量極為重要，這也是DWI和PET/CT成像技術(shù)急需解決的問題。

5.2 DWI存在的缺陷

缺乏特異性是DWI圖像臨床應(yīng)用的自身缺陷。DWI僅僅反映局限的、特定時(shí)間段的微觀組織細(xì)胞間隙水分子隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。ADC是表觀彌散系數(shù)，是一個(gè)綜合指標(biāo)。ADC直接受到b值選擇的影響。臨床使用的半定量ADC指標(biāo)也并不適合用于分子影像研究和個(gè)性化醫(yī)療研究中。DWI與組織細(xì)胞間隙和病變的密度變化直接相關(guān)或能夠更好反映其微觀變化（淋巴結(jié)疾?。侨狈μ禺愋跃兔黠@降低了其臨床價(jià)值。目前并無法單獨(dú)采用DWI圖像進(jìn)行臨床診斷，DWI僅僅是輔助MRI圖像進(jìn)行臨床診斷而已。這一點(diǎn)PET/CT與其完全不同，PET/CT已經(jīng)具有完全獨(dú)立的臨床診斷價(jià)值。

5.3 PET/CT存在的缺陷

完全依賴于正電子示蹤劑（藥物）是PET/CT特點(diǎn)也是其缺陷。一種正電子示蹤劑僅僅反映組織細(xì)胞一種特定的信息。目前，PET/CT發(fā)展趨勢(shì)是采用多種正電子示蹤劑聯(lián)合應(yīng)用以達(dá)到同時(shí)提高靈敏度和特異性目的[7]。PET/CT使用的射線對(duì)組織細(xì)胞具有輻射電離作用，這是其固有的無法克服的缺陷。所以，需要降低輻射劑量。PET/CT技術(shù)的發(fā)展需要采用綠色技術(shù)，降低對(duì)人體和環(huán)境影響是必須高度重視的問題。

6PET/MRI技術(shù)

從MRI DWI成像機(jī)理可以看出DWI實(shí)質(zhì)上是反映組織細(xì)胞微觀結(jié)構(gòu)和環(huán)境在短期內(nèi)變化的信息，是間接反映組織細(xì)胞簡(jiǎn)單血流灌注代謝的信息。MRI DWI不可能取代常規(guī)MRI技術(shù)和最新推出的PET/CT技術(shù)。MRI和MRI DWI技術(shù)與PET和PET/CT技術(shù)獲得組織細(xì)胞的信息相比較主要的缺陷是缺乏特異性。

Schlemmer等報(bào)道MR/PET一體化設(shè)備應(yīng)用[31]。MRI和PET是基于完全不同的成像機(jī)理，各自提供不同的組織細(xì)胞水平的信息，尤其是PET最近幾年采用新型的正電子示蹤劑后明顯擴(kuò)大PET/CT臨床應(yīng)用范圍。PET/CT設(shè)備之所以取得巨大臨床成功，主要將兩種差異大的、基于不同原理的PET和CT設(shè)備有機(jī)的結(jié)合在一起。MRI能夠提供高分辨力的軟組織信息，將PET和MRI兩者結(jié)合起來是未來醫(yī)學(xué)影像技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容之一。我們相信PET/MRI將彌補(bǔ)PET/CT不足，同樣會(huì)獲得臨床醫(yī)師的歡迎。但是，需要看到的是即使PET/ MRI投入臨床使用也不會(huì)取代PET/CT在臨床的價(jià)值。

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