全球首台Total-body PET-CT uEXPLORER：低剂量成像的临床突破
复旦大学附属中山医院引领分子影像技术创新，推动PET-CT迈向“绿色”诊疗新时代
2019年4月，全球首台Total-body PET-CT uEXPLORER在复旦大学附属中山医院正式启用。作为世界首创设备，uEXPLORER凭借长达2米的超长轴向视野、较传统设备提升近40倍的系统灵敏度以及超高空间分辨率，在肿瘤、神经、心血管等疾病的精准诊断和科研探索中展现出巨大潜力。
PET-CT被誉为“上世纪医学十大发明之一”，可同步实现代谢与解剖成像，广泛应用于临床。然而，其依赖放射性核素18F-FDG进行显像，存在一定辐射风险，尤其对儿童、孕妇等敏感人群应用受限。传统PET-CT因探测器视野短、灵敏度低（仅约1%信号被捕捉），需使用0.1–0.15 mCi/kg剂量并延长扫描时间以保障图像质量。
uEXPLORER通过超长轴向覆盖人体全长，并结合跨单元交叉符合技术，显著提升系统灵敏度，使正电子湮灭产生的γ光子捕获效率最大化。该设备可在1/40常规剂量条件下实现高质量成像，为低剂量乃至极低剂量扫描提供了技术基础。
更关键的是，uEXPLORER在轴向中部125cm范围内保持均匀高灵敏度，完全覆盖心、肺、肝、脑等主要器官；而1米级视野设备的高灵敏度区不足50cm，难以满足全身均衡成像需求。
图1. uEXPLORER可确保轴向中部125cm范围处于高灵敏度区域，全面覆盖重要脏器（蓝色）；1米视野设备仅能覆盖部分器官（橙色）
临床实践：从半剂量到1/10极低剂量的全面验证
- 半剂量18F-FDG用于肿瘤患者：图像质量优于传统全剂量
中山医院采用0.05 mCi/kg（半剂量）18F-FDG对肺癌患者进行扫描。结果显示，2分钟采集的Total-body PET图像主观评分达4.3±0.7，显著高于传统全剂量（3.7±0.6），且肝脏信噪比更高。病灶检出率方面，2分钟与4分钟图像对比15分钟图像，检出一致性达100%，无遗漏。
病例1. 肺浸润性腺癌男性患者，右肺上叶占位，不同采集时间下的最大密度投影及横断面图像
病例2. 非小细胞肺癌患者，多发淋巴结、肝、骨、肾上腺转移，动态MIP及局部病灶显示清晰
- 半剂量下健康成人全身动态成像可行
研究采用平均注射剂量107.56 MBq（约0.048 mCi/kg），接近欧洲核医学协会推荐最低剂量标准。自第9分钟起，最大密度投影图像清晰，满足临床评估需求。
图2. 半剂量条件下uEXPLORER全身动态成像代表性帧（MIP图像）
基于药代动力学模型分析，研究发现各器官FDG摄取参数存在显著差异：k1最低见于右肺下叶（0.0158 ml/min/cc），最高为左心室前壁（1.1883 min-1）；MRFDG值最高位于顶叶皮层（23.1696 μmol/100g/min），最低在肺部（0.5945）。据此将器官分为四类，为后续示踪剂动力学研究提供参考。
- 1/10极低剂量仍具临床可行性
进一步探索将剂量降至全剂量的1/10（约0.01 mCi/kg），结果表明：自第12分钟起，动态MIP图像质量与全剂量组相当。尽管肝肌比（LMR）、肝血比（LBR）、血肌比（BMR）略低，但整体图像仍具可比性。
图3. 全剂量（上）与1/10极低剂量（下）动态MIP图像对比
图4. 全剂量（红）与极低剂量（蓝）图像质量对比：A-LMR，B-LBR，C-BMR
动力学参数（k1, k2, k3）分析显示，极低剂量组与全剂量组无显著差异，且数据量大幅减少，有利于临床重建、传输与存储。
- 基于BMI优化剂量方案，提升图像一致性
针对体型差异影响图像质量的问题，团队提出基于BMI的个性化剂量模型：注射剂量(MBq) = 39.2 / (-0.03×BMI + 1.49)2。相比传统按体重给药，该方案可显著降低总剂量，尤其在BMI＞25 kg/m²人群中，图像质量更稳定、一致。
图5. 基于体重（a,b）与基于BMI（c,d）剂量方案对比，后者在高BMI个体中图像质量更优
展望：推动分子影像进入精准与普惠并重的新阶段
中山医院核医学科已围绕uEXPLORER发表十余篇高水平研究成果，涵盖肿瘤、健康人群及不同体型群体，涉及静态与动态扫描、半剂量至1/10极低剂量等多种场景，为建立规范化低剂量临床路径奠定坚实基础。
依托uEXPLORER的技术优势，在恶性肿瘤早筛、免疫性疾病、神经系统疾病、血管病变等领域，结合全身动态定量成像能力，未来有望实现疾病机制的深层解析与个体化诊疗策略的创新突破。在中国“政产学研医”协同推进下，分子影像技术将持续迈向国际前沿，服务更多患者。