呼吸门控的技术分类及在小动物PET、CT中的应用价值——中国生物器材网

由于小动物的呼吸节律受植物神经系统和大脑中枢系统的双重控制，因此呼吸节律比心脏搏动更加多变和不规则。呼吸运动会造成小动物PET和CT图像的模糊、空间分辨率下降、PET定量偏差等。
呼吸门控技术是消除呼吸运动影响最常用的方法。
  呼吸门控的技术分类与介绍 根据呼吸信号的来源，可以将呼吸门控分为硬件门控和软件门控，硬件门控的呼吸信号来自传感器真实探测到的呼吸生理信号，软件门控的呼吸信号来自采集数据的分析。   基于硬件的呼吸门控: 依据外接硬件设备探测的呼吸振幅信号，进行多时相或单时相分割、截取，然后将所有呼吸周期中同一时相的PET或CT数据进行合并重建，获得多幅或单幅 静止 的PET或CT图像，从而消除运动伪影，改善PET和CT图像的分辨率、信噪比及对比度。用这个方法，可提高PET或CT图像中器官和病灶边界的准确性，同时提高PET定量指标的精准度，包括SUV值、代谢体积、总糖酵解值等，从而提升诊断和疗效评价的准确性。另外，CT采用相同或相似的硬件呼吸门控系统，PET硬件门控能够与CT同步匹配。PET与CT呼吸门控图像精准空间配准融合后，可进一步提高PET图像的衰减校正准确性和精确度。   2. 基于软件的呼吸门控：基于软件的呼吸门控是从采集的PET或CT数据流中分析、计算呼吸门控信号。计算的方法包括主成分分析法（PCA）、质心法（COM）、谱分析法（SAM）等等。一般通过感兴趣区追踪病灶、高摄取器官的运动情况，利用算法分析某些特征参数值的变化，以其反映呼吸运动程度，从而提取呼吸信号。
由于PET基于软件的呼吸门控算法常基于PET计数的变化，器官或病灶的动态计数变化（放射性显像剂的摄取、排泄等）会干扰呼吸信号计算的准确性；当病灶较小、摄取较低时，算法可能低估呼吸运动的幅度；CT基于软件的呼吸门控算法也易受动物体态、体形等影响，可能呼吸运动幅度造成误判。
此外，更重要的是，PET和CT共同使用硬件门控系统，避免了软件门控图像兼容和匹配可能存在的困难。因此，目前业界常将软件门控作为一种呼吸运动伪影校正的辅助技术，并不能替代硬件呼吸门控。
  基于硬件的呼吸门控的图像展示 例1：通过门控技术的应用NEMO Micro CT扫描成像，可以有效地去除呼吸运动导致的伪影，提高了CT图像中器官边界的准确性。 图1小鼠有无呼吸门控的对比图 图2 小鼠呼吸门控3D渲染展示
平生公司全系列的小动物活体影像产品（小动物PET/CT和小动物CT）都具备双门控技术，即利用先进的回顾性心电和呼吸门控技术实现了对心跳和呼吸的运动伪影控制，并配备动物的心跳、呼吸生理信息的监控系统。
NEMO 系列 Super Nova 系列