基于超声腕部定位开发动态正电子发射断层扫描无创辐射探测器研究

《Scientific Reports》：Ultrasound wrist mapping to develop a noninvasive radiation detector for dynamic positron emission tomography

为精准获取动脉输入函数(AIF)以提升PET定量研究水平，研究人员开展腕部桡动脉超声定位研究，通过154名健康受试者数据发现桡动脉在距离腕横纹2cm处最浅表(深度3.36±1.25mm)且截面积最大(4.23±1.75mm2)，为无创辐射探测器设计提供关键解剖学依据。

　　

在精准医疗时代，正电子发射断层扫描(Positron Emission Tomography, PET)作为分子影像学的重要技术，能够非侵入性地显示生物体内生理和病理过程。然而，定量PET研究面临着一个长期存在的技术瓶颈——如何准确获取动脉输入函数(Arterial Input Function, AIF)，即动脉血液中放射性示踪剂浓度随时间变化的曲线。传统方法需要通过动脉穿刺反复采血，这种有创操作不仅给患者带来痛苦和感染风险，也限制了其在临床中的广泛应用。

为解决这一难题，多个研究团队致力于开发非侵入式检测设备，通过测量腕部桡动脉区域的辐射信号来获取AIF。但这类设备的有效性高度依赖于对桡动脉解剖特征的精准掌握。由于个体差异和手腕位置变化会影响动脉的深度和形态，如何优化探测器放置位置成为技术突破的关键。这项发表于《Scientific Reports》的研究正是基于此背景，通过系统性的超声解剖学测量，为无创辐射探测器的设计提供科学依据。

研究团队对154名健康志愿者进行腕部超声扫描，分别在距离远端腕横纹2cm、4cm和6cm处测量桡动脉的深度和横截面积。结果显示桡动脉在靠近手腕处更浅表且更粗大：2cm处深度为3.36±1.25mm，横截面积为4.23±1.75mm²；4cm处深度为4.08±1.81mm，横截面积为3.92±1.71mm²；6cm处深度为4.66±2.23mm，横截面积为3.90±1.88mm²。这些数据表明，将探测器放置在距离腕横纹2cm处的左臂（桡动脉通常比右臂更浅表）是最佳选择。

关键技术方法包括：采用超声成像技术对154名健康志愿者进行腕部桡动脉系统测量，在标准化位点（距远端腕横纹2/4/6cm）采集血管深度和横截面积数据，通过统计学分析确定血管位置变化规律，为探测器设计提供解剖学参数支持。

研究结果

桡动脉深度变化规律

通过超声测量发现，桡动脉深度随测量点远离腕部而增加：2cm处最浅（3.36±1.25mm），6cm处最深（4.66±2.23mm）。这种梯度变化表明靠近手腕处更适合表面探测。

血管截面积分布特征

桡动脉横截面积在2cm处最大（4.23±1.75mm²），随着距离增加而略微减小（4cm处3.92±1.71mm²，6cm处3.90±1.88mm²）。较大的血管截面积有利于提高信号采集效率。

左右侧解剖差异比较

数据显示左臂桡动脉通常比右臂更浅表，这一发现为探测器在左腕放置提供了优选依据，可能提升信号检测的稳定性。

研究结论与讨论表明，基于超声的腕部解剖图谱为无创辐射探测器设计提供了关键参数。桡动脉在距腕横纹2cm处呈现最浅表、截面积最大的特点，使其成为AIF监测的理想位点。这项研究不仅解决了PET定量分析中的技术瓶颈，也为开发患者友好的无创检测设备奠定了理论基础，推动分子影像学向更精准、更舒适的方向发展。