PET/MRI: Challenges, solutions and perspectives

Already from the start of PET/CT integrating positron emission tomography (PET) and computed tomography (CT) in one instrument, there have been considerations how to combine PET and magnetic resonance imaging (MRI) so that their complementary abilities can be utilized in a single investigation. Since classical PET electronics fail in an even weak magnetic field and PET signal processing might disturb high-frequency signals of MRI, it soon became clear that new solutions had to be found to avoid mutual interferences. During the last fifteen years a number of different approaches towards PET/MRI for small animal imaging have been developed by research groups which together with their specific features are summarized in this review. Recently, PET/MRI for human imaging became available as well - this time by industrial initiatives. First some prototypes of BrainPET/MRI were developed followed by commercial products for simultaneous and non-simultaneous whole-body PET/MRI. Although only PET/MRI integrated in one scanner offers the full diversity of complementary multiparametric imaging, there are also promising applications of non-simultaneous sequential PET/MRI. While describing the present instrumentation for human PET/MRI, this review discusses the challenges and promises related to this new imaging technology.

ZusammenfassungBereits während der Einführung der PET/CT, welche die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und die Computer-Tomographie (CT) in einem Instrument vereinigte, gab es Überlegungen, wie man PET und Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT) kombinieren könnte, um ihre sich ergänzenden Möglichkeiten in einem einzelnen Untersuchungsgang zu nutzen. Da die klassische PET-Elektronik selbst in einem schwachen Magnetfeld versagt und die hochfrequenten Signale der MRT durch die Verarbeitung der PET-Signale gestört werden könnten, war es von vornherein klar, dass neuartige Lösungen gefunden werden mussten um gegenseitige Störungen zu vermeiden. Während der letzten 15 Jahre sind verschiedene Lösungen im Hinblick auf PET/MRT zur Untersuchung von Labortieren durch Forschergruppen entwickelt worden. Die verschiedenen Systeme werden mit ihren verschiedenen Eigenschaften in diesem Artikel zusammenfassend beschrieben. Seit kurzem sind auch von der Industrie entwickelte PET/MRT-Geräte für die Bildgebung am Menschen im Einsatz. Zunächst wurden einige PET/MRT-Prototypen für Hirnuntersuchungen entwickelt. Inzwischen werden simultan und nicht-simultan messende, für Ganzkörperuntersuchungen geeignete PET/MRT-Geräte von industrieller Seite angeboten. Obwohl nur mit einem simultan messenden PET/MRT die breite Vielfalt von sich ergänzender multi-parametrischer Bildgebung erschlossen werden kann, gibt es auch viel versprechende Anwendungen für die nicht-simultane PET/MRT. Der vorliegende Artikel stellt die augenblicklich verfügbaren Geräte für PET/MRT am Menschen vor und diskutiert die Herausforderungen und Aussichten dieses neuen bildgebenden Verfahrens.