无论在我国或全球范围内，肺癌是近年来发病率和死亡率最高的恶性肿瘤。影像学检查作为一类重要的无创检查手段，在肿瘤诊疗的各个环节都发挥着重要作用。目前国内外最新的肺癌临床管理指南，把正电子发射/计算机断层显像（PET/CT）作为肺癌诊疗环节中的最佳检查方法之一，但是需要以磁共振脑部成像作为补充。除此之外，MRI在评估骨骼、胸壁及纵隔等软组织的侵犯情况方面优势无可替代，且能提供弥散、灌注等多参数成像模式，并且没有辐射暴露。同时进行正电子发射（PET）及MRI扫描以整合二者成像优势，符合肿瘤学成像的普遍需要。随着衰减校正等技术难关被攻克，商业化的PET/MRI一体机应运而生。对于肺部肿瘤而言，PET/MRI相较PET/CT在进行全身代谢成像的同时提供了更为精准的骨骼、软组织及脑成像评估以及多参数功能成像，减少了辐射暴露。特别是在目前的医疗技术下，通过CT或PET/CT检查获得的纵隔淋巴结分期的准确度尚待进一步提高^［1］，PET/MRI技术的出现为准确而无创的肺癌术前影像学评估提供了更多可能性。与此同时，新兴序列及呼吸门控的应用也使得肺部MRI的解剖学成像劣势得到克服^{［2, 3］}。以此为背景，诸多研究者对于PET/MRI在肺部肿瘤诊疗各环节中的应用价值做出了初步探索，本文就PET/MRI在肺结节检出、肿瘤诊断、TNM分期、疗效评估以及预后预测方面研究进展进行综述。

肺是充满气体的解剖器官，肺内质子密度低而横向磁化矢量衰减快，且同时受到呼吸和心脏运动干扰。相较于其他实体器官，传统MRI在肺部成像上存在先天劣势，通常认为MRI相较CT对于直径<10 mm的结节的诊断敏感性不足^{［4, 5］}，因而限制了MRI在肺部的临床应用。随着近年来序列的改进以及呼吸门控的运用，MRI对于肺结节的检测精度不断提高。增强扫描可一定程度上改善肺结节的检出率^［6］，而超短回波时间（UTE）及零回波时间（ZTE）成像的出现使得肺部MRI达到与CT相媲美的肺结节检测性能^［2］。由于回波时间更短，ZTE序列的信噪比和对比度噪声比优于UTE序列，可以提供更多高分辨力的肺解剖信息，甚至可以清晰地显示出肺结节中的磨玻璃成分^［3，7］。

与PET图像融合可提高MRI对肺结节的检出。在一项以PET/CT作为参考标准的研究中，传统屏气三维梯度回波（GRE）序列对¹⁸F-脱氧葡萄糖（FDG）阳性结节的检出率达80.0%，融合PET图像后检出率提升至95.6%^［8］。但MRI及PET/MRI对于直径<5 mm的FDG阴性结节检测的敏感性不高，且GRE序列存在略微低估病灶大小的风险，相较CT平均差值可达3~4 mm^{［8, 9］}。呼吸触发螺旋桨采集T₂序列（T₂-Propeller）相对GRE序列具有更优的肺结节检出率，且更为接近CT对结节大小的评估^［10］。

新兴序列使得MRI对于肺结节的检出达到与CT相近的水平，自由呼吸成像则降低了对于患者配合度的要求，提高了PET/MRI对于FDG阳性结节的空间定位及对FDG阴性结节的检测能力。Burris等^［11］发现自由呼吸UTE序列较GRE序列对于肺结节的检出率明显提高（73%比30%），主要归因于对直径4~8 mm肺小结节的检出率提高（71%比7%），并且改善了FDG阴性结节的检出（68%比22%）。三维T1GRE星块容积内插屏气扫描序列对直径2~4 mm的微小结节检出率较好，明显优于Burris等的研究结果（58%比17%）^{［11, 12］}。除了改善PET/MRI对于微小结节、FDG阴性结节的诊断性能外，应用ZTE序列可以获得较Dixon序列更稳定的观察者间一致性，在临床实际应用中有助于减少由于诊断医师经验不足造成的结节漏检^［7］。

相较PET/CT，普遍认为PET/MRI对于肺癌分期的优势主要集中于：对纵隔、胸壁等软组织结构的受侵犯程度及骨转移的评估；对脑、肝等高生理代谢背景的脏器的微小转移灶的成像补充^{［13, 14, 15］}。缺点在于：与CT相比MRI可能会导致病灶大小的低估；在肺癌背景下PET/MRI对于肺小结节的漏检可导致TNM分期的低估^［4，9］。尽管现有的文献对于PET/MRI在非小细胞肺癌（NSCLC）患者分期中的诊断准确性存在一些争议，但是一致认为PET/MRI至少可以取得与PET/CT相当的诊断性能^{［13，15, 16, 17, 18, 19］}。与此同时，PET/MRI相较PET/CT可以减少31.1%的辐射剂量^［15］。

目前已有小样本的研究探讨了PET/MRI在肺结节良恶性鉴别以及NSCLC组织学分型、疗效及预后评估等方面的价值。虽然这些研究普遍存在样本量不足的问题，但是已初步展示了PET/MRI在肺癌诊疗中的应用前景。多项研究表明^{［28, 29, 30］}，PET和MRI在表征肿瘤行为方面具有较好的互补性，联合PET和MRI参数可以取得更好的评估性能。多参数成像模式赋予PET/MRI较好的肿瘤行为表征潜力^［30］。

PET/MRI结合酰胺质子转移加权成像、体素内不相干运动序列可以用于孤立性肺结节的良恶性鉴别以及恶性肺肿瘤的组织学亚型鉴别。Fang等^［29］发现，相较良性肺结节，恶性肺结节的非对称性磁化转移率和最大SUV显著增高，扩散系数降低；三者联合诊断孤立性肺结节良恶性的受试者工作特征（ROC）曲线的曲线下面积（AUC）值高达0.964。在恶性结节中，肺鳞癌相较肺腺癌其非对称性磁化转移率及扩散系数显著降低而最大SUV增高；利用非对称性磁化转移率即可鉴别肺鳞癌与腺癌（AUC=0.934），而三者联合无法进一步提高诊断性能。

PET/MRI联合影像组学方法可被用于NSCLC的组织学分型。Tang等^［31］基于61例NSCLC患者的PET/MRI的影像组学特征，成功建立肺鳞癌与腺癌的组织学亚型预测模型，模型从2 600个特征中提取出6个PET特征及2个MRI特征，其中纹理特征对于NSCLC组织学分型的相关性更高。在测试集中，预测模型ROC的AUC值高达0.847，决策曲线分析显示该模型具有较好的临床可用性。但是单中心的小样本研究存在过拟合的风险，仍有待于后续研究取得更为稳定的结果。

基于影像学的肿瘤疗效评估是肺癌患者管理中重要的组成部分，临床普遍使用的实体瘤疗效评价标准仅以单径测量值变化作为评估标准，大量影像学信息并未充分利用。另一方面，随着免疫治疗的普及，各种非典型反应模式对于影像学评估提出更高的挑战。相较CT，MRI提供了众多超越形态学的评估手段，DWI、DCE等功能成像的衍生参数可敏感地评估肿瘤体积之外的变化，波谱成像实现了部分代谢物的无创评估^［32］。与此同时，对接受放化疗或免疫治疗的患者，PET可在形态学出现变化前提供更加敏感的代谢变化信息；作为分子探针的特异性PET示踪剂的开发有望进一步提高诊断准确性^［32］。目前，可以直观评估肿瘤总体积负荷的PET/CT已广泛应用于临床^［33］。PET/MRI兼有MRI和PET的优势，从理论上说，应用PET/MRI评估肺癌疗效具有广阔的应用前景。

当前一些研究已验证了使用PET/MRI评估及预测NSCLC疗效的可行性。Huang等^［34］发现PET/MRI联合DCE技术对于NSCLC患者可以较CT更早地评估立体定向放射治疗的疗效。在后续的研究中，作者发现基线PET/MRI参数可以用于预测NSCLC患者放化疗肺癌治疗反应及生存率，较高的病灶糖酵解总量（TLG）、较低的体积转移常数及增强60 s内时间-浓度曲线下初始面积与预后不良相关^［35］。类似地，Umeda等^［36］发现在接受纳武单抗治疗的NSCLC患者中，TLG是比最大SUV更优的预测指标，TLG增高、平均表观扩散系数（ADC）降低与疾病进展相关，单次给药2周后即可根据TLG及平均ADC变化值之和预测患者预后。

SUV和ADC是PET/MRI应用于肿瘤疗效评估的常用检测指标，但是其性能优劣存在争议。一项纳入11例Ⅳ期NSCLC患者的前瞻性研究发现，PET和DWI在化疗早期即可检测到组织学变化，早于解剖形态改变，并且在第一个化疗周期比第二个周期更明显，在治疗早期SUV出现下降的患者预后相对较好，而ADC的变化没有出现统计学差异^［37］。与此相反，Shintani等^［38］发现，对于14例接受立体定向放射治疗的NSCLC患者，ADC而非最大SUV是肿瘤治疗反应的早期预测指标。这些研究的样本量过小，对结果造成不确定性。

TNM分期系统是肺癌患者的管理及预后指导系统，当前实行的第8版TNM肺癌分期系统提供了更为准确的预后分层能力^［39］。但是在临床实践中，一些TNM分期相同的肺癌患者的生存预后仍然存在显著差异^{［40, 41］}。基于个体化精准医疗的需要，大量研究从多角度寻找肺癌预后不良因子以准确识别出高危人群。已有学者尝试评估PET/MRI在该领域的应用价值。Bruckmann等^［42］发现无论组织学亚型和肿瘤分期，最大SUV和平均SUV高值是未接受治疗的NSCLC的预后不良因子。平均ADC高值者预后更差，但是联合平均ADC不能进一步提高最大SUV和平均SUV的预测性能。ADC值的测量存在呼吸及心脏运动干扰，充气肺实质磁敏感性的影响会导致图像出现几何扭曲，尚缺乏成像标准化，以上这些限制了DWI在肺部的广泛应用。新的DWI序列可以提高图像质量^［43］，或许可以改善ADC值在NSCLC预后评估方面的可用性，仍有待于进一步研究。

脑PET/MRI可用于预测肺腺癌脑转移，以帮助确定适合接受脑部放疗的肺腺癌脑转移患者。Ho 等^［44］发现FDG-PET图像上肿瘤与脑测量值比例、是否接受初始靶向治疗是神经学进展时间及总生存期的独立预测因子，并在此基础上提出分子影像预后评分。分子影像预后评分较现有的Lung-molGPA评分对总生存期的预测能力相当，且可以更好地预测神经学进展时间。

目前，在PET/MRI对于肺部肿瘤诊疗的应用价值的研究中，样本量不足是最为突出且普遍的问题。过少的样本量不仅给研究结果造成了不确定性，而且无法实现病理亚型的细分。装机量少、单次检查扫描时间长限制了PET/MRI病例的积累。并且，肺部MRI的客观劣势仍然需要不断更新的技术支持，以保证图像质量的稳定。另一方面，PET/MRI尚未建立规范统一的扫描方案，使临床推广应用受到影响，这是近期需要解决的问题。大样本、多中心、规范化的影像学数据，是临床研究的有力支撑。从数据分析的角度，PET/MRI多参数成像的优势并未得到充分利用，当前的研究主要集中于PET/MRI衍生参数的简单统计，大量图像数据并未得到深度挖掘。近期一项研究利用PET/MRI影像学生物标志物，通过超体素聚类成功识别出3种不同的NSCLC多维肿瘤行为，其中2例NSCLC的超体素图谱可以直接形成组织学对照，基于影像数据直接表征肿瘤的组织学结构^［30］。该研究首次证实了PET/MRI多参数成像反映NSCLC生物学行为的临床可行性。定量化、多参数的成像模式作为PET/MRI不同于PET/CT的独特优势，也是未来临床应用研究的重要方向。近年来，基于PET/CT的影像组学、深度学习方法实现了影像学数据的深度利用^［45］，为PET/MRI在肺癌诊疗过程中的相关研究提供了方法学基础。

综上所述，PET/MRI在PET的基础上整合了MRI的软组织成像优势、多参数成像模式的特点，相较PET/CT可以提供更多病灶信息，并且降低了患者辐射暴露。随着更多新兴MRI序列的出现，肺部MRI的优势将更加明显。在当前技术下，PET/MRI已达到与PET/CT相媲美的肺癌分期水平，新兴序列的应用有望使其作用进一步得到优化提高；PET/MRI在肺结节良恶性鉴别以及肺癌组织学分型、疗效及预后评估等方面具有广阔的应用前景；多参数成像联合高通量图像定量分析方法、作为分子探针的特异性PET示踪剂的开发等也是未来的重要研究方向。