PET-CT成像原理与应用

走进PET_CTPET_CT(positronemissiontomography/computedtomography)全称为正电子发射断层显像/X线计算机体层成像仪，是一种将PET（功能代谢显像）和CT（解剖结构显像）两种先进的影像技术有机地结合在一起的新型的影像设备。它是将微量的正电子核素示踪剂注射到人体内，然后采用特殊的体外探测仪（PET）探测这些正电子核素人体各脏器的分布情况，通过计算机断层显像的方法显示人体的主要器官的生理代谢功能，同时应用CT技术为这些核素分布情况进行精确定位，使这台机器同时具有PET和CT的优点，发挥出各自的最大优势。1.PET_CT的成像原理1.1PET的基本原理正电子发射型计算机断层扫描显像仪（简称PET）由探头、数据处理系统、图像显示及检查床组成。PET使用正电子示踪剂，核素衰变过程中正电子从原子核内放出后很快与自由电子碰撞湮灭，转化为一对方向相反、能量为511keV的γ光子。在这光子飞行方向上设置一对探测器，便可以几乎在同时接收到这两个光子，并可推定正电子发射点在两探头间连线上，通过环绕360o排列的多组配对探头，得到探头对连线上的一维信息，将信号向中心点反投射并加以适当的数学处理，便可形成断层示踪剂分布图像。凡代谢率高的组织或病变，在PET上呈明确的高代谢亮信号，凡代谢率低的组织或病变在PET上呈低代谢暗信号。1.2CT的基本原理计算机断层扫描显像（简称CT），利用人体各种组织对X线的吸收能力不等的特性，X线通过人体衰减，经重建计算获得图像矩阵。CT对组织的密度分辨率较高。1.3PET_CT的工作原理PET主要根据示踪剂来选择性地反映组织器官的代谢情况，从分子水平上反映人体组织的生理、病理、生化及代谢等改变，尤其适合人体生理功能方面的研究。但是图像解剖结构不清楚；CT功能有：采用X线对PET图像进行衰减校正，大大缩短了数据采集时间，提高了图像分辨率；利用CT图像对PET图像病变部位进行解剖定位和鉴别诊断。所以PET/CT从根本上解决了核医学图像解剖结构不清楚的缺陷，同时又采用CT图像对核医学图像进行全能量衰减校正，使核医学图像真正达到定量的目的并且提高诊断的准确性，实现了功能图像和解剖图像信息的互补。图1PET_CT图像2.PET_CT与传统CT或PET相比优势所在大多数疾病都会经历从基因突变到代谢异常再到形态改变的发展过程。传统的CT检查密度分辨率高、定位准确，但只有当疾病发生到“形态改变”这一阶段才能被发现，因此不能达到“早期诊断”的目的；传统的PET检查，虽然能在“代谢异常”阶段就能发现病灶，但是由于缺乏周围正常组织的对照致使定位模糊。PET_CT一次显像能同时获得PET和CT两者全身各方面的断层图像，既发挥了两者的优势，又有效的弥补了两者的不足。PET_CT全方面实现了医学影像学“四定”目标：“定位”：发现病变和明确病变部位

“定性”：明确显示形态和功能变化的病理和病理生理性质

“定量”：量化疾病或病变在形态学上及功能上的改变

“定期”：确定即便的发展阶段3.PET_CT的应用PET_CT是核医学最先进技术和CT最先进技术的结合,对病灶定性、手术和放射计划治疗定位，以及代谢疾病研究和受体疾病研究具有重要的价值。其在临床的应用领域很广，主要用于肿瘤的早期定性诊断、心肌细胞活性的判断及脑代谢与神经功能的研究。3.1接受PET_CT检查时需注入人体同位素，也称正电子发射核素此类同位素均为生物的基本元素，都是短寿命的，故医院本身或附近需备有生产该种同位素的回旋加速器。常用的正电子发射核素半名称、半衰期和应用范围如表1所示。表1常见正电子发射核素的半衰期、能量、用途及生产方式核素名称半衰期正电子能量生产方式用途F-18（氟18）109min.1.65MeV回旋加速器脱氧葡萄糖代谢情况。肿瘤性质、心脏及血管、神经系统。化疗、放疗疗效评估。C-11（碳11）20min.1.98MeV回旋加速器胆碱代谢情况。脑、前列腺、膀胱。化疗、放疗疗效评估。N-13（氮13）10min.2.22MeV回旋加速器胆碱代谢情况。脑、前列腺、膀胱。化疗、放疗疗效评估。O-15（氧15）122sec.2.75MeV回旋加速器蛋氨酸代谢情况。肿瘤轮廓划定。采用正电子放射素与人体内某些代谢活性物质相结合，可反映相关组织器官内的局部血流量、氧利用率、葡萄糖和蛋白质代谢程度，与正常情况对照，依此来诊断疾病。因为许多疾病对糖和氨基酸的需求量增加。PET_CT的诊断方法称为无创性的。3.2PET_CT在肿瘤学方面的应用主要用于肿瘤定性、分期、分型等早期诊断和鉴别，治疗方案的选择和疗效监测等。通过CT及MRI发现肿块之时，病人的组织结构形态已经发生了变化，会错过了最佳的治疗机会。PET的最大优势就在于可以从分子代谢的水平上早期发现肿瘤。3.3PET_CT在心脏系统疾病方面的应用主要用于隐性、高危和疑难冠心病诊断，心肌存活检测、介入治疗前后监测等。应用18F-FDG-PET显像观察心肌代谢是冠心病诊断的金标准，对冠状动脉搭桥术的筛选也具有不可估量的作用。3.4PET_CT在神经系统疾病方面的应用主要用于脑血管疾病研究、神经精神药物研究及脑功能研究等。不仅对早期急性脑梗塞诊断起重要作用，也对神经生理学机理研究提供了有价值的信息。4.展望自问世以来，PET_CT已充分体现了其临床价值，并不断改进升级。最新的发展已经应用了64层螺旋CT，采集时间更短，图像质量更高，并应