核医学回旋spect入门

单光子发射计算机断层显像(SPECT)Siemens的SPECT系统GE的SPECT系统要点SPECT的发展SPECT的成像方法SPECT的示踪剂SPECT的γ相机SPECT的特点和优势SPECT的临床应用SPECTSinglePhotonEmissionComputedTomography，单光子发射计算机断层显像能给出脏器的各种断层图像也具有一般γ相机的功能，可以进行脏器的平面和动态（功能）显像SPECTSPECTSPECTSPECT的发展1959DavidKuhl和RoyEdwards取得了世界上第一台横截面发射断层图1963Kuhl和Edwards发展出来的放射断层系统成为SPECT的前身1976Keyes发明第一台γ相机SPECT系统1983商业化γ相机SPECT问世2003利用迭代重建算法进行衰减修正的SPECTSPECT的原理SPECT检测通过放射性原子（称为放射性核，如TC-99m、TI-201）发射的单γ射线。放射性核附上的放射性药物可能是一种蛋白质或是有机分子，选择的标准是它们的用途或在人体中的吸收特性。比如，能聚集在心肌的放射性药物就用于心脏SPECT成像。这些能吸收一定量放射性药物的器官会在图像中呈现亮块。如果有异常的吸收状况就会导致异常的偏亮或偏暗，表明可能处于有病的状态。SPECT的原理SPECT成像方法一个探头可以围绕病人某一脏器进行360°旋转的γ相机，在旋转时每隔一定角度（3°或6°）采集一帧图片经电子计算机自动处理，将图像叠加，利用滤波反投影（FBP）方法，可以从一系列投影像重建横向断层影像。由横向断层影像的三维信息再经影像重新组合可以得到矢状、冠状断层和任意斜位方向的断层影像。SPECT成像基本步骤用短半衰期核素Tc-99m等标记某些特殊化合物经静脉注入人体探测聚集于人体一定器官、组织内，标记于化合物上的Tc-99m衰变所发出的γ射线将γ射线转化为电信号并输入计算机，经计算机断层重建为反映人体某一器官生理状况的断面或三维图像SPECT重建算法步骤数据投影数据傅立叶变换数据滤波数据反变换反投影衰减校正散射校正滤波反投影(FBP)FBP方法的优点：计算过程简单，重建速度快，重建后的SPECT图像分辨率能够满足临床需要。FBP方法的缺点：该方法重建的图像存在固有星状伪影，重建后的图像分辨率较差。FBP方法是把探头采集到的二维投影数据经过预滤波降低统计噪声后，将二维投影数据反投影到预先设定的三维矩阵过程。衰减校正

目前的SPECT理论把投影数据近似为病人体内的放射性药物分布沿投影线的积分，忽略了人体组织对γ射线的散射与吸收效应。然而，对于核医学所使用的能量在60～511keV的γ射线来说，人体组织的衰减对投影数据有相当大的影响，因此需要进行衰减校正。一方面取决于人体衰减系数图(μmap)的获取，另一方面取决于衰减校正的算法。SPECT的示踪剂由放射性同位素标记的放射性药物会产生内部辐射。这种放射性药物称为示踪剂，可以是注射也可以是吸入。正是示踪剂的衰减放射出γ射线。常用能够标记放射性药物的部位有：MIBI（心肌显像）；MDP（全身骨显像）；ECD（脑血流显像）常用的放射性示踪剂用放射性Tc-99m标记的各种化合物短半衰期（6.02小时）放射性同位素,主要放射低能γ射线,其能量为141keV辐射剂量只有一次X摄片的1/10~1/2没有副作用，大部分在几个小时内即排出体外，留在体内的放射性也会在短时间内衰变掉其他常用的放射性核素还有Tl-201、I-131、I-123、Ga-67、In-111等放射性药物及其临床应用

临床

放射性核放射性药物

能量(KeV)

T1/2(hours)骨显象Tc-99mMDP1406心肌显象Tc-99mTl-201SestaMibi14070673脑Tc-99mHMPAO1406甲状腺I-1313648days肾脏I-131Tc-99mHippuranMag-33641408days6肺脏Tc-99mXe-133MAAGas14081662肿瘤显象Ga-67F-18CitrateFDG90511782肝脏Tc-99mSulfur1406SPECT系统探头（旋转型γ照相机）机架断层床计算机和光学照相系统SPECT的γ相机γ相机收集病人体内发射的γ射线，使我们重建出发射部位的图像，了解特定器官或系统的功能。康普顿相机γ相机结构相机准直器（Collimator）闪烁探测器（NaI晶体）光电倍增管(PMT)位置电路数据分析计算机NaI晶体

光电倍增管准直器孔探头周围铅屏蔽

准直器固定结构相机准直器准直器位于晶体之前，是探头中首先和γ射线相接触的部分。准直器的性能在很大成度上决定了探头的性能。准直器能够限制散射光子,允许特定方向γ光子和晶体发生作用。闪烁探测器

一种铊激活碘化钠[NaI(Tl)]探测晶体普遍用于γ相机中。在核医学中，这种晶体对于放射性核发射的γ射线能量有最佳的探测效率。探测晶体一般为圆形或矩形。典型的是3/8’’厚且尺度为30-50cm。由于光电效应和与晶体内碘化物的离子的康普顿散射，γ光子与探测器互相作用。这种相互作用导致电子释放而继续与晶体的网格相互作用产生光。这种过程称为闪烁。光电倍增管每7到10个光子入射到光电阴极上，就会产生一个电子。从阴极来的电子聚焦到倍增管电极上被吸收后会放出更多的电子（一般是6到10个）。这些电子再聚焦到下一个倍增管电极上，这个过程在倍增管电极阵列上不断重复。位置电路和数据处理计算机

位置逻辑电路紧跟在光电倍增管阵列后面并在求和矩阵电路(SMC)中接收来自倍增管的电流脉冲。这使得位置电路能够决定闪烁事件在探测晶体的何处发生。最后，一台数据处理计算机处理进来的投影数据，使它成为一张可读的反映病人体内三维活性分布的图像。计算机可能使用各种方法来重建图像，比如滤波反投影算法或迭代重建。γ相机成像方案平面成像相机固定在病人上方，获取单一角度数据平面动态成像固定角度，长时间观察放射性示踪剂运动SPECT成像绕病人旋转，获取放射性示踪剂三维分布门控SPECT成像结合ECG获取心动周期不同阶段的图像平面动态成像SPECT的新类型目前几乎所有的SPECT都属于旋转γ照相机型。当今世界上最新型号的单光子核素显像仪是双探头可变角带衰减校正的SPECT，需要时可以升级为既可行SPECT显像，又可行18F-FDG/PET葡萄糖代谢显像的符合探测显像仪。SPECT的总体特点示踪剂适应面广，特异性高，放射性小，不干扰体内环境的稳定，有独到的诊断价值。时域解像精度不到千分之一秒。放射性核的等离子放射物可能对孩子和孕妇有危险性。保留了γ照相机全部平面显像的性能分层脏器功能观察到脏器功能动态变化，化学物质在脏器内代谢分布、血管量的变化、肿瘤免疫及受体定位等。SPECT的优势兼具CT和核医学两种优势，较CT的容积采集信息量大超快速、大容量的操作诊断台，图像扫描和图像处理同步，并有高级图像后处理台是当前唯一的一种活体生理、生化、功能、代谢信息的四维显像方式明显提高了病变的检测率价格优势SPECT与PET比较分辨率相近衰减少衰减修正伪差少散射少辐射剂量少更合适的放射性核（半衰期更长）价格便宜重建算法相似灵敏度低噪声大，获取时间长SPECT的临床应用早期冠心病、心肌炎、脑缺血性疾病、恶性肿瘤早期骨转移的检测原发癫痫、短暂脑缺血发作，肝血管瘤分肾功能测定及一些软组织肿块定性心血池功能显像和多参数分析测定肺通气功能、肾小球虑过率GFR和肾脏有效血流量ERPF功能测定甲状腺疾病的常规检查等方面SPECT图像-脑部SPECT图像-脑部

SPECT图像-脑部

2例癫痫患者SPECT图像:发作间期低灌注(A图)，发作期高灌注(B图)。

癫痫灶发作间期在SPECT上呈低灌注暗影，发作期变为高灌注亮影。SPECT图像-心脏SPECT图像-骨骼SPECT的研究方向动力学和示踪剂反应动力学传送扫描工业化发展新示踪剂小动物系统放射性核治疗计划临床透视TermsECT:EmissionComputedTomographySPECT:SinglePhotonEmissionComputedTomographyPET:PositronEmissionTomographyFBP:FilteredBackprojectionMIBI:MethoxyisobutylIsonitr