正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像

1、PETPET的基本原理u歷史uPET成像設(shè)備u正電子成像的物理基礎(chǔ)uPET的結(jié)構(gòu)u幾個(gè)重要的性能參數(shù)PET的歷史 上世紀(jì)20年代物理學(xué)家就從理論上推斷有帶正電荷的正電子存在 20世紀(jì)30年代開(kāi)始對(duì)放射性核素的物理、化學(xué)性能進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了它們?cè)谏飳W(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值 1953年Dr. Brownell和Dr. Sweet就已研制了用于腦正電子顯像的PET顯像儀 60年代末出現(xiàn)了第一代商品化PET掃描儀，可進(jìn)行斷層面顯像 1976年由Dr. Phelps和Dr. Hoffman設(shè)計(jì)，由ORTEC公司組裝生產(chǎn)了第一臺(tái)用于臨床的商品化的PET20世紀(jì)80年代更多公司投入了PET研制，島津（

2、Shimadzu,1980）、CTI公司（1983）、西門(mén)子公司（Siemens，1986）通用電氣公司（GE，1989）、日立公司（Hitachi，1989）和ADAC公司（1989）POSITRON PET系統(tǒng)已日趨成熟，許多新技術(shù)用于PET產(chǎn)品，如：采用了BGO和LSO晶體的探測(cè)器、引用了數(shù)字化正電子符合技術(shù)、切割晶體的探測(cè)器模塊等，使PET系統(tǒng)的分辨率小于4mm。90年代中期，在發(fā)達(dá)國(guó)家PET已成為重要的影像學(xué)診斷工具PET的演變1964年環(huán)狀頭部PET2001年 GE DISCOVERYLSPET簡(jiǎn)介PET（正電子發(fā)射斷層掃描技術(shù),PositronEmissionTomography

3、)是繼CT技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)的又一種腦功能成像斷層技術(shù),它首先向被試的體內(nèi)注射一定的放射性物質(zhì)，然后再通過(guò)斷層掃描技術(shù)測(cè)量腦的各個(gè)部位的放射量來(lái)測(cè)量各個(gè)部位對(duì)葡萄糖的利用和局部的血流量，從而推測(cè)不同腦區(qū)的活動(dòng)情況。PET技術(shù)的發(fā)展和成熟使我們能夠安全準(zhǔn)確地對(duì)正常人做某一心理活動(dòng)的腦的部位進(jìn)行定位和監(jiān)視。功能影像與解剖影像功能影像功能影像 反映患者體內(nèi)的功能代謝 與CT、MRI相比分辨率較差(4-5mm 或更壞) 核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域: NM/SPECT, PET 其他領(lǐng)域：(MRS, fMRI), MEG (MSI), .解剖影像解剖影像 反映患者解剖結(jié)構(gòu) 通?？色@得高分辨率影響 (1mm 或更高） X線/C

4、T, MRI, 超聲功能影像與解剖影像患者A 腦部MR：報(bào)告正?；颊逜 腦部CT：報(bào)告正常功能影像與解剖影像監(jiān)控測(cè)量懶人參試者大腦中多巴胺的活動(dòng)的腦部正電子發(fā)射斷層掃描（PET）圖臨床意義傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)顯示的是疾病引起的解剖和結(jié)構(gòu)變化，而PET顯示的則是人體的功能變化。換言之，如果人體的解剖結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生改變，傳統(tǒng)的影像技術(shù)對(duì)于疾病的診斷是無(wú)能為力的。實(shí)際上，疾病的發(fā)生都伴隨著生化過(guò)程的功能改變，這些改變往往要早于解剖結(jié)構(gòu)的改變；還有一些疾病如早老性癡呆、帕金森氏病等本身就沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)改變，傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像就無(wú)法顯示這些功能方面的變化了。PET能得天獨(dú)厚地顯示功能性的改變，因而對(duì)疾病的更早期

5、發(fā)現(xiàn)、診斷具有優(yōu)勢(shì)；此外，PET還能進(jìn)行三維立體動(dòng)態(tài)及全身顯像，可發(fā)現(xiàn)其它檢查所不能發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，防止了“葉障目，不見(jiàn)泰山”，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的不足。PET影像的設(shè)備回旋加速器放化標(biāo)記設(shè)備PET影像系統(tǒng)正電子核素制備正電子示蹤劑制備PET影像獲取PET的物理基礎(chǔ) 正電子放射性核素通常為富質(zhì)子的核素,它們衰變時(shí)會(huì)發(fā)射正電子。原子核中的質(zhì)子釋放正電子和中微子并衰變?yōu)橹凶樱?正電子的質(zhì)量與電子相等，電量與電子的電量相同，只是符號(hào)相反。通常正電子（）衰變都發(fā)生于人工放射性核素。正電子湮滅 正電子湮滅前在人體組織內(nèi)行進(jìn)1-3mm 湮滅作用產(chǎn)生: 能量（光子是511KeV） 動(dòng)量 同時(shí)產(chǎn)生互成180度的5

6、11 keV的伽瑪光子。PET的數(shù)據(jù)采集 正電子湮滅作用產(chǎn)生的湮滅光子同時(shí)擊中探測(cè)器環(huán)上對(duì)稱(chēng)位置上的兩個(gè)探測(cè)器。 每個(gè)探測(cè)器接收到光子后產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)脈沖，這些定時(shí)脈沖分別輸入符合線路進(jìn)行符合甄別，挑選真符合事件 符合線路設(shè)置了一個(gè)時(shí)間常數(shù)很小的時(shí)間窗（通常15ns），同時(shí)落入時(shí)間窗的定時(shí)脈沖被認(rèn)為是同一個(gè)正電子湮滅事件中產(chǎn)生的光子對(duì)，從而被符合電路記錄。時(shí)間窗排除了很多散射光子的進(jìn)入。 符合探測(cè)技術(shù)能在符合電路的時(shí)間分辨范圍內(nèi)，檢測(cè)同時(shí)發(fā)生的放射性事件。 利用符合探測(cè)技術(shù)可以進(jìn)行正電子放射性核素示蹤成像。 使用符合探測(cè)技術(shù)，起到電子準(zhǔn)直作用，大大減少隨機(jī)符合事件和本底的同時(shí)提高了探測(cè)靈敏度。符

7、合探測(cè)原理探測(cè)器1探測(cè)器2脈沖處理器PET顯像的特點(diǎn)由于C、N、O是人體組成的基本元素，而F的生理行為類(lèi)似于H，故應(yīng)用11C、13N、15O、18F等正電子核素標(biāo)記人體的生理物質(zhì)如糖、氨基酸和脂肪，可在不影響內(nèi)環(huán)境平衡的生理?xiàng)l件下，獲得某一正常組織或病灶的放射性分布(形態(tài)顯示)、放射性標(biāo)記藥物濃集速率、局部葡萄糖氨基酸和脂肪代謝、血流灌注、受體的親和常數(shù)、氧利用率以及其他許多活體生理參數(shù)等，藉此顯示的形態(tài)和功能參數(shù)，以研究和診斷人體內(nèi)的病理生理異常與疾病，它較之傳統(tǒng)的解剖結(jié)構(gòu)現(xiàn)象更深入更全面，可更早期地發(fā)現(xiàn)病變。PET顯像的特點(diǎn)應(yīng)用光子準(zhǔn)直和符合探測(cè)技術(shù)，提供了很好的空間定位，大大提高了探測(cè)靈

8、敏度。其靈敏度比其靈敏度比MRI高，比高，比SPECT高高10-100倍；改善了分辨率倍；改善了分辨率(可達(dá)可達(dá)4mm)，可檢出，可檢出1cm大小的病灶，大小的病灶，圖象清晰，診斷準(zhǔn)確率高。圖象清晰，診斷準(zhǔn)確率高。能從一定體積的組織快速獲得35(或更多)層面的斷層圖象(CT、MRI均無(wú)法辦到)，且可獲得全身各方向的斷層圖象可獲得全身各方向的斷層圖象，使臨床醫(yī)生能一目了然地看到疾病全身狀況，它對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的診斷尤為有利。PET顯像的特點(diǎn)由于它采用兩個(gè)互成180度角的探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)，以及子光能量高，不易吸收，故湮沒(méi)輻射的位置深度對(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)明顯影響，并可以得到極正確的衰減校正，它可用實(shí)測(cè)數(shù)實(shí)測(cè)

9、數(shù)和經(jīng)衰減校正后的真實(shí)數(shù)進(jìn)行三維分布的和經(jīng)衰減校正后的真實(shí)數(shù)進(jìn)行三維分布的“絕對(duì)絕對(duì)”定量分析定量分析(精度10)，遠(yuǎn)優(yōu)于SPECT。正電子核素為超短半衰期核素，適合于快速動(dòng)態(tài)研究快速動(dòng)態(tài)研究。PET用途1.腦(1)研究生理刺激對(duì)腦的效應(yīng)通過(guò)聽(tīng)覺(jué)觸覺(jué)視覺(jué)等刺激觀察腦區(qū)代謝率的變化可以得到正常人活體腦功能的定位圖(2)研究各種病理狀態(tài)下腦的代謝變化在許多腦病變初期X-CT結(jié)構(gòu)圖往往顯示正常而實(shí)際上腦組織可能已有廣泛的生理生化改變PET圖像不僅能定出腦病理灶的位置及范圍還可以早期判斷腦細(xì)胞的存活情況PET用途2.心臟PET可對(duì)心肌的泵血功能血流及代謝同時(shí)進(jìn)行研究心血管疾病多起始于細(xì)胞或代謝水平目前的一般診斷方法等到確診往往已經(jīng)失去了治療的機(jī)會(huì)PET的應(yīng)用將能于可治階段早期發(fā)現(xiàn)疾病。PET用途3.肝臟肝臟由于體積較厚病變又是陰性顯像(病變處的放射性減弱或缺損)因此普通g照相機(jī)對(duì)于較小的肝病變不易發(fā)現(xiàn)。PET可以做多方向斷層容易發(fā)現(xiàn)病變而且還可測(cè)量肝臟的體積。PET用途4.胰腺胰腺疾病的診斷在臨床上比較困難尤其是癌病人常無(wú)癥狀PET的解剖分辨率雖然不如X-CT但功能的改變總是早于形態(tài)的變化臨床證明PET對(duì)胰腺病變?cè)\斷的準(zhǔn)確率高于X-CT