PET及其融合技術(shù)講解

醫(yī)用物理學(xué)醫(yī)用物理學(xué)PET及其融合技術(shù)

1.符合探測(cè)一、PET原理響應(yīng)線（lineofresponse，LOR）：獲得符合數(shù)據(jù)的一對(duì)探測(cè)器之間的連線利用湮滅輻射的特點(diǎn)和兩個(gè)相對(duì)探測(cè)器輸出脈沖的符合來確定閃爍事件位置的方法稱為電子準(zhǔn)直（electroniccollimation），這種探測(cè)方式則稱為符合探測(cè)（coincidencedetection）1.符合探測(cè)一、PET原理真符合：探測(cè)到的兩個(gè)光子來源于同一湮滅事件，并且在到達(dá)探測(cè)器前都沒有與介質(zhì)發(fā)生任何作用，因此含有精確的定位信息。真符合1.符合探測(cè)一、PET原理散射符合：探測(cè)到的兩個(gè)光子雖然來源于同一次湮滅，但在到達(dá)探測(cè)器前至少有一個(gè)光子被散射而偏離了原來的飛行方向，這種符合的定位信息是錯(cuò)位的。散射符合1.符合探測(cè)一、PET原理隨機(jī)符合：探測(cè)到的兩個(gè)光子分別來源于不同的湮滅事件隨機(jī)符合2.PET的檢測(cè)系統(tǒng)一、PET原理PET探測(cè)器早期六角陣列目前多環(huán)結(jié)構(gòu)一次63個(gè)斷層32環(huán)3．PET空間分辨率的極限制約一、PET原理PET空間分辨率的極限PET探測(cè)器探測(cè)到的湮滅輻射的位置并非是發(fā)射正電子的核素的位置。核素的衰變能越高，這種不確定性就越大。兩個(gè)湮滅光子的飛行方向不可能成180o。探測(cè)環(huán)直徑越大，產(chǎn)生的偏差就越大。4.衰減校正符合探測(cè)的是兩個(gè)反方向飛行的光子，任何一個(gè)光子被衰減掉，都會(huì)導(dǎo)致探測(cè)失敗。必須進(jìn)行衰減校正。一、PET原理采用透射掃描校正法對(duì)PET進(jìn)行衰減校正。5．飛行時(shí)間（timeofflight,TOF）技術(shù)通過探測(cè)一對(duì)

光子到達(dá)兩個(gè)晶體探測(cè)器的時(shí)間差來確定湮沒地點(diǎn)所在位置的探測(cè)技術(shù)。一、PET原理

系統(tǒng)的時(shí)間分辨率決定了TOF技術(shù)的優(yōu)劣。TOF-PET是在時(shí)間窗內(nèi)確定符合事件的光子對(duì)到達(dá)各自探測(cè)器的時(shí)間差。TOF-PET利用

光子的飛行時(shí)間信息將湮滅位置限定在小范圍內(nèi)，減少了重建該事件涉及到的體素?cái)?shù)量，提高了圖像的信噪比和對(duì)比度等指標(biāo)。圖0正常PET代謝顯示圖圖1肺癌光子刀術(shù)前圖2術(shù)后瘤灶基本消失PET圖像一、PET原理二、PET技術(shù)優(yōu)勢(shì)1.PET所用核素是構(gòu)成人體生物分子主要元素，可以顯示機(jī)體生理生化過程“生命斷層”“生化斷層”“活體分子斷層”2.采用貧中子核素半衰期極短“超短半衰期核素”3.PET采用具有電子準(zhǔn)直的符合電路計(jì)數(shù)方法，省去準(zhǔn)直器,靈敏度提高，圖像質(zhì)量高放射性劑量很小4.電子對(duì)湮滅的距離為1.5mm左右與SPECT相比，PET具有較高的空間分辨率?？蓹z出4~7mm的病灶5.衰減校正精確，便于定量分析6.

多環(huán)檢測(cè)技術(shù)獲得大量容積數(shù)據(jù)，可三維圖像重建7.功能代謝顯示為主可構(gòu)建融合PET/CTPET/MRI二、PET技術(shù)優(yōu)勢(shì)99mTc-MIBI心肌血流灌注SPECT18F-FDG葡萄糖代謝PET二、PET技術(shù)優(yōu)勢(shì)圖像融合是指將多源信道所采集到的關(guān)于同一目標(biāo)的圖像經(jīng)過一定的圖像處理，提取各自信道的信息，最后綜合成同一圖像以供觀察或進(jìn)一步處理。三、PET融合技術(shù)

PET/CT是將PET和CT有機(jī)結(jié)合起來的一種先進(jìn)的分子影像設(shè)備。由CT提供病灶的精確解剖定位，PET提供病灶詳盡的功能、代謝等分子信息。PET/CT可以通過一次檢查就可得到患者同一解剖部位的功能和解剖圖像，具有靈敏、準(zhǔn)確、特異及定位精確等特點(diǎn)。三、PET融合技術(shù)（一）PET/CT

1．PET/CT的結(jié)構(gòu)和工作原理。三、PET融合技術(shù)（一）PET/CTPET/CT的探頭由PET探頭和CT探頭組成。CT探頭在前，PET探頭在后安排在同一掃描軸上，兩種掃描共用一張掃描床。PET/CT掃描時(shí)，先進(jìn)行CT掃描，CT采集完成后患者再被自動(dòng)送入PET掃描視野。

1．PET/CT的結(jié)構(gòu)和工作原理三、PET融合技術(shù)（一）PET/CTPET/CT中PET子系統(tǒng)最大的改進(jìn)是衰減校正不再需要外置透射棒源（68Ge）進(jìn)行透射掃描校正，而利用CT數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減校正。采用CT數(shù)據(jù)對(duì)PET圖像進(jìn)行衰減校正的好處是大大縮短了數(shù)據(jù)采集的時(shí)間，從而使患者在掃描過程中確保體位一致，避免出現(xiàn)軀體位移的偽像。

2．PET/CT的優(yōu)勢(shì)三、PET融合技術(shù)PET/CT互補(bǔ)了PET和CT單獨(dú)使用時(shí)各自所存在的不足。采用CT數(shù)據(jù)對(duì)PET圖像進(jìn)行衰減校正，極大地減少了掃描時(shí)間。PET子系統(tǒng)利用其功能成像可以取代在CT診斷中需要超高薄層掃描及輔助造影的一些檢查才能達(dá)到確定病變性質(zhì)的掃描。（一）PET/CT

3．PET/CT的臨床應(yīng)用

三、PET融合技術(shù)（一）PET/CT腫瘤診斷和定位治療心血管疾病診斷神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷PET/MR是將PET和MR技術(shù)融合而成的一種分子水平的功能及結(jié)構(gòu)顯像系統(tǒng)，是將人體結(jié)構(gòu)、功能和分子信息有機(jī)的結(jié)合起來的一體化臨床醫(yī)學(xué)影像技術(shù)。

三、PET融合技術(shù)（二）PET/MR

1．TOF-PET/MR工作原理

三、PET融合技術(shù)（二）PET/MRPET/MR與PET/CT的本質(zhì)區(qū)別是PET/CT是順序掃描，PET/MR是同步掃描。一體化PET/MR實(shí)現(xiàn)了在同一掃描床位，PET和MR的一個(gè)序列在同一瞬間完成掃描。

1．TOF-PET/MR工作原理

三、PET融合技術(shù)（二）PET/MR一體化、同步掃描TOF-PET/MR要求PET必須具有TOF技術(shù)，MR必須具有最佳的磁場(chǎng)均勻度和靜音掃描。PET的TOF技術(shù)在一體化PET/MR設(shè)備同步掃描中發(fā)揮兩個(gè)重要的作用：PET的TOF技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在18秒內(nèi)完成一個(gè)床位掃描。另一方面在一體化PET/MR設(shè)備中會(huì)出現(xiàn)“熱器官”征象和“正電子穿透效應(yīng)”兩種偽像。三、PET融合技術(shù)與PET/CT相比較，PET/MR存在以下優(yōu)勢(shì)：①PET/MR免除了CT部分的輻射劑量，患者所受醫(yī)療照射劑量低。②TOF-PET/MR可實(shí)現(xiàn)真正的同步數(shù)據(jù)采集，同一時(shí)間獲得同樣的病理生理信息的PET和MR功能圖像，多參數(shù)、多模態(tài)成像有助于病變的早期發(fā)現(xiàn)。

2．PET/MR的優(yōu)勢(shì)

（二）PET/MR三、PET融合技術(shù)③MRI可以得到高分辨率和高對(duì)比度的軟組織圖像，在神經(jīng)、骨骼肌肉、心臟和腫瘤診斷中有一定優(yōu)勢(shì)。④MRI具有非常靈活的掃描技術(shù)和多功能成像技術(shù)，如功能MRI、彌散和波譜分析等。

2．PET/MR的優(yōu)勢(shì)

（二）PET/MR三、PET融合技術(shù)（1）促進(jìn)了對(duì)一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生和發(fā)展機(jī)制的理解。（2）在中風(fēng)病人中，該技術(shù)將幫助醫(yī)生確定中風(fēng)后可修復(fù)的腦組織范