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正电子发射计算机断层扫描(Positron Emission Tomography,PET)是核医学发展的一项新技术,代表了当代最先进的无创伤性高品质影像诊断的新技术,是高水平核医学诊断的标志,也是现代医学必不可少的高技术。 PET的独特作用是以代谢显像和定量分析为基础,应用组成人体主要元素的短命核素如11C、13N、15O、18F等正电子核素为示踪剂,不仅可快速获得多层面断层影象、三维定量结果以及三维全身扫描,而且还可以从分子水平动态观察到代谢物或药物在人体内的生理生化变化,用以研究人体生理、生化、化学递质、受体乃至基因改变。PET的问世和正电子核素示踪剂的出现,使人类第一次实现了活体内分子水平的研究,开创了核医学发展的新纪元。近年来,PET在诊断和指导治疗肿瘤、冠心病和脑部疾病等方面均已显示出独特的优越性。PET可以说是同位素发射计算机辅助断层(ECT)的一种。ECT近年来迅速扩大的声望,在很大程度上是源于这种被美国总统里根赞誉:“攻克顽症的有力武器”的PET对现代医学所作的杰出贡献。
正电子发射是放射性元素衰变的方式之一。这类核素在自发地从不稳定状态向基态衰变过程中,从核内释放出与普通电子一样但电荷相反的粒子,即正电子。正电子是一种反物质,从核内放出后很快于环境中自由电子碰撞湮灭,转化为一对方向相反、能量为511kev的γ光子。如果在这对光子飞行方向上对置一对探测器,便可以几乎在同时接受到这两个光子,并可推定光子发源(即正电子发射)点在两控头间连线上。通过环绕 360°排列的多组配对探头,经探头对间符合线路检验判定每只探头信号时间耦合性,排除其它来源射线的干扰,得到探头对连线上的一维信息,再用滤波反投射方式,将信号按探头对的空间位置向中心点反投射,便可形成与探头组连线轴平行的断层面正电子发射示踪剂分布图像。这种探测方式一次只反映一个层面的信息,与CT探测方式很接近,实用中常用多层排列的探头对,配合层间符合线路,以利探测并重建更多层面的图像。
在临床中,当由正电子放射性核素所标记的示踪剂(显像剂)注入血流后,到达全身,聚集在特定的器官或某一部位,通过对应的探头,采用符合线路技术,探测器从360°方向检测不同部位的光子,记录释放出光子的时间、位置数量及方向。显像装置绕人体旋转,多角度采集,信息经计算机贮存,再通过影像重建原理获得人体各部位横断、冠状断面和矢状断面影像。PET显像仪的结构与X线、CT或SPECT基本相似,由探头、数据处理系统、图像显示及检查床组成。 在70年代中,PET原型机多利用数对单晶体或多晶体式γ照相机探头,对角放置。近年来多改用多组小口径探头,六角、八角或环式排列,最多一层排列一百多个探头;晶体也改用不潮解,密度大,光子俘获率高的物质,如用BGO取代NaI;再加上机械改良,散射及偶然符合信号校正和光子飞行时间计算等技术,已使PET的整体分辨率达到2mm左右,效率也有长足进步,实用性明显提高。 大多数PET使用放射性2-18氟-2-D-脱氧葡萄糖(FDG)作为示踪剂,这种类型的葡萄糖与普通葡萄糖化学性质相似,可在人体中产生有标记的代谢物,并且在人体中存留时间较长,便于测量。正常脑组织、心肌组织、肾脏及膀胱组织由于高糖代谢的需要因而对FDG摄取较多。其它一些组织如肝脏、肌肉和肠壁由于其糖代谢水平低,则对FDG的摄取量较少,显示出的FDG活性水平也较低。其它用于PET研究的示踪剂如[15O]H2O可用来测量局部脑组织、心脏或肾脏的血流量,18F-DOPA、18F-UDR可用于评价受体的部位、密度及活动水平等。FDG PET中病人所接受的放射线剂量与CT基本相似。 |