PET當前第1頁\共有29頁\編于星期二\9點PET的基本原理

歷史PET成像設備正電子成像的物理基礎PET的結構幾個重要的性能參數(shù)當前第2頁\共有29頁\編于星期二\9點PET的歷史

上世紀20年代物理學家就從理論上推斷有帶正電荷的正電子存在20世紀30年代開始對放射性核素的物理、化學性能進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了它們在生物學和醫(yī)學領域的應用價值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，可進行斷層面顯像1976年由Dr.Phelps和Dr.Hoffman設計，由ORTEC公司組裝生產了第一臺用于臨床的商品化的PET20世紀80年代更多公司投入了PET研制，島津（Shimadzu,1980）、CTI公司（1983）、西門子公司（Siemens，1986）通用電氣公司（GE，1989）、日立公司（Hitachi，1989）和ADAC公司（1989）POSITRONPET系統(tǒng)已日趨成熟，許多新技術用于PET產品，如：采用了BGO和LSO晶體的探測器、引用了數(shù)字化正電子符合技術、切割晶體的探測器模塊等，使PET系統(tǒng)的分辨率小于4mm。90年代中期，在發(fā)達國家PET已成為重要的影像學診斷工具當前第3頁\共有29頁\編于星期二\9點PET的演變

1964年環(huán)狀頭部PET2001年

GE

DISCOVERY－LS當前第4頁\共有29頁\編于星期二\9點PET簡介

PET（正電子發(fā)射斷層掃描技術,PositronEmissionTomography)是繼CT技術出現(xiàn)以來的又一種腦功能成像斷層技術,它首先向被試的體內注射一定的放射性物質，然后再通過斷層掃描技術測量腦的各個部位的放射量來測量各個部位對葡萄糖的利用和局部的血流量，從而推測不同腦區(qū)的活動情況。PET技術的發(fā)展和成熟使我們能夠安全準確地對正常人做某一心理活動的腦的部位進行定位和監(jiān)視。當前第5頁\共有29頁\編于星期二\9點功能影像與解剖影像

功能影像–反映患者體內的功能代謝–與CT、MRI相比分辨率較差(~4-5mm

或更壞)–核醫(yī)學領域:NM/SPECT,

PET–其他領域：(MRS,

fMRI),

MEG

(MSI),

...解剖影像–反映患者解剖結構–通?？色@得高分辨率影響(1mm

或更高）–X線/CT,

MRI,超聲當前第6頁\共有29頁\編于星期二\9點功能影像與解剖影像

患者A

腦部MR：報告正?；颊逜

腦部CT：報告正常當前第7頁\共有29頁\編于星期二\9點功能影像與解剖影像

監(jiān)控測量懶人參試者大腦中多巴胺的活動的腦部正電子發(fā)射斷層掃描（PET）圖當前第8頁\共有29頁\編于星期二\9點臨床意義

傳統(tǒng)的醫(yī)學影像技術顯示的是疾病引起的解剖和結構變化，而PET顯示的則是人體的功能變化。換言之，如果人體的解剖結構沒有發(fā)生改變，傳統(tǒng)的影像技術對于疾病的診斷是無能為力的。實際上，疾病的發(fā)生都伴隨著生化過程的功能改變，這些改變往往要早于解剖結構的改變；還有一些疾病如早老性癡呆、帕金森氏病等本身就沒有明顯的結構改變，傳統(tǒng)的醫(yī)學影像就無法顯示這些功能方面的變化了。PET能得天獨厚地顯示功能性的改變，因而對疾病的更早期發(fā)現(xiàn)、診斷具有優(yōu)勢；此外，PET還能進行三維立體動態(tài)及全身顯像，可發(fā)現(xiàn)其它檢查所不能發(fā)現(xiàn)的問題，防止了“—葉障目，不見泰山”，彌補了傳統(tǒng)醫(yī)學影像的不足。當前第9頁\共有29頁\編于星期二\9點PET影像的設備回旋加速器放化標記設備PET影像系統(tǒng)

正電子核素制備

正電子示蹤劑制備

PET影像獲取當前第10頁\共有29頁\編于星期二\9點當前第11頁\共有29頁\編于星期二\9點PET的物理基礎正電子放射性核素通常為富質子的核素,它們衰變時會發(fā)射正電子。原子核中的質子釋放正電子和中微子并衰變?yōu)橹凶樱赫娮拥馁|量與電子相等，電量與電子的電量相同，只是符號相反。通常正電子（β＋）衰變都發(fā)生于人工放射性核素。當前第12頁\共有29頁\編于星期二\9點正電子湮滅正電子湮滅前在人體組織內行進1-3mm湮滅作用產生:能量（光子是511KeV）動量同時產生互成180度的511keV的伽瑪光子。當前第13頁\共有29頁\編于星期二\9點當前第14頁\共有29頁\編于星期二\9點當前第15頁\共有29頁\編于星期二\9點PET的數(shù)據(jù)采集正電子湮滅作用產生的湮滅γ光子同時擊中探測器環(huán)上對稱位置上的兩個探測器。每個探測器接收到γ光子后產生一個定時脈沖，這些定時脈沖分別輸入符合線路進行符合甄別，挑選真符合事件符合線路設置了一個時間常數(shù)很小的時間窗（通?！?5ns），同時落入時間窗的定時脈沖被認為是同一個正電子湮滅事件中產生的γ光子對，從而被符合電路記錄。時間窗排除了很多散射光子的進入。當前第16頁\共有29頁\編于星期二\9點

符合探測技術能在符合電路的時間分辨范圍內，檢測同時發(fā)生的放射性事件。利用符合探測技術可以進行正電子放射性核素示蹤成像。使用符合探測技術，起到電子準直作用，大大減少隨機符合事件和本底的同時提高了探測靈敏度。符合探測原理符合脈沖處理器探測器1探測器2脈沖處理器當前第17頁\共有29頁\編于星期二\9點PET顯像的特點由于C、N、O是人體組成的基本元素，而F的生理行為類似于H，故應用11C、13N、15O、18F等正電子核素標記人體的生理物質如糖、氨基酸和脂肪，可在不影響內環(huán)境平衡的生理條件下，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的病理生理異常與疾病，它較之傳統(tǒng)的解剖結構現(xiàn)象更深入更全面，可更早期地發(fā)現(xiàn)病變。當前第18頁\共有29頁\編于星期二\9點PET顯像的特點應用光子準直和符合探測技術，提供了很好的空間定位，大大提高了探測靈敏度。其靈敏度比MRI高，比SPECT高10-100倍；改善了分辨率(可達4mm)，可檢出1cm大小的病灶，圖象清晰，診斷準確率高。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均無法辦到)，且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，它對腫瘤轉移和復發(fā)的診斷尤為有利。當前第19頁\共有29頁\編于星期二\9點PET顯像的特點由于它采用兩個互成180度角的探測器進行探測，以及γ子光能量高，不易吸收，故湮沒輻射的位置深度對測量結果無明顯影響，并可以得到極正確的衰減校正，它可用實測數(shù)和經衰減校正后的真實數(shù)進行三維分布的“絕對”定量分析(精度±10％)，遠優(yōu)于SPECT。正電子核素為超短半衰期核素，適合于快速動態(tài)研究。當前第20頁\共有29頁\編于星期二\9點PET用途1.腦(1)研究生理刺激對腦的效應通過聽覺觸覺視覺等刺激觀察腦區(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結構圖往往顯示正常而實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胞的存活情況當前第21頁\共有29頁\編于星期二\9點PET用途2.心臟PET可對心肌的泵血功能血流及代謝同時進行研究心血管疾病多起始于細胞或代謝水平目前的一般診斷方法等到確診往往已經失去了治療的機會PET的應用將能于可治階段早期發(fā)現(xiàn)疾病。當前第22頁\共有29頁\編于星期二\9點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照相機對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)病變而且還可測量肝臟的體積。當前第23頁\共有29頁\編于星期二\9點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對胰腺病變診斷的準確率高于X-CT。當前第24頁\共有29頁\編于星期二\9點PET用途5.腫瘤有人用

觀察腫瘤的血流和代謝變化，如用

測量局部血流發(fā)現(xiàn)腫瘤組織比正常組織代謝快而壞死組織的