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PET-CT成像技术的原理及其应用.doc

上传人:天**** 文档编号:3301043 上传时间:2024-06-30 格式:DOC 页数:6 大小:1.16MB
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资源描述

1、PET-CT成像技术的原理及其应用 摘要:本文主要介绍了正电子发射型断层显像(Positron Emission Tomography,PET)-计算机断层显像(Computed Tomography,CT)生物医学成像技术的原理及其应用。并总结了该技术的优缺点和对该技术未来的应用进行了展望。关键词:成像技术,PET, CT1.PET-CT成像技术的原理 医学图像在医学中占有重要地位。显微镜的发明对医学的发展是一次重大推动1。PET-CT将PET(正电子发射计算机断层显像)-CT(计算机断层显像)技术整合为一体,是目前世界上最先进的医学影像设备(如图1)。其高灵敏的特性可以观察到清晰的解剖结构

2、和分子水平的功能改变。通过一次非侵入性的扫描,即可观察到体内器官以及活体组织的完整的细节。图1美国GE公司PETCT仪器图PET是核医学领域比较先进的临床检查影像技术。其大致方法是,将某种物质,一般是生物生命代谢中必须的物质,如:葡萄糖、蛋白质、核酸、脂肪酸,标记上短寿命的放射性核素(如F18,碳11等),注入人体后,通过对于该物质在代谢中的聚集,来反映生命代谢活动的情况,从而达到诊断的目的。当前各医院主要使用的物质是氟代脱氧葡萄糖,简称FDG。其机制是,人体不同组织的代谢状态不同,在高代谢的恶性肿瘤组织中葡萄糖代谢旺盛,聚集较多,这些特点能通过图像反映出来,从而可对病变进行诊断和分析。CT是

3、用X射线束对人体某部一定厚度的层面进行扫描,由探测器接收透过该层面的X射线,转变为可见光后,由光电转换变为电信号,再经模拟/数字转换器(analog/digital converter)转为数字,输入计算机处理。图像形成的处理有如对选定层面分成若干个体积相同的长方体,称之为体素(voxel)。扫描所得信息经计算而获得每个体素的X射线衰减系数或吸收系数,再排列成矩阵,即数字矩阵(digital matrix),数字矩阵可存贮于磁盘或光盘中。经数字/模拟转换器(digital/analog converter)把数字矩阵中的每个数字转为由黑到白不等灰度的小方块,即像素(pixel),并按矩阵排列,

4、即构成CT图像。所以,CT图像是重建图像。每个体素的X射线吸收系数可以通过不同的数学方法算出。PET-CT是PET与CT的同机融合,整台设备一体化2,使用同一个检查床和同一个图像处理工作站,它集两者优势于一身,既可以显示人体的解剖结构及形态学改变,也可以显示功能、代谢、受体方面的信息,有效地降低了单纯PET或CT的假阳性和假阴性,具有灵敏度高、准确性好、定位准确的特点。 其原理如图2: PET CT PETCT图2 PETCT联用显像原理图2.PET-CT成像技术的应用PET-CT能对肿瘤进行早期诊断和鉴别诊断,鉴别肿瘤有无复发,对肿瘤进行分期和再分期,寻找肿瘤原发和转移灶,指导和确定肿瘤的治

5、疗方案、评价疗效。在肿瘤患者中,经PET-CT检查,有相当数量的患者因明确诊断,而改变了治疗方案;PET-CT能准确评价疗效,及时调整治疗方案,避免无效治疗。总体上大大节省医疗费用,争取了宝贵的治疗时间。 林勤课题组3用18FFDG PETCT显像对比,探讨18FFLT PETCT检测鼻癌原发灶和颈部淋巴结转移灶的可行性。图3鼻咽癌患者”F-FDG和18FFLT PETCT显像图。1a患者男,38岁;1b患者男,43岁。大箭头示鼻咽癌原发灶,小箭头示咽后;鼻咽癌颅内侵犯患者(男,45岁)18F-FDG PETCT显像图。2a,2b病灶与颞叶分界不清;2c,2d18F-FIT PETCT显像示病

6、灶与清晰(箭头示) 3鼻咽癌患者(男,44岁)放疗前PETCT全身显像图 结果显示(如图3),18F-FLT在鼻咽肿瘤和颈部转移淋巴结区均呈高摄取,与周围正常组织有明显的分界;18F-FLT PETCT诊断鼻咽癌的效能与18F-FDG无明显差别,与之前的研究结果类似;研究结果示,18F-FLT在脑组织中摄取明显低于18F-FDG,表明对于颅底、海绵窦等部位侵犯的病灶18F-FLT可能比较FFDG PETCT显像有更清晰,因此,18F-FLT用于鼻咽癌患者显像是可行的。丁其勇课题组4利用PETCT检查并经手术或随访证实的良恶性SPN患者各30例,PET诊断由2位核医学科医生以标准摄取值(SUV)

7、I25作为良恶性结节鉴别标准,PETCT诊断由2位有经验的放射科医生与2位核医学科医生综合评价结节的SUV和形态学特点后做出。并分析孤立性肺结节(SPN)的形态学特征,包括分叶、短毛刺、棘突、结节空泡、空洞、钙化、胸膜凹陷、支气管截断、支气管血管集束征、卫星灶等。统计各种征象在良性和恶性SPN中的出现频率,并用r检验分析其统计学意义来验证探讨PETCT对SPN定性诊断的准确性。图4 患者男,68岁,右肺上叶尖后段SPN。PETCT融合图像显示病灶内侧部分高代谢,小于CT所示病灶范围,SUV一169,手术病理检查结果为右肺卜叶鳞癌合并炎症如图4的结果显示SPN PET诊断的灵敏度、特异性和准确性

8、分别为867、900和883,PETCT诊断的灵敏度、特异性和准确性分别为900、933和917。排在前五位的恶性征象依次是短毛刺(633)、支气管截断(500)、棘突(467)、典型分叶(367)和胸膜凹陷(267),与良性SPN比较差异均有显著性。在7例PET诊断错误的SPN患者中,有4例PETCT诊断改变了治疗决策,其中2例PETCT诊断正确,另有2例诊断可疑,建议随访。可以看出PETCT对SPN定性诊断的准确性较PET有所提高。3总结PET-CT同时具有PET和CT的功能,但它绝不是二者功能的简单叠加,因为PET与CT优势互补。PET可以显示病灶病理生理特征,更容易发现病灶;CT可以精

9、确定位病灶,显示病灶结构变化。PET-CT除了具备 PET和CT各自的功能外,其独有的融合图像,将 PET图像与CT图像融合,可以同时反映病灶的病理生理变化及形态结构变化,明显提高了诊断的准确性。近些年PET-CT在肿瘤、冠心病和神经系统疾病等方面的临床诊断,疗效观察5,治疗方案制定中发挥着重要作用,PET-CT能够比一般检查早半年发现病人的病灶,而其他方法有可能会拖延到中期或晚期才能确诊,并且PET-CT一次检查可以完成患者全身的代谢和解剖现象,减少了扫描时间,使患者更舒适。其缺点,除了PET-CT本身价格比较昂贵外,由于正电子核素超短半衰期的特点,大多数PET-CT中心需要购置医用小型回旋

10、加速器以及相关的化学合成系统,这样在提高对医技人员技术要求的同时还增加了建立PET-CT中心的整体费用,这些都成了PET-CT影像设备发展的最大的障碍。PET-CT是近几年发展最迅速的医学影像设备之一,迄今全球已经安装了110台,在亚洲已经安装了17台,这17台大部分在中国(包括台湾和香港地区)。由于PET-CT临床应用增多,原先单纯使用PET或CT进行诊断的病例中有2025通过PCT-CT检查后,临床诊断和治疗的效果得到明显提高。在大陆超过200例的患者接受了PET-CT的检查,并在临床上取得了非常好的效果。无论在国际和国内,PET-CT的临床价值已获得医学界的首肯,接下来的工作是如何更好、

11、更有效地在临床使用PET-CT。虽然PET-CT正以惊人的速度发展,但是仍有许多问题有待进一步解决,例如:如何降低设备成本,如何更精确进行3D采集的衰减校正,以及因为PET和CT采集速度差异造成PET和CT图像精确配准的困难等问题均是目前热门研究课题。早期PET-CT主要考虑肿瘤的诊断和治疗。随着CT功能和性能的迅速提高,为PET-CT开拓在心血管、神经系统的功能诊断提供了基础,所以PET-CT在心血管和神经系统临床应用具有广阔的前景。 PET-CT在这些方面还需要进一步研究:一是图像评定的标准化问题;二是影响正常本底的因素及如何确定;三是检查成本问题,高昂的费用给PET-CT的普及带来了障碍

12、。所以如何解决这些难题,成了PET-CT今后的发展方向。参考文献:1 梁广明. 数字医学成像技术概论. 医用放射技术杂志 2004, 6: 6-72 舒贞权. 医学超声影像新技术综述. 中国医疗器械信息 2002, 4: 9-143 林勤,周原,彭添兴,范文博,徐常冬,李夷民,赵龙,罗作明,孙龙,吴华. 18FFLT PETCT与18FFDG PETCT在鼻咽癌诊断和分期中的应用比较 中国核医学与分子影像杂志 2012,32,349-3524 丁其勇,滑炎卿,管一晖,赵军,张国桢. 中华核医学杂志 2005,10,261-2635 刘德军,冯彦林,黄伟俊,余丰文,袁建伟,温广华,杨明PETCT联高分辨超声对甲状腺偶发病灶良恶性鉴别诊断的价值. 中国核医学与分子影像杂志 2012,32,183-188 (注:专业文档是经验性极强的领域,无法思考和涵盖全面,素材和资料部分来自网络,供参考。可复制、编制,期待你的好评与关注)

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