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PET/CT的应用与发展

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[LV.5]常住居民I

发表于 2010-3-12 16:58:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
本文简述近年来多层螺旋CT、PET和PET/CT技术的重要进展,重点是描述多层螺旋CT、PET和PET/CT在肿瘤和心脑疾病临床诊治中的临床应用和进展状况,并探讨了核医学影像诊断技术在二十一世纪的发展趋势。

一、多层螺旋CT的技术进展
1、1  多层螺旋CT核心技术进展
    自从1999年CT设备出现了4层采集的又一次换代性发展之后,CT设备的进一步发展提出并体现了“CT绿色革命”的概念。即在所有的技术改良中,要突出实现更低的X线剂量、更快的采集与重建速度、更便捷和多样的重建处理、更短的病人等候时间及更好的病人舒适度。  
    16层CT设备的探测器仍分为对称型(GE)与非对称型(Philips、Siemens、Toshiba),但采用非对称型探测器的厂家在设计上已经与原4层和8层的设备有别,如Toshiba公司原来的设计是中间0.5mm×4列,,两侧分别为1mm×15列,共34列;16层的设计为中间0.5mm×16列,两侧分别为1mm×12列,共40列。Philips和Siemens公司原来设计是中间1mm×2列,1.5mm×2列,2.5mm×2列,5mm×2共8列;16层的设计为中间0.75mm×16列,两侧分别为1.5mm×4列,共24列。 根据上述设计,最薄的采集层厚分别为0.5mm(Toshiba)、0.625mm(GE)和0.75mm(Philips和Siemens)。最薄层厚将决定Z轴分辨力,而层厚则依赖于每列探测器宽度的设计。16层CT探测器设计有不同的侧重。选择尽可能薄的层厚者目的在于实现“真正”的各向同性体素采集,从而达到最佳的各类重建效果;采用略厚层厚者的目的在于在保持基本的各向同性体素采集的基础上,适应16层采集中的锥形线束采集与重建方式及达到更好的曝光剂量效率(exposure dose efficiency)。如Siemens公司的材料显示,4层采集时的曝光剂量效率为70%,0.75mm层厚的16层采集时曝光计量效率则为85%。  
    16层设计的采集时间一般为0.5秒(全周扫描),最低可达0.42秒。以一个身高1.55m的病人为例,以2.5mm层厚采集将可在19-22秒钟完成全身的扫描,明显提高了扫描的单位时间覆盖率。对包括心脏在内的动态器官全部可以实现一次屏吸采集,这是4层采集的CT尚不能完全实现的。  
1、2  与16层采集的螺旋CT相关的技术进展  
1、2、1  锥形线束算法 随锥形线束覆盖的探测器列数与宽度增加,螺旋扫描中信息采集的几何学误差会进一步增大,因而锥形线束伪影会比4层和8层者更严重。为此,已发展了相应的16层采集锥形束扫描重建算法。如为了对应采集平面的位相而采用的倾斜成像平面采集算法;螺旋滤过伴交叉校准算法;非线性插入重建算法;一次采集16层的原始数据,然后作逐层二次重建算法等。这些新的重建算法目标在于减少锥形线束伪影;保证Z轴上的分辨力和保证采集速度。  
1、2、2  降低扫描剂量 和最初厂家介绍多层采集的螺旋CT设备时谈到的重要优点—“因采集层面呈4的倍数增加,故射线剂量将减低”相反,由于多层采集时采集层厚很薄,每次扫描覆盖的范围通常比单层螺旋CT大,以及采集中的剂量效率因素等,故实际的病人受线量在扫描范围内会明显增加而不是降低。尽管和4层扫描设备相比,8层设备的扫描剂量有所降低(约30%),但16层设备的扫描剂量则明显增高。在16层扫描设备上,采用了以下降低剂量的措施:  
(1)智能滤过技术 根据扫描方案,采用智能方式自动设置X线滤过,当增加8mm铝当量的钛滤过片时,在不降低图像锐度的情况下可使X线剂量不仅不增加,反而降低达一半,且图像噪声也下降。
(2)自动mA调制 根据开始扫描后检测器反馈的信息,自动调节mA输出,以达最低剂量的技术,可降低15%左右的扫描剂量。
(3)自动mA设置 不再使用正位定位像,仅采用侧位定位像来决定身体不同部位的扫描mA值,包括设法降低敏感器官的剂量,大约可降低25%左右的扫描剂量。  
(4)可变速扫描和期相选择性曝光技术 二者均是用于降低心脏扫描剂量的技术。可变速扫描技术是去年已经提出的,根据病人的心动周期,特别是心律不齐者,调节扫描速度的方式。期相选择性曝光则可在心电门控下仅选择舒张期曝光,收缩期不曝光的节省剂量的扫描方式,尤适于冠状动脉的观察。  
(5)全自动心电延迟算法扫描 设备可在心电门控状态下准确推算出下一个“R”波到达的时间,启动扫描,实现前瞻性心电门控扫描。  
1、3  多层CT临床应用的扩展  
1、3、1  普查的应用现已证实,事实上胸部平片正位观察时,将有20%_25%的肺野被遮蔽;侧位观察时会有15%_20%的肺野被遮蔽。故用平片作肺癌的普查尽管是长期以来的唯一可行的放射学方法,但多层面螺旋CT(4层_16层)已可实现低剂量扫描。国内、外的研究均已证实,可用20_30mA的条件获得与传统的高mA条件相同质量的信息,且可根据需要作横断、冠状、矢状及其他需要的层面的薄层重建,消除了平片检查中的盲区。在美国和一些发达国家,低剂量螺旋CT的肺癌普查已被医疗保险机构认可,从早期发现和防止漏诊的总体效果看,更加符合卫生经济学的原则。借鉴于肺癌CT普查的原理,低剂量普查已经推广到结肠癌的筛选领域,除了可应用透明化与仿真导航内窥镜技术观察肠腔外,还可在可疑的节段使管腔内、外(含管壁)结构的结合显示。
1、3、2  CT灌注技术的扩展——肿瘤灌注 常规的CT增强检查显示的是肿瘤血管结构的特征(在脑内还有血脑屏障的完整性),这对于判断肿瘤的性质和复发与否的准确性是不移的。CT灌注技术还可通过显示的各种参数(而不仅是形态学信息)更详细地反映肿瘤实质的结构特征,是提高肿瘤诊断准确性与特异性的一个新的方法。
1、3、3  心脏的CT检查 目前已推出的16层CT设备用于心脏扫描的时间已分别可达到105ms、85ms和65ms,已经接近或优于电子束CT的扫描时间(50ms或100ms),因而对冠状动脉和心腔、瓣膜等结构的显示已经接近或达到了电子束CT的水平。几年前模仿电子束CT实施的冠状动脉钙化积分方法已经在累积了大量资料的基础上可实现智能化分析,并自动提示给临床医生下一步处理的方案。现已证实,尚未完全钙化的粥样硬化软斑块是更危险的因素。目前,多层面螺旋CT经重组处理后是显示冠状动脉软斑块的唯一方法。8层、16层CT设备已可分辨0.16mm大小的软斑块。由于时间分辨力的提高,多层螺旋CT还可动态显示人工心脏瓣膜的开、闭及其功能状况。去年已经市售的多层螺旋CT设备的心脏功能性检查方法——心肌灌注与心肌应力性灌注、心肌血流贮备测定等均有进一步的发展,心肌灌注的检测水平已经接近心肌的MR灌注成像。此外,下一步将实现解剖学的和相位的心脏影像重组;可行自动的批量的多相位重组;4D资料的2D浏览;自动轮廓描记;电影显示;容量/射血分数显示;室壁运动与厚度显示;牛眼曲线(bulls eye plot)显示功能等。
1、3、4  CT血管成像 CTA的功能已显示可实现血管内血流容积测量;对于血管内支架置入前、后的检查可实现二维与三维分析,后者更能真实地显示血管内腔及支架置入后的形态学信息。肢体的大范围的血管显示,特别是末梢的细微血管的显示已是CTA的一个越来越显优势的无创性技术。  
1、3、5  表面渗透成像 系一种新的信息显示的技术。常规的CT增强检查显示的是组织或病变的血管结构内对比剂的流入与廓清信息,表面渗透成像采用延迟扫描的方法,对照不同时相的影像,反映对比剂在组织或病变的表面渗出状况,尚处于开发阶段。
1、3、6  CT泌尿系成像 利用增强后定位片采集方式,于延时的定位片上作出相当于常规泌尿系造影的显示。
1、4  伴随的有关CT概念转换  
1、4、1  螺距(pitch) 螺距是螺旋CT出现以后提出的一个重要的扫描参数,即X线管螺旋一周期间扫描层厚与进床速度之比。 由于单层、双层、四层、八层乃至16层螺旋CT的数据采集与重建算法各有不同,因此在不同发展阶段螺距被赋予了不同的概念。单层扫描的螺旋CT以1:1的螺距扫描时重建图像的质量最好,大于1:1时突出了时间分辨力,图像质量则有所衰减;4层螺旋CT曾提出以3:1的螺距扫描可获最好的图像质量,以6:1的螺旋扫描时则可获较好的时间分辨力及可接受的图像质量,更有提出可实现13:1螺距者。事实上,较晚开发的4层或8层CT由于容积性采集的数据量已足以重建各种可满足诊断要求的图像,故已可根据扫描范围和指定的完成时间由设备自动设置最佳的螺距。16层采集的CT设备若依不同厂家的设计则会进一步造成多种螺距的解释上的混乱。故依国际电工协会(IEC)的规定,今后多层螺旋CT螺距的概念仍以单层层厚与进床速度之比为依据,即仍为0-2。  
1、4、2  时相 时相是指在CT增强扫描中采集到的影像所对应的对比剂在兴趣结构通过的期相,传统上是以动脉期、实质期和静脉期为标志。由于多层螺旋CT采集的速度越来越快,即时间分辨力越来越高,采集到的图像可分辨的期相也相应更加细腻,客观上增加了对很多病变识别的能力,但同时也对操作者在扫描程序上的设定,即如何对具体病变设定具体的(而不总是常规的)扫描程序,提出了较高的要求。今后,围绕显示病变的最佳时相,对设备的时间分辨力、操作者的理解和最佳应用以及如何进一步易化扫描时相的设置与操作等需依赖于设备的设计和操作者双方的努力。  

二、多层螺旋CT带来的诊断模式转变  
2、1  显示方式的转变: 多层螺旋CT每次检查可以提供数百帧甚至更多的横断面影像,但事实上单层的薄层横断面影像的图像信噪比是较差的。如此大量的图像信息若依常规方式逐层解读几乎是不可能的,因而各种计算机重组的影像(二维或三维的)已成为下一步主要的显示方式。各种重组技术已经发展了若干年,目前已可达到由手工操作(人工设置各种重组参数)发展为大部分可自动显示;由延时显示发展为实时或近于实时显示;最新的重组技术则由完成采集后的回顾性显示发展到和采集同步的前瞻性显示,如CTA、MPR显示等。  
2、2  信息的融合: 不同类型信息和/或不同厂家设备图像的融合显示是数年前建立DICOM标准的目的之一。目前,同一生产厂家生产的较新型号的影像学设备的形态学信息大多可以实现融合显示,但较为有用的是形态学与功能性信息的融合显示,近几年主要是体现在MRI与fMRI影像的融合方面。CT信息以往主要是形态学的,现在也陆续实现了与核医学的功能性信息融合。  
2、3  工作流的改善: 面对更快的采集速度和激增的数据量,多数生产厂家在不同类型产品和/或同一类型、不同型号产品应用了统一的操作界面,从而易化培训与操作。Siemens公司还采用了“UNICS-WINDOWS”界面,从而信息可直接与个人电脑联接,更便于处理和下载。  
2、4  计算机辅助检测(computer aided determination, CAD): 数年前由R2公司率先提出并着手开发的CAD系统如今面对激增的图像数据量已变得极为实际和有用,且有很多厂家和公司在积极开发。CAD系统是在收集大量同病种、同部位的影像学信息的基础上,基于概率,对新的病例作出诊断导向,以及一些自动处理,如自动分段处理;自动大小测量;时间减影等。目前比较成熟的是乳腺疾病的诊断系统,正在积极开发的还有肺部疾病的诊断系统,其他系统疾病的诊断系统也均在开发。RSNA的学术报告也显示,CAD系统的诊断结果相当或略高于有经验的专家水平。可以预期,随着多层面螺旋CT带来的大量信息解读困难的问题,CAD系统会日趋成熟,并成为随设备配置的软件之一。  

三、CT设备下一阶段的发展  
    CT设备实现16层采集之后,下一阶段的发展趋势有两个主要的动态:  
3、1、超宽检测器的多层面螺旋CT: Toshiba公司已经研制了256列的超宽检测器。目前的16层采集的检测器仅40列,则256列检测器的扫描设备采集的必将是大范围的容积性信息(目前为0.5mm宽/列,覆盖范围为mm),突破了以往的从16层-32层-64层采集逐步升级模式的推测。该研制方向的优点是可在现有的16层技术上实现改进,可较容易解决硬件设计及采集/重建方面的理论问题;可能的不利是检测器的大小将会限制图像空间分辨力的进一步提高,且检测器间的拼接缝隙会降低X线的检测效率。  
3、2、平板检测器:CT GE公司今年首先推出了该公司研制的平板检测器CT的初步临床试用结果,由于产品尚未定型,相应的扫描技术与参数尚不能明确,但显示的图像与功能是相当诱人的。该技术实际上已提出了几年,但要变为产品在技术上需解决的问题尚较多。该研究方向的优点是可提供高空间分辨力的、可实现各种高级重建功能的容积性信息,且采集速度和方式会发生革命性变化;存在的困难是平板检测器自身的技术问题、采集/重建模式的更新和X线剂量高等。此外,设备的成本(如大容量计算机、平板检测器自身的成本等)也需降低到市场可接受的水平。预期平板CT市场化尚需3-5年。

四、多层螺旋CT的功能成像
4、1  脑的CT灌注成像:该检查可以得到CT灌注峰值时间(PT)、曲线峰值(PH)、平均通过时间(MTT)、局部脑血容量(rCBV)、脑血流量(rCBF)指标和图像,检查方便、迅速,主要应用于急性或超急性脑缺血病人的诊断研究。与核医学影像比较,CT灌注成像仅能反映脑组织血流灌注的状况,但不能反映脑组织功能代谢的状况,尤其是对脑缺血半暗区(可恢复的缺血灶)和梗死区的判断有较大困难,而核医学脑灌注成像可弥补CT灌注成像功能代谢信息缺乏的不足;同时,目前CT尚缺乏一整套完整的生理性(如过度换气、认知)、药物等负荷、干预或介入条件下的灌注成像方法和判断标准,缺乏对脑循环储备功能的判断;此外,少数病人也存在对CT造影剂过敏的问题。
4、2  CT血管内腔镜技术:可以观察到动脉粥样硬化斑块(软斑或钙化大斑块)、动脉瘤蒂的开口,并可进行粥样硬化斑块的钙化定量分析。
4、3  CT心肌灌注成像:不同的方法(静息、负荷、首过、延迟等)与对比剂首过心肌灌注、心脏冠状动脉成像技术目前已经开始在临床试用。
4、4  CT冠状动脉钙化和软斑块分析:钙化是冠状动脉粥样硬化标志,但冠状动脉粥样硬化可以无钙化,钙化定量分析在40岁以下的病人中有意义;钙化程度与定量分析与狭窄程度的关系尚在进一步研究中,但高分辨率冠状动脉软斑块

五、正电子成像的进展
    医学影像设备对疾病的早期发现,治疗方案确认以及治疗效果的判断具有重要的临床价值。随着普通X线,超声,CT和MRI等以解剖结构为基础的诊断设备的发展,反映功能和代谢的正电子设备也在突飞猛进,从1999年以来这一领域更是出现了质的改变。  
    核医学影像设备通常分为探测单光子放射性药物分布的设备即:伽玛相机和单光子发射计算机断层仪(SPECT),探测发射正电子放射性药物分布的设备即:正电子断层扫描仪(PET)。现在的SPECT已经能够完成相当一部分PET的工作,核医学影像设备实际可分为单光子探测设备、正电子探测设备和混合性探测设备,其中混合型包括具有正电子探测功能的SPECT和具有多模式成像功能的PET。
5、1  正电子符合探测设备的分类:  
    按照探测结构将正电子符合探测设备分成:环形结构正电子符合探测设备和具有单光子探测功能的符合探测设备两种。正电子探测设备与X线CT相比,由于放射性核素受人体组织衰减严重,衰减校正方法复杂、成本较高,致使它的图像分辨率远不及CT。如果把两者结合采用X线进行正电子衰减校正能够显著提高深部图像分辨率,同时利用X线CT图像进行同机图像融合可以提高临床诊断准确率,代表了核医学产品发展的方向。  
5、2  PET探测器进展  
   探测器是正电子探测设备重要的组成部分,探测器通常由滤过器、隔离器、晶体、光电倍增管(PMT)和后续电子处理系统构成。不同材料的晶体对探测器性能有不同的影响。  
    NaI最大优点是光输出量最大,可以采用小直径PMT,以提高系统固有的分辨率;BGO晶体密度最大,所以能够明显提高系统的计数率。LSO晶体光余辉最小,在大剂量时能够明显提高计数率。在小剂量时BGO晶体计数明显高于LSO晶体,但当采用非常大剂量时LSO晶体计数率大于BGO。对于GSO有和LSO相同的特性,但是LSO晶体比较适合N-13和C-11短半衰期正电子核素探测,而BGO更适合于F-18正电子核素的探测。  
    对于正电子探测设备常用的有两种探测模式:二维(2D)和三维(3D)采集模式。准直栅的应用使探测到的电子对在较小视野范围内进行符合计算。3D是在全视野进行电子对符合计算,这样增加了探测计数率,降低了图像分辨率。  
3D采集适用于低剂量放射性活性度和需要快速扫描时的临床应用。目前对于3D采集获得的图像尚无准确的、合理的衰减校正方法,所以无法进行具有临床诊断意义的SUV(Standard Uptake Value)和其他重要的定量分析。2D采集虽然采集时间延长, 但是图像分辨率较好,特别适宜肿瘤小病灶的探测,并且能够进行准确的定量和半定量分析。随着软硬件技术的发展,2D和3D采集的不足之5、3  图像重建方法的改进  
    对于符合探测系统图像重建方法和常规的单光子发射计算机图像重建不同,经常采用迭代重建方法。虽然迭代图像重建方法不能明显提高图空间分辨率,但是能减少假阳性、提高图象对比度、对于改善图象质量具有重要的临床价值。目前应用最多的方法是预分组最大期望值图像重建(OSEM)法。图像重建的另一个重要进展是分组织进行衰减校正方法:由于正电子符合图像计数率非常低,图像的统计误差非常大。如果直接进行衰减校正会影响图像质量,对于正电子符合图像需要进行组织分类,然后进行衰减校正处理。这样有利于改善衰减校正的效果,同时明显改善人体轮廓的对比度和视觉效果。  
5、4  带有X线螺旋CT功能正电子探测设备  
    由于正电子符合探测图像具有高灵敏度、高特异性。但是图像分辨率较低,缺乏清楚的解剖结构,所以正电子符合探测设备需要和具有高组织分辨率的X线CT进行结合。GE公司率先在同一台设备上将X线CT和正电子符合成像设备进行有机相结合。这种设备并不是X线CT功能和正电子符合探测功能的简单相加、他是一种全新概念的成像设备。他具有螺旋CT功能和正电子符合探测功能之外,还具有螺旋CT和正电子符合成像设备单独不具备的同机图像融合功能。由于线CT图像和正电子符合探测图像具有本质的不同,一个是反映组织解剖结构(CT)、而另一个是反映分子功能代谢情况。我们将带有X线螺旋CT功能正电子探测设备在临床上称为多功能成像设备(仪)。可以预见的是这种多功能成像仪将成为本世纪最重要的成像设备,因为它具有以下特点: (1)可获得高分辨率图像;(2)能够进行疾病早期诊断;(3)适合适型调强放疗计划和模拟定位;(4)有助肿瘤复发的确认;(5)有助手术方案拟定。
     由于多功能成像仪所使用的CT种类不同,将多功能成像仪分成配备多排螺旋CT的多功能成像仪和单排(或双排)螺旋CT的多功能成像仪。如果按照多功能成像仪中正电子符合成像功能系统的不同可以将正电子符合成像系统分成肿瘤专业和通用的正电子符合探测系统成像仪两种。对于肿瘤类采用单排或双排CT已经能够满足临床需要。如果要进行心脏,神经系统的临床工作和研究就需要采用多排(4排以上)螺旋CT。  
5、5  临床应用展望  
5、5、1  肿瘤小病灶探测和鉴别诊断: 肿瘤对18FDG有较强的代谢作用,肿瘤组织摄取FDG远远高于正常组织和良性肿瘤。因此符合探测设备显示肿瘤对FDG代谢的改变远比X线CT和MR显示组织密度的改变要早,探测灵敏度更高,有利于肿瘤小病灶检测。符合探测设备对于肺部孤立病灶的探测和诊断有其很强的优势。相比之下纵隔和腹腔病灶的探测就困难得多,由于纵隔内食道、气管和腹腔胃、肠道、输尿管等器官对FDG的清除和代谢,使得单靠正电子复合图像很难区分正常摄取和异常代谢。如果能有食道、气管和腹腔胃、肠道、输尿管等器官正常解剖位置图像参照,就可以确定病灶是否存在。X线CT具有极高解剖结构的分辨率,在解剖结构的帮助下,就容易区分正常摄取和异常代谢。表8比较了不同成像仪对肿瘤临床诊断的价值。如果PET和X线CT图像相结合,对肿瘤检测平均提高25-30%的确诊率。我们能够明显看出采用PET/CT改变了单纯采用PET和CT诊断中30%病人的临床诊断,特别是显著提高了对小病变的诊断和鉴别诊断。  
5、5、2  神经系统功能研究:正电子符合成像主要用于肿瘤、心脏和脑的代谢研究。由于正电子核素标记的药物直接参与中枢神经系统的代谢,因此符合探测设备成为神经系统功能研究必不可少的武器。它在脑肿瘤、脑血管疾病、脑退行性病变、癫痫、老年性痴呆等方面的研究有独特的作用,是CT、MR和fMR无法替代的。脑肿瘤的葡萄糖代谢率与肿瘤的恶性程度成正比,因此正电子显像可对脑肿瘤的良恶性鉴别和恶性度分级。用带CT功能的符合探测设备可进行肿瘤复发、放疗后肿瘤残留和坏死的鉴别,为进一步放射治疗的计划和定位提供依据。癫痫在我国的发病率高于肿瘤。癫痫病灶发生葡萄糖代谢异常,在发作间期表现为低代谢,发作期可表现为高代谢。符合探测设备对癫痫病灶的定位及范围的确定,由于CT和MR。用PET/CT将功能和解剖图像融合,可以确保手术切除癫痫病灶的成功。使用先进的PET/CT既可以发现脑血管疾病、老年痴呆和抑郁症等早期脑葡萄糖代谢的改变,又可通过CT的精确解剖信息对病变准确定位,为治疗赢得宝贵的时间,为制定治疗方案提供了正确的依据。  
5、5、3  放射治疗计划和模拟定位:适型调强放射治疗是目前最新的放疗技术。它根据肿瘤三维形状采用多照射野对肿瘤靶区进行大剂量照射,尽可能提高靶区的受照剂量,同时把正常组织的损伤减至最小。这一技术的关键是对肿瘤病灶的准确定位。过去的做法是用螺旋CT对肿瘤定位。但是CT常常无法准确鉴别肿瘤残留、肿瘤复发和放疗后的坏死疤痕,这给适型治疗计划的制定带来了困难。使用PET/CT在获得功能影像的同时取得解剖影像,利用前者鉴别肿瘤残留、复发和坏死,利用后者精确定位,使这项新技术的疗效得到最大的发挥。  
5、5、4  冠心病的诊断:多排X线CT设备对于冠状动脉疾病诊断已经有了很大进展, 但是对于心肌灌注疾病诊断符合探测系统意义更大。迄今只有采用放射性核素的方法才能真正反映心肌细胞的存活性,但是放射性核素法不能确定冠状动脉病变的确切位置。只有将两种方法结合才能真正反映心肌代谢和冠状动脉之间的关系,这种新的技术将对冠心病的诊断和临床治疗提供更有价值的信息。  
5、5、5  手术方案拟定:采用正电子符合技术能够早期和准确地发现肿瘤,但是要进行手术治疗必须提供精确解剖位置和病变与正常组织之间的相互关系。这就需要具有解剖定位能力的正电子符合系统为手术提供代谢和解剖关系的完整信息。  
5、5、6  治疗效果判断:CT虽然能够提供病变解剖结构资料,但是在解剖结构发生改变之前的功能性变化,就必须依靠正电子符合探测系统提供代谢相关的信息。具有CT功能的正电子符合探测系统能够及早准确反映治疗效果。  

六、PET/CT的进展与应用
6、1  基本临床功能
    功能分子影像设备中的CT具有三个基本的功能:采用X线对PET图像进行衰减校正;用CT图像对PET图像病变部位进行解剖定位和鉴别诊断;采用PET/CT融合图像进行放射治疗计划拟定。  
6、1、1  采用X线对正电子符合图像(PET)进行衰减校正:正点子符合(PET)图像与核医学单光子发射计算机断层图象(SPECT)不同,必须采用穿透源获得人体组织密度后对正电子发射符合断层图像进行衰减校正。未经过校正的图像,由于存在假阳性和假阴性伪影,严重影响临床诊断。采用X线进行衰减校正明显优于过去采用的同位素穿透源方法。  
6、1、2  采用CT图像对PET图像病变部位进行解剖定位和鉴别诊断:一般正电子发射符合电路计算机断层图像(PET)的系统分辨率在5.0-8.0毫米,对胸部纵隔病变图像诊断较为困难,对腹部诊断的假阳性非常高。采用PET/CT后明显的降低了腹部PET诊断的假阳性。这是因为高分辨率的CT、特别是CT三维立体图像能够非常容易的区分正常生理性F-18-FDG摄取和异常病变的摄取。  
6、1、3  采用PET/CT融合图像进行放射治疗计划拟定:单纯的PET对于生化代谢疾病具有非常高的灵敏度和特异性,但是对于单纯的解剖结构的病变诊断远远不如CT。所以如果能够在同一台设备上完成对于生化代谢和解剖结构病变的诊断,能够将疾病的诊断提高到一个新的诊断水平。  
    以前对于放射计划治疗均采用CT图像进行解剖定位,但是肿瘤的生长过程往往是代谢早于解剖结构变化。所以,为了提高放射治疗的疗效,减低肿瘤的复发率,临床采用解剖图像和代谢图像相融合办法进行放射治疗计划的拟定。  
6、2  高级临床功能:  
    PET/CT对于肿瘤诊断和治疗已经被临床工作者所接受,据统计目前临床已经有15000病人的诊断经验。采用PET/CT并不是简单用于肿瘤的诊断,如果PET/CT中的CT采用多排螺旋CT的话,那么PET/CT还能够用于多种临床应用目的。  
6、2、1  心血管系统的应用:对于冠心病的诊断首先是确定冠状动脉是否存在异常。如果冠状动脉有异常,则需要确定心肌血流代谢是否正常。这种诊断方法需要病人进行多种多次检查才能确诊。PET/CT中的多排螺旋CT能够完成冠状动脉的成像,PET能够确定心肌的血流和代谢的情况。这样能够通过一次检查完成对冠心病的诊断。这种临床检查手段既提高了冠状动脉疾病诊断的准确率,又明显节省检查时间,为临床选择最佳的治疗方案提供了更多的机会。
6、2、2  PET/CT呼吸门控技术在胸部疾病的诊断:我们知道PET检查对于一个床位而言最短的采集时间也要2分钟,对于病人来讲不可能2分钟屏住呼吸接受检查。由于呼吸运动的影响,明显降低了胸部疾病图像的分辨率。如果用无呼吸运动校正的PET/CT图像拟定放射治疗计划,必然会影响治疗效果。采用多排螺旋CT快速完成胸部扫描,采用PET呼吸门控技术提高PET图像的分辨率的方法目前已经应用于新型PET/CT。  
6、2、3  神经系统应用:由于PET/CT采用多排螺旋CT进行解剖定位,大大弥补了PET影像分辨率不足的缺陷,以及F-18标记的神经系统新显像药物在临床应用,必将开拓神经系统研究的广度和深度。  
6、3  PET/CT临床应用存在问题:  
    虽然PET/CT已经在临床上开始规模应用,但是我们也应该看到PET/CT在实际应用中存在的问题。这些问题有的正在研究改进之中,有的已经获得了进展正准备用于临床。  
6、3、1  在PET/CT中,PET本身的校正并无明显的改进,仍然需要对PET进行线性、能量和均匀性校正:对PET进行线性、能量和均匀性校正,比SPECT进行同样校正要复杂得多。PET/CT的2D采集无需进行散射和随机校正,定量分析较准确。但进行常规线性、能量和均匀性校正时由于环间栅隔的影响,对线源或棒源的要求较高,校正的计算也较复杂。3D采集是撤除了环间栅隔,进行常规线性、能量和均匀性校正容易得多。可是因为环间散射和随机计数的影响,必须进行散射校正,即便如此定量分析的准确性仍不理想。对于一台高性能、理想的PET/CT而言,必须具备2D和3D采集功能才能满足临床的需求。表2显示了2D和3D采集在临床应用的各自特点。  
6、3、2  PET/CT中CT选择多排还是单排仍然存在性能和价格权衡的问题:我们知道PET/CT中多排螺旋CT价格明显高于单排螺旋CT。对于胸部肿瘤的检查,单排螺旋CT足以胜任临床诊断的要求。但是对于心脏和腹部肿瘤的诊断单排螺旋CT就显得有些力不从心了,必须用多排螺旋CT才能解决问题,而且排数越多(速度越快)越有利于临床诊断。  
6、3、3  PET/CT中PET晶体的选择:探测器的选材和设计是提高PET性能的关键,而晶体的选择将直接影响探测器的性能。目前GE,SIEMENS和PHILIPS均推出了新的晶体材料,如:LSO和GSO等。与BGO相比,LSO的物理密度最大,依次为BGO、GSO,物理密度越大,同样厚度的晶体阻断高能射线的效率越高。从光产额看,LSO优于GSO,两者都比BGO高得多。并且LSO和GSO的光波长更匹配光电倍增管的最佳波长。LSO和GSO的衰减常数分别为40ns和60ns比300ns的BGO短得多,光衰减常数时间越短,符合时间分辨越好。BGO光电效应份比最高,因此其构成的系统灵敏度明显高于其它晶体。综合起来看,由于BGO为纯本征晶体,无需掺杂、光电效应份比高、化学性能优越、不怕潮湿、机械强度好,因此到目前为止BGO的性能价格比最优,仍为目前首选的晶体材料。我们期待性能更优,临床效果更好的新晶体材料诞生。  
4. PET/CT在放射治疗计划中应用。PET/CT对于肿瘤和心血管系统诊断价值已经毫无争议,但是采用F-18-FDG药物PET/CT图像在放射治疗计划中的作用我们需要更多的资料来证实。因为部分肿瘤细胞在乏氧环境下仍然能够生长,需要在更多的临床实践中充分利用PET/CT的丰富信息,对放疗区域进行准确的定位。  
    总之,PET/CT的临床应用将把核医学影像带入一个新的历史阶段。目前核医学工作者最主要的任务是如何更好发挥这一有力武器的潜能,交流经验,努力把核医学影像推向分子影像学的全新境界。

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[LV.Master]伴坛终老

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发表于 2012-7-20 09:01:21 | 显示全部楼层
学习了,感谢版主分享哈……
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[LV.10]以坛为家III

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发表于 2016-5-8 20:23:36 | 显示全部楼层
好资料,感谢分享。
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[LV.10]以坛为家III

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发表于 2016-5-8 20:23:39 | 显示全部楼层
好资料,感谢分享。
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