PET_CT工作原理及应用

作者简介
machine, is functional imaging equipment. With the rapid spread of its application, it goes beyond 张秀文,男，(1958- ),
the existing areas of PET alone and separate CT for medical research and clinical diagnostics, 大专，副主任技师。
it provides a great convenience. Methods: PET is deferent with CT in the imaging principle, 济南军区总医院医学
the combination of these two equipment can get the image of anatomical structure, abundant physiological and biochemical functions. It can provide the quantitative, qualitative diagnostic basis for the identify and locate the precise location of tumors. Results: PET-CT fusion images can be used to describe the role of disease on the biochemical processes, identify physiological and
工程科，从事医疗设 备检修及医疗设备管 理工作。
pathological uptake. It can detect the early onset of signs of disease anatomical evidence and even very small subclinical
tumor correctly. It has an important value in determining the clinical radiotherapy planning target volume, the detection
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中国医学装备2012年11月第9卷第11期 PET-CT工作原理及应用-张秀文 等
学术论著
素(如碳、氟、氧和氮的同位素：11C、18F、15O、13N) 等)标记到能够参与人体组织血流或代谢过程的化合 物上，将标有带正电子化合物的放射性核素注射到 受检者体内，让受检者在PET的有效视野范围内进行 PET。放射核素发射出的正电子在体内移动大约1 mm 后与组织中的负电子结合发生湮灭辐射。产生2个能 量相等(511 keV)、方向相反的γ光子。由于2个光子 在体内的路径不同，到达2个探测器的时间有一定差 别，如果在规定时间窗内(0～15 μs)探头系统探测到2 个互成180 o(士0.25 o)的光子时即为一个符合事件，探 测器便分别送出1个时间脉冲，脉冲处理器将脉冲变 为方波，符合电路对其进行数据分类后送入工作站进 行图像重建，随即得到人体各部位横断面、冠状断面 和矢状断面的影像[3-4]。
螺旋CT突破了传统CT的设计，采用滑环技术， 将电源电缆和一些信号线与固定机架内不同金属环相 连运动的X射线管和探测器滑动电刷与金属环导联。 球管和探测器不受电缆长度限制，沿人体长轴连续匀
速旋转，扫描床同步匀速递进，扫描轨迹呈螺旋状前 进，可快速、不间断地完成容积扫描。多层螺旋CT 的特点是探测器多层排列，是高速度、高空间分辨率 的最佳结合。多层螺旋CT能高速完成较大范围的容 积扫描，图像质量好，成像速度快，具有很高的纵 向分辨率和很好的时间分辨率，拓宽了CT的应用范 围，患者接受的射线剂量明显减少，X线球管的使用 寿命明显延长，提高了低对比分辨率和空间分辨率， 明显减少了噪声、伪影及硬化效应。同时，可根据不 同层厚自动调节X射线锥形线束的宽度，经过准直的 X射线束聚焦在相应数目的探测器上，探测器通过电 子开关与4个数据采集系统(data acquisition system, DAS)相连。每个DAS能独立采集完成1套图像，按照 DAS与探测器匹配方式不同，通过电子切换可以选 择性地获得1层、2层或4层图像，每层厚度可自由选 择0.5 mm、1.0 mm、1.25 mm或5 mm、10 mm。采 集的数据既可做常规图像显示，也可在工作站进行后 处理完成三维立体重建、多层面重建、器官表面重建 等，并能实时显示。 1.3 PET-CT的临床意义
正电子发射体层显像(positron emission tomography,
PET系统的主要部件包括机架、环形探测器、符
PET)与X线计算机体层摄影(X-ray computed tomography, 合电路、检查床及工作站等。探测系统是整个正电子
CT)有机结合后形成一种先进的核医学影像设备，CT 发射显像系统中的主要部分，其采用的块状探测结构
获得丰富的分子代谢功能信息的同时，又可了解肿瘤 然符合信号校正及光子飞行时间计算等技术，完成图
与脏器及其他组织的解剖关系[1-2]。
像重建。重建后的图像将PET的整体分辨率提高至2
1 PET-CT的基本原理及临床意义
mm左右。
1.1 PET的基本原理
PET的显像过程为：将发射正电子的放射性核
①济南军区总医院医学工程科 山东 济南 250031 ②山东省立医院医学工程部 山东 济南 250014
not miss any possible hazards to more good to ensure that the operation of the equipment.
[Key words] PET-CT; Image fusion; Correction; Maintenance
[First-author's address] Department of Medical Engineering, General Hospital of Jinan Command, Jinan 250031, China.
Principle and application of PET-CT/ZHANG Xiu-wen, ZHANG Yong-shou, LIU Nai-zhi//
China Medical Equipment,2012,9(11):22-25. [Abstract] Objective: PET-CT is to use to achieve image fusion of PET and CT in the same
CT的基本原理是图像重建，根据人体各种组织 对X射线吸收不等这一特性，将人体某一选定层面分 成许多立方体小块(也称体素)X射线穿过体素后，测 得的密度或灰度值称为像素。X射线束穿过选定层 面，探测器接收到沿X射线束方向排列的各体素吸收 X射线后衰减值的总和为已知值，形成该总量的各体 素X射线衰减值为未知值，当X射线发生源和探测器 围绕人体做圆弧或圆周相对运动时，用迭代方法求出 每一体素的X射线衰减值并进行图像重建，得到该层 面不同密度组织的黑白影像[5]。
扫描器提供高质量的解剖图像，PET扫描器提供高质 有利于消除散射、提高计数率。许多块结构组成1个
量的功能图像。PET能够识别病变组织的生理、生化 环，再由数十个环构成整个探测器。每个块结构由约
变化，具有很强的功能显像优点。但PET图像存在核 为36个锗酸铋(BGO)晶体组成，晶体之后又带有4个
医学影像固有的不清晰缺点，空间分辨率低。将PET 光电倍增管(PMT)。BGO晶体将高能光子转换为可见
和螺旋CT在一台设备上进行功能组合，利用螺旋CT的 光，PMT将光信号转换成电信号，电信号再被转换
X射线对PET进行衰减校正和解剖定位，同时采用融合 成时间脉冲信号，探头层间符合线路对每个探头信号
图像制定放射治疗计划。将PET与CT融合在一起，赋 的时间耦合性进行检验判定，排除其他来源射线的干
予功能影像精细的解剖结构在一幅PET-CT图像上， 扰，经运算给出正电子的位置，计算机采用散射、偶
[摘要] 目的：PET-CT实现了同机图像融合，是一种功能性医学影像学设备，通过了解其工作原 理，掌握设备的日常维护方法，为医学研究和临床诊断提供便利。方法：分别介绍PET与CT两种 设备同机组合的不同成像原理以及设备应用时对环境的要求。结果：了解PET-CT的工作原理， 掌握一般维护保养项目和方法，使PET-CT融合影像为临床正确确定放疗的计划靶区、检测治疗 过程中的疗效提供最佳方案。结论：PET-CT设备的工作状态是否良好与设备的维护保养密不可 分。在设备的日常维护过程中要保持设备符合环境要求，工程技术人员必须熟悉设备的各个运行 环节，保证设备的正常运转。 [关键词] PET-CT；图像融合；校正；维护保养
PET-CT集高敏感性、高特异性的先进核医学技 术与高清晰度、高组织分辨率于一身，其融合图像对 疾病的早期诊断、病灶定性、手术和放射计划治疗定 位、小病变的诊断与鉴别以及一些目前尚不清楚的代 谢疾病研究和受体疾病研究具有重要价值，是目前核 医学影像学的最新发展方向[4]。
PET-CT提供的预测和治疗处理信息比单独 PET和CT多得多，它超越了单独PET和CT的现有 领域，既能完成CT的功能，又能完成PET的功能。 PET-CT融合图像能够很好地描述疾病对生物化 学过程的作用，鉴别生理和病理性摄取，能在疾病 得到解剖证据前检测出早期发病征兆，甚至能探测 到极小的亚临床型肿瘤，为临床确定放疗的计划靶 区、检测治疗过程中药物和放疗效果提供最佳的治 疗方案和筛选最有效治疗药物。解剖定位与功能显 像对于病变部位的定性诊断能力、肿瘤的诊断和分 期、指导治疗、评价疗效、提高临床治愈率有着重 要价值[5]。PET-CT适用于精细放疗，能极大提高放 疗计划的准确性，并能为γ刀、X刀、机器人手术及 冷冻手术等定位。
学术论著
中国医学装备2012年11月第9卷第11期 China Medical Equipment 2012 November Vol.9 NO.11
PET-CT工作原理及应用
张秀文① 张永寿① 刘乃智②
[文章编号] 1672-8270(2012)11-0022-04 [中图分类号] TH774 [文献标识码] A
requirements of the environment in the process of routine maintenance carefully. Maintain equipment environment
requires qualified engineering and technical personnel familiar with every aspect of the usually diligent maintenance, did
PET采用符合探测技术进行电子准直校正，极大 减少了随机符合事件和本底，电子准直器具有非常高 的灵敏度和分辨率。BGO晶体的大小与灵敏度成正 相关性。块状结构的PET探头。能进行二维或三维采 集。二维采集是在环与环之间隔置铅板或钨板，以减 少散射对图像质量的影响，二维图像重建时只对临近 数个环(2～3个环)内的计数进行符合计算，其分辨率 高，计数率低；三维数据采集则不同。取消了环与环 之间的间隔，在所有环内进行符合计算，明显地提高 了计数率，但散射严重，图像分辨率也较低，且数据 重组时要进行大量的数据运算。2种采集方法的另一 个重要区别是灵敏度不同，三维采集的灵敏度在视野 中心为最高。 1.2 CT的工作原理
process of treatment drugs and radiation effects to provide the best treatment options to improve the clinical cure rate.
Conclusion: The work is in good condition or not determines by the maintenance. Firstly we should clear the equipment