正电子发射型计算机断层显像-PETppt课件
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5
功能影像与解剖影像
功能影像
– 反映患者体内的功能代谢 – 与CT、MRI相比分辨率较差(~4-5mm 或更坏) – 核医学领域: NM/SPECT, PET – 其他领域：(MRS, fMRI), MEG (MSI), ... 解剖影像
– 反映患者解剖结构 – 通常可获得高分辨率影响 (1mm 或更高） – X线/CT, MRI, 超声
4
PET简介
PET （ 正 电 子 发 射 断 层 扫 描 技 术 ,Positron Emission Tomography)是继CT技术出现以来的又一种脑功能成像断 层技术,它首先向被试的体内注射一定的放射性物质，然 后再通过断层扫描技术测量脑的各个部位的放射量来测 量各个部位对葡萄糖的利用和局部的血流量，从而推测 不同脑区的活动情况。PET技术的发展和成熟使我们能 够安全准确地对正常人做某一心理活动的脑的部位进行 定位和监视。
12
正电子湮灭
• 正电子湮灭前在人体组织内 行进1-3mm
• 湮灭作用产生: – 能量（光子是511KeV） – 动量
• 同时产生互成180度的511 keV的伽玛光子。
13
14
15
PET的数据采集
• 正电子湮灭作用产生的湮灭γ光子同时击中探测 器环上对称位置上的两个探测器。
• 每个探测器接收到γ光子后产生一个定时脉冲， 这些定时脉冲分别输入符合线路进行符合甄别， 挑选真符合事件
6
功能影像与解剖影像
患者A 脑部MR：报告正常
患者A 脑部CT：报告正常
7
功能影像与解剖影像
监控测量懒人参试者大脑中多巴胺的活动的 脑部正电子发射断层扫描（PET）图
8
临床意义
传统的医学影像技术显示的是疾病引起的解剖和结构变化，而 PET显示的则是人体的功能变化。换言之，如果人体的解剖结构没 有发生改变，传统的影像技术对于疾病的诊断是无能为力的。实 际上，疾病的发生都伴随着生化过程的功能改变， 这些改变往往 要早于解剖结构的改变；还有一些疾病如早老性痴呆、帕金森氏 病等本身就没有明显的结构改变，传统的医学影像就无法显示这 些功能方面的变化了。PET能得天独厚地显示功能性的改变，因而 对疾病的更早期发现、诊断具有优势；此外，PET还能进行三维立 体动态及全身显像，可发现其它检查所不能发现的问题，防止了 “—叶障目，不见泰山”，弥补了传统医学影像的不足。
• 符合线路设置了一个时间常数很小的时间窗（通 常≤15ns），同时落入时间窗的定时脉冲被认为 是同一个正电子湮灭事件中产生的γ光子对，从 而被符合电路记录。时间窗排除了很多散射光子 的进入。
16
符合探测原理
探测器1
脉冲处理器
符合
探测器2
脉冲处理器
符合探测技术能在符合电路的时间分辨范围内，检测同时发生的放射 性事件。
利用符合探测技术可以进行正电子放射性核素示踪成像。
使用符合探测技术，起到电子准直作用，大大减少随机符合事件和本 底的同时提高了探测灵敏度。
17
PET显像的特点
由于C、N、O是人体组成的基本元素，而F的生理行为类似 于H，故应用11C、13N、15O、18F等正电子核素标记人体的 生理物质如糖、氨基酸和脂肪，可在不影响内环境平衡的生 理条件下，获得某一正常组织或病灶的放射性分布(形态显示 )、放射性标记药物浓集速率、局部葡萄糖氨基酸和脂肪代谢 、血流灌注、受体的亲和常数、氧利用率以及其他许多活体 生理参数等，藉此显示的形态和功能参数，以研究和诊断人 体内的病理生理异常与疾病，它较之传统的解剖结构现象更 深入更全面，可更早期地发现病变。
19
PET显像的特点
由于它采用两个互成180度角的探测器进行探测，以及γ 子光能量高，不易吸收，故湮没辐射的位置深度对测量结果 无明显影响，并可以得到极正确的衰减校正，它可用实测数 和经衰减校正后的真实数进行三维分布的“绝对”定量分析 (精度±10％)，远优于SPECT。
PET系统已日趋成熟，许多新技术用于PET产品，如：采用了BGO和 LSO晶体的探测器、引用了数字化正电子符合技术、切割晶体的探测 器模块等，使PET系统的分辨率小于4mm。90年代中期，在发达国家 PET已成为重要的影像学诊断工具
3
PET的演变
1964年环状头部PET
2001年 GE DISCOVERY－LS
60年代末出现了第一代商品化PET扫描仪，可进行断层面显像
1976年由Dr. Phelps和Dr. Hoffman设计，由ORTEC公司组装生产了第 一台用于临床的商品化的PET20世纪80年代更多公司投入了PET研制 ，岛津（Shimadzu,1980）、CTI公司（1983）、西门子公司（Siemens ，1986）通用电气公司（GE，1989）、日立公司（Hitachi，1989）和 ADAC公司（1989）POSITRON
PET
1
PET的基本原理
历史 PET成像设备 正电子成像的物理基础 PET的结构 几个重要的性能参数
2来自百度文库
PET的历史
上世纪20年代物理学家就从理论上推断有带正电荷的正电子存在 20世纪30年代开始对放射性核素的物理、化学性能进行了深入研究，
发现了它们在生物学和医学领域的应用价值
1953年Dr. Brownell和Dr. Sweet就已研制了用于脑正电子显像的PET 显像仪
9
PET影像的设备
正电子核素制备 正电子示踪剂制备 PET影像获取
回旋加速器 放化标记设备 PET影像系统
10
11
PET的物理基础
正电子放射性核素通常为富质子的核素,它们衰变时会 发射正电子。原子核中的质子释放正电子和中微子并衰变 为中子：
正电子的质量与电子相等，电量与电子的电量相同，只 是符号相反。通常正电子（β ＋）衰变都发生于人工放射 性核素。
18
PET显像的特点
应用光子准直和符合探测技术，提供了很好的空间定位， 大大提高了探测灵敏度。其灵敏度比MRI高，比SPECT高10100倍；改善了分辨率(可达4mm)，可检出1cm大小的病灶， 图象清晰，诊断准确率高。
能从一定体积的组织快速获得35(或更多)层面的断层图象 (CT、MRI均无法办到)，且可获得全身各方向的断层图象，使 临床医生能一目了然地看到疾病全身状况，它对肿瘤转移和 复发的诊断尤为有利。
功能影像与解剖影像
功能影像
– 反映患者体内的功能代谢 – 与CT、MRI相比分辨率较差(~4-5mm 或更坏) – 核医学领域: NM/SPECT, PET – 其他领域：(MRS, fMRI), MEG (MSI), ... 解剖影像
– 反映患者解剖结构 – 通常可获得高分辨率影响 (1mm 或更高） – X线/CT, MRI, 超声
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PET简介
PET （ 正 电 子 发 射 断 层 扫 描 技 术 ,Positron Emission Tomography)是继CT技术出现以来的又一种脑功能成像断 层技术,它首先向被试的体内注射一定的放射性物质，然 后再通过断层扫描技术测量脑的各个部位的放射量来测 量各个部位对葡萄糖的利用和局部的血流量，从而推测 不同脑区的活动情况。PET技术的发展和成熟使我们能 够安全准确地对正常人做某一心理活动的脑的部位进行 定位和监视。
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正电子湮灭
• 正电子湮灭前在人体组织内 行进1-3mm
• 湮灭作用产生: – 能量（光子是511KeV） – 动量
• 同时产生互成180度的511 keV的伽玛光子。
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PET的数据采集
• 正电子湮灭作用产生的湮灭γ光子同时击中探测 器环上对称位置上的两个探测器。
• 每个探测器接收到γ光子后产生一个定时脉冲， 这些定时脉冲分别输入符合线路进行符合甄别， 挑选真符合事件
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功能影像与解剖影像
患者A 脑部MR：报告正常
患者A 脑部CT：报告正常
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功能影像与解剖影像
监控测量懒人参试者大脑中多巴胺的活动的 脑部正电子发射断层扫描（PET）图
8
临床意义
传统的医学影像技术显示的是疾病引起的解剖和结构变化，而 PET显示的则是人体的功能变化。换言之，如果人体的解剖结构没 有发生改变，传统的影像技术对于疾病的诊断是无能为力的。实 际上，疾病的发生都伴随着生化过程的功能改变， 这些改变往往 要早于解剖结构的改变；还有一些疾病如早老性痴呆、帕金森氏 病等本身就没有明显的结构改变，传统的医学影像就无法显示这 些功能方面的变化了。PET能得天独厚地显示功能性的改变，因而 对疾病的更早期发现、诊断具有优势；此外，PET还能进行三维立 体动态及全身显像，可发现其它检查所不能发现的问题，防止了 “—叶障目，不见泰山”，弥补了传统医学影像的不足。
• 符合线路设置了一个时间常数很小的时间窗（通 常≤15ns），同时落入时间窗的定时脉冲被认为 是同一个正电子湮灭事件中产生的γ光子对，从 而被符合电路记录。时间窗排除了很多散射光子 的进入。
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符合探测原理
探测器1
脉冲处理器
符合
探测器2
脉冲处理器
符合探测技术能在符合电路的时间分辨范围内，检测同时发生的放射 性事件。
利用符合探测技术可以进行正电子放射性核素示踪成像。
使用符合探测技术，起到电子准直作用，大大减少随机符合事件和本 底的同时提高了探测灵敏度。
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PET显像的特点
由于C、N、O是人体组成的基本元素，而F的生理行为类似 于H，故应用11C、13N、15O、18F等正电子核素标记人体的 生理物质如糖、氨基酸和脂肪，可在不影响内环境平衡的生 理条件下，获得某一正常组织或病灶的放射性分布(形态显示 )、放射性标记药物浓集速率、局部葡萄糖氨基酸和脂肪代谢 、血流灌注、受体的亲和常数、氧利用率以及其他许多活体 生理参数等，藉此显示的形态和功能参数，以研究和诊断人 体内的病理生理异常与疾病，它较之传统的解剖结构现象更 深入更全面，可更早期地发现病变。
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PET显像的特点
由于它采用两个互成180度角的探测器进行探测，以及γ 子光能量高，不易吸收，故湮没辐射的位置深度对测量结果 无明显影响，并可以得到极正确的衰减校正，它可用实测数 和经衰减校正后的真实数进行三维分布的“绝对”定量分析 (精度±10％)，远优于SPECT。
PET系统已日趋成熟，许多新技术用于PET产品，如：采用了BGO和 LSO晶体的探测器、引用了数字化正电子符合技术、切割晶体的探测 器模块等，使PET系统的分辨率小于4mm。90年代中期，在发达国家 PET已成为重要的影像学诊断工具
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PET的演变
1964年环状头部PET
2001年 GE DISCOVERY－LS
60年代末出现了第一代商品化PET扫描仪，可进行断层面显像
1976年由Dr. Phelps和Dr. Hoffman设计，由ORTEC公司组装生产了第 一台用于临床的商品化的PET20世纪80年代更多公司投入了PET研制 ，岛津（Shimadzu,1980）、CTI公司（1983）、西门子公司（Siemens ，1986）通用电气公司（GE，1989）、日立公司（Hitachi，1989）和 ADAC公司（1989）POSITRON
PET
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PET的基本原理
历史 PET成像设备 正电子成像的物理基础 PET的结构 几个重要的性能参数
2来自百度文库
PET的历史
上世纪20年代物理学家就从理论上推断有带正电荷的正电子存在 20世纪30年代开始对放射性核素的物理、化学性能进行了深入研究，
发现了它们在生物学和医学领域的应用价值
1953年Dr. Brownell和Dr. Sweet就已研制了用于脑正电子显像的PET 显像仪
9
PET影像的设备
正电子核素制备 正电子示踪剂制备 PET影像获取
回旋加速器 放化标记设备 PET影像系统
10
11
PET的物理基础
正电子放射性核素通常为富质子的核素,它们衰变时会 发射正电子。原子核中的质子释放正电子和中微子并衰变 为中子：
正电子的质量与电子相等，电量与电子的电量相同，只 是符号相反。通常正电子（β ＋）衰变都发生于人工放射 性核素。
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PET显像的特点
应用光子准直和符合探测技术，提供了很好的空间定位， 大大提高了探测灵敏度。其灵敏度比MRI高，比SPECT高10100倍；改善了分辨率(可达4mm)，可检出1cm大小的病灶， 图象清晰，诊断准确率高。
能从一定体积的组织快速获得35(或更多)层面的断层图象 (CT、MRI均无法办到)，且可获得全身各方向的断层图象，使 临床医生能一目了然地看到疾病全身状况，它对肿瘤转移和 复发的诊断尤为有利。