PET核医学成像原理分析_王亚丽

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ＳＣＩ－ＴＥＣＨＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ２００７年第１７卷第１８期

ＴｈｅＤｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｔｈｅＳｏｉｌＮｕｔｒｉｅｎｔｏｆｔｈｅＯｒｃｈａｒｄｓｉｎＹａｎｇｃｈｅｎｇ

ＣｏｕｎｔｙａｎｄＳｏｍｅＩｍｐｒｏｖｉｎｇＭｅａｓｕｒｅｓ

ＳＯＮＧＢｉｎ，ＷＡＮＧＱｉａｎｇ，ＣＡＩＨｏｎｇ－ｂｉｎｇ

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｒｕｉｔｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎＹａｎｇｃｈｅｎｇＣｏｕｎｔｙ，ａｎａｌｙｚｅｓｏｎｔｈｅｓｏｉｌ

ｎｕｔｒｉｅｎｔｏｆｔｈｅｏｒｃｈａｒｄｓｉｎＹａｎｇｃｈｅｎｇＣｏｕｎｔｙ，ａｎｄｉｎｔｈｅｌｉｇｈｔｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓ，ａｄｖａｎｃｅｓｓｏｍｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓ．

ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｏｒｃｈａｒｄ；ｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔ；ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ

ＰＥＴ（ＰｏｓｉｔｒｏｎＥｍｉｓｓｉｏｎＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）即正电子发射断层扫描仪，是当今世界最高层次的核医学技术，也是当前医学界公认的最先进的大型医疗诊断成像设备之一，已成为肿瘤、心、脑疾病诊断的不可缺少的重要方法。它是一种有较高特异性的功能显像和分子显像仪，除显示形态结构外，它主要是在分子水平上提供有关脏器及其病变的功能信息，适合于快速动态研究，具有多种动态显像方式。

许多疾病在解剖结构发生改变之前早已出现功能变化。此时在以解剖结构改变为基础的ＸＣＴ，ＭＲＩ上尚不能发现任何病变，而ＰＥＴ采用了一些有特殊物理和生化特性的同位素，如：１１Ｃ，１３Ｎ，１５Ｏ，１８Ｆ等，其特点是能够释放正电子，与体内代谢产物结合，与生命过程密切相关，半衰期短、代谢快、对人体无损伤。将这些发射正电子的放射性同位素标记在示踪化合物上，再注射到研究对象体内，这些示踪化合物就可以对活体进行生理和生化过程的示踪，显示生物物质相应生物活动的分布、数量及时间变化，以达到研究人体病理和生化过程的目的。

ＰＥＴ技术被称为

“活体生化成像”，它可以从分子水平洞察人体内代谢物的活动及生理、生化变化，可以更早期、灵敏、准确地诊断和指导治疗多种疾病。

ＰＥＴ是在分子水平上利用影像技术研究人体心脏和受体功能的最先进的手段，它在新药开发、研究等领域中已显示出卓越的性能。

１ＰＥＴ成像原理

正电子断层扫描仪将人体代谢所必需的物质如：葡萄糖、蛋白质、核酸、脂肪酸等标记上具有正电子放射性的短寿命核素，制成显像剂（如氟代脱氧葡萄糖）注入人体后进行扫描成像。因为人体不同组织的代谢状态不同，所以这些被核素标记了的物质在人体的各种组织中的分布也不同。如在高代谢的恶性肿瘤组织中分布较多，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。

经过标记了正电子放射性核素的药物注射入人体，它衰变时产生的正电子在人体组织中运动很短距离后（一般＜１ｍｍ）和电子相遇而湮没，产生两个能量为５１１ｋｅＶ的相反方向发射的γ光子。根据人体不同部位吸收标记化合物能力的不同，同位素在人体内各部位的浓聚程度不同，湮没反应产生光子的强度也不同，测量两个γ光子就可以确定电子对湮

没的位置、时间和能量信息。由于恶性肿瘤组织新陈代谢旺盛，吸收放射性药物比一般组织多，ＰＥＴ通过测量放射性药物的密度分布就可以确定恶性肿瘤组织的分布情况。

ＰＥＴ分子成像表达了生物学过程细胞分子水平上在活体中的显示和测量，能分析生物系统且不扰乱生物系统，还能对与疾病有关的分子改变进行量化后成像。ＰＥＴ用核谱学方法探测湮没辐射光子，可以得到有关物质微观结构的信息，它提供了一种非破坏性探测手段。

２

ＰＥＴ的主要性能指标

２．１

空间分辨率

空间分辨率表明ＰＥＴ对空间的两个

“点”的分辨能力。一个理想的放射性点源放在ＰＥＴ的ＦＯＶ中，ＰＥＴ所得到的放射性分布图像并不是一个点，而是有一定扩展，所得到的是一个“球”，球的大小反映了ＰＥＴ的空间分辨能力。分辨率定义为该点源的扩展函数的半宽高。ＰＥＴ为三维成像，所以其分辨率用三个互相垂直方向上的半高宽来表示，即轴向分辨率（沿着探测器圆圈中心轴方向）、径向分辨率（沿中心轴任一半径方向）和切向分辨率（和在中心轴垂直平面任一半径的方向）。

空间分辨率主要取决于环形探测器的位置分辨。因为探测器为闪烁探测器，闪烁探测器单元的几何尺寸代表位置灵敏度，因此，从这方面讲闪烁晶体单元的几何尺寸越小越好。另外，点源放在视场ＦＯＶ中不同位置，其分辨率稍有不同，距ＦＯＶ中心越远，其分辨率越差，这是由探测器视差误差，即在ＦＯＶ中不同位置点源对探测器位置灵敏单元的不同视角造成的。

２．２灵敏度

ＰＥＴ探测灵敏度常用单位体积内单位辐射剂量情况下探测器探测到的事例来表示。灵敏度越高表明在一定统计误差要求下，对特定脏器的放射性强度要求越低。ＰＥＴ的灵敏度是医生决定某种试验注射剂量和数据采集时间长短的重要估算依据之一。

影响灵敏度的主要因素有：第一，整个探测器被测物体所张的立体角。这个立体角扣除了探测器中非灵敏区晶体之间间隔所造成的死角部分。第二，探测器本身的探测效率，即探测器响应事例数与入射事例数的比例。第三，系统时间窗、能量窗大小。第四，系统的死时间。

文章编号：１００５－６０３３（２００７）１８－０１６２－０２

收稿日期：２００７－０３－１３

ＰＥＴ核医学成像原理分析

王亚丽

（山西长城微光器材股份有限公司，山西太原，０３００１２）

摘

要：分析了ＰＥＴ（正电子计算机断层扫描）的成像原理、结构和性能指标，阐述了

ＰＥＴ在核医学成像领域中的应用。

关键词：ＰＥＴ；医学成像；空间分辨率；时间分辨率中图分类号：Ｒ４４５文献标识码：Ａ

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