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你所不了解的PET和PET-CT(产品篇)

PET(Positron Emission computed Tomography)中文名字叫“正电子发射型计算机断层扫描”,其临床应用历史已有有四十多年了。1974年第一台商业化PET进入临床,1992年第一台全身PET开始使用,随着2003年带16排CT的全身PET-CT开始商用,全球各大厂商停止了单独PET的生产销售。

PET/CT作为核医学科的新锐检查手段,是医学影像界的又一次革命,正如其名字里含有的Pet(宠物)一样,其已经成为现代核医学科的新宠,到目前为止国内各大医院核医学科已经装机200余台,而且随着市场准入的门槛逐渐降低,未来有可能进入医保或部分进入医保以及诸如联影等国内公司等在大型医疗装备方面的国产化努力,其装机数量逐渐呈现井喷态势。

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PET-CT在给大众健康事业带来惊喜和福音的同时,因其在过去10年宽泛而不加节制的体检,甚至部分机构夸大其效用的宣传,已引起专业人士与民众对其质疑、恐慌,甚至公开或半公开的激烈争论也间歇呈现。比如学界、医界对其早期发现肿瘤的能力、辐射危害的大小一直存在争论,如今公众对这个高逼格影像检查产生的辐射与危害,甚而到了谈“辐”色变的地步。

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为了客观有效地使PET-CT这种好装备更好地为适合的患者服务,我们将以系列文章为你掀开PET/CT的神秘面纱,瞧瞧它的庐山真面目,以便“好钢用在刀刃上”。

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说起PET与PET-CT,ECT自然是个绕不过的话题。严格地将讲,PET与SPECT均属于ECT家族成员,但由于历史习惯的原因,在我国一般说起ECT就单指SPECT,而PET-CT因其“贵”、“新”被大家单独对待。下图名词集粹详细地列出了它们之间的区别与联系。

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PET

首先来说说PET这种影像检查后“神器”的工作原理及构成,也就是它是怎么干活的。

PET是反映病变的基因、分子、代谢及功能状态的显像设备。其利用带正电子的放射性核素标记人体化合物或代谢物,如葡萄糖、蛋白质、核酸、脂肪酸、受体的配体及水等人体代谢物作为显像剂,其中临床应用最广泛的是18F-FDG,经注射到受检者体内后,正电子核素伴随被标记物参与人体组织器官在生理病理过程中的细胞代谢活动,而重新聚集分布,然后用PET这种体外探”神器’进行采集,从而得到人体代谢活动分子水平的信息,为临床提供疾病的生物代谢信息。这个过程就好比在“敌人”(疾病)内部派驻了间谍,其内部情况通过间谍随身携带的无线电装置发出电报,使用专业接受设备,敌人内部情况我们就可及时清晰地掌握。

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整套PET装备硬件部分由PET扫描架、探测器环、电子线路和计算机系统、图像工作站组成。软件部分包括图像重建和图像处理系统。

检查前注入人体的正电子放射性核素发生β+衰变产生正电子,正电子与组织中的电子发生湮灭,产生两个具有511KeV、但向相反方向飞出的一对伽马(gama)光子。

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PET利用其封闭环绕型探测器阵列对这些背对背的光子进行符合测量(即电子准直),符合测量形成投影线图(SINO图)。

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原始的符合数据经空间分类与重组后形成SINO图并送给后续的PET图像重建软件处理。在计算机上进行图像重建,由投影SINO图数据求解重建出待测组织或器官的放射性核素分布断层图。

将重建出的诸断层图组合在一起就得到了三维图像。

计算机和工作站及相应的各个软件包的功能是完成数据采集、系统监控、图像重建和图像处理,并实现临床上各种操作和诊断的要求。

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CT

说完PET,接着再来剧透一下CT的工作情况。

1967年,Hounsfield构想出CT扫描仪这种装置,1968年获得专利,到了1972年,他研制出一台能够在不到5分钟的时间内完成大脑断层图像的CT。1973年制成X断层扫描机(XCT)。

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CT 即电子计算机X射线断层成像系统(X-Ray computed tomography),是大家熟悉的X线断层显像技术,由X射线发生器产生X线,透射人体,用探测器探测穿透人体后剩余的X射线量,经过数据分类、电子计算机处理与重建,得到人体断层图像,即人体剖面图,能详细观察人体特定部位(或精确部位)的形态学特点(解剖结构、形态、大小、密度),显示病灶的具体特征。

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就像一片一片切西瓜,切出后可以直观的看见西瓜的成色如何,是有籽的还是无籽的,西瓜子长在什么地方,哪里有烂了一块,有多大,烂成什么样子,与周围没烂的地方是不是分界很清楚。

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PET/CT

现在我们就隆重介绍PET/CT了。

PET/CT一体机,即正电子发射断层及X射线计算机断层摄影成像系统,是将PET和CT有机整合,合二为一,病人快速全身扫描一次可以同时获得CT解剖图像和PET功能代谢图像,两种图像有机结合、优势互补,产生1+1>2的完美效果,病灶的生物代谢信息及精准的解剖定位和结构,同时呈现在医生面前,从而让医生对疾病的判断更早、更快、更全、更准。

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PET采用的示踪剂上所带核素虽然具有一定放射性,但是所用剂量极低,而且都是短寿命的,半衰期很短,如常用的18F,11C等,经自身衰减和代谢,很快就从体内清除了,所以辐射隐患很低,有关辐射部分,我们将在第二篇文章里详细阐述。

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平时工作中常会遇到病人问:“做全身CT检查多少钱?”真是让人觉得哭笑不得。CT扫描是分部位、分扫描方式(平扫或增强或重建)进行的,没有人会去做个从头到脚的全身扫描。而全身扫描的神器确实存在,那就是PET-CT,从头到脚,全身各脏器功能、代谢等生理病理特征,20分钟全景呈现。显然,着眼于病变的基因、分子、代谢及功能状态层面上的PET,当之无愧是当今生命科学、医学影像技术发展的新里程碑。

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有的时候,你以为身体好好的像这样,面色红润有光泽,

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其实已经是这样,里面已经开始有病变的早期反应了,PET的优势就在于,在苹果还看起来好好的时候,就能看见里面的虫子在蠕动了。

如果把PET比作是茫茫人体检查大海中的航标,那么CT就是确定航标的航行图。PET与CT强强联合,就能准确快速找到目标。PET/CT对指导肿瘤和心脏、脑部疾病的诊治极具优势。

现代CT的优势在于解剖定位清晰,而PET的优势在于把影像带入分子影像时代。PET与CT联姻一体后,相互配合,强强联合,经重建后处理产生分子影响与解剖影像同步呈现的融合图像,更直观更全面解释病变;PET因CT的加入提高了对病灶准确定位;CT因与PET结合,病灶定性诊断能力大幅提高;
还因CT所起的衰减校正作用,PET检查时间大幅度缩短。

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全国各大医院PET/CT中心主要检查流程如下图所示,具体细节和要求请按所在检查机构具体医嘱执行。

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PET与PET-CT产品篇的基本情况就介绍到此,下篇将对其辐射知识做梳理。

*附件:PET及PET/CT发展大事记

年份事件

1927年Dirac.PAM预言了正电子的存在。5年后Anderson. C观测到第一个正电子。

1932年Ernest Lawrence发明了能产生β+核素的回旋加速器.

1957年第一台小型加速器在伦敦Hammersmith医院启用。 David E.Kuhl等证实用滤波反投影重建技术可产生正确的横断层图像。

1970s初期Gordon Brownell等建立了第一台医用正电子照相机。

70年代初James S.Robertson等设计出一种正电子断层显像探测器。

1973年Hounsfied GN发明了X线CT。Phelps、Hoffman和Terpogossian建立了一台最早PET断层扫描仪

1976年Dr. Phelps和Dr. Hoffman设计,ORTEC公司组装生产了第一台商用PET扫描仪(ECAT)。

80年代始PET生产厂家CTI与西门子、Scanditronix和GE公司合作。

80年代后多种正电子显像剂18F-FDG在脑显像和心肌存活显像,尤其是在恶性肿瘤显像中成功应用,PET逐步受到临床的接受和青睐。

1992年PET应用于临床

1995年Townsend等开始研制PET/CT

1998年匹兹堡大学安装原型机

1998年后美国开始将PET检查逐项列入医疗保险范围

2000年PET/CT在北美放射学年会推出

2001年PET/CT应用于临床试验

2002年北美放射学年会推出16层CT的PET/CT

2003年推出16排CT的PET/CT商业化产品,大公司都停产了单PET产品

2004年64 排 CT(计算机层析扫描仪)通过 FDA审批

2005年自2005年1 月起,美国实施了新的PET显像的医疗保险范围。

2006年含有64排CT的PET/CT系统进入市场

2014年世界首台超清高速96环PET-CT系统联影uMI S-96R上市

现在许多国家将PET或PET/CT项目检查列入医疗保险报销范围

参考文献

1,Townsend, David W. (2008), "Combined PET/CT: the historical perspective",
Semin Ultrasound CT MR 29 (4): 232–235

2,https://en.wikipedia.org/wiki/PET-CT

3,Kalender, Willi. Computed Tomography.Publicis. 2011. pp.79

4,http://www.med.harvard.edu/JPNM/chetan/petct/petct.html

5,http://www.acr.org/SecondaryMainMenuCategories/quality_safety/guidelines/nuc_med/fdg_pet_ct.aspx

6,Coleman RE, Hillner BE, Shields AF et al (2010) PETand PET/CT reports:
observations from the National Oncologic PET Registry. JNucl Med 51:158–163

7,Kostakoglu L, Agress H Jr, Goldsmith SJ (2003)Clinical role of FDG PET in
evaluation of cancerpatients.Radiographics 23(2):315–40

8,http://image.search.yahoo.co.jp/search?tt=c&ei=UTF-8&fr=sfp_as&aq=-1&oq=&p=PETCT&meta=vc%3D

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