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pet
來源:互聯網

PET全稱為正電子發射型電子計算機斷層顯像 (Positron emission computed tomography,PET),是核醫學領域中一項先進的成像技術,是由探測系統、計算機處理系統、圖像顯示和斷層床組成,利用正電子放射性核素(18F、11C、15O、13N等)湮沒輻射后,產生一對能量相同(511keV)方向相反的強穿透γ光子,被探測器吸收,通過置換成空間位置和能量信號,經計算機處理重建出不同的斷層圖像,由于其可反映疾病的生理功能變化,因此被稱為“活體生化顯像”。

PET可以幫助醫生發現癌癥、心臟病和腦部疾病等多種疾病。醫生可以利用這些信息來幫助診斷、監測或治療患者的病情。目前,PET通常和CT一起結合使用,PET-CT掃描可以提供更多有關癌癥的信息,如了解患者的癌癥治療是否有效、治療結束后檢查是否有新的癌癥出現等。PET-CT 的出現,拓展了核醫學在疾病診斷、分期、治療及療效評估中的應用范圍和深度,其不斷的發展,不但縮短了掃描時間,提升了圖像質量,同時實現對疾病的精準診斷、分期,從而進一步指導個體化治療,對臨床具有重要的應用價值,已經逐步成為腫瘤及相關疾病不可或缺的治療前檢查方法。

儀器簡介

正電子發射計算機斷層掃描(英語:Positron?emission?tomography,簡稱PET)是一種核醫學成像技術,它為全身提供三維的和功能運作的圖像。正電子發射計算機斷層掃描既是醫學也是研究的工具。在腫瘤學臨床醫學影像和癌擴散方面的研究方面有著大量的應用。

掃描器

當注射到人體內的放射性同位素經歷正電子放射衰變時(又稱為正電子的β衰變),它釋放出一個正電子(即一個電子相對應的反粒子).在經歷了幾個毫米的旅行后,正電子將會與生物體中的一個電子遭遇并湮滅,產生一對湮滅光子射向幾乎背對背的兩個方向。當它們遇到偵測器中的閃爍晶體物質時,會造成一點光亮,而被光敏感的光電倍增管或雪崩光電二極管所探測到。此種技術依靠對于一對光子的并發事件(同時事例)探測,非同時發生抵達偵測器(即相差幾個奈秒以上的時間)的光子將被視為背景事件而不考慮在其中。

影像重建

PET掃描器獲得的原始數據是一系列由探測器獲得,由正子與電子湮滅產生的一對光子的并發事件。每個并發事件背后,有一個正電子逸出,從而引發一個湮滅事件,在空間中同時射出背向的兩個光子并被捕捉到。

并發事件重組成投影圖像,成為sinograms。sinograms被多角度和方向排列組合后,構成3維圖像。普通的一次PET掃描,數據量達到幾百萬個事例,而相對于電腦斷層掃描(CT)則可以達到幾十億個事例。由此可見,PET數據遭遇的散射和偶發事件(即背景事件)比率遠比CT為多。

事實上,人們需要非常多地對數據進行預處理,校正由隨機并發造成的影響,估計并去除散射的光子,探測頭不工作期dead-時間的修正(每次探測到一個光子之后,探測頭需要一個短暫的恢復時間),及探測器敏感性校正(為探測頭內在敏感性及由于并發事件發生的角度產生的敏感性)。

安全考慮

PET掃描是非侵入性的,但是會暴露在放射性同位素下。放射總量很少,通常在7個毫單位Sv左右。與之相比,在英國平均每年環境輻射達到2.2?mSv,胸部X光輻射0.02?mSv,CT胸部輻射8?mSv,空中乘務人員每年接受輻射2-6?mSv,而在康沃爾郡每年環境輻射達到7.8?mSv。(數據來源,英國國家輻射保護協會).然而,在臨床應用領域,PET一般與CT同時運用,介于PET對軟組織成像的優勢結合成熟的CT技術,PET/CT是現在商業PET的主要形式,市面上幾乎沒有獨立的醫用PET銷售。

名稱含義

pet大致方法是,將某種物質,一般是生物生命代謝中必須的物質,如:葡萄糖、蛋白質核酸脂肪酸,標記上短壽命的放射性核素(如F,C等),注入人體后,通過對于該物質在代謝中的聚集,來反映生命代謝活動的情況,從而達到診斷的目的。

最近各醫院主要使用的物質是氟代脫氧葡萄糖,簡稱FDG。其機制是,人體不同組織的代謝狀態不同,在高代謝的惡性腫瘤組織中葡萄糖代謝旺盛,聚集較多,這些特點能通過圖像反映出來,從而可對病變進行診斷和分析。

檢查儀原理

一些短壽命的物質,在衰變過程中釋放出正電子,一個正電子在行進十分之幾毫米到幾毫米后遇到一個電子后發生湮滅,從而產生方向相反(180度)的一對能量為511KeV的光子(based on pair production)。這對光子,通過高度靈敏的照相機捕捉,并經計算機進行散射和隨機信息的校正。經過對不同的正電子進行相同的分析處理,我們可以得到在生物體內聚集情況的三維圖像。

參考資料 >

Positron emission tomography scan.mayoclinic.2024-01-30

Positron Emission Tomography and Computed Tomography (PET-CT) Scans.cancer.2024-01-30

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