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PET设备的成像原理、现状及展望
医疗资讯
PET设备的成像原理、现状及展望

    近年来,核医学领域的设备发展迅速,而正电子发射断层显像(positron emission tomography,  PET)技术被誉为医学高科技之冠,其绝妙之处在于解密大脑奥秘,揭示出大脑与思维之间的化学联系,大脑皮层中细微的糖代谢、血流等变化都能在屏幕上出现不同的图像。PET不仅是诊断和指导治疗肿瘤、心脏病和神经系统疾病的最优工具,也是研究医药学基本理论及实际问题的有利手段。我国近年来PET装机量也迅猛增涨,成像检查日益普及。


1  PE下设备成像原理

    PET是目前最先进的医疗诊断设备,其原理是把具有正电子发射的同位素标记药物(显像剂)注人人体内,如碳、氟、氧和氮的同位素1种或2种,这些药物在参与人体的生理代谢过程中发生湮灭效应,生成基本上在180。方向上发射的2个能量为0.511 MeV彼此运动相反的Y射线光量子。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,湮灭反应产生光子的强度也不同。用环绕人体的Y光子检测器,可以检测到释放出光子的时间、位置、数量和方向,通过光电倍增管将光信号转变为时间脉冲信号,经过计算机系统对上述信息进行采集、存储、运算、数/模转换和影像重建,从而获得人体脏器的横断面、冠状断面和矢状断面图像。凡代谢率高的组织或病变,在PET上呈现明亮的高代谢亮信号,凡代谢率低的组织或病变在PET上呈现出低代谢暗信号。


2  PE下设备在临床中的应用

2.1 PE丁在神经系统疾病的应用

    PET用于脑血管疾病(cVD)、老年性痴呆、癫痛、帕金森病(PD)、神经退行性疾病、神经精神药物研究与脑功能研究等均有价值。


2.2 PET在心脏病学研完中的应用

    PET主要用于隐性、高危和疑难冠心病诊断,心肌存活(Myocardial  Viability)的检测、介人治疗前后监测、心脏移植、心肌病等的诊断及治疗随访观察等。应用‘aF-FDG PET观察心肌代谢是冠心病诊断的金标准,是目前应用最多的项目。


2.3 PET在肿瘤诊断与研完中的应用

    PET主要用于良、恶性肿瘤的鉴别,肿瘤分期、分型、复发、转移的早期诊断和鉴别,抗治疗现象的检测与监测,治疗方案的选择和疗效监测,以及恶变过程的观察与基础研究等。


2.4其他

    许多医学领域也正在探索PET的广泛应用,例如:组织存活、儿童发育、损伤修复、脏器移植、生理病理学研究、新药的设计开发、体内的药代动力学观察和在分子水平上研究药物作用机制,以及药物依赖性疾病等方面都具有重要价值。

    PET的发展令人鼓舞,它极大地推动了影像医学和临床医学的整体发展,PET成为生物学、生理学必不可少的设备,并且成为分子生命科学的新武器。


3 现阶段PET设备所存在的问题

    20世纪90年代PET开始进人临床,当前的PET技术已日渐成熟完善,但其不足在于:①PET在成像过程中由于受康普顿效应、散射、偶然符合事件、死时间等衰减因素的影响,采集的数据与实际情况不一致,图像质量失真,必须采用有效措施进行校正,才能得到更真实的医学影像;  ②PET从分子水平出发,把组织病理学检查延伸为组织局部生化的显示,确定病变的性质及恶性的程度,预测病程并直接指导治疗,这是目前CT,  MR工等影像技术所不及的,但是PET提供的图像是人体生理代谢的图像,在临床解剖学意义上又无法与CT,  MR工等影像技术比较;③ PET检查是反射检查,要服用示踪药物,从某种意义上说,这种检查对人体健康会带来一定的副作用,是一种损伤性检查;④组建PET中心耗资较大,PET是最贵的医学影像设备(100一200万美元/台),同时它还需要昂贵的回旋加速器和一系列生化合成器与之配套,且应用技术复杂,导致诊断费用昂贵,一次全身扫描约1万元人民币,这无疑加重了患者的经济负担。


4  PE下设备的发展趋势


    随着医学对疾病认识的深人,一个全面的临床诊断通常要了解很多问题。如:病变的形态学情况、病变的生理功能情况、病变的组织定征等。要解决这些问题不是某一种显像设备能够单独解决的,各种医学成像方法都有其特长和不足。目前新的发展是利用图像融合技术,将PET和CT,或PET与MRI(核磁共振)的图像进行融合,同时得到人体的解剖图像和功能图像,提高对疾病的诊断能力[9]。只有互相取长补短,综合使用这些方法,才能获得患者的全面信息,给出正确的诊断结果。


    自2000年PET-CT复合系统问世后,立即引起了医学界的瞩目。它与单独的PET或CT相比,有更高的诊断准确性,能够发现遗漏的病变,排除疑似病灶,明确病程分期。同时,由于PET成本高,开发低造价的临床实用型医学影像系统是普及PET的需要


   另外,随着核医学的发展,最近提出了分子核医学的概念,它是分子生物学与核医学技术相结合的产物,应用PET进行基因显像,将对疾病发生发展机制的认识,疾病的早期诊断与治疗发挥着重要的作用,也可能是一个革命性的变革。


5 结语

    随着临床应用的进一步普及和医学界对PET成像的科学价值、应用前景达成广泛共识,可以预见,未来医学及生命科学的重大突破将在一定程度上依赖PET技术及其发展,它将促进医学成像领域的一场新革命。


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