PET/CT一體機的檢測成像原理
PET 的基本原理
PET 其全稱是:正電子發射型計算機斷層掃描顯像 儀(positron emission tomography ，簡 稱 PET)由 探頭、數據處理系統、圖像顯示及檢查床組成。 PET 使用正電子示蹤劑，核素衰變過程中正電子從原子核內放出後很快與自由電子碰撞湮滅, 轉化成一對方 向 相反、能量為 511 keV 的 γ 光子。 在這光子飛行方向上對置一對探測器，便可以幾乎在同時接受到這兩個光子， 並可推定正電子發射點在兩探頭間連線上，通過環繞 360°排列的多組配對探頭，得到探頭對連線上的一維信息，將信號向中心點反投射並加以適當的數學處理，便可形成斷層示蹤劑分布圖像。 凡代謝率高的組織或病變， 在 PET 上呈明確的高代謝亮信號，凡代謝率低的組織或病變在 PET 上呈低代謝暗信號。
CT 的基本原理
CT 的全稱是:計算機斷層掃描顯像( computedtomography ， 簡稱 CT )， 利用人體各種組織對 X 線的吸收能力不等的特性， X 線通過人體衰減，經重建計算獲得圖像矩陣。 CT 對組織的密度解析度較高。
PET/ CT 的工作原理
PET 主要根據示蹤劑來選擇性地反映組織器官的代謝情況， 從分子水平上反映人體組織的生理、病理、生化及代謝等改變， 尤其適合人體生理功能方面的研究。 但是圖像解剖結構不清楚;CT 功能有:採用X 線對 PET 圖像進行衰減校正， 大大縮短了數據採集時間，提高了圖像解析度;利用 CT 圖像對 PET 圖像病變部位進行解剖定位和鑑別診斷。 所以 PET/ CT 從根本上解決了核醫學圖像解剖結構不清楚的缺陷， 同時又採用 CT 圖像對核醫學圖像進行全能量衰減校正，使核醫學圖像真正達到定量的目的並且提高診斷的準確性， 實現了功能圖像和解剖圖像信息的互補。
圖像重建
圖像重建包括解析法和疊代法。 解析法是以中心切片定理為基礎的反投影方法， 常用濾波反投影法。 疊代法是屬於數值逼近算法，即從斷層圖像的初始值 出發，通過對圖像的估計值進行反覆修正，使其逐漸 逼近斷層圖像的真實值。
數據校正
引起 PET 成像誤差的因素很多: 正電子類藥物強 度的快速衰變、高計數率造成的偶然符合、散射和人 體吸收衰減的影響、死時間損失、探測器靈敏度不一 致等，如果不加以校正，這些因素都會嚴重影響 PET 的成像質量， 所以 PET 數據校正是圖像處理的關鍵 部分。
PET/CT主要性能指標
空間解析度
空間解析度表明 PET 對空間的兩個"點"的分辨能力。 一個理想的放射性點源放在 PET 的視野(fieldof view， 簡稱 FOV) 中，PET 所得到的放射性分布圖像並不是一個點，而是有一定擴展，所得到的是一個"球"，球的大小反映了 PET 的空間分辨能力。 解析度定義為該點源的擴展函式的半寬高，主要取決於環形探測器的位置分辨。 另外，點源放在視野中不同位置，其解析度稍有不同， 距 FOV 中心越遠， 其解析度越差。
靈敏度
PET 靈敏度常用單位體積內單位輻射劑量情況下探測器探測到的事例來表示。 靈敏度越高表明在一定統計誤差要求下，對特定臟器的放射性強度要求越低。 影響靈敏度的主要因素有:第一，整個探測器對被測物體所張的立體角。 第二，探測器本身的探測效率，即探測器回響事例數與入射事例數的比例。 第三，系統時間窗、能量窗大小。 第四，系統的死時間。
時間解析度
時間解析度定義為:對已知好事例相對的兩個探測器回響的時間差分布的半寬高。 時間解析度是時間窗的選定主要依據， 時間窗選擇應比時間解析度稍大，一般以時間分布曲線的 1/10 高寬來定。
能量解析度
能量甄別是排除散射事例的有力依據。 因為散射事例中至少有一個光子經過了康普頓散射，能量部分損失，因而可以根據被測光子的能量大小決定好壞事例的取捨。 系統能量解析度的大小決定著能量窗的選擇，好的能量解析度可以選擇較小的能量窗。
注意事項
檢查前注意
PET/CT檢查是項安全、快速、無創傷的高端檢查，為了保證有效的檢查結果，和準確無誤的影像圖片，需要配合一些簡單的檢查工作。PET/CT檢查前注意事項是需要受檢者認真閱讀的。
PET/CT檢查流程1、由於放射性藥物的特殊性，希望受檢者及主管醫生不要更改預約好的檢查時間，如有特殊情況不能如期到來，請務必在前一天上午事先電話聯繫，否則藥費損失由受檢者承擔;
2、受檢者於檢查前需禁食4-6小時，可以飲用白開水;
3、糖尿病患者需正常服用降糖藥物，控制血糖;心臟受檢患者在檢查當日晨6時口服速效降脂藥;
4、禁酒、禁飲含糖飲料、禁靜脈滴注葡萄糖、禁做劇烈或長時間的運動;
5、檢查當日儘可能避免與人交談，不咀嚼口香糖等;避免緊張體位;
6、來PET/CT中心檢查時，需帶齊有關資料(病歷、CT、X線片、病理結果、MRI和DSA等);
7、在注射顯像藥物前後都須保持安靜，並以臥位或半臥位休息，儘可能避免走動;
8、在檢查前取出身上的金屬物品，檢查中確保身體不要移動。
檢查後注意
進行PET/CT檢查與其他影像學檢查一樣，也有需要注意的地方。不僅僅是檢查前需要受檢者與醫護人員密切的配合，確保檢查結果的準確性。在檢查後的注意事項也非常重要。一般有一下幾點:
1、檢查後不要急於走要聽從醫護人員安排才能走，部分病人可能需要進行延遲顯像;
2、檢查後需要多喝水，以利於18F-FDG的代謝而排除體外，一般2-3個小時後，可以將注射到人體的顯像劑殘留通過尿液全部排除乾淨;
3、適當食用些胡蘿蔔、綠茶、魚腥草、蜂蜜和花粉、橘子櫻桃草莓等水果。減少PET/CT檢查的輻射對身體造成的損傷，有助於修補身體，並且極大程度上降低射線的副作用;
4、24小時內儘量不要接觸孕婦及兒童
常用顯像劑
目前最常用的PET顯像劑為18F標記的FDG（18F-FDG 氟化脫氧葡萄糖），是一種葡萄糖的類似物。
腫瘤套用
腫瘤的早期診斷和良惡性鑑別
腫瘤組織的重要特點之一就是生長迅速、代謝旺盛，特別是葡萄糖酵解速率增高。因此，代謝顯像是早期診斷惡性腫瘤的最靈敏的方法之一。如發現肺部單髮結節，PET顯示代謝明顯活躍，則提示為惡性病變。若無代謝增高表現，提示良性病變可能性大，手術的選擇就要慎重。
確定各類惡性腫瘤的分期和分級
PET能一次進行全身斷層顯像，這也是其它顯像設備所無法實現的。除了發現原發部位病變，還可以發現全身各部位軟組織器官及骨骼有無轉移病變，對腫瘤的分期非常有幫助，並提供準確的穿刺或組織活檢的部位，協助臨床醫生制訂最佳的治療方案。
治療效果評估和預後判斷
對腫瘤各種治療的療效進行評估並進行預後判斷，指導進一步的治療。
早期鑑別腫瘤復發，對腫瘤進行再分期
PET可以對治療後腫瘤殘留或復發進行早期診斷，並與治療後纖維化、壞死進行鑑別，同時根據治療後病灶分布情況進行再分期，CT及MRI等結構信息為主的影像手段很難做到這一點。
腫瘤原發病灶的尋找
通過快速的全身PET/CT掃描，為不明原因的轉移性腫瘤尋找原發病灶。
放療生物靶區定位
幫助放療科醫生勾畫生物靶區。例如在肺癌合併肺不張等情況下，放療師很難判斷腫瘤的實際邊界，PET將有助於確定代謝活躍的病灶範圍，為放射治療（尤其是精準放療）提供更合理、準確的定位，降低治療的副作用。
心肌存活的研究已成為近年來的熱門話題，普遍認為，PET心肌代謝顯像的方法，是目前判斷心肌細胞活性最準確的方法，稱為“金標準”。PET顯像可以幫助確定和鑑別壞死心肌與可逆性缺血心肌，對介入治療、冠狀動脈搭橋手術有重要的指導作用，可明顯提高搭橋手術的成功率，同時可對術後心功能恢復情況進行預測。
腦代謝顯像能準確了解正常情況下和疾病狀態下的神經細胞活動及代謝變化，以及不同生理條件刺激和思維活動狀態大腦皮質的代謝情況。通過PET直觀地了解到人大腦代謝活動情況及各種生理性或病理性代謝變化，並以圖像的方式反映出來。
PET/CT在醫學中的套用
PET/CT 在腫瘤疾病的診斷與治療中的臨床價值
(1)早期診斷及鑑別診斷惡性腫瘤或病變.
(2)進行精確的腫瘤臨床分期.
(3)有利於指導或調整臨床治療方案.
(4)幫助制訂腫瘤放療計畫。
PET/CT 在冠心病診療中的臨床套用
(1)準確、無創地診斷有症狀或無症狀冠心病。
(2)估測溶栓治療、經皮冠狀動脈成形術和支架植入和其他冠脈血流重建術的治療效果。
(3)跟蹤觀察有高危險因素人群(遺傳病史、不良生活習慣、高血壓、高血脂、高血糖等)冠心病的進展或轉歸，制定相應的防治措施。
(4)心肌梗塞後及其他壞死性心肌病治療前存活心肌活力判斷。
PET/CT 在大腦疾病中的作用
(1)各種大腦疾病(腦血管性疾病、癲癇、帕金森氏病、腦原發腫瘤、早老性痴呆 和血管性痴呆 等)的定性、定位診斷，了解其影響範圍及程度。
(2)腦瘤的分類、分型、定性和預後評估。
(3)監測退行性腦病的功能障礙。
(4)腫瘤復發灶與壞死灶鑑別。
(5)預測外科手術損傷腦組織，造成腦功能障礙的程度。
PET/CT 在癲癇診療中的作用
(1)幫助定位癲癇病灶，為腦外科手術提供參考。
(2)PET/CT 可實現多種正電子同位素成像，能為患者提供腦血流、腦代謝、腦神經受體分布等多個方面的信息，為癲癇在的定位和手術後復發預測提供了寶貴的資料。
PET /CT 在健康人體格檢查中套用
在健康體檢方面，隨著人們生活方式、工作壓力的改變，出現了退行性疾病的低齡化及腫瘤發病率持續上升的情況，定期進行 PET/CT 體檢，可以早期發現這些處於萌芽狀態的病灶，從而達到早發現、早治療、早康復的目的，同時還可對一些良性病變進行監測，以提高生活和生命質量。
優勢
PET採用正電子核素作為示蹤劑，通過病灶部位對示蹤劑的攝取了解病灶功能代謝狀態，可以巨觀的顯示全身各臟器功能，代謝等病理生理特徵，更容易發現病灶；
CT可以精確定位病灶及顯示病灶細微結構變化； PET/CT融合圖像可以全面發現病灶，精確定位及判斷病灶良惡性，故能早期，快速，準確，全面發現病灶。
PET猶如大海中的航標，CT猶如航行圖，從而能準確，迅速找到目標。
PET/CT發展及展望
自問世以來，PET/CT 已充分體現出臨床套用 價值，並且不斷改進升級。 現在已經套用 64 層螺鏇 CT，採集時間更短，圖像質量更高，並套用了新的探測器晶體 - 矽酸鑥晶體技術(LSO)，光衰減常數時間更短，進一步提高了圖像的空間解析度,把核醫學 影像帶入到 了 一 個 新 的 高 度 ， 隨著套用領域的不斷擴大 ，PET/CT 必將對人類的健康發揮更加重要的作用。
