单光子发射计算机断层成像术和正电子发射断层成像术

十、单光子发射计算机断层成像术和正电子发射断层成像术

单光子发射计算机断层成像术［Single－Photon Emission Computed Tomography，简称SPECT（见图2.29）］和正电子发射断层成像术（Positron Emission Tomography，PET）是核医学的两种CT技术，由于它们都是对从病人体内发射的γ射线成像，故统称发射型计算机断层成像术（Emission Computed Tomography，ECT）。

1923年Hevesy G首先把核素示踪方法用于生物学研究。1934年Curie夫妇第一次用人工方法获得了放射性30P，开始了人工利用放射性核素的历史，奠定了核医学的基础。1950年美国Casson B研制成自动闪烁扫描机，并用于甲状腺、肝、肾、脑、肺、心脏和骨髓等脏器的检查。1957年γ闪烁照相机问世，可用于脏器动态显像和全身扫描一次成像。1959年Berson SA和Yalow RA创立了体外放射免疫分析法，1959年大卫·库尔（David Kuhl，1930-？，见图2.30）和Roy Edwards取得了世界上第一台横截面发射断层图，1963年David Kuhl和Roy Edwards研发出来的放射断层系统成为SPECT的前身，1976年Keyes发明第一台γ相机SPECT系统，1979年第一台单光子发射计算机体层（SPECT）显像仪研制成功。1983年第一台商业化的γ相机SPECT问世，2003年利用迭代修建算法进行衰减修正的SPECT系统出现。目前，SPECT主要应用99mTc标记的各类显像剂，成为临床最常用的核医学手段。

图2.29　SPECT成像

单光子发射计算机断层成像术（single－photon Emission Computed Tomography，SPECT）临床应用于：①短暂性脑缺血发作（TIA）；②癫痫；③痴呆；④锥体外系疾病。

2004年，飞利浦推出了业界第一台SPECT/CT（见图2.31）。依据美国核医学会指南的定义，SPECT/CT是指高端SPECT和多排螺旋CT结合成一体化的设备，即单光子发射计算机断层/X射线计算机断层扫描仪，不仅提供SPECT功能信息，而且提供诊断CT的解剖信息。诊断级CT带来了丰富的解剖形态学的信息，大幅度提高了SPECT显像诊断的灵敏度和特异度，SPECT和CT艺术化地结合在一起，精确的配准和同机融合进一步增强了疾病诊断的准确度，改变了核医学显像“Unclear”的历史，成为真正的“Nuclear”。SPECT/CT的诊断效能远远大于单独的SPECT或单独的CT，也大于单独SPECT与单独CT联合诊断的效能，越来越受到临床和影像学科的重视，SPECT/CT已经广泛应用于骨骼、心脏和肿瘤等多种临床疾病逐渐普及，越来越多的患者从中受益。

图2.30　大卫库尔

正电子发射计算机断层（Position Emission Tomography，PET）

图2.31　SPECT/CT

1952年，Browell发明了正电子扫描机，1966年，Hal O.Anger第一次提出应用飞行时间（Time of Flight，TOF）技术在正电子扫描机上定位正电子的设想。

随后，在20世纪70年代，许多正电子领域的专家进行了飞行时间技术的理论和实践探索。1975年，正电子发射计算机体层（PET）显像仪问世（见图2.32）。1982年，华盛顿大学、德克萨斯大学和CEA－LETI公司造出了TOF PET的实验机，应用于脑代谢研究。此后各大公司和研究机构开始进行临床型TOF PET的研发，但是限于当时的科技水平，未能造出可以用于临床的PET。

近10年来随着晶体、光电倍增管、电子线路和计算机技术等突飞猛进，临床型的TOF PET终于有了实现的可能。2005年，飞利浦公司与宾夕法尼亚大学合作，率先完成了临床型TOF PET的设计和测试。2006年3月，飞利浦公司发布了凝聚着业界20多年心血的、拥有“飞行时间”技术的PET/CT产品：GEMINI TF，实现了业界的梦想。临床型TOF PET一推出就引起了巨大的反响。

第一代PET技术以2D为特征，其设备的主要特点为在探测器环之间有铅间隔，主要应用于脑和心脏。第二代PET技术以3D为特征，其设备的主要特点为在探测器环之间没有铅间隔，应用范围扩大，主要可用于全身肿瘤、脑和心脏。第三代PET以飞行时间（Time of Flight，TOF）为特点，与前两代PET相比，它不仅在图像信噪比方面有较大改善，还可以大幅度缩短检查时间，减少显影剂用量。正电子发射计算机断层（Position Emission Tomography，PET）临床应用于癫痫、痴呆、帕金森病、肿瘤等诊断。

图2.32　PET基本结构原理