PETCT技術進展專題知識PETCT技術進展專題知識第1頁閱讀文件:1.《PET/CT技術進展》,王文艇,錢鋒,西門子中國有限企業(yè)分子影像產品部,《中國醫(yī)療設備》.8.2.《PET/CT正電子成像新技術》,朱虹,羅嵐,南京軍區(qū)南京總醫(yī)院核醫(yī)學科,《中國醫(yī)療器械信息》,.9.-4-8PETCT技術進展專題知識第2頁世界上首臺PET/CT原型機始于1998年,它聯(lián)合一臺單排CT掃描儀和一臺PET,安裝在同一個旋轉機架內,而且使用同一張CT檢驗床。數(shù)據(jù)采集和圖像重建則分別在各自計算機系統(tǒng)上進行。-4-8PETCT技術進展專題知識第3頁與最初原型機一體化方法不一樣,現(xiàn)在市場上PET/CT包含前后排列、各自獨立一臺多層螺旋CT和一臺PET掃描儀。檢驗時,患者首先經(jīng)過CT掃描儀然后再進入PET視野。CT和PET采取同一個數(shù)據(jù)采集工作站。-4-8PETCT技術進展專題知識第4頁PET/CT整體工作性能取決于各個獨立組件:CT組件,PET組件,電腦硬件和綜合軟件系統(tǒng)功效等。-4-8PETCT技術進展專題知識第5頁在經(jīng)過很多年緩慢但卻穩(wěn)定發(fā)展以后,CT在過去幾年硬件和軟件方面已經(jīng)有了顯著進步。-4-8PETCT技術進展專題知識第6頁PET在過去十年中則經(jīng)歷了愈加引人注目發(fā)展,這些進步包含硬件和軟件兩方面,如:新型閃爍體、愈加好空間分辨率、更高靈敏度、更正確重建技術,最近重新引入了飛行時間測量,以及全視野一致高精度圖像技術等。-4-8PETCT技術進展專題知識第7頁PET新型閃爍晶體上世紀70年代,PET探測器經(jīng)歷了從碘化鈉（NaI）向鍺酸鉍（BGO）轉變,后者是一個含有更高密度和更大光輸出量閃爍體,大多數(shù)安裝于九十年代PET都是以BGO模塊探測器為基礎。-4-8PETCT技術進展專題知識第8頁九十年代后期,摻入了鈰硅酸釓（GSO）和硅酸镥（LSO）之類新愈加快閃爍晶體提升了PET臨床顯像性能。GSO和LSO都比BGO擁有更短衰減時間,是后者1/6-1/7,從而可降低系統(tǒng)死時間并提升計數(shù)率性能。-4-8PETCT技術進展專題知識第9頁對于臨床顯像而言更關鍵是使用愈加快閃爍體以縮小符合時間窗,進而降低隨機符合率。新閃爍體增加光輸出提升了能量分辨率,因為可見光光子數(shù)目增加降低了能量測量中統(tǒng)計漲落。-4-8PETCT技術進展專題知識第10頁因為模塊能夠被切割成更小晶體,更高光輸出一樣提升了一個探測模塊定位精度,進而提升空間分辨率。-4-8PETCT技術進展專題知識第11頁表1.PET晶體物理性能對比-4-8PETCT技術進展專題知識第12頁BGO、LSO和GSO晶體不易潮解,易于進行探測器加工和包裝。GSO在某種程度上比BGO或LSO更脆弱、更難加工。LSO含有大約280Bq/mL內在放射性活度,單光子發(fā)射能量范圍在88~400keV,這么一個有放射性組件對于511keV符累計數(shù)影響很小。-4-8PETCT技術進展專題知識第13頁LSO晶體關鍵優(yōu)勢是快速掃描,LSOPET/CT全身掃描時間僅需7~15min,而傳統(tǒng)BGOPET/CT全身掃描時間約需30min。-4-8PETCT技術進展專題知識第14頁LSOPET/CT高病人流通量可顯著提升醫(yī)院經(jīng)濟效益,加緊設備投資回報。其次,快速全身掃描使病人受檢時因身體位移造成圖像質量影響原因大大降低,所以顯著提升了診療正確性。-4-8PETCT技術進展專題知識第15頁空間分辨率提升正電子射程和光子非共線性減低分辨率程度是由湮滅正電子能量和探頭孔徑分別確定。實際上,臨床顯像分辨率還受探測器元件、模塊編碼方案、重建算法和平滑濾波之類其她原因影響。-4-8PETCT技術進展專題知識第16頁對于給定掃描幾何條件、PET生物標識物如18F-FDG以及顯像程序以后,可達成空間分辨率將首先取決于探測器元件大小。-4-8PETCT技術進展專題知識第17頁圖1.不一樣晶體元件對臨床顯像影響-4-8PETCT技術進展專題知識第18頁(A)圖:低分辨率掃描展示了2個左側淋巴結攝取,提醒原發(fā)病灶位于左側。所以計劃進行左頸部清掃術。(B)圖高分辨率掃描還顯示了右側攝取,提醒為雙側病灶,掃描圖上標出了SUV。患者所以也進行了對側頸部清掃術,術后兩側病變都得到了證實。-4-8PETCT技術進展專題知識第19頁靈敏度提升PET本質上是3D顯像方法,使用符合探測電子準直替換了單光子顯像所需要物理準直。-4-8PETCT技術進展專題知識第20頁因為受晶體性能限制,首臺多環(huán)BGO晶體PET仍使用了隔柵—鉛或鎢制隔板放在了探測器環(huán)之間（2D顯像模式）。隔柵目在于限制入射光子角度,使探測器不能接收橫斷面以外散射而來光子,以此來降低噪聲,但這么會使系統(tǒng)靈敏度大大降低。-4-8PETCT技術進展專題知識第21頁以LSO和GSO為基礎掃描儀使情況發(fā)生了改變,這些設備能夠較小符合時間窗（4.5~6ns)和更高能量閾值（400~450keV）運行。而BGO晶體掃描儀時間窗是10~12ns、能量閾值是350keV。-4-8PETCT技術進展專題知識第22頁掃描儀靈敏度還可經(jīng)過添加更多探測器材料取得提升。平面靈敏度能夠經(jīng)過增大閃爍體厚度給予提升,厚度增加50％（20mm/30mm）能夠使靈敏度增加40％。軸向覆蓋范圍越大,發(fā)射出射線利用率越高,對于給定體積閃爍體而言利用率也越高。-4-8PETCT技術進展專題知識第23頁對于大多數(shù)PET/CT而言,PET軸向覆蓋范圍是大約16cm（24環(huán)）,而最近設備則能達成21.8cm（52環(huán)）。后者包含3個以上（4×4×20）mm3LSO晶體,而且在一個床位就能夠采集109層2mm厚橫斷面。-4-8PETCT技術進展專題知識第24頁含有21.8cm軸向覆蓋范圍PET/CTPET掃描需要5個床位,每個床位2~3min。FOV擴大不僅因為其內在靈敏度增加而降低了每個床位采集時間,而且覆蓋標準全身顯像范圍需要床位數(shù)也降低。-4-8PETCT技術進展專題知識第25頁PET飛行時間LSO和LYSO快速閃爍晶引發(fā)了大家對PET飛行時間（TOF,TimeofFlight）方面愛好。含有快速閃爍晶體和電子線路設備可在一定分辨率之內測量患者體內由正電子湮滅產生一對光子抵達探測器時間差異,以此來確定正電子湮滅位置。-4-8PETCT技術進展專題知識第26頁一臺符合時間分辨率為500ps掃描儀,在湮滅位置上空間不確定性就是7.5cm。這種不確定性造成不能將湮滅定位于一個2mm體素中,但這仍好于沒有一點時間信息而且將可能性平均地分配于響應線上全部體素情況。湮滅發(fā)生最可能位置是在不確定分布中心。-4-8PETCT技術進展專題知識第27頁TOF分辨率改善時,空間不確定性降低而且信噪比以極大倍數(shù)增加。TOFPET在1980年代早期被開發(fā),但直到最近,既快又靈敏閃爍體出現(xiàn)以后,這種愛好重新燃起。-4-8PETCT技術進展專題知識第28頁全視野一致高精度圖像技術傳統(tǒng)PET圖像因為受探測器影響,視野中心圖像清楚,而視野外周分辨能力差。最近,一個能夠提升圖像均勻度、分辨率和信噪比圖像技術（SiemensBiographHD）投入商業(yè)應用。-4-8PETCT技術進展專題知識第29頁該技術在快速閃爍晶體LSO以及超高速電子線路基礎上應用了點擴散函數(shù)（PointSpreadFunction,PSF）。-4-8PETCT技術進展專題知識第30頁圖2.HD技術能夠取得均勻高清圖像-4-8PETCT技術進展專題知識第31頁(A)傳統(tǒng)PET在整個FOV內使用一樣重建原理,并不把探測器幾何結構和響應線（LOR）錯位考慮進去。這造成了圖像邊緣失真,離FOV越遠圖像越模糊。(B)采取PSF技術能夠正確描述響應線位置,以此定位正電子湮滅事件。-4-8PETCT技術進展專題知識第32頁PET/CT臨床應用全球范圍內有五家PET/CT制造商:西門子醫(yī)療、GE醫(yī)療、日立醫(yī)療、飛利浦和東芝醫(yī)療企業(yè)。下表總結是由西門子分子影像、GE醫(yī)療和飛利浦提供PET/CT機型特點。-4-8PETCT技術進展專題知識第33頁表2:西門子醫(yī)療、GE醫(yī)療和飛利浦醫(yī)療PET/CT機型特點-4-8PETCT技術進展專題知識第34頁PET/CT臨床應用廣泛,現(xiàn)在關鍵用于對腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)、心臟等疾病早期診療,尤其是在腫瘤定性定位診療,良惡性判別診療,臨床分期與再分期、診療方案