PETCT技术进展专题知识医学课件

PETCT技术进展专题知识PETCT技术进展专题知识第1页阅读文件:1.《PET/CT技术进展》,王文艇,钱锋,西门子中国有限企业分子影像产品部,《中国医疗设备》.8.2.《PET/CT正电子成像新技术》,朱虹,罗岚,南京军区南京总医院核医学科,《中国医疗器械信息》,.9.-4-8PETCT技术进展专题知识第2页世界上首台PET/CT原型机始于1998年,它联合一台单排CT扫描仪和一台PET,安装在同一个旋转机架内,而且使用同一张CT检验床。数据采集和图像重建则分别在各自计算机系统上进行。-4-8PETCT技术进展专题知识第3页与最初原型机一体化方法不一样,现在市场上PET/CT包含前后排列、各自独立一台多层螺旋CT和一台PET扫描仪。检验时,患者首先经过CT扫描仪然后再进入PET视野。CT和PET采取同一个数据采集工作站。-4-8PETCT技术进展专题知识第4页PET/CT整体工作性能取决于各个独立组件:CT组件,PET组件,电脑硬件和综合软件系统功效等。-4-8PETCT技术进展专题知识第5页在经过很多年缓慢但却稳定发展以后,CT在过去几年硬件和软件方面已经有了显著进步。-4-8PETCT技术进展专题知识第6页PET在过去十年中则经历了愈加引人注目发展,这些进步包含硬件和软件两方面,如:新型闪烁体、愈加好空间分辨率、更高灵敏度、更正确重建技术,最近重新引入了飞行时间测量,以及全视野一致高精度图像技术等。-4-8PETCT技术进展专题知识第7页PET新型闪烁晶体上世纪70年代,PET探测器经历了从碘化钠（NaI）向锗酸铋（BGO）转变,后者是一个含有更高密度和更大光输出量闪烁体,大多数安装于九十年代PET都是以BGO模块探测器为基础。-4-8PETCT技术进展专题知识第8页九十年代后期,掺入了铈硅酸钆（GSO）和硅酸镥（LSO）之类新愈加快闪烁晶体提升了PET临床显像性能。GSO和LSO都比BGO拥有更短衰减时间,是后者1/6-1/7,从而可降低系统死时间并提升计数率性能。-4-8PETCT技术进展专题知识第9页对于临床显像而言更关键是使用愈加快闪烁体以缩小符合时间窗,进而降低随机符合率。新闪烁体增加光输出提升了能量分辨率,因为可见光光子数目增加降低了能量测量中统计涨落。-4-8PETCT技术进展专题知识第10页因为模块能够被切割成更小晶体,更高光输出一样提升了一个探测模块定位精度,进而提升空间分辨率。-4-8PETCT技术进展专题知识第11页表1.PET晶体物理性能对比-4-8PETCT技术进展专题知识第12页BGO、LSO和GSO晶体不易潮解,易于进行探测器加工和包装。GSO在某种程度上比BGO或LSO更脆弱、更难加工。LSO含有大约280Bq/mL内在放射性活度,单光子发射能量范围在88~400keV,这么一个有放射性组件对于511keV符累计数影响很小。-4-8PETCT技术进展专题知识第13页LSO晶体关键优势是快速扫描,LSOPET/CT全身扫描时间仅需7~15min,而传统BGOPET/CT全身扫描时间约需30min。-4-8PETCT技术进展专题知识第14页LSOPET/CT高病人流通量可显著提升医院经济效益,加紧设备投资回报。其次,快速全身扫描使病人受检时因身体位移造成图像质量影响原因大大降低,所以显著提升了诊疗正确性。-4-8PETCT技术进展专题知识第15页空间分辨率提升正电子射程和光子非共线性减低分辨率程度是由湮灭正电子能量和探头孔径分别确定。实际上,临床显像分辨率还受探测器元件、模块编码方案、重建算法和平滑滤波之类其她原因影响。-4-8PETCT技术进展专题知识第16页对于给定扫描几何条件、PET生物标识物如18F-FDG以及显像程序以后,可达成空间分辨率将首先取决于探测器元件大小。-4-8PETCT技术进展专题知识第17页图1.不一样晶体元件对临床显像影响-4-8PETCT技术进展专题知识第18页(A)图:低分辨率扫描展示了2个左侧淋巴结摄取,提醒原发病灶位于左侧。所以计划进行左颈部清扫术。(B)图高分辨率扫描还显示了右侧摄取,提醒为双侧病灶,扫描图上标出了SUV。患者所以也进行了对侧颈部清扫术,术后两侧病变都得到了证实。-4-8PETCT技术进展专题知识第19页灵敏度提升PET本质上是3D显像方法,使用符合探测电子准直替换了单光子显像所需要物理准直。-4-8PETCT技术进展专题知识第20页因为受晶体性能限制,首台多环BGO晶体PET仍使用了隔栅—铅或钨制隔板放在了探测器环之间（2D显像模式）。隔栅目在于限制入射光子角度,使探测器不能接收横断面以外散射而来光子,以此来降低噪声,但这么会使系统灵敏度大大降低。-4-8PETCT技术进展专题知识第21页以LSO和GSO为基础扫描仪使情况发生了改变,这些设备能够较小符合时间窗（4.5~6ns)和更高能量阈值（400~450keV）运行。而BGO晶体扫描仪时间窗是10~12ns、能量阈值是350keV。-4-8PETCT技术进展专题知识第22页扫描仪灵敏度还可经过添加更多探测器材料取得提升。平面灵敏度能够经过增大闪烁体厚度给予提升,厚度增加50％（20mm/30mm）能够使灵敏度增加40％。轴向覆盖范围越大,发射出射线利用率越高,对于给定体积闪烁体而言利用率也越高。-4-8PETCT技术进展专题知识第23页对于大多数PET/CT而言,PET轴向覆盖范围是大约16cm（24环）,而最近设备则能达成21.8cm（52环）。后者包含3个以上（4×4×20）mm3LSO晶体,而且在一个床位就能够采集109层2mm厚横断面。-4-8PETCT技术进展专题知识第24页含有21.8cm轴向覆盖范围PET/CTPET扫描需要5个床位,每个床位2~3min。FOV扩大不仅因为其内在灵敏度增加而降低了每个床位采集时间,而且覆盖标准全身显像范围需要床位数也降低。-4-8PETCT技术进展专题知识第25页PET飞行时间LSO和LYSO快速闪烁晶引发了大家对PET飞行时间（TOF,TimeofFlight）方面爱好。含有快速闪烁晶体和电子线路设备可在一定分辨率之内测量患者体内由正电子湮灭产生一对光子抵达探测器时间差异,以此来确定正电子湮灭位置。-4-8PETCT技术进展专题知识第26页一台符合时间分辨率为500ps扫描仪,在湮灭位置上空间不确定性就是7.5cm。这种不确定性造成不能将湮灭定位于一个2mm体素中,但这仍好于没有一点时间信息而且将可能性平均地分配于响应线上全部体素情况。湮灭发生最可能位置是在不确定分布中心。-4-8PETCT技术进展专题知识第27页TOF分辨率改善时,空间不确定性降低而且信噪比以极大倍数增加。TOFPET在1980年代早期被开发,但直到最近,既快又灵敏闪烁体出现以后,这种爱好重新燃起。-4-8PETCT技术进展专题知识第28页全视野一致高精度图像技术传统PET图像因为受探测器影响,视野中心图像清楚,而视野外周分辨能力差。最近,一个能够提升图像均匀度、分辨率和信噪比图像技术（SiemensBiographHD）投入商业应用。-4-8PETCT技术进展专题知识第29页该技术在快速闪烁晶体LSO以及超高速电子线路基础上应用了点扩散函数（PointSpreadFunction,PSF）。-4-8PETCT技术进展专题知识第30页图2.HD技术能够取得均匀高清图像-4-8PETCT技术进展专题知识第31页(A)传统PET在整个FOV内使用一样重建原理,并不把探测器几何结构和响应线（LOR）错位考虑进去。这造成了图像边缘失真,离FOV越远图像越模糊。(B)采取PSF技术能够正确描述响应线位置,以此定位正电子湮灭事件。-4-8PETCT技术进展专题知识第32页PET/CT临床应用全球范围内有五家PET/CT制造商:西门子医疗、GE医疗、日立医疗、飞利浦和东芝医疗企业。下表总结是由西门子分子影像、GE医疗和飞利浦提供PET/CT机型特点。-4-8PETCT技术进展专题知识第33页表2:西门子医疗、GE医疗和飞利浦医疗PET/CT机型特点-4-8PETCT技术进展专题知识第34页PET/CT临床应用广泛,现在关键用于对肿瘤、神经系统、心脏等疾病早期诊疗,尤其是在肿瘤定性定位诊疗,良恶性判别诊疗,临床分期与再分期、诊疗方案