核医学教学课件：PET显像

核医学

（PET显像）什么是PET？PET的核医学背景核医学是一门研究核技术在医学中的应用及相关理论的科学。核医学分为实验核医学和临床核医学两部分。临床核医学分为诊断核医学和治疗核医学。在诊断核医学方面，放射性核素成像技术是其最为主要的应用。放射性核素成像技术

用放射性核素示踪技术的方法显示该核素在人体内部的分布情况，进而显示人体结构及功能的变化。放射性核素成像技术的应用γ照相机SPECTSPECT/CTPETPET/CTPET/MRIPET是放射性核素成像技术中最为重要的临床应用之一PET也称PECTPositronEmissioncomputedTomography

正电子

发射型

计算机

断层扫描PET和SPECT都属于ECT（发射型计算机断层扫描）PET所利用的放射性核素，是正电子衰变核素PET显像是如何实现的？即定义。

把具有正电子衰变能力的核素标记在具有生物活性的分子化合物上，以这种化合物作为示踪剂（显像剂）引入受检机体，通过探测其在机体靶器官内的沉积分布，得到该核素的断层分布图像，来反映机体靶器官的机能和代谢状况的变化。PET与CT图像及融合图像比较PET显像的原理正电子衰变是如何被探测到的？正电子核素进入机体后，在衰变过程中发射正电子，正电子在组织内的射程很短，仅在组织内行进很短距离后（通常几毫米），即与周围物质中的电子相PET显像利用一系列成对的互成180°排列并与符合线路相连的探测器来探测湮灭辐射光子。互作用，发生湮灭辐射（电荷中和，质能转换），向外发射出方向相反、能量相同（511keV）的两个光子（湮灭辐射光子）。探测数据的显示将探测器采集到的信号经过计算机处理重建成图像数据。重建得到的图像数据可用横断面、冠状断面、矢状断面的图像显示，也可以用旋转的最大强度投影（maximumintensityprojection,MIP）图像显示。我们可以在工作站的显示屏上观察得到的图像，也可以通过打印系统打印成胶片或照片。PET显像的过程PET显像要实现所需要的设备

回旋加速器——获得正电子核素放化标记设备——获得正电子示踪剂PET扫描机——获得PET影像图像（正电子衰变核素极不稳定，半衰期短，运输及存储都存在困难，能被利用的都来自人为制造）回旋加速器放化标记设备PET/CT扫描机PET扫描机的构成机架（gantry）扫描床电子柜操作及分析工作站打印设备等。机架机架是PET扫描仪最大的部件。

由探测器环、棒源、射线屏蔽装置、事件探测系统，符合线路及激光定位器等组成。

主要功能为数据采集。机架——探测器环探测器环由若干晶体排列而成，后接光电倍增管构成探测模块，是决定PET性能的最重要部分。机架——探测器环晶体材料不同，接收光子并转化为可见光的性能也有差异。常见的晶体有锗酸铋（BGO）等。机架——其它结构棒源：（68Ge或137Cs）对PET扫描仪进行质量控制及透射扫描进行图像衰减校正。（在PET/CT上被X线管球取代）隔板：环层间及探测环内外的屏蔽作用。其它：事件探测系统（确认有效光子）、符合线路（判断同一湮灭辐射光子）、激光定位器（扫描定位）。PET扫描机的其它结构扫描床：承载检查对象。电子柜：进行数据处理、图像重建。工作站：操作控制。打印设备：输出图片或文字等资料。什么是18F-FDG?18F-FDG的分子结构18F-FDG是临床PET应用最为广泛的一种显影剂FDG(FlueroDeoxyGlucose)氟代脱氧葡萄糖18F-FDG即用氟18标记的氟代脱氧葡萄糖。18F-FDG在人体的代谢其具有与葡萄糖相类似的生物活性。（可以参与葡萄糖的细胞转运及酶磷酸化过程，但之后就无法继续参与代谢而沉积在细胞内）18F-FDG的显像原理由于18F-FDG的特殊生物活性，在一定条件下被引入机体后，参与到靶器官的葡萄糖代谢的细胞摄取过程，通过PET扫描仪探测其在靶器官内的分布情况，经计算机处理以断层及三维影像的方式显示出来，就可以了解靶器官局部葡萄糖代谢的状态。18F-FDG的脑星形细胞瘤显像PET的临床应用简介脑用PET研究脑的生理及功能变化是任何其它检查方法所无法比拟的。由于葡萄糖是脑组织的几乎唯一可用能源物质，因此用正电子核素标记葡萄糖及使用PET探测器在体外观察脑对标记葡萄糖的摄取和消耗，从葡萄糖的代谢情况可以了解脑的功能情况。目前最常用的显像剂是氟18标记的脱氧葡萄糖

脑(1)研究各种生理刺激时脑的活动效应通过听觉、触觉、视觉等刺激观察脑区代谢率

的变化可以得到正常人活体脑功能的定位图。(2)研究各种病理状态下脑的代谢变化在许多脑病变初期X-CT结构图往往显示正常，

而实际上脑组织可能已有广泛的生理生化改变，

PET图像不仅能显示出脑内病灶的位置、范围

还可以早期判断脑细胞的存活情况。正常脑代谢18F-FDGPET/CT显像脑代谢显像临床应用

Clinicalapplicationofcerebral metabolismimagingEpilepsyfocus(EP)癫痫定位Alzheimerdisease(AD)老年性痴呆Braintumor脑肿瘤Parkinsondisease(PD)震颤麻痹Cerebralvasculardisease脑血管病Researchcerebralactivity脑活动研究EPictalEPinterictalFDGuptake

FDGuptake

18F-FDGPETEpilepsyAlzheimer’sDiseaseWhereislesion?ADPET、PET/CT是当前唯一早期诊断Alzheimer’s

病的技术手段

PET/MRI技术Alzheimer’sDementiaAPOE-4基因与AD密切相关患者女性，40岁，左肾透明细胞癌术后一年，发现左额叶脑转移，行-刀治疗后3月PET18F-FDGMRI蛛网膜囊肿BraintumorCTPETimagingfusion

byPET/CT肺癌伴脑转移

SchizophreniaParkinson’diseasePD右额脑梗死Cerebralvasculardisease脑代谢显像与

脑功能单侧手指运动对侧中央前回、辅助运动皮质区代谢增高单耳听故事对侧颞叶代谢活跃单纯语言刺激右侧颞叶代谢增高单纯音乐刺激左侧颞叶代谢增高语言和音乐混合刺激双侧颞叶代谢增高增高20%～25％

心脏核医学技术的安全、无创性、高灵敏度以及动态观察脏器功能变化的特点，使核医学方法成为目前评价心功能的重要手段。特别是PET的应用更是为研究心脏的生理过程开辟了新途径。PET可对心肌的泵血功能血流及代谢同时进行研究。心血管疾病多起始于细胞或代谢水平，目前的一般诊断方法等到确诊时，往往已经失去了最佳治疗的机会。PET的应用使疾病早期发现，及时治疗成为可能。心肌代谢显像心肌葡萄糖代谢显像心肌游离脂肪酸代谢显像心肌代谢显像心肌葡萄糖代谢显像Glucosemetabolism心肌游离脂肪酸代谢显像

Freefatty-acidmetabolism临床用途心肌细胞活性估计指导冠心病的治疗心肌缺血的诊断心肌18F-FDG葡萄糖代谢显像估计心肌细胞活性评价心肌活性的金标准血流灌注糖代谢显像心肌灌注与代谢显像判断心肌活性血流显像代谢显像血运重建效果正常正常正常心肌坏死缺损缺损无改善心肌冬眠缺损正常或增高可恢复正常心肌顿抑正常或增高正常或减低有改善不同心肌病变显像特征与疗效预测冠心病患者心肌活性与治疗方法对预后的影响Eitzmam研究者病例数有活性心肌无活性心肌药物治疗血管再通治疗药物治疗血管再通治疗836/181/262/240/14Dicarli937/173/263/331/17Lee等13710/214/492/402/19总计31323/568/1017/973/50死亡率

41%8%7%6%肿瘤有人用13N、15O观察肿瘤的血流和代谢变化，如用C15O2测量局部血流，发现肿瘤组织比正常组织代谢快，而坏死组织的血流量明显低；还有人用18F-DG研究脑胶质瘤的病理分级；发现肿瘤分级高的代谢率高，而分级低的代谢低，肿瘤周围组织的代谢则受抑制，这种方法可用于研究肿瘤的生长变化，早期诊断肿瘤有无复发。正常细胞突变细胞突变细胞恶性细胞突变细胞良性恶性肿瘤的发生与发展癌基因的激活或抑癌基因的失活形态生化生理转录翻译…receptorsstructuralionchannelstransport…DNAenzymesmRNAproteins分子显像基因显像肿瘤代谢显像

18F-FLT18FDGK1K2血管生成11C-胆碱18F-MISO乏氧11C–蛋氨酸增殖凋亡糖酵解增加

膜功能氨基酸转运增强15O–H2O18F–AnnexinVCH2OHOHOHOH18FO2-18F-2-脱氧-D-葡萄糖

葡萄糖CH2OHOHOHOOHOH18FDG&

葡萄糖葡萄糖代谢显像“优势进化解释了糖酵解现象在人类肿瘤中令人惊奇的普遍性和即使在有氧状态下肿瘤细胞仍维持糖酵解增强的现象”2004糖酵解和肿瘤的关系：特征性表现生理性摄取双侧锁骨上区结核球隐球菌感染胰腺炎甲状腺瘤乳腺纤维瘤病理状态舌下腺腺样囊性癌细支气管肺泡细胞癌原发性肝癌肾透明细胞癌前列腺癌生物学因素＋物理学因素假阴性肺炎肺癌肺癌诊断肺癌分期肺癌伴纵隔淋巴结转移乳腺癌乳腺癌乳腺癌伴腋窝淋巴结转移腹部肿瘤结肠癌胃癌结肠癌结肠癌伴肝转移鼻咽癌甲状腺癌头颈部肿瘤在其他脏器的应用A.肝脏

肝脏由于体积较厚，病变又是阴性显像(病变处的放射性减弱或缺损)，因此普通γ照相机对于较小的肝病变不易发现，X-CT则由于正常与异常肝组织间的密度差别不够分辨率不高也不理想。 PET可以做多方向断层容易发现病变，而且还可测量肝脏的体积B.胰腺

胰腺疾病的诊断在临床上比较困难，尤其是患癌病人常无明显症状。 PET的解剖分辨率虽然不如X-CT，但功能的改变总是早于形态的变化，临床证明PET对胰腺病变诊断的准确率高于X-CTPET近年的发展PET探测器结构及材料的改良结构材料(闪烁晶体是探测器的核心)结果：提高了探测效率和探测性能。NaI(Tl)BGOLSO/GSO飞行时间技术（图像重建）探测到一对光子时，精确探测出两个光子达到探测器的时间差，进而计算出湮灭事件在符合线上的位置。是降低图像噪声的有效图像重建办法。晶体深度效应校正技术通过采用多层晶体结构设计，在不减少总厚度的前提下，可降低DOI的影响。（晶体深度效应：当一对光子以一定角度切入具有一定厚度的晶体时，相邻晶体可分别在不同深度接收照射，但却以晶体表面地址定位）PET/CT研制成功并投入临床使用CT的发展也推动了PET/CT的发展