§7.4 正电子核素显像设备

正电子核素显像设备包括正电子发射型断层扫描（PET）和PET/CT、PET/MRI。

§7.4.1 正电子发射型计算机断层显像（PET）

正电子发射型计算机断层显像（positron emission computed tomography, PET）是核医学领域先进的临床检查影像技术，是高水平核医学诊断的标志。该设备于1976年始用于临床，推广于21世纪初。PET适用于在没有形态学改变之前疾病的早期诊断，以及评价治疗效果。

PET成像原理

PET是应用放射性示踪原理，以断面解剖形态进行功能、代谢和受体显像的医学影像技术。PET在分子水平上显示生化物质生物活动的空间分布、数量及其随时间的变化，故又称生化显像或分子显像。

PET是将某种物质一般是生命代谢中必须的物质，如葡萄糖、蛋白质、核酸、脂肪酸等，标记上短寿命的放射性核素（18F、11C等），注入人体后，通过该物质在代谢中的聚集来反映生命代谢活动的情况并形成图像，从而为疾病的诊断提供依据。

PET使用的标记物质通常是一些短寿命的物质，在衰变过程中释放出正电子，一个正电子在行进十分之几毫米到几毫米后遇到一个电子后发生湮灭，从而产生方向相反（180°）的一对能量为511 keV的光子；这对光子，由PET的成对符合探测器采集，并经计算机进行散射和随机信息的校正，即可得到在生物体内核素聚集情况的图像（图7-51）。

PET成像系统

PET成像系统需要3类设备，即核素生产设备回旋加速器、示踪药物标记设备和PET成像设备共同完成（图7-52）。

（一）放射性核素生产设备

PET使用的短半衰期核素可直接由回旋加速器生产，也可通过放射核素发生器（母牛）从长半衰期的核素中分离出短半衰期的核素（图7-53）。

（二）示踪药物标记设备

利用标记设备对非放射性示踪药物进行核素标记，完成正电子示踪剂的制备。

（三）PET成像设备

PET成像设备主要由探测系统包括晶体、电子准直器、符合线路和飞行技术，以及计算机数据处理系统、图像显示和断层床等组成。其功能是完成PET影像的信息获取及处理，最终形成图像。（图7-54）

PET常用示踪剂

（一）常用的正电子核素

常用的正电子核素包括11C、13N、15O、18F等，他们都是组成生物机体的固有元素，不会影响被标记药物原有的生物活性，且其半衰期短，病人受的辐射剂量较小。

（二）FDG简介

葡萄糖是人体三大能源物质之一，可以被正电子核素18F标记，制成氟代脱氧葡萄糖（18F-FDG）。因为FDG可准确反映体内器官/组织的葡萄糖代谢水平，是目前应用最广的正电子显像剂，也是PET/CT显像的主要显像剂。

恶性肿瘤细胞由于代谢旺盛，导致对葡萄糖的需求增加，大多数肿瘤病灶会表现为对18F-FDG的高摄取，因此可通过应用PET/CT显像早期发现全身肿瘤原发及转移病灶，准确判断其良、恶性，从而正确指导临床治疗决策。

此外，通过对心肌、脑组织的18F-FDG糖代谢功能测定，可早期发现和诊断存活心肌和脑功能性病变，便于早期干预疾病的发展，达到早期防治目的（图7-55）。

PET成像特点

PET的最大特点是能定量评价人体脏器和组织的生理、生化功能，与SPECT相比，在空间分辨力、检测灵敏度和精度等方面均有很大提高，被称为活体的分子断层图像（表7-4）。

（一）灵敏度强

PET是一种反映分子代谢的显像，当疾病早期处于分子水平变化阶段，病变区的形态结构尚未呈现异常，MRI、CT检查还不能明确诊断时，PET检查即可发现病灶所在，并可获得三维影像，还能进行定量分析，达到早期诊断，这是目前其他影像检查所无法比拟的。

（二）特异性高

MRI、CT检查发现脏器有肿瘤时，对其是良性还是恶性很难做出判断，但PET检查可以根据恶性肿瘤高代谢的特点而做出诊断。

（三）显像性能好

PET的显像方式十分灵活，能进行平面显像和断层显像、静态显像和动态显像、局部显像和全身显像。除此之外，它还能提供脏器的多种功能参数，如时间-放射性曲线等，为肿瘤的诊治提供多方位信息。

（四）安全性好

PET检查所用核素量很少，而且半衰期很短（短的在12分钟左右，长的在120分钟左右），在受检者体内存留时间很短，对人体的辐射损伤轻微。

PET临床应用

PET特别适用于疾病在没有导致形态学改变之前进行早期诊断。PET现已广泛用于多种疾病的诊断与鉴别诊断、病情判断、疗效评价、脏器功能研究和新药开发等方面。目前，PET在肿瘤、心血管和脑部疾病的诊疗中显示了突出的重要价值。

（一）肿瘤诊断

目前PET检查85%是用于肿瘤的检查。

1.早期诊断：因为绝大部分恶性肿瘤葡萄糖代谢高，FDG作为与葡萄糖结构相似的化合物，静脉注射后会在恶性肿瘤细胞内积聚起来，所以PET能够鉴别恶性肿瘤与良性肿瘤及正常组织，同时也可对复发的肿瘤与周围坏死及瘢痕组织加以区分，现多用于肺癌、乳腺癌、大肠癌、卵巢癌、淋巴瘤、黑色素瘤等的检查，其诊断准确率在90%以上（图7-56）。

2.肿瘤转移的诊断：PET检查对于恶性肿瘤病是否发生了转移，以及转移的部位一目了然，这对肿瘤诊断的分期、是否需要手术和手术切除的范围起到重要的指导作用（图7-57、图7-58）。

此外，PET骨显像常被用于骨转移性肿瘤的检测，能比普通X线拍片提前3～6个月发现病变。因此，对一些较易发生骨转移的癌症如乳腺癌、肺癌、前列腺癌、食管癌等，即使没有骨痛，也可做术前或术后检查，以期早期发现转移灶，但其不足之处是特异性较差，有时可造成误诊（图7-59）。

3.为化疗、放疗提供依据：在肿瘤化疗、放疗的早期，PET检查即可发现肿瘤治疗是否已经起效，并为确定下一步治疗方案提供帮助。有资料表明，PET在肿瘤化疗、放疗后，最早可在24小时发现肿瘤细胞的代谢变化。（图7-60）

（二）神经系统疾病诊断

PET可用于脑瘤诊断、癫灶定位、老年性痴呆早期诊断与鉴别、帕金森病病情评价，以及脑梗死后脑组织受损和存活情况的判断等（图7-61、图7-62）。

（三）心血管疾病诊断

PET能检查出冠心病病人心肌缺血的部位、范围，并对心肌活力准确评价，确定是否需要进行溶栓治疗、安放冠状动脉支架或冠状动脉旁路移植术，还可用于进行术前、术后评价（图7-63）。

§7.4.2 PET/CT

PET/CT是PET扫描仪和先进螺旋CT设备功能的一体化完美融合，由PET提供病灶详尽的功能与代谢等分子信息，而CT提供病灶的精确解剖定位，一次显像可获得全身各方位的断层图像，具有灵敏、准确、特异及定位精确等特点，可一目了然地了解全身整体状况，达到早期发现病灶和诊断疾病的目的。PET/CT的出现是医学影像学的又一次革命，受到了医学界的公认和广泛关注，是现代医学高科技发展的一项重要成就。（图7-64、图7-65）

设备结构

PET/CT是将PET和CT两个设备有机地结合在一起，使用同一个检查床，进行先后CT和PET两次扫描，得到PET与CT的融合图像（图7-66）。

工作原理

PET/CT的核心是融合，图像融合是指将相同或不同成像方式的图像经过一定程序的计算机处理，使它们的空间位置和空间坐标达到匹配，图像融合处理系统利用各自成像方式的特点对两种图像进行空间配准与结合，将影像数据合成为一个单一的影像，使病灶的显示更直观、定位更准确（图7-67）。

（一）PET

PET可以根据全身各脏器功能、代谢等病理生理特征，清晰显示病灶图像（功能图像）。

（二）CT

CT可以精确定位病灶及显示病灶细微结构变化，为PET提供解剖位置信息（解剖图像）。

（三）PET/CT

PET图像与CT图像同机融合，形成融合图像。在融合图像上，病灶的功能图像清晰地被定位在解剖图像上，为诊断提供了全面的影像信息（图7-68）。

检查前准备与检查流程

PET/CT检查的显像结果受多种因素的影响。为获取最佳显像结果，检查应遵循以下流程和注意事项。

（一）检查流程

检查应按图示程序进行（图7-69）。

（二）检查注意事项

1.禁食：检查前禁食6小时。

2.饮水：注射示踪药物前2小时饮水1000mL，注药后饮水500mL，检查后继续饮水以协助药物排出。

3.减少运动：检查前24小时避免剧烈运动。

4.检查血糖：注射示踪药物前血糖应维持在8.3mmol/L以下，因为高血糖会降低示踪剂FDG的摄取水平，影响显像结果。

5.测量体重：根据体重选择示踪剂的用量。

6.复习病史：有糖尿病史者应纠正血糖水平；化疗病人需在末次化疗结束10天后进行检查；妊娠期妇女不建议检查，哺乳期妇女检查后母婴隔离24小时并暂停母乳喂养。

7.注射药物：注药于检查前30～60分钟进行，选择病变对侧的肢体进行注射，示踪药物FDG的注射剂量由年龄、体重等因素决定，成人一般不超过15 mCi。

优越性

（一）早期诊断

PET/CT能早期诊断肿瘤等疾病。由于肿瘤细胞代谢活跃，摄取显像剂能力为正常细胞的2～10倍，形成图像上明显的“光点”，因此在肿瘤早期尚未产生解剖结构变化前，即能发现大于5mm的微小病灶（图7-70）。

（二）安全无创

检查所采用的放射性核素大多数是构成人体生命的基本元素或极为相似的核素，且半衰期很短，所接受的剂量较一次胸部CT扫描的剂量稍高，安全高效，短时间可以重复检查。目前，临床最常用的正电子核素示踪剂18FDG即具有上述特点。

（三）结果准确

通过定性和定量分析，能提供有价值的功能和代谢方面的信息，同时提供精确的解剖信息，能帮助确定和查找肿瘤的精确位置，其检查结果比单独的PET或CT有更高的准确性，特别是显著提高了对小病灶的诊断能力。

（四）检查快速

其他影像学检查是对选定的身体某些部位进行扫描，而PET/CT一次全身扫描仅需20分钟左右，能分别获得PET、CT及两者融合的全身横断面、矢状面和冠状面图像，可直观地看到疾病在全身的受累部位及情况。

临床应用

PET/CT检查应用于临床虽已超过10年，但因其价格昂贵难于广泛使用，因此其临床应用范围受到一定局限，目前主要用于以下几方面。

（一）肿瘤诊断

PET/CT可发现早期肿瘤病灶，判断良、恶性肿瘤；可早期发现恶性肿瘤的转移，并精确定位；通过对比检查还可评估放疗、化疗对恶性肿瘤的治疗效果（图7-71～图7-75）。

（二）心血管疾病诊断

PET/CT可判断心肌缺血状况及心肌是否存活（图7-76）。

（三）神经系统疾病

PET/CT能造行脑肿瘤定位及癫病灶定位、脑血管疾病、老年痴呆的功能性定位诊断等。

1.癫病灶定位：对脑癫病灶准确定位，为外科手术或伽玛刀切除癫病灶提供依据（图7-77）。

2.脑肿瘤定性和复发判断：PET/CT检查可用于脑肿瘤的良恶性定性、恶性胶质瘤边界的确定、肿瘤治疗后放射性坏死与肿瘤复发的鉴别、肿瘤活检部位的选择等。

3.痴呆早期诊断：早老性痴呆的早期诊断、分期并与其他类型痴呆如血管性痴呆进行鉴别。

4.脑血管疾病：PET/CT可以敏感地捕捉到脑缺血发作引起的脑代谢变化，因此可以对一过性脑缺血发作（TIA）和脑梗死进行早期诊断和定位，并进行疗效评估和预后判断。

（四）健康检查

早期肿瘤是可以得到治愈的，但大部分肿瘤发现时已经是中晚期了，故肿瘤的常规筛查不可忽视，PET/CT简便、安全、全面、准确，可早期发现各类恶性肿瘤，是人群健康体检、肿瘤筛查的最佳手段（图7-78～图7-80）。

PET/CT图像示例

以下提供若干组PET/CT检查图片供读者参考（图7-81～图7-84）。

§7.4.3 PET/MRI

PET/MRI一体机是最新研制成功的高端影像融合设备，实现了在同一个设备上同时进行PET和MR信号采集，并且通过一次扫描得到融合PET和MRI信息的全身成像。同时MRI成像软件可保证多次扫描的100%定位一致性，便于治疗前后的随访观察，从而为临床诊断的准确性提供了最为可靠的保障。

设备结构

PET/MRI设备由PET和MRI两部分共同组成。目前PET/MRI系统的构成有3种形式，即异室布置PET/MRI系统、同室布置PET/MRI系统和同机融合PET/MRI系统（图7-85、图7-86）。

工作原理

PET/MRI同时兼备MRI高空间分辨率和PET高组织分辨度的特点，达到了两者的高度互补。

由于该系统可在PET扫描过程中同时进行磁共振信号的采集，实现了PET获取的代谢和生理功能信息与MRI获取的解剖和功能信息的同步融合，有助于对疾病的精确诊断。由于MRI不存在放射线损伤，PET对人体的辐射影响很小，所以可以反复多次进行检查，这对于危重病人、射线过敏病人和儿童等特殊群体来说，无疑是最为理想的影像学检查手段。

禁忌证

（一）绝对禁忌证

1.体内装有心脏起搏器和其他金属诊疗物品的病人严禁扫描。

2.体内存有金属异物者禁止扫描。

3.高热病人。

（二）相对禁忌证

1.体内装有金属异物（假牙、避孕环、手术用金属夹等）并位于扫描区域内时，应慎重考虑，以防造成病人损伤。

2.昏迷、神志不清、精神异常、癫病人、幼儿及不配合的病人应慎重。

3.孕妇和婴儿。

临床应用

目前PET/MRI的临床应用尚处于探索阶段，主要用于肿瘤、神经系统疾病和心血管疾病等方面（图7-87、图7-88）。