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第四章 核医学成像的条件
第一节 图像采集方式
一、静态采集
示踪剂引入体内,进入靶器官并代谢分布达到平衡。将靶器官置于探头视野内,启动单次采集并持续若干时间,此期间靶器官与探头保持相对静止,直至所收集的信息量(计数值)达到预设值,采集停止,此种采集过程称为静态采集。
静态采集用于观察靶器官的位置、形态、大小和示踪剂分布情况,如增高、降低、正常或缺如。
二、动态采集
示踪剂引入体内之前,根据解剖位置将探头对准靶器官,提前预设好单组或多组的图像采集程序,以及每一帧的采集时间,在将示踪剂注入体内的同时或适时启动采集程序,此期间靶器官与探头几何位置保持相对静止,直至预设的采集程序完成,此种采集过程称为动态采集。
动态采集反映的是示踪剂在靶器官内连续变化情况,可用于观察大血管走向、血流动力学和药代动力学,靶器官的血流灌注情况,靶器官的吸收、清除和代谢功能,生理管道的通畅或完整状况。
三、断层采集
示踪剂引入体内后,将靶器官置于视野内,提前预设好每帧采集角度或采集总帧数、每帧采集时间。启动采集,第一帧采集完成后,根据预设的角度间隔,自动进入下一帧采集,如此依次重复,直至完成所需要的旋转角度采集。旋转过程中,探头准直器表面总是与旋转轴平行,而旋转轴又与患者长轴平行一致。所采集的每一个角度的平面图像称为投影图像,将所有的投影图像通过数据处理、校正和图像重建,最终得到靶器官的断层图像,此种采集过程称为断层采集。本节不包括环状排列探测器的断层成像。
断层采集的临床应用大体同静态采集,即观察脏器的位置、形态、大小和示踪剂分布情况。断层采集较平面像有如下优势:①避免解剖结构重叠对病变部位和形态的影响;②提高深部解剖结构和病变的显示;③降低邻近组织或器官的高放射性影响;④区别体表放射性污染;⑤提高脏器的信噪比和图像的对比度。
四、门控采集
示踪剂引入体内并在靶器官达到平衡后,将探头准确对位靶器官。以心脏为例,提前把每个心动周期分成n个等份(即每心动周期图像采集帧数),通常为16、24、32。以心电图的R波为触发信号,于是在第一个心动周期里生成了n帧图像,第二个R波出现后,又从同相位的第一帧开始采集生成n帧图像,依次往返重复进行下去,直到预置的心跳数达到为止。然后计算机将每一个心动周期内的相同时相的图像信息叠加起来,最后获得一个完整的从舒张末期(ED)到收缩末期(ES),多周期叠加的各时相系列图像,此种采集过程称为心电门控采集。与此相同,可以采用其他周期生物信号,完成不同目的的门控采集。
门控采集多用于脏器功能评价和腔内异常结构的诊断,如各类心脏病患者的心室功能评价,室壁瘤的诊断。
五、表模采集
表模式(List mode)采集是相对帧模式而言的,前面介绍的静态采集、动态采集、断层采集、门控采集都归属于帧模式。所谓帧模式是将每一帧图像以矩阵像素的格式储存,探测生成的每对X、Y坐标信号都按相应地址,被记录在对应的像素单元,随着采集时间的累积,最终构成一帧数字图像。而表模式采集没有具体的矩阵像素,探测生成的信号,其中包括X、Y坐标信号、时间信息、能量信息等所有的原始信息,以数字表格的形式依次记录下来。List模式必须通过帧重组,才能构建图像。
List采集的过程如下,示踪剂引入体内之前,根据解剖位置将探头对准靶器官,提前预设好总的采集时间,在将示踪剂注入体内的同时启动采集程序,此期间患者与探头保持不动,直至达到预设的采集时间,采集过程自动结束。
List采集除了适用于各种动态采集的临床应用之外,还适合于科研项目。
六、PET透射扫描
PET单机时,环形探测晶体前面配置有一个或若干个放射性线源(如 68Ge),平时储存在铅槽内,透射扫描时放射性线源从铅槽内伸出,并围绕患者做快速旋转,同时放射出γ射线。γ射线透过人体的过程中会被组织吸收衰减一部分,最终到达探测晶体,经一系列线路处理后重建成图像。简言之透射扫描就是利用体外放射源放射出的射线穿透人体后获得的扫描图像。
PET/CT时,透射扫描就是CT扫描,放射源为X球管。
透射扫描的主要功能是用于对PET图像做衰减校正。
七、PET发射扫描
发射扫描是核医学成像的基本方式,PET成像时为了有别于透射扫描,所以特意提出了发射扫描。放射性示踪剂引入体内后,参与靶器官功能代谢并发射出γ射线,PET探测器接收到这些射线,经一系列线路处理后重建成图像。简言之发射扫描就是利用示踪剂从体内发射出的射线而得到的扫描图像。
γ射线从体内发射过程中,会受到沿途组织的吸收衰减,并在重建图像上产生伪影,影像诊断。透射扫描可以计算出组织的吸收衰减系数,从而对发射扫描图像进行衰减校正。