核醫(yī)學回旋spect入門

單光子發(fā)射計算機斷層顯像(SPECT)Siemens的SPECT系統(tǒng)GE的SPECT系統(tǒng)要點SPECT的發(fā)展SPECT的成像方法SPECT的示蹤劑SPECT的γ相機SPECT的特點和優(yōu)勢SPECT的臨床應用SPECTSinglePhotonEmissionComputedTomography，單光子發(fā)射計算機斷層顯像能給出臟器的各種斷層圖像也具有一般γ相機的功能，可以進行臟器的平面和動態(tài)（功能）顯像SPECTSPECTSPECTSPECT的發(fā)展1959DavidKuhl和RoyEdwards取得了世界上第一臺橫截面發(fā)射斷層圖1963Kuhl和Edwards發(fā)展出來的放射斷層系統(tǒng)成為SPECT的前身1976Keyes發(fā)明第一臺γ相機SPECT系統(tǒng)1983商業(yè)化γ相機SPECT問世2003利用迭代重建算法進行衰減修正的SPECTSPECT的原理SPECT檢測通過放射性原子（稱為放射性核，如TC-99m、TI-201）發(fā)射的單γ射線。放射性核附上的放射性藥物可能是一種蛋白質(zhì)或是有機分子，選擇的標準是它們的用途或在人體中的吸收特性。比如，能聚集在心肌的放射性藥物就用于心臟SPECT成像。這些能吸收一定量放射性藥物的器官會在圖像中呈現(xiàn)亮塊。如果有異常的吸收狀況就會導致異常的偏亮或偏暗，表明可能處于有病的狀態(tài)。SPECT的原理SPECT成像方法一個探頭可以圍繞病人某一臟器進行360°旋轉(zhuǎn)的γ相機，在旋轉(zhuǎn)時每隔一定角度（3°或6°）采集一幀圖片經(jīng)電子計算機自動處理，將圖像疊加，利用濾波反投影（FBP）方法，可以從一系列投影像重建橫向斷層影像。由橫向斷層影像的三維信息再經(jīng)影像重新組合可以得到矢狀、冠狀斷層和任意斜位方向的斷層影像。SPECT成像基本步驟用短半衰期核素Tc-99m等標記某些特殊化合物經(jīng)靜脈注入人體探測聚集于人體一定器官、組織內(nèi)，標記于化合物上的Tc-99m衰變所發(fā)出的γ射線將γ射線轉(zhuǎn)化為電信號并輸入計算機，經(jīng)計算機斷層重建為反映人體某一器官生理狀況的斷面或三維圖像SPECT重建算法步驟數(shù)據(jù)投影數(shù)據(jù)傅立葉變換數(shù)據(jù)濾波數(shù)據(jù)反變換反投影衰減校正散射校正濾波反投影(FBP)FBP方法的優(yōu)點：計算過程簡單，重建速度快，重建后的SPECT圖像分辨率能夠滿足臨床需要。FBP方法的缺點：該方法重建的圖像存在固有星狀偽影，重建后的圖像分辨率較差。FBP方法是把探頭采集到的二維投影數(shù)據(jù)經(jīng)過預濾波降低統(tǒng)計噪聲后，將二維投影數(shù)據(jù)反投影到預先設定的三維矩陣過程。衰減校正

目前的SPECT理論把投影數(shù)據(jù)近似為病人體內(nèi)的放射性藥物分布沿投影線的積分，忽略了人體組織對γ射線的散射與吸收效應。然而，對于核醫(yī)學所使用的能量在60～511keV的γ射線來說，人體組織的衰減對投影數(shù)據(jù)有相當大的影響，因此需要進行衰減校正。一方面取決于人體衰減系數(shù)圖(μmap)的獲取，另一方面取決于衰減校正的算法。SPECT的示蹤劑由放射性同位素標記的放射性藥物會產(chǎn)生內(nèi)部輻射。這種放射性藥物稱為示蹤劑，可以是注射也可以是吸入。正是示蹤劑的衰減放射出γ射線。常用能夠標記放射性藥物的部位有：MIBI（心肌顯像）；MDP（全身骨顯像）；ECD（腦血流顯像）常用的放射性示蹤劑用放射性Tc-99m標記的各種化合物短半衰期（6.02小時）放射性同位素,主要放射低能γ射線,其能量為141keV輻射劑量只有一次X攝片的1/10~1/2沒有副作用，大部分在幾個小時內(nèi)即排出體外，留在體內(nèi)的放射性也會在短時間內(nèi)衰變掉其他常用的放射性核素還有Tl-201、I-131、I-123、Ga-67、In-111等放射性藥物及其臨床應用

臨床

放射性核放射性藥物

能量(KeV)

T1/2(hours)骨顯象Tc-99mMDP1406心肌顯象Tc-99mTl-201SestaMibi14070673腦Tc-99mHMPAO1406甲狀腺I-1313648days腎臟I-131Tc-99mHippuranMag-33641408days6肺臟Tc-99mXe-133MAAGas14081662腫瘤顯象Ga-67F-18CitrateFDG90511782肝臟Tc-99mSulfur1406SPECT系統(tǒng)探頭（旋轉(zhuǎn)型γ照相機）機架斷層床計算機和光學照相系統(tǒng)SPECT的γ相機γ相機收集病人體內(nèi)發(fā)射的γ射線，使我們重建出發(fā)射部位的圖像，了解特定器官或系統(tǒng)的功能。康普頓相機γ相機結(jié)構(gòu)相機準直器（Collimator）閃爍探測器（NaI晶體）光電倍增管(PMT)位置電路數(shù)據(jù)分析計算機NaI晶體

光電倍增管準直器孔探頭周圍鉛屏蔽

準直器固定結(jié)構(gòu)相機準直器準直器位于晶體之前，是探頭中首先和γ射線相接觸的部分。準直器的性能在很大成度上決定了探頭的性能。準直器能夠限制散射光子,允許特定方向γ光子和晶體發(fā)生作用。閃爍探測器

一種鉈激活碘化鈉[NaI(Tl)]探測晶體普遍用于γ相機中。在核醫(yī)學中，這種晶體對于放射性核發(fā)射的γ射線能量有最佳的探測效率。探測晶體一般為圓形或矩形。典型的是3/8’’厚且尺度為30-50cm。由于光電效應和與晶體內(nèi)碘化物的離子的康普頓散射，γ光子與探測器互相作用。這種相互作用導致電子釋放而繼續(xù)與晶體的網(wǎng)格相互作用產(chǎn)生光。這種過程稱為閃爍。光電倍增管每7到10個光子入射到光電陰極上，就會產(chǎn)生一個電子。從陰極來的電子聚焦到倍增管電極上被吸收后會放出更多的電子（一般是6到10個）。這些電子再聚焦到下一個倍增管電極上，這個過程在倍增管電極陣列上不斷重復。位置電路和數(shù)據(jù)處理計算機

位置邏輯電路緊跟在光電倍增管陣列后面并在求和矩陣電路(SMC)中接收來自倍增管的電流脈沖。這使得位置電路能夠決定閃爍事件在探測晶體的何處發(fā)生。最后，一臺數(shù)據(jù)處理計算機處理進來的投影數(shù)據(jù)，使它成為一張可讀的反映病人體內(nèi)三維活性分布的圖像。計算機可能使用各種方法來重建圖像，比如濾波反投影算法或迭代重建。γ相機成像方案平面成像相機固定在病人上方，獲取單一角度數(shù)據(jù)平面動態(tài)成像固定角度，長時間觀察放射性示蹤劑運動SPECT成像繞病人旋轉(zhuǎn)，獲取放射性示蹤劑三維分布門控SPECT成像結(jié)合ECG獲取心動周期不同階段的圖像平面動態(tài)成像SPECT的新類型目前幾乎所有的SPECT都屬于旋轉(zhuǎn)γ照相機型。當今世界上最新型號的單光子核素顯像儀是雙探頭可變角帶衰減校正的SPECT，需要時可以升級為既可行SPECT顯像，又可行18F-FDG/PET葡萄糖代謝顯像的符合探測顯像儀。SPECT的總體特點示蹤劑適應面廣，特異性高，放射性小，不干擾體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，有獨到的診斷價值。時域解像精度不到千分之一秒。放射性核的等離子放射物可能對孩子和孕婦有危險性。保留了γ照相機全部平面顯像的性能分層臟器功能觀察到臟器功能動態(tài)變化，化學物質(zhì)在臟器內(nèi)代謝分布、血管量的變化、腫瘤免疫及受體定位等。SPECT的優(yōu)勢兼具CT和核醫(yī)學兩種優(yōu)勢，較CT的容積采集信息量大超快速、大容量的操作診斷臺，圖像掃描和圖像處理同步，并有高級圖像后處理臺是當前唯一的一種活體生理、生化、功能、代謝信息的四維顯像方式明顯提高了病變的檢測率價格優(yōu)勢SPECT與PET比較分辨率相近衰減少衰減修正偽差少散射少輻射劑量少更合適的放射性核（半衰期更長）價格便宜重建算法相似靈敏度低噪聲大，獲取時間長SPECT的臨床應用早期冠心病、心肌炎、腦缺血性疾病、惡性腫瘤早期骨轉(zhuǎn)移的檢測原發(fā)癲癇、短暫腦缺血發(fā)作，肝血管瘤分腎功能測定及一些軟組織腫塊定性心血池功能顯像和多參數(shù)分析測定肺通氣功能、腎小球慮過率GFR和腎臟有效血流量ERPF功能測定甲狀腺疾病的常規(guī)檢查等方面SPECT圖像-腦部SPECT圖像-腦部

SPECT圖像-腦部

2例癲癇患者SPECT圖像:發(fā)作間期低灌注(A圖)，發(fā)作期高灌注(B圖)。

癲癇灶發(fā)作間期在SPECT上呈低灌注暗影，發(fā)作期變?yōu)楦吖嘧⒘劣?。SPECT圖像-心臟SPECT圖像-骨骼SPECT的研究方向動力學和示蹤劑反應動力學傳送掃描工業(yè)化發(fā)展新示蹤劑小動物系統(tǒng)放射性核治療計劃臨床透視TermsECT:EmissionComputedTomographySPECT:SinglePhotonEmissionComputedTomographyPET:PositronEmissionTomographyFBP:FilteredBackprojectionMIBI:MethoxyisobutylIsonitr