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          SPECT、PET、CT與MRI成像原理及其特點的比較
          2018-03-19來源:榕生醫療點擊:408次

            SPECT的基本原理

            SPECT是利用放射性同位素作為示蹤劑,將這種示蹤劑注入人體內,使該示蹤劑濃聚在被測臟器上,從而使該臟器成為γ射線源,在體外用繞人體旋轉的探測器記錄臟器組織中放射性的分布,探測器旋轉一個角度可得到一組數據,旋轉一周可得到若干組數據,根據這些數據可以建立一系列斷層平面圖像。計算機則以橫截面的方式重建成像。

            正電子發射計算機掃描(Positron Emision Tomograph 簡稱PET):

            該技術是利用回旋加速器加速帶電粒子轟擊靶核,通過核反應產生帶正電子的放射性核素,并合成顯像劑,引入體內定位于靶器官,它們在衰變過程中發射帶正電荷的電子,這種正電子在組織中運行很短距離后,即與周圍物質中的電子相互作用,發生湮沒輻射,發射出方向相反,能量相等的兩光子。PET成像是采用一系列成對的互成180排列后接符合線路的探頭,在體外探測示蹤劑所產生之湮沒輻射的光子,采集的信息通過計算機處理,顯示出靶器官的斷層圖象并給出定量生理參數。

            電腦斷層掃描(Computed Tomography 簡稱(CT) :

            它是用X射線照射人體,由于人體內不同的組織或器官擁有不同的密度與厚度,故其對X射線產生不同程度的衰減作用,從而形成不同組織或器官的灰階影像對比分布圖,進而以病灶的相對位置、形狀和大小等改變來判斷病情。CT由于有電腦的輔助運算,所以其所呈現的為斷層切面且分辨率高的影像。

            磁共振造影術(Magnetic Resonance Imaging)簡稱 MRI

            由于人體內含有非常豐富的氫原子(即質子),且每一個氫原子核都如同是一個小小磁鐵,而人體內不同物質、組織或器官彼此之間所含的氫原子核密度皆不相同,因此 MRI是利用均勻的強磁場和可改變區域磁場強度的特定頻率的射頻脈沖,經由各種脈沖程序的控制,使得氫原子核產生磁矩的回旋動力的變化,然后依據法拉第電磁感應定律,轉換成電流信號并記錄下來,最后由電腦處理而形成不同物質、組織或器官的灰階影像對比分布圖,其所呈現的為斷層切面且分辨率高的影像,所提供的也是屬于人體解剖結構方面的資訊。

            比較

            以上,種檢查方法都有一個共同的特點,即以計算機為基礎,使圖像信息數字化,應用數學算法對其實施圖像信息后處理,PET從分子水平出發,把組織病理學檢查延伸為組織局部生物化學的顯示,確定病變的性質及惡性的程度,預測病程并直接指導治療,這是目前CT、MRI等影像技術所不及的,但是PET所提供的圖像是人體生理代謝的圖像,在臨床解剖學意義上它無法與CT、MRI等影像技術比較。再有,PET、CT檢查是放射檢查,從某種意義上說,這種檢查對人體健康會帶來一定的不良影響,而MRI成像的磁場強度范圍內,對人體健康不致帶來不良影響,所以是一種非損傷性檢查,但是對于裝有心臟起搏器及被檢部位有金屬植入的患者則不能進行MRI檢查。

            附:PET顯像原理與其他的比較

            PET顯像原理,當正電子核素或正電子核素標記的化合物注入人體內后,它們隨血液循環分布至全身。由于正電子核素為貧中子核素,它們在衰變的過程中,質子衰變為中子,同時發射出1個正電子β+,正電子在組織中飛行極短的距離后便與周圍組織內的電子相遇并發生湮沒輻射,正、負電子消失,其物質轉變為2個方向相反(互成180°)、能量皆為511 keV的γ光子,穿透人體并被環繞人體的PET掃描儀探測到。PET掃描儀利用γ光子對的直線性和同時性兩個特性來進行符合探測,當成對γ光子被2個互成180°的探測器在符合時間窗寬(10~20ns)內同時被探測到,便得到1個符合電脈沖(計算機記錄為1次湮沒輻射事件),如圖5所示,計算機對這些符合電脈沖進行甄別、分析,確定哪些是真符合事件,哪些是隨機符合和散射光子,然后通過圖像重建處理,得到的斷層圖像便為PET圖像。所以PET圖像是正電子顯像劑在機體內的斷層分布圖,不同的正電子顯像劑可得到不同的PET圖像,理解PET圖像時,應先了解所用的顯像劑。

            與單光子發射計算機斷層(SPECT)比較

            PET是高級的核醫學顯像技術。PET與SPECT之間有相同之處,也有差異。相同之間在于兩者都是利用放射性核素的示蹤原理進行顯像,皆屬于功能顯像的范疇,顯像結果也都表現為陰性顯像或陽性顯像。但兩者也存在明顯的差異,這主要表現在所用的顯像劑和掃描儀方面。(1)在顯像劑方面,PET 所用顯像劑較SPECT更具“生理性”。(2)在掃描儀方面,PET采用多環探測器、電子準直、BGO小晶體模塊,而SPECT采用平面單探頭或多探頭、機械準直、碘化鈉晶體,故PET的探測靈敏度和分辨率明顯高于SPECT;(3)圖像質量方面,PET明顯高于SPECT;(4)PET可行準確的衰減校正,還可以進行準確的絕對定量,SPECT在衰減校正及定量準確方面均不如PET。(5)運行成本PET明顯高于SPECT。

            然而,隨著技術的發展及符合探測在SPECT方面的應用,PET和SPECT之間的一些差異正逐漸變得模糊。

            與CT/MR比較

            PET與CT/MR相比較,兩者各有優缺點,前者以功能顯像見長,后者以精確反映形態、結構改變見長,具有互補性。PET主要是探測疾病發生、發展過程度的功能、代謝改變,從理論上講它要較以反映形態改變的CT/MR能更早期地檢出病變的存在,在功能方面,特別在受體顯像方面,PET具有CT/MR無法比擬優勢。


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