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正电子发射计算机断层扫描

时间:2013-10-25来源:机器视觉网http://shixinhua.com 作者:石鑫华机器视觉网 点击:

正电子发射计算机断层扫描

石鑫华机器视觉网:正电子发射计算机断层扫描(英语:Positron emission tomography,简称PET)是一种核医学成像技术,它为全身提供三维的和功能运作的图像。正电子发射计算机断层扫描既是医学也是研究的工具。在肿瘤学临床医学影像和癌扩散方面的研究方面有着大量的应用。

简介

PET(Positron Emission Computed Tomography,PET)的全称为正电子发射计算机断层扫描,是核医学领域最先进的临床检查影像技术。PET技术是目前唯一的用解剖形态方式进行功能、代谢和受体显像的技术,具有无创伤性的特点,是目前临床上用以诊断和指导治疗肿瘤最佳手段之一。
典型的正电子发射计算机断层扫描(PET)设备图片
典型的正电子发射计算机断层扫描(PET)设备图片

扫描器

当注射到人体内的放射性同位素经历正电子放射衰变时(又称为正电子的β衰变),它释放出一个正电子(即一个电子相对应的反粒子).在经历了几个毫米的旅行后,正电子将会与生物体中的一个电子遭遇并湮灭,产生一对湮灭光子射向几乎背对背的两个方向。当它们遇到侦测器中的闪烁晶体物质时,会造成一点光亮,而被光敏感的光电倍增管或雪崩光电二极管所探测到。此种技术依靠对于一对光子的并发事件(同时事例)探测,非同时发生抵达侦测器(即相差几个奈秒以上的时间)的光子将被视为背景事件而不考虑在其中。
侦测器模块和PET探头的示意图(此处为西门子ECAT Exact HR+)
侦测器模块和PET探头的示意图(此处为西门子ECAT Exact HR+)

影像重建

PET扫描器获得的原始数据是一系列由探测器获得,由正子与电子湮灭产生的一对光子的并发事件。每个并发事件背后,有一个正电子逸出,从而引发一个湮灭事件,在空间中同时射出背向的两个光子并被捕捉到。
并发事件重组成投影图像,成为sinograms。sinograms被多角度和方向排列组合后,构成三维图像。普通的一次PET扫描,数据量达到几百万个事例,而相对于电脑断层扫描(CT)则可以达到几十亿个事例。由此可见,PET数据遭遇的散射和偶发事件(即背景事件)比率远比CT为多。
事实上,人们需要非常多地对数据进行预处理,校正由随机并发造成的影响,估计并去除散射的光子,探测头不工作期dead-time的修正(每次探测到一个光子之后,探测头需要一个短暂的恢复时间),及探测器敏感性校正(为探测头内在敏感性及由于并发事件发生的角度产生的敏感性)。
PET数据采集流程示意图
PET数据采集流程示意图

安全考虑

PET扫描是非侵入性的,但是会暴露在放射性同位素下。放射总量很少,通常在7个毫单位Sv左右。与之相比,在英国平均每年环境辐射达到2.2 mSv,胸部X光辐射0.02 mSv,CT胸部辐射8 mSv,空中乘务人员每年接受辐射2-6 mSv,而在康沃尔郡每年环境辐射达到7.8 mSv。(数据来源,英国国家辐射保护协会).然而,在临床应用领域,PET一般与CT同时运用,介于PET对软组织成像的优势结合成熟的CT技术,PET/CT是现在商业PET的主要形式,市面上几乎没有独立的医用PET销售。
典型的最大强度投影(MIP) 18F-FDG全身PET图像采集
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