显像的原理和特点

1．原理 碳、氮和氧是构成人体的基本元素，也是人体所需要的各种营养代谢物质所含的基本元素。11C、15O和13N等放射性核素几乎能与人体所需的任何物质结合，用这些放射性核素及18F所标记的某些示踪剂由静脉注入人体后，随血流进入脑组织，根据标记化合物的不同或直接参与脑的氧或葡萄糖代谢，或和某一特定的受体结合，或反映某些酶的活性。这些放射性核素均为正电子发射体，正电子发射体是一种有过量质子和正电荷的不稳定的放射性核素，是电子的反粒子，质量相同而电荷极性相反。正电子发射体通过转移正电荷使原子核稳定，由一种元素转变为比正电子发射体少一个原子的另一种元素。一旦从原子核中射出，正电子在极短的时间内与周围自由负电子碰撞，形成正电子素。正电子素寿命极短，几乎立即发生湮没辐射，发出两个能量相等（5llkeV）、方向相反的光子。同步产生的反向湮没光子是正电子发射体在组织内测定和定位的基础。两个对称的闪烁探头由符合时间线路连接，记录下淹没事件所发生的脉冲信号，并能确定其位置，用多个闪烁探头系统则能探测整个淹没过程的信号，并用计算机进行断层图像重建来显示这些放射性核素在脑内的分布，从而反映脑葡萄糖代谢、氧代谢和脑血流灌注等方面的功能状态。

正电子发射体可由放射性核素发生器和回旋加速器等得到。医用正电子放射性核素多由回旋加速器生产。回旋加速器将带电粒子加速到很高速度和能量，然后从射线束中抽出粒子击到含有气体的小靶室。加速离子在靶中引导核反应从而产生发射正电子的放射性核素。然后通过各种化学步骤将放射性核素合成为特定的化合物（示踪剂）。最常用的正电子发射体是18F（t1/2＝110 min），11C（t1/2＝20 min），13N（t1/2＝10 min）和15O（t1/2＝2 min）。短半衰期放射性核素的应用意味着回旋加速器必须邻近正电子显像仪。

2．实现正电子显像的方法 根据探测5llkeV光子的方法和所使用的仪器不同，正电子显像有以下几种方法。

（1）高能准直显像（high energy collimation imaging，HEI）：这是一种最简便易行的正电子显像方法，属单光子探测，即只探测正电子放射性核素湮没辐射时产生的两个5llkeV光子中的一个。故可在普通SPECT上配以5llkeV超高能准直器，进行正电子断层显像。常用的5llkeV超高能准直器的厚度为80～100 mm，准直器孔径约为4 mm，孔间隔2.5 mm。邻近孔间膜穿透力小于5%。

HEI的优点在于价格便宜，且SPECT的改动不大，不影响普通单光子放射性核素的使用性能。但是，空间分辨率和灵敏度较差，不适合于脑肿瘤的探测。

（2）符合探测（coincidence detection）：该技术的特点是在多探头SPECT基础上采用特殊电子线路符合线路以及电子准直。符合线路的作用是使得两个光子必须在一个狭窄的时间窗口内，与两个相对放置的探头同时发生作用时才被接受，从而达到正电子显像的目的。而电子准直的探测效率大大提高，图像质量明显改善。

符合探测显像的出现，是核医学诊断技术的一大进展。实现了真正意义上的一机两用，即用一台仪器既可进行常规单光子SPECT显像，又可进行正电子断层显像。符合探测显像比高能准直显像灵敏度高，空间分辩率好，可达5 mm FWHM，接近PET，而它的价格仅略高于一台双探头SPECT。符合探测可做身体任何部位的18F-FDG显像，包括脑、心及全身各部位的肿瘤显像。当然，符合探测的功能及图像质量与PET相比仍有一定距离。

（3）正电子发射型断层仪（PET）：PET发展于20世纪70年代中期，是目前正电子显像中最先进、最为完善的仪器。其图像质量好、灵敏度高、分辨率佳、适用面广，可做身体各部位的检查，最大优点是可获得全身各方位的断层图像，对肿瘤转移、复发的诊断尤为有利。可提供活体内生化过程的定量测定和解剖定位。随着不同示踪剂的开发应用，对脑肿瘤生物学的许多领域提供较完善的研究手段，包括葡萄糖与氧的新陈代谢、脑血流量、pH、血-脑屏障的状态、氨基酸摄取、受体存在部位及数量、化疗药物运送的药代动力学等研究。最近10年，PET在脑肿瘤病人的临床应用中受到广泛重视，应用最广的PET示踪剂是18F-2-氟-2-脱氧葡萄糖（FDG）。FDG-PET提供了一种非创伤性葡萄糖代谢测定法。

PET由无机闪烁晶体（如锗酸饼）组成的多环探头、断层床、计算机及其他辅助设备组成。探头连接光电倍增管；配合精密电子线路以及符合测定技术，使PET显像仪能对湮没结果定位并提供示踪剂的三维分布情况。

3．PET的特点和优势 PET的最大特点在于其使用的放射性核素是11C、15O和13N等人体基本固有元素的核素，即所谓“生命元素”。用这些核素标记在生物活动中占主导地位的多种生物分子，而不会改变被标记物的生物特性和功能。PET所使用的示踪剂是携带生物信息的分子，利用这种“信息分子”，PET可从生物、生命的本源水平显示其存在、状态和变化。

疾病在本质上是一个从基因变化开始，经基因表达失常、代谢异常、功能失调、结构改变直至产生临床表现的生理生化改变过程，疾病的生物学特性决定了疾病的临床转归。PET具备在疾病的功能、代谢改变等早期阶段发现异常的能力，可以充分、准确地显示疾病的生物学特性，在临床解决各种疾病的诊治决策方面，发挥重要作用。另外，PET显示病变组织代谢状态的高度精确性，使之可用来评价治疗效果，监测复发和转移灶。PET的高度生理性还提供了在疾病基础研究和监测方面的应用潜力。

由此可见，PET是解决本章开头时提出的4个有关垂体瘤诊治问题的最佳工具。