PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)醫(yī)學(xué)課件

PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第1頁閱讀文件:1.《PET/CT技術(shù)進(jìn)展》,王文艇,錢鋒,西門子中國有限企業(yè)分子影像產(chǎn)品部,《中國醫(yī)療設(shè)備》.8.2.《PET/CT正電子成像新技術(shù)》,朱虹,羅嵐,南京軍區(qū)南京總醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科,《中國醫(yī)療器械信息》,.9.-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第2頁世界上首臺(tái)PET/CT原型機(jī)始于1998年,它聯(lián)合一臺(tái)單排CT掃描儀和一臺(tái)PET,安裝在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)架內(nèi),而且使用同一張CT檢驗(yàn)床。數(shù)據(jù)采集和圖像重建則分別在各自計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上進(jìn)行。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第3頁與最初原型機(jī)一體化方法不一樣,現(xiàn)在市場(chǎng)上PET/CT包含前后排列、各自獨(dú)立一臺(tái)多層螺旋CT和一臺(tái)PET掃描儀。檢驗(yàn)時(shí),患者首先經(jīng)過CT掃描儀然后再進(jìn)入PET視野。CT和PET采取同一個(gè)數(shù)據(jù)采集工作站。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第4頁P(yáng)ET/CT整體工作性能取決于各個(gè)獨(dú)立組件:CT組件,PET組件,電腦硬件和綜合軟件系統(tǒng)功效等。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第5頁在經(jīng)過很多年緩慢但卻穩(wěn)定發(fā)展以后,CT在過去幾年硬件和軟件方面已經(jīng)有了顯著進(jìn)步。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第6頁P(yáng)ET在過去十年中則經(jīng)歷了愈加引人注目發(fā)展,這些進(jìn)步包含硬件和軟件兩方面,如:新型閃爍體、愈加好空間分辨率、更高靈敏度、更正確重建技術(shù),最近重新引入了飛行時(shí)間測(cè)量,以及全視野一致高精度圖像技術(shù)等。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第7頁P(yáng)ET新型閃爍晶體上世紀(jì)70年代,PET探測(cè)器經(jīng)歷了從碘化鈉（NaI）向鍺酸鉍（BGO）轉(zhuǎn)變,后者是一個(gè)含有更高密度和更大光輸出量閃爍體,大多數(shù)安裝于九十年代PET都是以BGO模塊探測(cè)器為基礎(chǔ)。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第8頁九十年代后期,摻入了鈰硅酸釓（GSO）和硅酸镥（LSO）之類新愈加快閃爍晶體提升了PET臨床顯像性能。GSO和LSO都比BGO擁有更短衰減時(shí)間,是后者1/6-1/7,從而可降低系統(tǒng)死時(shí)間并提升計(jì)數(shù)率性能。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第9頁對(duì)于臨床顯像而言更關(guān)鍵是使用愈加快閃爍體以縮小符合時(shí)間窗,進(jìn)而降低隨機(jī)符合率。新閃爍體增加光輸出提升了能量分辨率,因?yàn)榭梢姽夤庾訑?shù)目增加降低了能量測(cè)量中統(tǒng)計(jì)漲落。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第10頁因?yàn)槟K能夠被切割成更小晶體,更高光輸出一樣提升了一個(gè)探測(cè)模塊定位精度,進(jìn)而提升空間分辨率。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第11頁表1.PET晶體物理性能對(duì)比-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第12頁BGO、LSO和GSO晶體不易潮解,易于進(jìn)行探測(cè)器加工和包裝。GSO在某種程度上比BGO或LSO更脆弱、更難加工。LSO含有大約280Bq/mL內(nèi)在放射性活度,單光子發(fā)射能量范圍在88~400keV,這么一個(gè)有放射性組件對(duì)于511keV符累計(jì)數(shù)影響很小。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第13頁LSO晶體關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是快速掃描,LSOPET/CT全身掃描時(shí)間僅需7~15min,而傳統(tǒng)BGOPET/CT全身掃描時(shí)間約需30min。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第14頁LSOPET/CT高病人流通量可顯著提升醫(yī)院經(jīng)濟(jì)效益,加緊設(shè)備投資回報(bào)。其次,快速全身掃描使病人受檢時(shí)因身體位移造成圖像質(zhì)量影響原因大大降低,所以顯著提升了診療正確性。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第15頁空間分辨率提升正電子射程和光子非共線性減低分辨率程度是由湮滅正電子能量和探頭孔徑分別確定。實(shí)際上,臨床顯像分辨率還受探測(cè)器元件、模塊編碼方案、重建算法和平滑濾波之類其她原因影響。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第16頁對(duì)于給定掃描幾何條件、PET生物標(biāo)識(shí)物如18F-FDG以及顯像程序以后,可達(dá)成空間分辨率將首先取決于探測(cè)器元件大小。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第17頁圖1.不一樣晶體元件對(duì)臨床顯像影響-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第18頁(A)圖:低分辨率掃描展示了2個(gè)左側(cè)淋巴結(jié)攝取,提醒原發(fā)病灶位于左側(cè)。所以計(jì)劃進(jìn)行左頸部清掃術(shù)。(B)圖高分辨率掃描還顯示了右側(cè)攝取,提醒為雙側(cè)病灶,掃描圖上標(biāo)出了SUV?；颊咚砸策M(jìn)行了對(duì)側(cè)頸部清掃術(shù),術(shù)后兩側(cè)病變都得到了證實(shí)。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第19頁靈敏度提升PET本質(zhì)上是3D顯像方法,使用符合探測(cè)電子準(zhǔn)直替換了單光子顯像所需要物理準(zhǔn)直。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第20頁因?yàn)槭芫w性能限制,首臺(tái)多環(huán)BGO晶體PET仍使用了隔柵—鉛或鎢制隔板放在了探測(cè)器環(huán)之間（2D顯像模式）。隔柵目在于限制入射光子角度,使探測(cè)器不能接收橫斷面以外散射而來光子,以此來降低噪聲,但這么會(huì)使系統(tǒng)靈敏度大大降低。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第21頁以LSO和GSO為基礎(chǔ)掃描儀使情況發(fā)生了改變,這些設(shè)備能夠較小符合時(shí)間窗（4.5~6ns)和更高能量閾值（400~450keV）運(yùn)行。而BGO晶體掃描儀時(shí)間窗是10~12ns、能量閾值是350keV。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第22頁掃描儀靈敏度還可經(jīng)過添加更多探測(cè)器材料取得提升。平面靈敏度能夠經(jīng)過增大閃爍體厚度給予提升,厚度增加50％（20mm/30mm）能夠使靈敏度增加40％。軸向覆蓋范圍越大,發(fā)射出射線利用率越高,對(duì)于給定體積閃爍體而言利用率也越高。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第23頁對(duì)于大多數(shù)PET/CT而言,PET軸向覆蓋范圍是大約16cm（24環(huán)）,而最近設(shè)備則能達(dá)成21.8cm（52環(huán)）。后者包含3個(gè)以上（4×4×20）mm3LSO晶體,而且在一個(gè)床位就能夠采集109層2mm厚橫斷面。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第24頁含有21.8cm軸向覆蓋范圍PET/CTPET掃描需要5個(gè)床位,每個(gè)床位2~3min。FOV擴(kuò)大不僅因?yàn)槠鋬?nèi)在靈敏度增加而降低了每個(gè)床位采集時(shí)間,而且覆蓋標(biāo)準(zhǔn)全身顯像范圍需要床位數(shù)也降低。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第25頁P(yáng)ET飛行時(shí)間LSO和LYSO快速閃爍晶引發(fā)了大家對(duì)PET飛行時(shí)間（TOF,TimeofFlight）方面愛好。含有快速閃爍晶體和電子線路設(shè)備可在一定分辨率之內(nèi)測(cè)量患者體內(nèi)由正電子湮滅產(chǎn)生一對(duì)光子抵達(dá)探測(cè)器時(shí)間差異,以此來確定正電子湮滅位置。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第26頁一臺(tái)符合時(shí)間分辨率為500ps掃描儀,在湮滅位置上空間不確定性就是7.5cm。這種不確定性造成不能將湮滅定位于一個(gè)2mm體素中,但這仍好于沒有一點(diǎn)時(shí)間信息而且將可能性平均地分配于響應(yīng)線上全部體素情況。湮滅發(fā)生最可能位置是在不確定分布中心。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第27頁TOF分辨率改善時(shí),空間不確定性降低而且信噪比以極大倍數(shù)增加。TOFPET在1980年代早期被開發(fā),但直到最近,既快又靈敏閃爍體出現(xiàn)以后,這種愛好重新燃起。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第28頁全視野一致高精度圖像技術(shù)傳統(tǒng)PET圖像因?yàn)槭芴綔y(cè)器影響,視野中心圖像清楚,而視野外周分辨能力差。最近,一個(gè)能夠提升圖像均勻度、分辨率和信噪比圖像技術(shù)（SiemensBiographHD）投入商業(yè)應(yīng)用。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第29頁該技術(shù)在快速閃爍晶體LSO以及超高速電子線路基礎(chǔ)上應(yīng)用了點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（PointSpreadFunction,PSF）。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第30頁圖2.HD技術(shù)能夠取得均勻高清圖像-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第31頁(A)傳統(tǒng)PET在整個(gè)FOV內(nèi)使用一樣重建原理,并不把探測(cè)器幾何結(jié)構(gòu)和響應(yīng)線（LOR）錯(cuò)位考慮進(jìn)去。這造成了圖像邊緣失真,離FOV越遠(yuǎn)圖像越模糊。(B)采取PSF技術(shù)能夠正確描述響應(yīng)線位置,以此定位正電子湮滅事件。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第32頁P(yáng)ET/CT臨床應(yīng)用全球范圍內(nèi)有五家PET/CT制造商:西門子醫(yī)療、GE醫(yī)療、日立醫(yī)療、飛利浦和東芝醫(yī)療企業(yè)。下表總結(jié)是由西門子分子影像、GE醫(yī)療和飛利浦提供PET/CT機(jī)型特點(diǎn)。-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第33頁表2:西門子醫(yī)療、GE醫(yī)療和飛利浦醫(yī)療PET/CT機(jī)型特點(diǎn)-4-8PETCT技術(shù)進(jìn)展專題知識(shí)第34頁P(yáng)ET/CT臨床應(yīng)用廣泛,現(xiàn)在關(guān)鍵用于對(duì)腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)、心臟等疾病早期診療,尤其是在腫瘤定性定位診療,良惡性判別診療,臨床分期與再分期、診療方案