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正子断层造影

正电子发射计算机断层扫描(英语:Positron emission tomography,简称PET)是一种核医学临床检查的成像技术。PET技术是当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并能提供全身三维和功能运作的图像。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。进行扫描前,人们使用半衰期较短的放射性示踪剂同位素(或称为显影剂,如氟化脱氧葡萄糖,其放射性同位素为氟-18,常用于肿瘤成像),其衰变过程会放射出正电子,将其通过化学反应置换到生物体容易代谢的分子里,然后把它注射入生物体内(通常进入血液循环)。人们需要等待一段时间,使该分子进入生物体的代谢系统中(常用的氟化脱氧葡萄糖,糖类的一种,一般等待时间在一个小时左右)并集中于需确认的器官,然后将实验对象或患者安置在影像扫描仪上。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产生电子对湮灭,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(即相差几个纳秒以上的时间)的光子将被视为背景事件而不考虑在其中。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3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、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)的校正,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个毫单位西弗(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。
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