SPECT的概念及含义.doc

SPECT（Single Photon Emission Computed Tomography，单光子发射计算机断层显像）是目前核医学先进的设备和显像方式。 SPECT利用注入人体内的单光子放射性核素(如 99mTc，123I等)发出的射线在计算机辅助下重建影像，构成断层影像。SPECT主要由探头、机架、断层床、计算机和光学照相系统组成。探头系统为一旋转型照相机，探头围绕轴心旋转360或180采集一系列平面投影像，利用滤波反投影（FBP）方法，可以从一系列投影像重建横向断层影像。由横向断层影像的三维信息再经影像重新组合可以得到矢状、冠状断层和任意斜位方向的断层影像。 因为应用普遍，通常所讲ECT，不加说明时均指单光子型（SPECT）。SPECT实际上是一种由电子计算机断层(CT)与核医学示踪原理相结合的高科技技术。ECT兼具CT和核医学两种优势，较CT的容积采集信息量大，是当前唯一的一种活体生理、生化、功能、代谢信息的四维显像方式。其示踪剂适应面广，特异性高，放射性小，不干扰体内环境的稳定，有独到的诊断价值。ECT的问世明显提高了病变的检测率，原先肝脏占位性病变检出率为80%左右，ECT可达90%以上，ECT可以明确诊断在平面骨显像很难鉴别的椎体、椎旁病变。被称为20世纪世纪病的早老痴呆，用CT、脑血管造影等检查为假阳性的，用ECT检查准确性可接近100%。现今又有了PET，探测效率比ECT高数十倍，准确度较ECT高得多。甚至可以深入细胞水平和分子水平，起到生物显微镜的作用。目前几乎所有的SPECT都属于旋转照相机型。即利用固定在精密环形滑轨上的高品质照相机探头，用计算机驱动围绕被测物体旋转并采集信息。再由计算机进行数据处理，重建出被检物的空间图象，并按躯体轴横断、矢状断、冠状断或任意断面方向显示出该物体的断层象。ECT应用三种原理：（1）示踪剂原理，即利用既参加人体生理活动，又放出射线的生物活性物质与放射性核素的标物，通过从体外探测其射线反映体内生物功能的信息；（2）容积采集原理，ECT环绕被检物旋转一周不断采集信息，可得到以照相机Y轴为高、旋转半径为半径的圆柱体内的全部信息；（3）滤波反投射图象重建原理，计算机逐幅抽取每一角度被测物体示踪剂分布的一维计数密度曲线，通过不同滤波函数去除噪音，再依原采集角度向一 个假设中心反投射，逐层重现采集信息的空间结构。ECT的标准构成包括：高品质照相机式探头，高精度支架、滑轨组合，高性能计算机及控制线路、记录、显示等外围设备，旧式的ECT在探头与计算机间还装备模拟线路及控制台，最新数字式ECT已基本取消了这一成分。的特点据其原理，SPECT兼领CT和核医学两种优势。与CT相比，容积采集信息量大，是“独此一家”的活体生理、生化、功能、代谢信息的四维显像方式。其示踪剂适应面广，特异性高，化学、物理及放射性负荷低，不干扰机体内环境稳定，并有依临床病人特殊需求而变的可塑性，有独到的诊断价值。与传统平面显像相比，ECT整机性能高，立体采集和断层显示克服了常规平面（二维）显像纵深信息重迭、深部显示不良、病变检测力低等不足。其对临床核医学的贡献主要体现于下述几方面：（一）提高病变检测率 一般肝显像的占位病变检出率在80左右，改用可使之提高到90以上，达到CT的诊断水平；心内膜下心肌梗塞的心肌平面显像阳性率只有50，SPECT可达到84。（二）提高诊断特异性 这得力于ECT解剖细节揭示力的进步，和一些为发展起来的高特异性示踪剂的实用化。如平面骨显像很难鉴别的椎体、椎旁病变，关节病变涉及范围等，依靠ECT可以明确诊断； 被称为20世纪“世纪病”的Alzheiners病（早老痴呆），其ECT、脑血管造影、CT甚至MRI均为假阴性结果，而ECT的诊断率、准确性接近100；抗体和受体类示踪剂所提供的特异信息更需依赖ECT获取。（三）改进定量分析能力 在全息采集基础上生成的断层像带有不受体位和距离影响的性质，具备真正定量分析的能力。在决定器官容积、病变容积、血流、代谢分布，包括不同组织区域的代谢活性，抗原及受体密度等信息方面，ECT都能准确提供定量化情报，在疾病诊断、分型、分期、疗效观察等方面意义甚大。（四）提供独特的高级信息显示 如结合ECG门控电路和Phase分析，可以精确的对心室异源起搏点定位； 应用高特异生物活性示踪剂可分析脑基底神经核团神经介质受体量及其分布； 不同生理刺激或病理状态下脑各部葡萄糖代谢，氧耗等生理功能变化等，不仅有广阔的临床实用前景， 还可能用于对生理、疾病机制、转归等基础医学研究。正因为ECT可以最大限度地发挥示踪剂理论的优势，ECT曾被有关专家推崇为本世纪最有希望的显像手段。 ECT的主要缺点包括：图象粗糙，目前大多数SPECT的整体分辨率在11.5cm左右，最好的PET分辨率也在0.2cm以上，远低于CT、B型超声和MRI； 检查需时1530min，加上准备工作，病人科内滞留期常达1小时以上；图像释读和分析不易掌握； 应用放射性示踪剂，不仅有环境和人员保护方面的问题，还常受核素及示踪剂供应方面的限制。的适应症一.全身骨显像: 1.恶性肿瘤骨转移的早期诊断:骨显像可较X线片提前3-6个月发现病变。2.原发性骨骼肿瘤累及范围的判断和疗效观察。3.股骨头无菌性坏死的早期诊断。二.局部脑血流灌注断层显像(rCBF):1.TIA:发作后CT和MRI多为阴性,rCBF显像可发现近50%的患者脑内有缺血性改变。2.脑梗塞:诊断阳性率近100%,在发病早期病变区无明显结构变化时即可显示异常。3.神经科疾病病灶的定位诊断:发作间期显像阳性率约60%,远高于CT(约25%)和MRI检查。4.早老性痴呆(Alzheimer病)和多发性梗塞性痴呆的鉴别诊断。三.心肌灌注显像:分静态显像、负荷试验(运动负荷、药物负荷)显像两种。1.早期诊断冠心病。2.心肌梗塞的部位、大小和范围的判断。3.评价冠状动脉旁路手术、PTCA和其它治疗方法的疗效。4.扩张性心肌病和肥厚性心肌病的鉴别诊断。四.平衡法门控心血池显像:1.冠心病心肌缺血的诊断:可同时测定局部收缩和舒张功能,提高冠心病诊断率。2.左右心室功能测定及室壁瘤、传导异常的诊断。五.消化系统:1.肝内占位性病变(原发性和转移肝癌、肝血管瘤、肝囊肿等)的定性诊断。2.胃肠道出血及美克尔憩室的诊断。六.肾功能显像:可同时获得肾血流灌注影像和肾小球滤过率或肾有效血浆流量。1.观察肾脏的位置、大小、形态异常及尿路排泄情况,测定分肾功能。2.肾性高血压的判断及移植肾功能的监测。七.甲状腺显像: 1.正常或术后残留甲状腺组织的位置、形态、功能的判断。2.甲状腺结节功能状态的判断及功能自主性甲状腺腺瘤的诊断。3.异位甲状腺的诊断及甲状腺癌转移灶的定位诊断。八.肿瘤阳性显像:99mTc-MIBI、99mTc-GH有助于肺癌、乳腺癌、甲状腺癌、脑胶质瘤的诊断的质量和性能要求断层图像重建要求多角度采集，多方式校正及反复数千次的反投射，浩繁的数据运算中一点微小误差便可“失之毫厘差之千里”，给ECT结果造成重大干扰。因此熟知其质量要求，保证其性能条件，是绝不可忽视的。在评价其产品时，应按ECT基本构成部分分别衡定其质量及性能。1探测器由闪烁晶体、光电倍增管（PMT）、前置放大及信号前处理线路等组成。按国际通用的NEMA标准，从实用角度出发，其质量及性能指标包括：（1）晶体决定探测视野大小，有矩形和圆形两种，一般用碘化钠拉制而成，厚度为0.3750.500 inch。矩形、大直径探头探测效率高，圆形小视野利于具体脏器探测；厚晶体光子响应好，薄晶体分辨率高。晶体后接37-75只PMT，原则上讲PMT越多分辨率越好，但协调困难。（2）探头四周及顶部用铅屏蔽，铅层厚屏蔽好但重量大，且厚壁妨碍对位，拉大探头与被检物间距；过薄则易被高能射线穿透。故一般要求壁厚在cm 左右。探测面靠铅准直器整束射线，有平行孔、斜孔、针孔等类型，要求精度高，最好用微铸技术制造。（3）PMT输出信号由前处理线路放大整形，要求这部分线路性能好，稳定，能准确灵敏地对信号射入情况作出响应。先进ECT还装配有自校装置以克服PMT 长期工作受电压波动或旋转中磁场干扰产生的功能漂移。（4）NEMA指标，用以检测和表达仪器性能，包括视野均匀度，受晶体、PMT 和线路综合影响，积分（全野）均匀度应在6， 微分（局部）均匀度应在 4以内；探测灵敏度，主要受线路设计影响，最好的ECT源效率已达360 500CPMCi（通用准直器），最大效率在500KCPM左右；空间分辨率受探头品质 （固有分辨率）和准直器及探测距离及散射（整体分辨率）影响。用线离散度（FWHM）表示，前者应在 4.7mm以下，用铅模实测，固有分辨率应在2mm左右，整体亦应在 10mm左右；能量分辨率，受探头品质及线路质量影响，应在 11以内；线性主要受定位线路影响，近代探头因取消了光导物质，线性需靠线路及软件校正在 5以内。 所有这些性能都互相关联，相互牵制。为保证ECT图象质量，ECT还借助计算机对上述指标作进一步校正以改善探头功能。2机架主要有支持、平衡部分和滑轨组成，用以保持探头空间位置、方向和施转。（1）ECT的探头多在200400kg左右，固定和运转都要求很高。支架本身采用杠杆对称平衡式，特点是稳定性高；也可采用平行配重式，优点是占地少，探头对位方便；（2）环形滑轨要求工艺精密，探头旋转起来平稳、角度准确、旋转中心不变；（3）在计算机控制下，探头在机架和滑轨引导下可进行圆形、椭圆形，180或360，连续或步进方式的旋转，保证信息采集的需要和条件；（4）支架上应有监测角度、转速和保证病人和装置安全的保险设备和线路。3ECT的复杂精密的动作和大量的数据运算，要求其计算机具备卓越的性能；（1）内存贮量大，能批量保存运算数据，至少应在256K以上；运算速度快，包括数据的传输、存取和换算；应准备有快速模数转换、阵列处理和高精度黑白和彩色显示。（2）足够的外围设备，包括软、硬磁盘、磁带机、打印记录等输出装置，以及与外部生理、控制信号联接的接口。（3）丰富的软件支持，从管理、采集、处理、显示都应由计算机软件控制并监督；应有各种供临床选用的校正（探头、机架、滤波函数等）程序；多种临床应用软件，包括ECT后处理程序；还必须有质检和质控的相应软件；（4）计算机应为多功能性，最好是多微机组合式，可同时进行多种功能；操作应尽可能简便；并应有高度的可开发性。4外围设备和其它条件：（1）准直器的类型、能量范围及灵敏度、分辨度及均匀性等指标，不仅反映每只准直器的特性，在实用中亦须逐一加以考虑；其它显示、记录、生理信号（ECG、呼吸机等）输入装置的要求是可靠、有效，多样化及简便灵活；（2）ECT的质量控制比普通核医学检查及装置要严格得多。这不仅要求厂家提供专用的检测模型、设备及工具，还需要有可靠及时的仪器保养、维护和修理 技术力量的保证；（3）虽然与ECT设备无直接联系，放射性示踪剂的保证和支持也是必要条件。示踪剂种类、质量、用量、用法及适应证，都与ECT检查的水平和质量息息相关。