PET/CT设备的进展和存在的问题

山东日照牟工



    PET/CT是近两年发展最迅速的医学影像设备之一，迄今全球已经安装了110台，在亚洲已经安装了17台，这17台大部分在中国（包括台湾和香港地区）。由于PET/CT临床应用增多，原先单纯使用PET或CT进行诊断的病例中有20－25％通过PCT/CT检查后，临床诊断和治疗的效果得到明显提高。在大陆超过200例的患者接受了PET/CT的检查，并在临床上取得了非常好的效果。无论在国际和国内，PET/CT的临床价值已获得医学界的首肯，接下来的工作是如何更好、更有效地在临床使用PET/CT。本文就PET/CT设备的进展和临床关心的问题进行一些介绍和讨论，希望对临床应用以及准备购置PET/CT的单位有所帮助。
1．PET/CT设备进展
    除了PET/CT本身价格比较昂贵外，由于正电子核素超短半衰期的特点，大多数PET/CT中心需要购置医用小型回旋加速器以及相关的化学合成系统，这样在提高对医技人员技术要求的同时还增加了建立PET/CT中心的整体费用，这些都成了PET/CT影像设备发展的最大的障碍。为此PET/CT的生产厂商将PET/CT产品进行系列化、多样化，以满足不同层次医院、不同临床特点的需求，降低购置费用。
　　如果仅仅为了肿瘤早期诊断、治疗效果评价和治疗方案的确定，购置肿瘤专用型PET/CT就完全可以满足临床需求。如果是综合医院，除了肿瘤病人还有部分心脏病人，那么医院选择临床实用型的PET/CT较好，这是因为心脏PET/CT采集必须采用2D采集方式。此外为探测腹部和纵膈较小的肿瘤病变，PET/CT也需采用2D采集方式。科研型PET均具有2D和3D采集方式，原因就在于两者各有所长，用户可以根据研究对象的不同灵活选用。大型综合医院购买PET/CT不仅仅是为检查肿瘤患者，建议购置科研型的PET/CT，以适应各种疾病的临床诊断。
　　虽然PET/CT正以惊人的速度发展，但是仍有许多问题有待进一步解决，例如：如何更精确进行3D采集的衰减校正，以及因为PET和CT采集速度差异造成PET和CT图像精确配准的困难等问题均是目前热门研究课题。
2． PET/CT临床应用进展
    早期PET/CT主要考虑肿瘤的诊断和治疗。随着CT功能和性能的迅速提高，为PET/CT开拓在心血管、神经系统的功能诊断提供了基础。图1是估计在2005年前PET/CT临床检查应用情况。可以看出PET/CT在心血管和神经系统临床应用具有广阔的前景。
肿瘤专用型PET/CT的价格要低于科研型设备。肿瘤专用型PET/CT特点之一就是通过功能和解剖的融合图像进行放射治疗的模拟定位，用融合图像进行生物靶区定位明显优于单纯解剖图像。如图2所示肺癌患者的胸部CT和PET图像，可以清楚的看出采用功能图像进行生物靶区定位具有重要临床价值。由于F-18-FDG属于阳性显像，所以无论采用2D还是3D采集，PET/CT均能够在10-25分钟左右完成6个床位的全身扫描（由于患者体重不同、所须全身扫描时间有明显差别）。如果PET/CT整体成本能够降低的话，在临床普及PET/CT的应用将成为现实。
　　随着多排螺旋CT的发展，特别是它在心脏影像的应用，使配备了4层、6层、8层、10层或16层CT的PET/CT，在心血管影像中的应用已成为在肿瘤诊断、模拟定位等临床应用以外最为重要的诊断领域。多层螺旋CT明显减少受检者X线的吸收剂量外，由于提高了心脏门控采集时间分辨率为PET/CT在心脏检查奠定了基础。图3是PET/CT在心肌灌注显像检查时程序。
　　PET/CT和单纯PET心脏检查过程有本质的不同，这是因为PET/CT可以同时得到心脏冠状动脉解剖图像和心肌血流灌注图像。图4是心脏病患者冠状动脉手术后进行PET/CT检查所得的心脏PET/CT图像。
　　由于心脏存在周期性的运动，所以PET/CT的CT门控采集时间分辨率、对冠状动脉图像质量有明显影响，从表1也可以看出时间分辨率在临床实用型和科研型中有明显差别。理想情况是CT门控时间分辨率小于50ms，但是在现有的技术条件下达到此条件成本过高。如果用125ms以上时间分辨率采集，已能获得较好的冠状动脉图像，但是很难实现心肌门控断层的衰减校正。目前最佳的CT门控采集时间分辨率为63ms，如果采用63ms时间分辨率采集，在通过心脏门控断层获得高质量的冠状动脉图像的同时完成心肌门控断层的衰减校正。单纯从技术角度来看，这对于核医学发展是里程碑式的贡献。
　　由于神经系统检查需要高分辨率系统，所以在PET/CT系统中需要保证PET具有高分辨率的性能。随着神经系统显像剂的临床应用（F-18-DOPA），神经系统检查将成为继心血管检查后又一有意义的检查项目。可以看出：随着多排螺旋CT应用于PET/CT，使PET/CT将成为肿瘤、心血管和神经系统等疾病诊断的重要工具。
3． ET/CT目前存在的问题
　　虽然PET/CT的临床价值已经被公认，但是用X线进行图像衰减校正、以及同机图像融合技术仍然有待改进。衰减校正：用X线进行g射线衰减校正，对于2D采集的图像已经被确认，但是对于3D采集的图像因为存在较多的散射线，校正尚不尽人意，所以3D衰减校正仍然采用数学模型计算的方法，以致得到的图象比较平滑。采用2D采集方法是目前获得高分辨率脑图象的唯一方法。
　　另外，值得注意的是由于PET/CT在腹部图象扫描时常常使用口服造影剂。由于使用的造影剂类型和计量不同，所以对衰减校正图象精确度有一定的影像。
　　图像融合：目前PET/CT中的PET和CT用各自的探测器，采集的图像不在同一个平面，所以需要定期对两种图像的匹配进行调整。这在临床上对于保证图象质量具有重要意义。由于PET/CT采集时间相对较长（一般为10-25分钟），对于重症患者无法保证在较长采集时间内保持不动， 但是采用3D采集方式用非常断的时间采集又很难保证图象分辨率，所以在临床上如何平衡采集方式、采集时间和图象质量对于PET/CT临床医生来讲是一个新的挑战。
　　心脏和呼吸门控技术：PET/CT中由于PET采集的速度较慢、而CT采集的速度非常快。所以采用快速采集的CT图像对相对采集速度慢得多的PET图像进行衰减校正时必然存在时相误差。对于肺功能好的患者影响更明显，对于这类患者，肺脏呼吸门控技术就显得更为重要。肺脏呼吸门控对于提高PET图像中小病灶分辨率，为放射计划治疗提供精确位置也具有重要价值。对于心脏PET/CT图像来讲，如果没有心脏门控根本无法进行满足临床要求的心脏影像采集。PET/CT图像和常规的ECT或正电子符合图像最大的区别是PET/CT能够进行心脏门控图像的精确衰减校正，这样能够真正完成心脏功能定量计算和冠状动脉成像。这两项技术的完善，必将使定量功能检测更广泛地应用于临床。
　　综上所述，PET/CT产品的系列化措施将推动PET/CT的发展，使PET/CT产品在心脏和神经系统的应用，将成为在肿瘤疾病诊断后重要的应用领域。

中国医学科学院协和医科大学肿瘤医院 吴文凯

河南医科大学第一附属医院 刘保平