发射计算机断层仪的应用

发射计算机断层是一种能给出核素在体内的立体分布图象的核素显象技术。它利用可移动的γ探测器 (主要为γ照相机)在体外从不同方位多次摄取放射性核素在体内的分布图象，再用计算机综合加工，重建为三维图象，并可由横切面、冠状面、矢状面或任意角度的剖面进行影象重建。用发射计算机断层技术得到的剖面影象（即断层）能基本上完全排除层面以外放射性的干扰，因而影象特别清晰，对比度和分辨率都优于其他显象技术。医学上用于疾病的诊断和研究，已显示出重要的优越性。
目前的发射计算机断层(简称ECT或ECAT)主要分为两大类：
❶正电子发射断层(简称PET或PECT)，亦称湮没符合探测(简称ACD);
❷单光子发射断层(简称SPET或SPECT)。相应的仪器结构和工作原理见“发射计算机断层仪”条。
发射计算机断层的优点 正电子发射断层的优点是：
❶一对γ光子同时以相差180°的角度射出，可用电子学线路准直，不需要笨重的铅准直器；
❷分辨率高，对比度好；
❸均匀度好，有利于数学重建图象；
❹灵敏度不受探测部位深浅的影响；
❺探测效率高。符合探测的效率大致上与探头数量的平方成正比，而单光子探测的效率大致上与探头数量成正比；
❻可使用人体组织成分主要元素的短半衰期核素(¹¹C、¹³N、¹⁵O等)作为示踪剂，因而对观察生理、生化的动态变化特别有用。
单光子发射断层的优点是：
❶可用^99mTc等常用核素标记的放射性药物，因此其使用可不限于装备加速器的单位；
❷仪器结构简单，价格较正电子发射断层仪便宜，也可由某些普通γ照相机改装；
❸能同时用于全部常规的显象检查，包括功能检查，故实际用途较广。
最近几年，ECT取得了很大的进展。它的主要特点是： 不但可分层显示出脏器的形态变化，而且可观察功能性动态变化及放射性药物在脏器内的代谢分布等。因此可用以探测各个脏器的占位性病变、示踪物的摄取量、脏器的容积，并给出三维影象的数字数据分布。所以此种检查技术也称为活体放射自显影术。
发射计算机断层的临床应用 主要有：
(1) PECT:在临床上首先用于脑部疾病的诊断。例如给病人吸入20mCi 11CO后作脑部显象，数据收集时间为8～12分钟，30～80万计数/帧，所得影象可反映脑部血容量的分布。又如用¹³NH₃、¹¹CO或⁶⁸Ga-EDTA可诊断脑梗塞及脑部的转移瘤等疾病，静脉注射8mCi¹³NH₃或3mCi ⁶⁸Ga-EDTA，或吸入约20mCi ¹¹CO后，脑梗塞部位浓聚的放射性物质偏少； 而血脑屏障破坏或存在血管丰富的转移性脑瘤时，病变部位浓聚的放射性物质偏多。
¹⁸F-2-去氧葡萄糖在脑组织中的行为类似葡萄糖，用PET系统探测其在大脑横切面内的分布，可求出脑组织的葡萄糖代谢速率，提供健康及病态脑皮质功能的材料，包括正常人在休息、精神紧张或感到疼痛时的材料，以及较高级的活动，如说话、阅读、计算和解答问题时脑皮质功能活动的特点。
PECT对心脏疾病的诊断也有独到的用途。用于心脏PET检查有价值的放射性药物见表。

用于心脏PECT检查有价值的正电子发射放射性药物

示踪剂种类	标 记 药 物
血池显象剂	68Ga-红细胞 11CO
血流示踪剂	68Ga标记微球体 62Cu标记微球体 38K,81Rb, 82Rb H215O,11C-乙醇 13NH3
代谢示踪剂	11C-软脂酸盐 18F-2-氟-2-去氧-D-葡萄糖 11C-丙酮酸 11C-乳酸 13N-谷氨酸 13N-谷氨酰胺 13N-丙氨酸

用这些示踪物可以观察心血管解剖形态的变化，测量心肌代谢及血流量等。例如标记的游离脂肪酸、葡萄糖或其衍生物可用于心肌代谢的研究；用⁶⁸Ga或⁶²Cu标记微球体、81Rb、⁸²Rb、¹³NH₃、H₂¹⁵O或¹¹C标记乙醇等可准确地测定局部心肌血流量，它们在心肌内的聚集量与血流量成正比；¹¹C-软脂酸可用于心肌显象及诊断新鲜心肌梗塞； ¹⁸F或¹⁸F标记的肌凝蛋白特异抗体可浓聚在损伤的心肌内； ^52mMn对心肌有很高的亲和力，心肌/血液之比可达200/1，主要浓聚在线粒体内，可用于判断线粒体的功能状态。这些核素都可用于PET系统。随着软件的发展，PECT的EKG多门电路显象已获成功，其速率可达32帧/心动周期。它不仅能测量心肌壁厚度增加的百分数，而且可以计算收缩期的心室壁增厚率及舒张期的心室壁变薄率，发现局部室壁活动异常及局部心肌增厚等。若与代谢示踪剂如标记软脂酸或¹⁸F-去氧葡萄糖的使用相结合，则还可同时观察局部代谢，给出更多有关局部心肌功能的信息。PECT亦可用于脾(¹¹CO标记红细胞)、肝(¹³NH₃)、及胰腺(¹³N标记氨基酸) 显象。对其他代谢和功能测定也正在进行多方面的研究。
(2) SPECT:可使用临床上常规应用的一些放射性核素，如^99mTc、¹²³I、¹¹¹In、²⁰¹Tl、^81mKr、¹³³Xe等。用9^9mTc标记红细胞、¹³³Xe及¹²³I标记安替匹林测定局部脑血流量都已取得良好结果。^99mTc-焦磷酸盐检查颅底部、面部及头部骨胳的病变，其结果较常规骨显象及X线检查的效果更好。对颅内占位性病变，SPECT结合^99mTc-过锝酸盐的阳性或阴性符合率都和X线断层(CT)相仿，而其阳性检出率较普通γ照相高7～10%。SPECT的优点是显象清晰、定位准确、容易鉴别颅骨转移灶和颅内病变，对颅底、垂体、后颅凹及肿瘤的中心坏死及水肿也能清晰地显示出来。
SPECT用于心脏检查近年来也有较大进展。用201Tl作显象剂的结果表明，正常组织中放射性的干扰减少，因而病变部位的显象更清晰。用¹²³I-长链脂肪酸对动物和人进行的实验表明，SPECT能清楚地区别缺血区和正常区。^99mTc-焦磷酸盐用于心脏的SPECT可减少胸部骨胳的干扰，显象结果与缺血区相关性很好。以^99mTc标记的红细胞或白蛋白作示踪剂，采用EKG门电路作心血池的SPECT检查，能显示左心室运动失常的具体情况，右心室干扰甚小。
用SPECT取代普通γ照相作肝、肾等器官的检查，能更好地排除病变组织周围正常组织中放射性的干扰，因而分辨率提高，诊断的准确性比普通γ照相更好。对SPECT和超声显象、X线断层(CT)进行的比较表明，SPECT的效果至少不比后二者差，有些实验结果表明，对肝脏的占位性病变来说，SPECT的灵敏度和准确性优于超声显象。SPECT对肝脏“冷区”病变的分辨率可达到9mm或更小。
当前，PECT由于费用较高而且必须与加速器生产的短寿命核素配合使用，还不能普遍推广，主要在一些医学研究中心用于临床研究。SPECT则已逐步推广用于临床诊断。不论是PECT或是SPECT，都尚在发展中，随着计算机软件的发展、新放射性药物的出现，以及探测器的改进，发射计算机断层技术的临床应用将会取得更大的成就。