發射型CT和穿透型CT的區別
2017-07-27

一、核醫學顯像的基本原理


醫生肉眼看不到的人體內臟,手觸不到臟器的全貌,影像診斷,就是采用各種現代技術,獲取目標器官(靶器官,targetorgan)的圖像,分析與正常圖像的特征性差異,以達到診斷疾病之目的。


根據組織密度不同對X射線的吸收系數亦不相同的原理,可以用X線獲得臟器的投影;組織密度不同對聲波的反射不同,可以獲得臟器超聲圖像;利用磁場效應可以獲得人體臟器的磁共振圖像等等。核醫學成像技術不同于上述各種,它是根據臟器攝取帶有放射性的物質(顯像劑)后,由于靶器官與非靶器官,正常組織與病變組織存在分布上的差異,靶器官的選擇性攝取、病變組織細胞的選擇性攝取或因無正常功能而不攝取,顯像劑的分布就出現顯著的不同。核儀器收集來自靶器官內部發射出的核射線信息,并根據各部位發射射線的密度用計算機組成圖像,這種圖像直接反映器官各部位細胞的功能,故稱之為“功能顯像”.


X線CT,又叫“穿透型CT”,由X線管球發射出X線束,穿過靶器官時,由于靶器官組織對X線的吸收,接收器所得到的X線強度信息,不等于入射時的強度,從而顯示不同密度組織。


ECT,又名“發射型CT”,探測器圍繞靶器官旋轉,收集來自靶器官的γ射線。由位置譯碼器識別每一個信息的來源,再由計算機構成圖像。只能顯示靶器官的功能圖像,不顯示鄰近器官的結構。


ECT是專為采集核射線信息成像設計的,它有專門探測核射線(γ射線)的探頭、固定探頭并能向各方位轉動的支架、裝有系統程序的中心控制臺(能高速運行和進行大量數據處理和存貯的高性能電子計算機,16~64位)。


在采集程序控制下,探頭收集到從靶器官發射出來的γ射線,經晶體光放大(變成可見光)導向光電倍增管(P.M.T)的陰極(矩陣排列于晶體表面的光導面上,常有50~107支),轉變成電脈沖信號,按位置譯碼器指定位置輸送到計算機,計算機將信號經模/數(A/D)轉換成數字存貯起來。在處理程序控制下,計算機將進行數/模(D/A)轉換,按信號來源卒標方位上的象素(pixel)點在屏幕上投射成圖像。這種圖像是一種單一平面圖像(二維),信息重疊、模糊度大,只適用于小臟器顯像或動態顯像,對深層結構觀察較困難。若探頭以靶器官為中心旋轉,多平面采集時,則可獲得三維圖像即所謂ECT圖像。這種圖像按一定厚度切層,可觀察不同方位、不同深度平面的顯像劑分布圖像。


核醫學成像的效果,注意下列三個方面:


(1)要有適合用于人體的核素,這種核素除了對人體無害之外,還須有適合核儀器體外探測的射線,而且核射線對組織的損害是最小的一種;


(2)顯像劑對靶器官具有專一性,并在其中有適當的滯留時間;


(3)投入顯像劑的含量、放射性強度、采集方式和條件及圖像處理技術必須選擇最佳指標,能控制其穩定性。


前兩條是講的顯像劑,后者是方法學,這些都是指的易變量,沒有整套質量控制和質量保證措施,會嚴重影響圖像效果,影響圖像的可信性。此外,儀器的工作條件須在最佳狀態,其線性、均勻性、靈敏度和旋轉中心及分辯率應半年左右進行一次校正。



二、檢查方法與適用范圍


按臨床要求選擇方法,有靜態與動態顯像;平面與斷層顯像;局部與全身顯像;運動與靜息顯像。現介紹各自方法及適用范圍:


靜態顯像,指采集某一觀察面在一定時間內的總放射性分布圖像。多用于小器官顯像和粗略觀察某器官的形態、位置、大小及放射性分布、占位性病變的分析。如:甲狀腺顯像、肋腺顯像、腦、肺、心、肝、盆腔、脾、腎的靜態平面顯像、胃腸道出血定位、美克爾憩室、淋巴結、移植器官、胰腺、腎上腺、睪丸、前列腺等臟器的顯像等,因為其方法簡便,適用范圍較廣泛。


動態顯像,指對某器官的某一觀察面進行連續分時采集,獲得不同時間的動態平面圖像,這些圖像可以提供不同時間的感興趣區(ROI)信息,還可以電影顯示靶器官活動情況。由于引入了“時間-放射活性曲線”的,概念非常適用于臟器功能判斷。如:甲狀腺、腦、心、肝、腎、胃排空、骨攝取、肝膽等的功能指標。


心血池門電路控制R波觸發(簡稱門控)顯像亦屬動態顯像的一種,即用R波觸發采集一個心動周期內不同時期點的放射性信息,用付里葉函數擬合成心臟容積曲線。從此曲線可以分別獲得心臟收縮和舒張功能的一系列指標。最近有報道將此方法用于肺顯像獲得呼吸運動周期肺功能圖。


平面顯像,即二維顯像是與斷層(三維)顯像相對而言,只能一次觀察一個面。應包括靜態平面、動態平面、局部平面、運動平面和靜息平面顯像,因為目前尚不能進行一次性全身斷層,因此全身顯像就叫“全身XX”如“全身骨顯像”就不要叫“全身骨平面顯像”.


斷層顯像,是對靶器官進行360度(或180度)旋轉采集多平面信息,用計算機進行圖像處理(重建、切層、放大、投影)得到一定厚度的不同觀察面和深度的斷面圖像。這種圖像計算機可將它們組合成一個立體圖(按不同方向旋轉,按不同速度旋轉,以便觀察)。最適用于大器官顯像,如:腦、心、肺、肝等,分析占位性病變、供血情況、臟器容積測量等。腦血流灌注斷層顯像診斷腦缺血性疾病和癲癇具有獨特的優越性;心肌血流灌注斷層顯像診斷“冠心病”,心肌梗塞及預后判斷等,是最接近于導管檢查效果的一種無創性檢查方法。


局部顯像,是與全身顯像相對而言,其包括范圍很廣,局部平面顯像、凡分別各臟器的各種檢查方法均叫局部顯像。


全身顯像,指顯像劑進入人體后,進行全身采集放射性的分布信息,獲取全身性分布圖像。如:全身骨顯像,全身血池顯像,全身淋巴顯像,全身軟組織顯像,全身腫瘤標識物顯像及動物實驗中藥物全身分布顯像等等。進行“全身普查”,對尋找惡性腫瘤的轉移灶十分有價值,全身骨顯像對鼻咽癌、肺癌、乳癌、腸癌、前裂腺癌等最易骨轉移的病例,能早期查出轉移灶。在幫助外科治療(如截肢術)方案決策中亦起到不可忽視的作用。


運動(負荷)顯像,運動顯像即負荷顯像,就如同心電圖的“運動試驗”,是一種采集靶器官(主要是心臟)在負荷狀態下核素顯像劑的分布信息成像的方法。就心臟來說,有心血池門電路控制顯像和心肌門控顯像;心肌、心血池斷層顯像;心肌、心血池門控制層顯像。后者由于信息量太大,處理煩鎖,資料存貯量大,有些得不償失,難被廣泛應用。目前最常用的是“心血池門控平面顯像”和“心肌血流灌注斷層顯像”.這兩組資料加上運動與靜息對照已經夠全面的了,還有的使用藥物對照,更能提供一些有效參數,如心肌梗死的可恢復心肌細胞(存活心?。┑吶卸ê苡辛俅布壑?。


靜息顯像,即顯示在病人處于休息狀態下心臟對核素顯像劑的攝取和分布情況。它常與運動顯像匹配使用。


從以上所介紹可以看到,核醫學影像檢查方法全面,適用面廣,已不愧為一具有獨特性的專門學科。



三、核醫學影像診斷的特點


1.  核醫學影像診斷是一種以臟器解剖形態與臟器功能相結合的“功能影像”.即在一張圖像中即可以分析靶器官的形態、位置和大小,又可以通過顯像劑的分布獲取各種參數分析靶器官的整體或局部功能。例如甲狀腺靜態平面顯像,當口服或注射99mTcO4-4~5mCi(148~185MBq)后30min~1h進行頸部采集成像,得到甲狀腺的形態學圖像,同時通過感興趣區(ROI)得到唾液腺/甲狀腺比值或甲狀腺攝99mTcO4-參數,準確地反應甲狀腺攝取功能,對“甲亢”的診斷符合率>98%.


2.  在某些疾病的診斷中靈敏度準確性很高,有早期診斷價值。由于核醫學影像為功能影像,故靶器官在僅發生功能異常階段就能反應出來,如亞性腫瘤骨轉移進行全身骨顯像,可比X線檢查提早3~6個月檢出,原位惡性骨腫瘤手術范圍(實際累及范圍)的確定要比X線準確。冠狀動脈造影是目前“冠心病”診斷的公認“金標準”,但對小于1mm的血管阻塞亦難以發現,而心肌灌注ECT檢查,可以反映出其支配范圍心肌缺血??梢韻允境鯴-CT、MRI難以顯示的癲癇病灶。


3.  特殊的核醫學顯像對腫瘤的定性、定位診斷和某些定量診斷準確性好。采用特殊的顯像劑或采用多種顯像劑聯合顯像的技術,如:核素標記單克隆抗體進行放射免疫顯像(RII)對腫瘤性質的判定和轉移灶的尋找,99mTcO4-美克爾憩室診斷,膠體加血池顯像對肝血管瘤的診斷,99mTc-PMT延遲顯像對原發性肝細胞性肝癌的診斷等準確率接近100%(顯影的病例中)。


4.  核醫學影像診斷已進入細胞和分子水平。由于核素儀器和顯像劑的飛速發展,使核醫學影像可以觀察和分析腦、心肌細胞代謝,如用正電子發射(18F-FDG)PET顯像,可以觀察大腦細胞在思維活動中的糖代謝變化情況,心肌細胞的除極和復極糖代謝變化及心肌梗塞部位的無氧糖代謝情況和腫瘤的糖代謝情況。


5.  核醫學影像檢查是一種無創性檢查方法。雖然,核醫學檢查離不開放射性,但其用量極微,一次核醫學檢查病人受輻照劑量僅相當于一次X線平片的1/10,或一次CT檢查的1/100劑量。無過敏反應,除特殊造影外無需動脈穿刺或插管。尤其是短半衰期單γ射線的核素開發應用以后,對孕婦、小孩均不作為禁忌對象。



四、核醫學影像診斷的限度


由于核醫學是一個新興學科,尚存在有不成熟和局限性。


1.  圖像的解剖結構分辨不如X線CT、MRI清楚。由于核素γ射線須發自靶器官,不可能無限量投給,信息量相當低,加上設備“貪污”信息是目前還不能克服的問題。如:準直器的影響、晶體、倍增管的反應速度(探測效率)、能峰控制、電路信息損失等等,道道關口都有丟失信息的必然性;使用平面準直器的核儀器,無論其如何先進,它只能接收到一個面的垂直γ射線;準直器的孔間隔所致的“半影區”只能做到盡量小而做不到“無”.這些都影響了成像的精度。而且一種顯像劑只能顯示一個特定的靶器官,與鄰近器官的關系不清楚。


2.  圖像處理比CT、MRI、B型超聲復雜,顯像劑、采集方法亦不同,同一種顯像劑也可用不同的采集方法達到不同的目的。因此,圖像處理不可能使用同一個程序進行;即使用同一種采集方法,為了滿足臨床需要,工作人員設計了多種程序供選用,如:平衡法心血池門控顯影,可以用EF、SE、VF、PH、VL、WALL……等有十幾種處理程序和方法;濾波函數的選擇要適當等等。核醫學圖像處理是一項專門學問。


3.  核醫學診斷使用模糊術語多。核醫學是一門年輕的學科,核醫學診斷報告就有不少“模糊術語”,如:“占位性病變”、“涼結節”、“熱區”、“熱顯像”、“缺損區”、“高填充”、“高濃聚灶”……等等。即使下一個專用病名診斷,也常帶上一個“可能性大”的尾巴。這些均有待于集累經驗,加強特征性顯像研究逐步加以解決。