正电子发射计算机断层(Positron emission tomography，简称PET)是目前较有前途的显像诊断技术之一，能够无创性探测正电子放射性核素在机体内分布状况，对研究人体生理生化代谢及受体亲和力等方面起重要作用。正电子核素衰变产生的正电子与体内的负电子结合，产生一对能量相同(511keV)但方向相反的γ光子，PET采用符合探测技术，探测到这一对光子，得到人体内不同脏器的核素分布信息，通过计算机进行图像重建处理，得到人体内标记化合物的分布图像。正电子核素主要依靠回旋加速器生产，如¹¹C、¹³N、¹⁵O、¹⁸F，它们的半衰期极短，分别为20min、10min、2min、110min^[1]。

1 PET/CT显像特性 1.1 PET显像特点

① 发射正电子的核素大多都是组成人体的重要基本元素，用它们作示踪检查合乎生理要求，不干扰人体组织代谢与内环境的平衡; ②PET能够反映组织细胞的葡萄糖、氨基酸及核酸代谢、受体分布、DNA合成动力学，同时是基因研究和新药开发的有力工具; ③PET采用符合探测技术，电子准直代替了铅栅准直，大大提高了探测效率，增加了图像的信息量，降低了统计误差与噪声，因而提高了空间分辨率与对比度，一般PET的系统分辨率在4 ~ 6mm; ④PET图像可以进行精确的组织衰减校正、散射校正和时间校正，从而可对病变或器官进行定量测定; ⑤PET所用显像剂为超短半衰期核素，人体检查所受的辐射剂量较低^[2]。

1.2 PET/CT显像特点

但PET反映的是有关病变的功能代谢信息，在解剖结构的精确定位方面尚存在不足。将PET与具有高空间分辨率的螺旋CT安装在同一机架上，扫描后经处理可获得PET、CT及PET与CT的融合图像，CT提供的解剖信息能够准确地与PET功能图像匹配，不但弥补了PET空间分辨率的不足，还同时为PET代谢图像提供了一种快速而精确的衰减校正方法，达到了取长补短、信息互补的目的。研究证明无论是肿瘤本身还是转移的淋巴结，PET/CT在诊断上优于PET和CT的图像融合，也优于单独使用的PET或CT。进一步有助于肿瘤的准确探测与精确定位、活检定位以及疗效的评价^[3]。

PET/CT将代谢图像与功能图像相融合，双方信息的互补能够明显提高肿瘤诊断和分期的准确性，与以往单纯采用PET和CT的诊断方式相比，对小病变的诊断能力提高了近30%;同时还有效降低了单纯CT或PET诊断产生的假阳性和假阴性，使得肿瘤的诊断和治疗上了一个新台阶^[3]。PET/CT除了主要用于肿瘤诊断和模拟定位、治疗方案制订外，随着16层CT性能的进一步成熟与提高，在肿瘤、心血管和神经系统疾病等方面都有着较为重要的应用。PET/CT实现了功能与解剖结构的同机图像融合，克服了两者单独显像时的局限性，对肿瘤显像而言，其将影响肿瘤的诊断与治疗决策，直至放疗计划的实施和治疗疗效的监控。同时由于CT技术的进展，体检、心血管及神经系统疾病的诊断也是PET/CT重要的应用领域。但是值得提出的是，由于PET/CT在国外推出仅3年多，尚有技术完善和成熟过程，如晶体的选择、衰减校正、呼吸及心脏门电路控制、CT的选择等。对于临床应用也有待积累，尚宜密切注意技术发展的动向，作出符合国情的、密切与医院功能定位及与相关学科对应发展的技术选择^[4]。

2 PET/CT的应用

由于许多恶性肿瘤和周围的正常组织比较，其无氧糖酵解明显加速，测定18F标记的脱氧葡萄糖(18F-FDG)的摄取有助于确定肿瘤的恶性程度，并可对肿瘤累及的范围、治疗效果、随访及病人的预后作出评价。另外恶性病变组织的重要特征是细胞分裂速率增加，由于DNA合成增加，肿瘤组织中胸腺嘧啶脱氧核苷的浓聚也增加，氨基酸穿过肿瘤细胞膜的转移速率增加，通过18F-UdR和11C-MET或Tyr PET显像可以鉴别肿瘤的良恶性。PET/CT还可用于测定激素及神经受体的数量及亲和能力，如许多乳腺癌患者，原发或转移部位的雌激素受体均增加，含有雌激素受体的肿瘤可成功地应用雌激素受体药物治疗，孕酮及雌激素受体的存在是预后良好的重要指标，对乏氧组织来说，可以应用相应的显像剂来完成乏氧显像，为放射治疗和化疗的敏感度提供依据^[5]。总之，PET/CT是现代肿瘤基础研究和临床应用中不可缺少的有力工具。随着技术的发展，近年的仪器向图像融合方面靠拢，PET/CT的图像与单独PET相比，有CT作为定位标志，使病人的解剖结构更为清楚，同时拥有了所有CT的技术，另外由于灵敏度增高，采集时间也缩短了，使应用成本也进一步下降。

与肿瘤的中心相比，在肿瘤的边缘较多的出现FDG高代谢，而FDG高代谢通常反映细胞增殖速度增加，这种现象在CT图像上尚不能明确提示，通过对高代谢病灶区进行高强度的放射治疗，降低高代谢区的肿瘤活性，从而达到有目的地对肿瘤坏死区和活性区的治疗措施。而且由于肿瘤组织具有不均质性，内部结构比较复杂:内在敏感性不同，供氧程度不同，细胞营养、细胞密度、干细胞数、增殖时相的分布等都不同，各部位所需要的放射剂量可能是不均匀的，PET通过不同的显像剂可以反映这种不均质性，利用现有的PET和CT的融合定位技术与适形放疗计划结合，根据病灶放射性的高低分布不同而进行剂量分布的制定，而且由于PET图像是三维立体成像，可以在冠状、矢状、横断面进行剂量分配，还能给出任意斜切面的图形及剂量分布，并随时可以显示给治疗人员，设计人员以及医生，这些将会使肿瘤的这种不均质性在放疗时得到充分的考虑，达到肿瘤治疗的最大生物学效应^[6]。

3 PET/CT与MRI、SPECT对比的优势

MRI是与PET/CT完全不同的方法，含单数质子的原子核，人体内广泛存在的H原子核，其质子做自旋运动，带正电，产生磁矩，类似一个小磁体。小磁体自旋轴的排列随机无序，使每个质子产生的磁化矢量相互抵消。人体内不同组织如骨、软骨、软组织等H原子含量不同，同一组织中正常与病变环境下质子的分布密度亦不同，其弛豫时间也就存在着明显的差异。将人体置入磁体内时，体内的H原子核在主磁场的作用下沿磁场方向重新排序，并以一定的频率自旋，在受到发射线圈发射的特定频率的射频脉冲(radio frequency，RF)的作用下，原子核吸收RF能量并被“激励”，引起共振，即发生了磁共振现象。当RF停止作用后，原子核释放电磁波，逐渐恢复到受作用前的状态，该过程称为驰豫(relaxation process)，而恢复到原来平衡状态所需的时间则称之为弛豫时间(relaxation time)，弛豫时间有两种:一种是纵向弛豫时间，又称自旋-晶格弛豫时间，反映自旋核把吸收的能量传给周围晶格所需要的时间，也是90°RF后质子由纵向磁化转到横向磁化之后再恢复到纵向磁化激发前状态所需时间，称T1;另一种是横向弛豫时间，又称自旋-自旋弛豫时间，反映横向磁化衰减、丧失的过程，也即是横向磁化所维持的时间，称T2。在弛豫过程中释放的射频脉冲，在其周围产生相应的信号变化。接收线圈接收该信号的变化，并传递给计算机，经过相应的处理，形成MRI图像。MRI比PET/CT成像所需时间长，摄像时的噪音和狭窄的检查空间使患者痛苦^[7]。

SPECT的基本本成像原理是: γ照相机探头的每个灵敏点探测沿一条投影线(Ray)进来的γ光子，其测量值代表人体在该投影线上的放射性之和。在同一条直线上的灵敏点可探测人体一个断层上的放射性药物，它们的输出称作该断层的一维投影(Projection)。图中各条投影线都垂直于探测器并互相平行，故称之为平行束，探测器的法线与X轴的交角θ称为观测角(View)。γ照相机是二维探测器，安装了平行孔准直器后，可以同时获取多个断层的平行束投影，这就是平片。平片表现不出投影线上各点的前后关系^[8]。要想知道人体在纵深方向上的结构，就需要从不同角度进行观测。可以证明，知道了某个断层在所有观测角的一维投影，就能计算出该断层的图像。从投影求解断层图像的过程称作重建(Reconstruction)。这种断层成像术离不开计算机，所以称作计算机断层成像术(Computered Tomography，CT)。CT设备的主要功能是获取投影数据和重建断层图像^{[9, 10]}。

所产生的图像，描绘的是人体内一个或多个组织断层中放射性核素的浓度分布。这种分布所反映的并不是有关断层的解剖学形态，而是放射性核素注入人体内一个或几个器官和腔室的生理、生化过程。从聚集着放射性核素的脏器发出的射线是以均匀的角概率分布发射的。我们要测量其初始轨迹位于某一特定断层中的那些射线的分布，所以要先在与病人身体投影方向互相垂直的方向上得到射线计数率纵断面; 然后，根据射线在病人体内的衰减而对每个纵断面的数据作校正，再重建图像。

PET/CT比SPECT空间分辨率高，¹⁸F-FDG可反映突触功能，所以能够敏感发现病变性疾病的代谢变化。但SPECT不需要PET/CT所必需的医用同步回旋加速器和药品的自动合成装置等昂贵的机器。

4 PET/CT应用中存在的问题 4.1 利用蒙特卡罗模拟实验

负责配药及注射的操作人员的辐射防护问题，由于重复操作会给操作人员造成剂量的累计。

蒙特卡罗方法在辐射防护领域的应用是该方法的重要的应用领域之一。由于受物理条件的限制，为了得到所求结果，必须借助理论计算。蒙特卡罗方法具有逼真地描述真实的物理过程的特点。具体地说，蒙特卡罗方法具有的优势: ①由于某些核实验或者工程项目耗资巨大且需要很长的时间，而在理论上又无法进行推导，利用蒙卡方法可有效节省资金和时间。②由于蒙卡方法是利用计算机进行模拟实验，可有效避免放射性物质对环境的污染。③对于有些实验，可通过对模拟结果和实验结果的比较，达到减小误差的目的。

4.2 外照射防护

一般采取下面三种方法中的一种，或几种联合应用: ①缩短受照间; ②增大与辐射源之间的距离; ③在人与辐射源之间增加辐射屏蔽。辐射屏蔽在辐射防护领域占有相当重要的地位，用MCNP程序进行屏蔽计算，最重要的就是要设置好粒子源和粒子探测器，在输入文件中要设定好源项和计数卡，在计数卡设定好粒子探测器的种类、位置。

4.3 内照射不容忽视

放射线辐射作PET/CT检查需注入体内具有辐射的同位素，虽然半衰期短，但也可能存在低剂量敏感，加之全身CT扫描，多排或单排CT，都将接受一定剂量辐射，可能增加患癌症的可能，也可造成生物体近期或远期的损害。

4.4 技术维护复杂，设备价格昂贵

PET/CT使用中需进行复杂的技术校准，对PET需经常校准其线性、均匀性和能量。医院或附近应具备生产正电子药物的小型回旋加速器。该设备价格昂贵，且需专门建造防放射辐射泄漏的加速器机房，配备具有专业知识的专职工程师制药和保障机器的正常运行。