正电子发射型计算机断层显像-PET

◇综述与讲座◇摘要正电子发射型计算机断层显像技术（posi-tron emission tomography ，PET ）在中枢神经系统（CNS ）药物研发中发挥重要作用。

PET 可以定量研究CNS 药物在脑组织体液中的生物分布，药代动力学，与靶点相互作用，提供药物浓度与受体占有率的定量关系。

本综述总结了PET 在CNS 药物研发中的定量分析手段，包括药代动力学分析以及受体占有率分析中常用的方法与数学公式。

同时，本综述也总结了PET 在CNS 新药研发中的应用，为后续CNS 的新药研发提供新的思路与方向。

关键词正电子发射型计算机断层扫描；中枢神经系统；新药研发；药代动力学；受体占有率中图分类号：R971文献标志码：A文章编号：1009-2501(2024)03-0316-12doi ：10.12092/j.issn.1009-2501.2024.03.0101背景正电子发射型计算机断层显像（positronemission tomography ，PET ）的基本原理是将正电子（β+）放射性核素（如11C 、13N 、15O 、18F 等）标记的药物，靶向到靶器官或者靶组织，参与人体生理、生化代谢过程。

这些核素在衰变的过程中产生正电子，正电子行进1～2mm 以内，与电子发生湮灭辐射，产生一对飞行方向相反、能量相同的光子［1-2］。

PET 就是通过探测这一对光子来表征衰变的发生。

通过图像重建，获得标记的化合物在体内的分布情况。

PET 灵敏度高，可以追踪到比ED 50值低的药物浓度产生的药理反应，并且由于PET 分析中使用的放射性标记配体的化学量通常为皮摩尔级别，患者受到的辐射暴露也很低［3］。

然而，PET 的不足之处是不能提供某些病灶的精细解剖定位诊断。

而电子计算机断层扫描技术（computed tomography ，CT ）和磁共振成像技术（magnetic resonance imaging ，MRI ）则可以用于人体内部解剖结构的精密成像，因此PET 可与其他分子成像方式相结合以弥补自身不足，如PET-CT 和PET-MRI ，从而可以同时提供详细的解剖学以及功能性方面的数据。

正电子发射型计算机断层扫描仪（PET/CT）性能参数一、货物用途设备用于全身各脏器的功能代谢显像，尤其是肿瘤、心脑疾病的精准诊断及研究二、主要部件及性能参数提供最新最高端PET/CT设备三、基本结构1.PET系统1.1PET探测器：环数、晶体1.2 光电倍增管：数量、类型1.3采用CT衰减矫正1.4提供日常原厂质控、校准源：类型、数量、活度/根1.5TOF重建技术(包含软、硬件)2.提供128层以上CT2.1探测器：材料、最大层数、2.2球管：球管最低保用次数(万秒)3提供闭合式一体化机架：内置激光定位系统、交互式应答系统、孔径、驱动方式、冷却方式、开放门控接口4.扫描床:最大水平移动范围（cm）提供安全绑带、碰撞报警装置、承重量（kg）5计算机系统5.1 工作站：采集工作站、处理工作站2套5.2 采集工作站硬件配置：主频内存（GB）、硬盘容量（TB）数据外存方式、医学影像专用显示器（LCD）5.3 处理工作站硬件配置：主频、内存（GB）、硬盘容量（TB）、数据外存方式、客户端、医学影像专用显示器（LCD）5.4 网络要求：DICOM 3.0、DICOM RT5.辅助设备:头托、质控模型、PET NEMA质控模型、CT质控模型、PET-CT融合质控模型四、应用软件1 PET应用软件1.1 图像采集软件（包含静态, 动态, 门控, 3D,List mode, 脑，心脏专用等）1.2 图像处理（重建）软件1.3 图像显示软件1.4 定量分析软件（SUV，VOI)1.5 校正软件1.6 质量控制软件1.7 NEMA测试软件1.8 3D迭代重建软件1.9 肿瘤疗效评估软件1.10 其他软件2 CT应用软件2.1 图像采集软件2.2 图像处理（重建）软件2.3 图像显示软件2.4 图像分析软件2.5 校正软件2.6 质量控制软件2.7 辐射剂量计算软件2.8 低剂量软件2.9 放疗模拟定位和放疗计划2.10 自动剂量调节软件2.11 其他软件3 PET/CT应用软件3.1 同机图像融合软件3.2 异机图像融合软件3.3 图像处理软件3.4 图像显示软件3.5 图像分析软件3.6 校正软件3.7 质量控制软件3.8 图像传输软件3.9 其他软件五、辅助配件1.高压注射器2台2.中文报告系统1套3.激光打印机1套4.放疗定位灯1台5.PET入墙注射防护台6.自动注射系统7.辐射防护用品7.1 钨合金药物分装翻转防护罐1个（30ml）7.2 注射器钨合金防护套（3cc和5cc规格）各1套7.3药物转运防护罐7.4正电子药物使用废物桶7.5个人防护：铅眼镜（平光、近视300、近视500度）、柔软性铅背心、铅帽、铅围脖四件为1套、共3套（0.5mmPb）7.6 数字化辐射剂量监测系统（需涵盖整个PET/CT楼放射工作场所及周边环境）1套8.阅片电脑+竖屏6套。

petct的显像原理
PET-CT（正电子发射计算机断层诊断）是一种结合了正电子
发射断层扫描（PET）和计算机断层扫描（CT）两种影像技
术的组合技术。

它的显像原理如下：
1. PET技术：PET主要使用放射性同位素标记的生物活性分子（例如葡萄糖）作为示踪剂。

当放射性同位素分子进入体内后，它们会与体内特定的生物分子发生相互作用并释放出正电子。

正电子会迅速与体内的电子相碰撞，产生两个相互运动的伽马射线。

PET仪器可以检测到伽马射线，通过测量伽马射线的发射位置和强度，可以确定放射性同位素的分布情况。

2. CT技术：CT利用X射线对人体进行断层扫描。

在CT扫描时，X射线发射器会在不同的角度下对人体进行透射扫描，然后通过相应的探测器接收透射扫描的X射线信号。

计算机会
对接收到的信号进行处理，重构出人体各个断面的图像。

PET-CT技术的显像原理是将PET和CT的数据进行注册和融合。

首先进行CT扫描，获取高分辨率的解剖结构图像；然后
在相同的位置进行PET扫描，获取代谢或功能信息的图像。

最后，通过特定的软件将CT和PET的图像进行配准和融合，得到一张结合了解剖结构和代谢/功能信息的综合图像。

通过PET-CT技术，医生可以同时获得患者体内的解剖结构信
息和代谢/功能信息，从而更准确地诊断疾病、评估疾病的进展，并为治疗方案的制定提供指导。

PET/CT简介Contents1.概述 (2)1.1 PET、CT、PET/CT概念 (2)1.2 PET/CT技术发展和应用过程简述 (3)2.PET原理及结构 (4)2.1 PET原理 (4)2.2 PET结构 (6)3.CT原理及结构 (7)3.1 CT原理 (7)3.2 CT结构 (8)4.PET/CT原理及结构 (9)5.PET/CT软件结构及功能 (12)6.PET/CT操作过程概述 (14)6.1 PET/CT扫描操作基本采集概述 (15)6.2 PET、CT图像融合操作概述 (15)7.PET/CT临床应用检查流程概述 (15)8.PET/CT图像质量注意事项 (18)9.PET/CT市场情况简介 (18)9.1 PET/CT市场保有量统计 (18)9.2 PET/CT市场保有量国别结构统计 (19)9.3 PET/CT市场保有量品牌结构统计 (20)1.概述1.1 PET、CT、PET/CT概念PET是正电子发射计算机断层显像（Positron Emission computed Tomography）的英文缩写。

将标有带正电子化合物的放射性核素注射到受检者体内，让受检者在ＰＥＴ的有效视野范围内进行ＰＥＴ扫描，放射核素发射出的正电子与组织中的负电子结合发生湮灭辐射，产生两个能量相等（511 ＫｅV）、方向相反的γ光子。

两个光子被两个探测器探测到并判断为一个符合事件，探测系统探测到大量的符合事件，对数据进行分类后，得出不同符合线方向上的事件量，通过电子计算机处理，重建出人体内正电子核素聚集分布的断层图像。

CT是电子计算机X射线断层成像系统（X-Ray computed tomography）的英文简称。

用X射线发生器发射的 X射线对人体投射，经探测器测定透射人体后的X放射量，对数据进行分类后，得出不同透射方向上的放射量，通过电子计算机处理，重建出人体组织密度和成分分布的断层图像。

正电子发射断层扫描正电子发射断层扫描（PET）可以了解人体身体内部脏器的三维图像，而且图像可以清晰的显示我们重点关注的部位，包括不正常区域，并能显示在某一特定功能下组织器官的运行情况。

PET扫描通常与CT扫描相结合，从而提供更详细的图像信息，即我们熟知的PET－CT。

而PET扫描也可以与磁共振成像（MRI）相结合，被称为PET－MRI。

为什么使用PET扫描？PET扫描的优点是，它可以显示出身体某一部位的工作情况，而不是仅仅是该部位本身的外型。

尤其对于癌症确诊、癌症的远处转移对治疗的反应性方面PET扫描具有明显的优势。

对于冠脉搭桥手术和癫痫的脑部手术，PET扫描也能起到很好的辅助作用。

对于老年痴呆等影响大脑功能的疾病，PET扫描也可以协助其诊断。

PET扫描是如何运行工作的？PET扫描是通过检测辐射发出的物质（即放射性示踪剂分布在体内不同的部位）。

大部分的PET的放射性示踪剂为氟脱氧葡萄糖（FDG），这种糖与自然代谢产生的糖类似，以至于人体会按照同样的方式对FDG进行处理。

通过分析FDG在各个地方存在与否，从而分析出身体某个脏器的功能和识别出异常情况。

举个例子：FDG在身体某个组织高度聚集将有助于识别肿瘤细胞，因为肿瘤细胞对于糖的利用来说是高于正常细胞的。

在PET扫描时会发生什么？PET扫描一般在门诊进行，这就意味着你不用在医院过夜。

很重要的是，你必须按时到达你检查的地方，因为放射性示踪剂的有效期很短，如果迟到，你就只能放弃检查了。

准备工作你的预约信里会提到在你准备扫描前的一切注意事项。

六小时前禁食，可食用流质，但最好只是饮水。

预约后24小时尽量避免剧烈运动。

扫描的时候最好穿着宽松舒适的衣服，有的时候医院会要求你更换成病员服再进行扫描。

尽量避免穿戴首饰和含有金属的衣物（比如：拉链），如果穿戴上诉衣物在PET扫描的时候应先脱去。

放射性示踪剂的注射在扫描前，放射性示踪剂会从你手臂或手的静脉内注入，大约一个小时后，它将会被你身体内的细胞所吸收。

PET-CTPET全称为正电子发射计算机断层显像（positron emission tomography PET），是反映病变的基因、分子、代谢及功能状态的显像设备。

它是利用正电子核素标记葡萄糖等人体代谢物作为显像剂，通过病灶对显像剂的摄取来反映其代谢变化，从而为临床提供疾病的生物代谢信息。

PET采用正电子核素作为示踪剂，通过病灶部位对示踪剂的摄取了解病灶功能代谢状态，可以宏观的显示全身各脏器功能，代谢等病理生理特征，更容易发现病灶。

CT可以精确定位病灶及显示病灶细微结构变化；PET/CT融合图像可以全面发现病灶，精确定位及判断病灶良恶性，故能早期，快速，准确，全面发现病灶。

作用PET的独特作用是以代谢显像和定量分析为基础，应用组成人体主要元素的短命核素如11C、13N、15O、18F等正电子核素为示踪剂，不仅可快速获得多层面断层影象、三维定量结果以及三维全身扫描，而且还可以从分子水平动态观察到代谢物或药物在人体内的生理生化变化，用以研究人体生理、生化、化学递质、受体乃至基因改变。

近年来，PET在诊断和指导治疗肿瘤、冠心病和脑部疾病等方面均已显示出独特的优越性。

原理一、PET显像的基本原理PET是英文Positron Emission Tomography的缩写。

其临床显像过程为：将发射正电子的放射性核素（如F－18等）标记到能够参与人体组织血流或代谢过程的化合物上，将标有带正电子化合物的放射性核素注射到受检者体内。

让受检者在PET的有效视野范围内进行PET显像。

放射核素发射出的正电子在体内移动大约1mm后与组织中的负电子结合发生湮灭辐射。

产生两个能量相等（511 KeV）、方向相反的γ光子。

由于两个光子在体内的路径不同，到达两个探测器的时间也有一定差别，如果在规定的时间窗内（一般为0－15 us），探头系统探测到两个互成180度（士0．25度）的光子时。

即为一个符合事件，探测器便分别送出一个时间脉冲，脉冲处理器将脉冲变为方波，符合电路对其进行数据分类后，送人工作站进行图像重建。

PET/CTPET/CT是一种将PET（功能代谢显像）和CT（解剖结构显像）两种影像技术有机地结合的新型影像设备，是将微量的正电子核素示踪剂注射到人体内，然后采用特殊的体外探测仪（PET）探测这些正电子核素人体各脏器的分布情况，通过计算机断层显像的方法显示人体的主要器官的生理代谢功能，同时应用CT技术为这些核素分布情况进行精确定位，使这台机器同时具有PET 和CT的优点，发挥出各自的最大优势。

中文名正电子发射断层显像/X 线计算机体层成像仪PET/CTPET/CT（positron emission tomography / computedtomography ）全称为正电子发射断层显像/X 线计算机体层成像仪，是一种将PET（功能代谢显像）和CT（解剖结构显像）两种先进的影像技术有机地结合在一起的新型的影像设备. 它是将微量的正电子核素示踪剂注射到人体内，然后采用特殊的体外探测仪（PET）探测这些正电子核素人体各脏器的分布情况，通过计算机断层显像的方法显示人体的主要器官的生理代谢功能，同时应用CT 技术为这些核素分布情况进行精确定位，使这台机器同时具有PET 和CT 的优点，发挥出各自的最大优势[1] 。

PET/CT是PET和CT的组合体，将PET和CT设计为一体，由一个工作站控制[2] 。

单PET进行核医学显像时，有其它诊断设备无法比拟的早期发现灵敏性等优越特性，但因药物及其原理所限，其定位精度不够好，有厂商后来将PET和CT设计为一体，扫描时根据需求同时进行PET显像和CT显像[3] ，并由工作站将两种图像融合到一起，以达到更好的鉴别和定位。

2 发展历史编辑PET/CT近年来，影像诊断学的一个重要进展，就是图像融合技术的发展与应用。

图像融合包括硬件与软件，是一个全自动图像配准及多种图像的解读技术，它不仅具有全自动的功能与解剖图像的融合，还可以让具有不同特征的影像在同一平台显示、解读，对比与分析，为临床诊断与治疗之间架起了一座高速、流畅的桥梁。