郭晉綱，任 媛，莊 坤，趙周社,馬興榮,鄭永明

1. 山西省腫瘤醫(yī)院(太原，030013) 2. 通用電氣有限公司(上海，200233) 3. GE醫(yī)療系統(tǒng)集團(tuán)(上海，201203)

多模態(tài)影像設(shè)備(SPECT/CT)的應(yīng)用

郭晉綱1，任 媛1，莊 坤1，趙周社2,馬興榮3,鄭永明1

1. 山西省腫瘤醫(yī)院(太原，030013) 2. 通用電氣有限公司(上海，200233) 3. GE醫(yī)療系統(tǒng)集團(tuán)(上海，201203)

核醫(yī)學(xué)分子成像是分子影像技術(shù)的一種，隨著分子影像技術(shù)的發(fā)展，將多種模式醫(yī)學(xué)影像成像技術(shù)結(jié)合的SPECT/CT和PET/CT技術(shù)有了一定程度的發(fā)展。但SPECT/CT的應(yīng)用卻遠(yuǎn)沒(méi)有PET/CT臨床應(yīng)用增長(zhǎng)的速度快。本文重點(diǎn)介紹SPECT/CT技術(shù)的進(jìn)展、應(yīng)用和存在的問(wèn)題。

多模態(tài)；分子影像;SPECT/CT；進(jìn)展

核醫(yī)學(xué)分子成像是分子影像技術(shù)的一種，它的優(yōu)勢(shì)在于可以將分子醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究的成果通過(guò)分子影像技術(shù)的臨床前期研究直接轉(zhuǎn)化到臨床應(yīng)用中去。它是一種獨(dú)特的成像過(guò)程，通過(guò)由體外探測(cè)注入體內(nèi)的放射性示蹤劑的分布和動(dòng)態(tài)變化獲得分子水平的組織細(xì)胞圖像信息。它除了能提供組織器官簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)圖像，最重要的是能提供組織細(xì)胞在分子水平一些特征性的信息，以顯示組織細(xì)胞代謝、酶和受體特性或基因表達(dá)的信息。核醫(yī)學(xué)分子影像技術(shù)是迄今唯一被廣泛用于臨床的分子影像技術(shù)，并由于其獨(dú)特的技術(shù)也將在個(gè)性化醫(yī)療的研究中發(fā)揮重要的作用。

20世紀(jì)50年代核醫(yī)學(xué)影像一出現(xiàn)，便顯出其功能的不可取代性。早期使用的是伽馬照相機(jī)(Gamma Camera)，它僅僅能夠獲得放射性示蹤劑體內(nèi)分布的二維圖像和二維圖像動(dòng)態(tài)，而使其發(fā)展受到限制；20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層儀(Emission Computed Tomography，ECT)能夠反映體內(nèi)三維、四維圖像信息，提高了病變部位的對(duì)比度。按照體內(nèi)放射性示蹤劑不同ECT又分成正電子發(fā)射斷層成像儀(Positron Emission Tomography，PET)和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像儀(Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT)。前者使用正電子核素標(biāo)記的正電子放射性示蹤劑，后者使用單光子核素標(biāo)記的單光子發(fā)射型示蹤劑。從ECT成像的原理可以看出，ECT所提供的體內(nèi)特征性分子水平信息主要決定于所使用的放射性示蹤劑。而對(duì)生物放射性示蹤劑(或藥物)探測(cè)的靈敏度由ECT設(shè)備特性所決定。所以，ECT設(shè)備對(duì)疾病診斷的特異性是由其所使用的藥物決定，對(duì)疾病探測(cè)的靈敏度由ECT設(shè)備決定。ECT設(shè)備和所使用的放射性藥物結(jié)合起來(lái)決定核醫(yī)學(xué)分子影像技術(shù)在臨床應(yīng)用的價(jià)值。

隨著分子影像技術(shù)的發(fā)展，將多種模式醫(yī)學(xué)影像成像技術(shù)結(jié)合的SPECT/CT和PET/CT技術(shù)有了一定程度的發(fā)展[1]。但是SPECT/CT和PET/CT技術(shù)相比較，盡管SPECT/CT遠(yuǎn)比PET/CT技術(shù)推向臨床應(yīng)用的早。但因多種因素的影響，SPECT/CT的應(yīng)用卻遠(yuǎn)沒(méi)有PET/CT臨床應(yīng)用增長(zhǎng)的速度快。本文重點(diǎn)介紹SPECT/CT技術(shù)的進(jìn)展和存在的問(wèn)題。

1 SPECT設(shè)備成像原理和技術(shù)進(jìn)展

SPECT由探測(cè)器(探頭)、機(jī)架、患者檢查床和圖像采集處理工作站四部分組成。SPECT設(shè)備的探頭是SPECT成像核心。以下主要針對(duì)SPECT探頭部分技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行介紹。

1.1基于Anger伽馬照相機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的SPECT探頭

SPECT探頭由準(zhǔn)直器(Collimator)、晶體(Crystal)、光電倍增管(PhotoMultiplier Tube， PMT)、后續(xù)電路幾部分構(gòu)成[1]。一般用X、Y代表探測(cè)器位置信號(hào)，E代表能量信號(hào)。為了確定來(lái)自每個(gè)PMT光子信號(hào)的位置，需要對(duì)探頭內(nèi)的PMT進(jìn)行加權(quán)處理，PMT距離探頭中心距離不同給予不同的加權(quán)值。對(duì)處于不同位置的PMT即使獲得了相同的信號(hào)，探頭也能區(qū)分其位置。這樣來(lái)自探頭的X、Y信號(hào)確定來(lái)自探頭的光子位置，來(lái)自探頭X、Y位置信號(hào)與來(lái)自探頭光子信號(hào)能量無(wú)關(guān)。E信號(hào)的大小與光子的能量有關(guān)，對(duì)于同一種放射性核素來(lái)自探頭PMT獲得的能量信號(hào)也應(yīng)該是相同的。

晶體有多種類型，比如NaI(Tl)、CsI與LSO。傳統(tǒng)SPECT探測(cè)器中晶體常采用的是NaI(Tl)。晶體接受成像視野內(nèi)的g射線(通過(guò)準(zhǔn)直器后)，g射線和NaI(Tl)晶體相互作用后產(chǎn)生熒光。這些熒光被光電倍增管接受后經(jīng)過(guò)多極放大產(chǎn)生電信號(hào)。g射線主要和晶體發(fā)生光電效應(yīng)，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)奶綔y(cè)能量窗就可以獲得所需要檢測(cè)的g射線。光電倍增管所發(fā)揮的作用就是將從晶體探測(cè)到的微弱熒光信號(hào)放大到可以被精確探測(cè)的電信號(hào)。從晶體發(fā)出的熒光先作用到PMT的光陰極，然后經(jīng)過(guò)PMT的光電倍增管多級(jí)放大后輸出。對(duì)于SPECT設(shè)備來(lái)講，晶體、PMT和后續(xù)線路是探測(cè)器的主要部分。PMT將熒光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的效率僅有20%～25%左右，只有1/4的光子被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。而且PMT體積大(4～8 cm直徑，10～15 cm高度)，PSPMT(Position Sensitivity PMT，PSPMT)高度也在5 cm左右，這樣導(dǎo)致SPECT探測(cè)器體積很難縮小。在SPECT探測(cè)器中需要配置的PMT數(shù)目也多，并且實(shí)際上很難獲得性能一致的PMT，導(dǎo)致SPECT探測(cè)器均勻性下降。多數(shù)個(gè)的PMT也增加后續(xù)電路的復(fù)雜程度。傳統(tǒng)基于晶體、光電倍增管與后續(xù)電路基礎(chǔ)的SPECT技術(shù)，由于從g射線到成像需要的電信號(hào)之間經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)化、處理，因而丟失了大量的信息，同時(shí)也降低了對(duì)來(lái)自體內(nèi)的g射線定位的精確度。盡管有學(xué)者建議采用特殊的準(zhǔn)直器提高SPECT設(shè)備的靈敏度、分辨率，但是這種改變準(zhǔn)直器的方法會(huì)導(dǎo)致于獲得信號(hào)的畸變。而且提高系統(tǒng)的靈敏度、分辨率的能力是非常有限的，特別是很難做到同時(shí)提高系統(tǒng)靈敏度、分辨率。對(duì)于SPECT系統(tǒng)的能量分辨率也無(wú)法作改進(jìn)。傳統(tǒng)基于晶體、光電倍增管與后續(xù)電路基礎(chǔ)技術(shù)的SPECT設(shè)備具有明顯的缺陷。比如，SPECT探頭體積太大，特別是是采用目前常規(guī)PMT后導(dǎo)致SPECT整機(jī)很難小型化，以至于限制了整體性能上的提高。另外，大的SPECT探頭環(huán)境要求也高很難做到高集成化的SPECT/CT，SPECT系統(tǒng)靈敏度和分辨率均很低，限制了SPECT臨床應(yīng)用。

1.2基于晶體和PMT基礎(chǔ)上數(shù)字化技術(shù)SPECT探頭

進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，研究者們?cè)贏nger伽馬照相機(jī)原理的基礎(chǔ)上，對(duì)來(lái)自每一個(gè)PMT模擬信號(hào)先進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)。然后對(duì)數(shù)字信號(hào)再進(jìn)一步放大和處理。并將獲得數(shù)字信號(hào)通過(guò)探頭的X、Y、E矩陣線路部分后，再進(jìn)行后續(xù)各種校正(線性、能量、均勻性等)。將校正后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綀D像處理工作站進(jìn)行平面圖像顯示和斷層圖像的重建。數(shù)字化探頭明顯提高了探頭對(duì)光子信號(hào)處理的速度和精度，從而間接提高了探頭的整體性能。但是，數(shù)字化技術(shù)仍然是基于傳統(tǒng)Anger伽馬照相機(jī)探頭對(duì)光子定位原理。所以，所謂的全數(shù)字化技術(shù)對(duì)SPECT探測(cè)器并無(wú)實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)。

目前，提供的商品化的SPECT探頭多數(shù)也已經(jīng)是全數(shù)字探頭。GE公司的Millennium MG和MPR設(shè)備采用的是“非Anger伽馬照相機(jī)”技術(shù)。在探頭內(nèi)使用正方形PMT后可以采用矩陣陣列模式來(lái)排列PMT，并對(duì)來(lái)自每一個(gè)PMT信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后做進(jìn)一步的處理。這樣非常容易精確的確定來(lái)自探頭X、Y位置信號(hào)。在MG和MPR探頭中采用了相關(guān)信號(hào)增強(qiáng)技術(shù)CSE(Correlation Signal Enhanced，CSE)技術(shù)使得來(lái)自探頭的信息提高28 %以上，這樣就明顯提高了平面和斷層SPECT圖像質(zhì)量。

1.3基于半導(dǎo)體探測(cè)器成像技術(shù)的SPECT探頭技術(shù)

碲鋅鎘(Cadmium-Zinc-Telluride，CZT)半導(dǎo)體探測(cè)器是國(guó)際上最新研究出來(lái)的一種新型射線探測(cè)器[2-3]。它具有很高的探測(cè)效率，與傳統(tǒng)的碘化鈉閃爍體探頭相比，它具有更高的能量分辨率。在室溫情況下，CZT半導(dǎo)體探測(cè)器可以直接將g射線轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。CZT探測(cè)器成像原理是：當(dāng)具有電離能力的射線和CZT晶體作用時(shí)，晶體內(nèi)部產(chǎn)生電子和空穴對(duì)，并且數(shù)量和入射光子的能量成正比。帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴朝不同的電極運(yùn)動(dòng)，形成的電荷脈沖經(jīng)過(guò)前放大變成電壓脈沖，其強(qiáng)度與入射光子的能量成正比。經(jīng)過(guò)前放大出來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)再放大后續(xù)電路處理進(jìn)行圖像重建。CZT探測(cè)器在室溫狀態(tài)下能夠處理200萬(wàn)光子/ (s.mm2)。2000年后由于生產(chǎn)技術(shù)和工藝的大幅度改進(jìn)，從而保證在室溫下CZT探測(cè)器的性能和穩(wěn)定性得到質(zhì)的提高。

CZT半導(dǎo)體探測(cè)器易于加工成像素陣列探測(cè)器。配合橋接的硅集成信號(hào)讀出電路，可做成緊湊、高效、高分辨率的g射線成像裝置，可廣泛用于安檢、工業(yè)探傷、醫(yī)學(xué)診斷、天體g線望遠(yuǎn)鏡等多個(gè)領(lǐng)域。CZT半導(dǎo)體探測(cè)器的SPECT成像儀具有如下特點(diǎn)：

(1) 縮小了傳統(tǒng)SPECT探測(cè)器的體積 CZT半導(dǎo)體探測(cè)器直接取代了傳統(tǒng)晶體、PMT，明顯縮小探測(cè)器的體積，整體探測(cè)器可以通過(guò)高度集成化的線路來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于探測(cè)器體積小，采用屏蔽需要的材料也就少，所以明顯減輕了整個(gè)SPECT設(shè)備探頭的重量；

(2) 直接獲得來(lái)自探測(cè)器光子的位置信號(hào)和能量 對(duì)于半導(dǎo)體探測(cè)器無(wú)需使用傳統(tǒng)Anger伽馬照相機(jī)對(duì)光子的定位模式來(lái)確定光子位置和能量信號(hào)；

(3) 提高SPECT探測(cè)器的性能 具有高的能量分辨率，同時(shí)提高系統(tǒng)靈敏度、分辨率。

對(duì)于CZT探測(cè)器的SPECT首先是提高能量分辨率。SPECT系統(tǒng)高的能量分辨率對(duì)于提高病灶的對(duì)比度非常重要的。提高SPECT系統(tǒng)靈敏度不但可以縮短掃描時(shí)間，也可以降低對(duì)患者注射的放射性示蹤劑的用量。CZT探測(cè)器具有模塊結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在SPECT探測(cè)器制作中可以方便進(jìn)行組合。這樣可以設(shè)計(jì)成各種專用的SPECT。這些均是CZT探測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)。盡管已經(jīng)有商品化的CZT探測(cè)器的SPECT設(shè)備被應(yīng)用于臨床[3-4]，但是CZT探測(cè)器也有其不足。那就是成本高、短期內(nèi)還不能被用于普通的SPECT或PET設(shè)備。

2 SPECT/CT設(shè)備

自Lang TF等首次介紹SPECT/CT技術(shù)以來(lái)[4]，SPECT/CT技術(shù)已經(jīng)有長(zhǎng)足的進(jìn)步。在2001年GE推出商品化同一機(jī)架上SPECT/CT設(shè)備[5-7]。但實(shí)質(zhì)上仍然是將SPECT技術(shù)和成熟的CT技術(shù)結(jié)合起來(lái)的產(chǎn)物。CT在SPECT圖像中的應(yīng)用包括SPECT和CT圖像融合來(lái)提高對(duì)SPECT圖像發(fā)現(xiàn)病灶的定位，以及采用CT圖像對(duì)SPECT圖像進(jìn)行衰減校正。按照SPECT/CT設(shè)備中SPECT和CT結(jié)合的方式有二種形式：一是SPECT與CT位于同一機(jī)架整合的SPECT/CT；二是SPECT與CT位于不同機(jī)架組合的SPECT/CT。

2.1SPECT與CT位于同一機(jī)架整合的SPECT/CT

這類結(jié)構(gòu)最典型的代表就是鷹眼(Hawkeye)技術(shù)。該技術(shù)是將CT高壓發(fā)生器、X射線管球、CT的X射線探測(cè)器安裝在SPECT的滑環(huán)機(jī)架上，這樣SPECT和CT位于同一機(jī)架。這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是：因?yàn)镾PECT和CT位于同一機(jī)架，SPECT/CT設(shè)備整體體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性高，對(duì)分別獲得的SPECT和CT圖像能夠達(dá)到高精度圖像融合的目的。這種SPECT和CT圖像從同一機(jī)架獲得的圖像融合也被稱為“自身圖像配準(zhǔn)技術(shù)”(Inherent Registration)。該技術(shù)另外的優(yōu)點(diǎn)是CT旋轉(zhuǎn)的速度比較低。不僅能夠獲得每一個(gè)SPECT床位的平均CT圖像(CT旋轉(zhuǎn)一圈/14 s)以保證CT圖像與SPECT圖像達(dá)到最佳的匹配，而且這樣CT旋轉(zhuǎn)震動(dòng)對(duì)SPECT探頭性能的影響也就很小，可以被忽視。使用超低劑量X射線CT圖像來(lái)完成SPECT與CT圖像融合，顯著降低來(lái)自CT的X射線對(duì)患者輻射劑量。但是，這種將SPECT和CT位于同一機(jī)架的技術(shù)也存在限制CT性能的提高。比如，CT掃描速度和高壓發(fā)生器功率的提高等。自推出單排螺旋CT的Hawkeye后，最近又推出了帶有4排CT的Hawkeye 4。采用全新的圖像重建技術(shù)明顯提高了Hawkeye 4 CT圖像的質(zhì)量(信噪比)。

2.2SPECT與CT位于不同機(jī)架組合的SPECT/CT

為了提高CT掃描速度就需要采用SPECT和CT組合式的機(jī)架形式[8-9]。這類SPECT設(shè)備是將SPECT和CT放置在同一底座上，一般采用SPECT機(jī)架在前，CT機(jī)架在后的模式，這樣主要是為了SPECT/CT設(shè)備不影響SPECT的臨床應(yīng)用。同時(shí)需要在底座上裝有軌道以便能夠?qū)T設(shè)備推開(kāi)，使得SPECT和CT具有一定距離，這樣便于安裝、調(diào)試和維修。但是，SPECT探頭和機(jī)架的存在卻限制了位于SPECT機(jī)架后的CT部分臨床應(yīng)用。比如：對(duì)于大范圍CT增強(qiáng)掃描(很不方便)，CT不能完成機(jī)架傾斜角度掃描等。SPECT探頭因?yàn)楣逃屑夹g(shù)限制和采用屏蔽等，使得SPECT探頭部分很重，高速旋轉(zhuǎn)的CT導(dǎo)致CT機(jī)架的震動(dòng)對(duì)于SPECT探頭性能(均勻性，線性，能量分辨率等)均有非常明顯的影響。所以，對(duì)于SPECT/CT中的CT需要在使用中盡量避免使用快速掃描的CT。另外，此類CT給患者帶來(lái)的輻射劑量是Hawkeye 類的4倍以上，所以在SPECT/CT使用中盡量采用低級(jí)量CT，以減少對(duì)受檢者的輻射吸收劑量。這類SPECT/CT組合機(jī)架也有其優(yōu)點(diǎn)就是：SPECT/CT中的CT(2，4，6，16，64或128排)可以任意選擇，不受技術(shù)的限制。

從工程設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，要提高SPECT/CT中CT性能，就需要將SPECT探頭部分重量明顯的降低。最佳的選擇是選擇半導(dǎo)體探測(cè)器的SEPCT探頭，這樣可以顯著降低SPECT探頭整體的重量。對(duì)于基于晶體和PMT基礎(chǔ)上的SPECT也可以選擇具有高性能、短的PMT的 SPECT探頭，這樣盡管沒(méi)有達(dá)到CZT探頭降低探頭重量的程度，也可以將SPECT探頭重量在一定程度上減小和縮小。降低SPECT探頭重量后能夠提高SPECT設(shè)備整體壽命、保證SPECT設(shè)備性能和斷層圖像的質(zhì)量。

2.3SPECT/CT設(shè)備與PET/CT設(shè)備異同

SPECT/CT和PET/CT設(shè)備之間相同之處在采用CT圖像對(duì)SPECT或PET圖像進(jìn)行衰減校正和進(jìn)行同機(jī)圖像融合。不同之處在于PET/CT中對(duì)CT圖像是100%依賴的，每次PET圖像采集均必須使用同機(jī)的CT圖像進(jìn)行衰減校正。比如，GE公司最近推出的經(jīng)濟(jì)型PET/ CT(InfiniaVC Hawkeye 4)，在完成PET圖像采集處理時(shí)就要求對(duì)每個(gè)床位PET圖像進(jìn)行CT掃描，然后對(duì)PET圖像進(jìn)行衰減校正。而SPECT圖像衰減并沒(méi)有像PET圖像那樣對(duì)CT圖像完全依賴。對(duì)于SPECT檢查項(xiàng)目而言，并不是所有的檢查項(xiàng)目均需要對(duì)SPECT圖像進(jìn)行衰減校正和采用CT圖像對(duì)病灶進(jìn)行定位。比如，以下的核醫(yī)學(xué)圖像并非需要CT圖像定位或衰減校正：

(1)常規(guī)平面掃描的圖像和平面動(dòng)態(tài)顯像。比如：全身骨骼掃描、甲狀腺顯像平面顯像，腎臟、肝臟、胃排空等臟器的動(dòng)態(tài)顯像;

(2)SPECT斷層發(fā)現(xiàn)位于體表部位的病灶或大片狀的病灶。比如：骨骼系統(tǒng)斷層發(fā)現(xiàn)位于骨骼系統(tǒng)病灶清楚的斷層圖像、一些體重輕的心肌SPECT斷層圖像、肺灌注或通氣顯像等；

(3)腹式呼氣明顯的受檢者，用CT圖像對(duì)SPECT進(jìn)行衰減校正其實(shí)是“一把雙刃劍”。CT圖像如果采集速度太快，必然導(dǎo)致CT圖像和SPECT圖像不匹配(即使是同一受檢者，CT在幾秒中完成的掃描的圖像和SPECT在5 min左右完成的圖像之間必然存在差異)。所以，校正后的SPECT圖像反而不如沒(méi)有進(jìn)行校正的SPECT圖像真實(shí)；

(4)對(duì)于兒童或血液系統(tǒng)疾病受檢者，常規(guī)的SPECT/CT掃描會(huì)使受檢者吸收2～80 mSv劑量(受檢者的吸收劑量依據(jù)CT圖像掃描劑量而變化)，對(duì)于此類患者最好不要進(jìn)行SPECT/CT掃描[10]；

(5)SPECT成像使用的單光子放射性藥物半衰期一般比正電子藥物的半衰期長(zhǎng)，這樣患者的輻射吸收劑量也會(huì)比PET成像高，所以SPECT/CT掃描中建議CT圖像盡量選擇低的劑量或不用CT掃描；

(6)腦SPECT成像需要MRI圖像進(jìn)行對(duì)病灶定位，而不是CT圖像。

可以看出，對(duì)于SPECT而言，僅僅部分SPECT圖像需要CT圖像來(lái)完成衰減校正或需要采用CT圖像進(jìn)行定位。SPECT/CT發(fā)展不如PET/CT那么快原因。由于SPECT由于對(duì)CT圖像并不是完全依賴的，而且臨床也可以通過(guò)異機(jī)CT圖像融合來(lái)滿足臨床的需要。所以，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)SPECT、SPECT/CT將處于共同存在的狀況。這主要是SPECT和PET/CT設(shè)備發(fā)展方向具有本質(zhì)的不同。

3 SPECT/CT設(shè)備技術(shù)進(jìn)展

最近已經(jīng)有不少的文章討論SPECT/CT不如PET/CT發(fā)展迅速的原因[8]，同時(shí)也對(duì)SPECT/CT中SPECT發(fā)展技術(shù)和CT配置問(wèn)題進(jìn)行了很多的討論。從整體上看，學(xué)者們對(duì)于采用新技術(shù)基礎(chǔ)上的SPECT/CT發(fā)展前景報(bào)以樂(lè)觀態(tài)度，對(duì)于CT選擇基本上認(rèn)為如果進(jìn)行心臟冠脈成像那么就需要選擇64排以上探測(cè)器。

3.1對(duì)SPECT探頭的技術(shù)改進(jìn)和革命性創(chuàng)新

SPECT探頭技術(shù)進(jìn)展包括兩種，一種采用新型CZT半導(dǎo)體探測(cè)器的SPECT探頭，已達(dá)到從整體上提高SPECT/CT設(shè)備的性能；另外一種提高SPECT探頭的技術(shù)就是將SPECT探頭重量減輕，以提高SPECT設(shè)備整體性能。

在2009年3月底全美心臟病學(xué)年會(huì)上正式宣布推出Discovery NM 530c(半導(dǎo)體SPECT)和Discovery NM/CT 570c(半導(dǎo)體SPECT+64排CT)。這款革命性產(chǎn)品均基于其專利的Alcyone技術(shù)，是全球最早采用半導(dǎo)體探測(cè)器的SPECT設(shè)備。由于SPECT探頭部分是采用多個(gè)探頭組合而成，進(jìn)行斷層掃描時(shí)無(wú)需SPECT探頭的旋轉(zhuǎn)就可以獲得三維圖像，這樣就可以在CZT探測(cè)器技術(shù)上組合使用高速旋轉(zhuǎn)的CT。在該設(shè)備上就使用了GE公司的64排VCT的CT，從整體上提高了SPECT/CT的性能。該設(shè)備也被用于臨床前期的動(dòng)物研究中，并獲得了滿意的效果。Alcyone主要優(yōu)勢(shì)如下：

(1) 采集速度大大加快。傳統(tǒng)SPECT的檢查時(shí)間通常為15～20 min，Alcyone完成一次相應(yīng)檢查僅需2～4 min；

(2) 空間分辨率極大地改善。傳統(tǒng)SPECT的固有空間分辨率約4～8 mm，Alcyone的固有空間分辨率可達(dá)2.46 mm；

(3) 能量分辨率更高。傳統(tǒng)SPECT的能量分辨率約為9.5～12 %，Alcyone的能分辨率6.2%；

(4) 更強(qiáng)大的多核素顯像能力；

(5) 圖像質(zhì)量已接近和超過(guò)PET顯像質(zhì)量。由于信號(hào)轉(zhuǎn)換采用全數(shù)字化模式，其圖像對(duì)比度大幅提高；

(6 )固定模式采集避免了運(yùn)動(dòng)偽影；

(7) 可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)斷層掃描及動(dòng)態(tài)門(mén)控?cái)鄬訏呙琛r(shí)間分辨率為1 ms，為斷層首次通過(guò)動(dòng)態(tài)顯像奠定了基礎(chǔ)；

(8) 更加小巧輕便。Discovery NM 530C整機(jī)重量不到1000 kg，機(jī)房面積僅需要2.5 m×3.6 m。

采用降低SPECT探頭重量和體積來(lái)提高SPECT整體性能的技術(shù)目前正在研究中。該技術(shù)盡管無(wú)法與半導(dǎo)體CZT探測(cè)器性能相提并論。但是，在并不縮小SPECT探頭視野情況下，通過(guò)減輕SPECT探頭的重量和體積后提高SPECT整體性能包括：提高SPECT斷層旋轉(zhuǎn)速度以達(dá)到提高采集速度目的、提高了SPECT探頭的穩(wěn)定型、減少SPECT/CT設(shè)備中CT對(duì)SPECT探頭影響來(lái)實(shí)現(xiàn)提高SPECT/CT設(shè)備性能等。基于此類技術(shù)基礎(chǔ)的SPECT探頭比傳統(tǒng)SPECT技術(shù)基礎(chǔ)上的探頭的重量降低了25%以上。

3.2SPECT/CT設(shè)備中對(duì)CT技術(shù)改進(jìn)和提高

這類技術(shù)包括選擇16排或64排以上的CT來(lái)完成對(duì)CT冠脈成像工作，通過(guò)降低CT劑量來(lái)實(shí)現(xiàn)SPECT/CT受檢者吸收劑量的降低。假如SPECT/CT臨床使用僅僅局限于腫瘤研究(骨骼、肺、腦臟器等)，那么一般認(rèn)為選擇16排以下的CT足以滿足臨床需要。假如需要進(jìn)行心臟冠脈成像，那么就需要選擇64排或64排以上的CT探測(cè)器。另外，通過(guò)低劑量掃描技術(shù)(將CT掃描劑量降低一半以上而保證CT圖像質(zhì)量不變的技術(shù))來(lái)從整體上提高SPECT/CT性能。比如，采用20～40mA獲得的CT圖像質(zhì)量與80～150mA基本相同，在不降低CT圖像質(zhì)量的前提下可以將受檢者的輻射吸收劑量降低一倍以上。該技術(shù)目前已經(jīng)獲得了令臨床醫(yī)師非常滿意的效果。就SPECT/CT而言，提高SPECT設(shè)備性能(靈敏度和分辨率)比提高CT探測(cè)器排數(shù)更具有價(jià)值。對(duì)于核醫(yī)學(xué)分子影像來(lái)講[11]，SPECT/CT“核心”是SPECT，而不是CT。

具有高性能的SPECT與來(lái)自獨(dú)立CT設(shè)備的圖像結(jié)合仍然能夠完成核醫(yī)學(xué)分子影像臨床工作。所以，推廣基于CZT技術(shù)的新型SPECT和采用新型PMT的SPECT設(shè)備比推廣傳統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上的SPECT/CT更具有實(shí)際意義。

綜上所述，新型半導(dǎo)體CZT技術(shù)的探測(cè)器SPECT同時(shí)提高SPECT的靈敏度和分辨率，特別是分辨率達(dá)到或超過(guò)一些PET的分辨率。CZT技術(shù)基礎(chǔ)上的SPECT將是SPECT技術(shù)發(fā)展的方向和未來(lái)。SPECT/CT和PET/CT在發(fā)展的方向和臨床使用上具有一些不同。在以后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)SPECT和SPECT/CT將處于共同發(fā)展之中。對(duì)于SPECT/CT設(shè)備中的SPECT將來(lái)會(huì)被半導(dǎo)體技術(shù)的SPECT取代，在短期內(nèi)為了降低SPECT探頭的重量也需要采用一些新型的PMT。

[1] Madsen Mark T. Recent Advances in SPECT Imaging[J]. J Nucl Med ，2011，48(4):661-673.

[2] 趙周社，徐家驊.基于碲鋅鎘半導(dǎo)體探測(cè)器技術(shù)的單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)成像儀設(shè)備和臨床應(yīng)用進(jìn)展[J]. 世界醫(yī)療器械，2009，15(4):72-74.

[3] Tali Sharir，Simona Ben-Haim，Konstantine Merzon，et al. High-speed myocardial perfusion imaging :Initial clinical comparison wth conventional dual detector anger camera imaging [J]. J Am Coll Cardiol Img，2008，1:156-163.

[4] Patton JA，Sandler MP，Berman D. D-SPECT: a new solid state camera for high speed molecular imaging [J]. J Nucl Med. 2006，47(suppl 1):189P.

[5] Lang TF，Hasegawa BH，Liew SC，et al..Description of a prototype emission-transmission computed-tomography imaging system[J]. J Nucl Med,1992，33:1881-1887.

[6] Patton James A，Turkington Timothy G. SPECT/CT physical principles and attenuation correction.[J]. J Nucl Med Technol，2008，36: 1-10.

[7] Bybel Bohdan，Brunken Richard C，DiFilippo Frank P，et al.SPECT/CT imaging: clinical utility of an emerging technology[J]. RadioGraphics. 2008，28: 1097-1113.

[8] Greg Freiherr. Great expectations and the saga of SPECT/CT[J]. Diagnostic Imaging，2009,25：331-334

[9] Buck A K，Nekolla Stephan，Ziegler Sibylle. SPECT/CT[J]. J Nucl Med. 2008，49 : 1305-1319.

[10] Delbeke Dominique，Coleman R Edward，Guiberteau Milton J，et al. Procedure guideline for SPECT/CT imaging [J].J Nucl Med，2006，47: 1227-1234.

[11] 趙周社.分子影像進(jìn)展、發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[J].世界醫(yī)療器械雜志，2009，15(2): 47-49.

MultimodalImagingDevices(SPECT/CT)ResearchApplications

Guo Jinggang, Ren Yuan, Zhuang Kun, Zhao Zhoushe, Ma Xingrong, Zheng Yongming

1. Shanxi Province Tumor Hospital( Taiyuan,030013) 2. General electric co. LTD ( 上海，200233) 3. GE medical systems group( 上海，201203)

nuclear medicine and molecular imaging is a kind of molecular imaging techniques, with the development of molecular imaging techniques, combine images of various patterns of medical imaging of SPECT/CT and PET/CT technology has a certain degree of development.But the application of SPECT/CT was far from PET/CT clinical application of fast growth.This article focuses on SPECT/CT technology progress, application and existing problems

multimodal SPECT/CT technology research and application progress

10.3969/j.issn.1674-1242.2014.01.006

郭晉綱，E-mail:gjgtysx@163.com

R445.3

A

1674-1242(2014)01-0028-06

2013-12-28)