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正子斷層造影

医学成像技术
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正電子發射斷層掃描（英語：Positron emission tomography，簡稱PET）[1]簡稱正子斷層造影、正電子成像術，是一種核醫學臨床檢查的成像技術。PET技術是目前唯一的用解剖形態方式進行功能、代謝和受體顯像的技術，具有無創傷性的特點並能提供全身三維和功能運作的圖像。正電子發射計算機斷層掃描既是醫學也是研究的工具。在腫瘤學臨床醫學影像和癌擴散方面的研究方面有着大量的應用。

正電子發射斷層掃描
ICD-10-PCS（英語：ICD-10 Procedure Coding System）C?3
ICD-9-CM92.0-92.1
MeSHD049268
OPS-301（英語：OPS-301）3-74
典型的正電子發射計算機斷層掃描（PET）設備圖片
偵測器模塊和PET探頭的示意圖（此處為西門子ECAT Exact HR+）
PET數據採集流程示意圖
典型的最大強度投影(MIP) 18F-FDG全身PET影像擷取

準備工作

進行掃描前，人們使用半衰期較短的放射性同位素示蹤劑（或稱為顯影劑，如氟化脫氧葡萄糖，其放射性同位素為氟-18，常用於腫瘤成像），其衰變過程會放射出正電子，將其通過化學反應置換到生物體容易代謝的分子裡，然後把它注射入生物體內（通常進入血液循環）。人們需要等待一段時間，使該分子進入生物體的代謝系統中（常用的氟化脫氧葡萄糖，醣類的一種，一般等待時間在一個小時左右）並集中於需確認的器官，然後將實驗對象或患者安置在影像掃描器上。

掃描器

當注射到人體內的放射性同位素經歷正電子放射衰變時（又稱為正電子的β衰變），它釋放出一個正電子（即一個電子相對應的反粒子），在經歷了幾個毫米的旅行後，正電子將會與生物體中的一個電子遭遇並產生電子對湮滅，產生一對湮滅光子射向幾乎背對背的兩個方向。當它們遇到偵測器中的閃爍晶體物質時，會造成一點光亮，而被光敏感的光電倍增管或雪崩光電二極體所探測到。此種技術依靠對於一對光子的並發事件（同時事例）探測，非同時發生抵達偵測器（即相差幾個奈秒以上的時間）的光子將被視為背景事件而不考慮在其中。

影像重建

PET掃描器獲得的原始數據是一系列由探測器獲得，由正子與電子湮滅產生的一對光子的並發事件。每個並發事件背後，有一個正電子逸出，從而引發一個湮滅事件，在空間中同時射出背向的兩個光子並被捕捉到。

並發事件重組成投影圖像，成為sinograms。sinograms被多角度和方向排列組合後，構成3維圖像。普通的一次PET掃描，數據量達到幾百萬個事例，而相對於電腦斷層掃描（CT）則可以達到幾十億個事例。由此可見，PET數據遭遇的散射和偶發事件（即背景事件）比率遠比CT為多。

事實上，人們需要非常多地對數據進行預處理，校正由隨機並發造成的影響，估計並去除散射的光子，探測頭不工作期（dead-time、每次探測到一個光子之後，探測頭需要一個短暫的恢復時間）的校正，及探測器敏感性校正（為探測頭內在敏感性及由於並發事件發生的角度產生的敏感性）。

安全考慮

PET掃描是非侵入性的，但是會暴露在放射性同位素下。放射總量很少，通常在7個毫單位西弗（Sv）左右。與之相比，在英國平均每年環境輻射達到2.2 mSv，胸部X光輻射0.02 mSv，CT胸部輻射8 mSv，空中乘務人員每年接受輻射2-6 mSv，而在康沃爾郡每年環境輻射達到7.8 mSv。（數據來源，英國國家輻射保護協會）。然而，在臨床應用領域，PET一般與CT同時運用，介於PET對軟組織成像的優勢結合成熟的CT技術，PET/CT是現在商業PET的主要形式，市面上幾乎沒有獨立的醫用PET銷售。

應用

PET可用於腫瘤學診斷。在進行這種檢查前，會先為受試者注射顯影劑氟化脫氧葡萄糖（18F-FDG）。氟化脫氧葡萄糖是一種葡萄糖的類似物。相比普通的葡萄糖分子，氟化脫氧葡萄糖的一個羥基基團被氟的放射性同位素氟-18取代，因此具有放射性，會持續向外放出正電子。因為二碳位上的羥基被氟原子取代，氟化脫氧葡萄糖進入細胞被磷酸化後，不能被進一步代謝；又因帶有電荷，也不能通過細胞膜上的通道蛋白運出細胞。因此，一旦氟化脫氧葡萄糖進入細胞，在氟-18衰變前，較長時間內都會以磷酸化形式留在細胞內。癌細胞對葡萄糖的消耗量較高，因此，如果受試者體內存在癌細胞，在注射氟化脫氧葡萄糖後，癌細胞會攝入相對多的氟化脫氧葡萄糖。由此，利用PET檢測出信號強（放射性強）的部位就可能存在癌細胞。根據得到的檢測結果，就可以達成對惡性腫瘤的診斷[2][3]。

註釋

  1. ^ Bailey, D.L; D.W. Townsend; P.E. Valk; M.N. Maisey. Positron-Emission Tomography: Basic Sciences. Secaucus, NJ: Springer-Verlag. 2005 [2019-01-02]. ISBN 1-85233-798-2. （原始內容存檔於2020-08-06）. 
  2. ^ Zaucha, Jan Maciej; Chauvie, Stephane; Zaucha, Renata; Biggii, Alberto; Gallamini, Andrea. The role of PET/CT in the modern treatment of Hodgkin lymphoma. Cancer Treatment Reviews. July 2019, 77: 44–56 [2020-05-02]. doi:10.1016/j.ctrv.2019.06.002. （原始內容存檔於2021-03-22） （英語）. 
  3. ^ McCarten, Kathleen M.; Nadel, Helen R.; Shulkin, Barry L.; Cho, Steve Y. Imaging for diagnosis, staging and response assessment of Hodgkin lymphoma and non-Hodgkin lymphoma. Pediatric Radiology. October 2019, 49 (11): 1545–1564. ISSN 0301-0449. doi:10.1007/s00247-019-04529-8 （英語）. 

參考文獻

  • Young H, Baum R, Cremerius U; et al. Measurement of clinical and subclinical tumour response using [18F]-fluorodeoxyglucose and positron emission tomography: review and 1999 EORTC recommendations. European Journal of Cancer. 1999, 35 (13): 1773–1782. 
  • Bustamante E and Pedersen PL. High aerobic glycolysis of rat hepatoma cells in culture: role of mitochondrial hexokinase. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 1977, 74 (9): 3735–3739. 
  • Klunk WE, Engler H, Nordberg A, Wang Y, Blomqvist G, Holt DP, Bergstrom M, Savitcheva I, Huang GF, Estrada S, Ausen B, Debnath ML, Barletta J, Price JC, Sandell J, Lopresti BJ, Wall A, Koivisto P, Antoni G, Mathis CA, and Langstrom B. Imaging brain amyloid in Alzheimer's disease with Pittsburgh Compound-B. Annals of Neurology. 2004, 55 (3): 306–319. 
  • Small GW, Kepe V, Ercoli LM, Siddarth P, Bookheimer SY, Miller KJ, Lavretsky H, Burggren AC, Cole GM, Vinters HV, Thompson PM, Huang SC, Satyamurthy N, Phelps ME, and Barrio JR. PET of brain amyloid and tau in mild cognitive impairment. New England Journal of Medicine. 2006, 355 (25): 2652–2663. 

參見

外部連結

 
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