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    技術支持

    現代核醫學的顯像利器SPECT-CT

    發布時間:2021-10-19 編輯:代美玲

    1.什么是SPECT-CT?

    SPECT-CT全稱為單光子發射及X射線計算機斷層成像系統(圖1),它是一種聯合系統,能夠實現一次顯像便可獲取具有代謝功能信息的SPECT圖像和具有解剖結構信息的CT圖像(圖2)。

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    圖1 SPECT-CT模型機

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    圖2 醫學影像學

    注:fMRI:功能性磁共振成像;PET:正電子發射計算機斷層顯像;SPECT:單光子發射計算機斷層裝置;CT:X射線計算機體層攝影設備;MRI:磁共振成像。            

    傳統SPECT成像

    SPECT成像是將放射性示蹤劑引入人體內,探測并記錄引入人體內靶組織或器官的放射性示蹤劑發射的γ射線,并以影像的方式顯示出來(圖3)。其特點是能夠提供有關臟器或病變的血流、功能、代謝和受體等信息,可以實現疾病的早期診斷,但是不能反映詳細的解剖結構信息,無法實現病變的精確定位。

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    圖3 SPECT成像原理圖

    傳統CT成像

    CT成像是使用外部X射線圍繞人體檢查部位一定厚度的層面進行旋轉掃描,接收透過該層面的X射線,經計算程序轉換并以影像的方式顯示出來(圖4)。其特點是能夠提供臟器或病變的結構信息以及精確的解剖定位,但無法反映其功能狀態。

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    圖4  CT成像原理圖

    (圖片來源:http://slidesplayer.com)

    SPECT-CT成像

    SPECT-CT成像即在一次掃描程序中順序執行SPECT成像和CT成像(或先CT成像后SPECT成像),從而一次性獲取SPECT圖像和CT圖像。利用多模態圖像融合技術發揮SPECT和CT兩種影像學優勢的同時彌補各自的不足,提高圖像的信息量,實現1+1>2的診斷效能。此外,還可以利用CT圖像對SPECT圖像進行精確的衰減校正,為SPECT圖像的定量分析提供可靠依據。

    2.SPECT-CT的技術優勢

    SPECT-CT融合圖像

    利用多模態圖像融合技術對一次獲取的SPECT圖像和CT圖像進行計算生成的SPECT-CT融合圖像,相較于單模態的SPECT圖像,為SPECT圖像的正確解釋提供了寶貴的解剖學信息,可以清晰定位病灶以及提供病灶周圍的組織結構信息,可以顯著提高核醫學診斷的準確度。(SPECT-CT融合圖像示例圖如圖5和圖6所示)

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    圖5  盆腔部位的SPECT-CT影像。(從上到下3行依次為SPECT圖像、CT圖像和SPECT-CT融合圖像。從左到右的4列依次為掃描部位的橫斷面、冠狀面、矢斷面和掃描部位的3D圖)

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    圖6  胸腔部位的SPECT-CT影像。(從上到下3行依次為SPECT圖像、CT圖像和SPECT-CT融合圖像。從左到右的4列依次為掃描部位的橫斷面、冠狀面、矢斷面和掃描部位的3D圖)

    SPECT圖像精確的衰減校正

    由于γ射線在人體內的衰減,導致臨床上對SPECT圖像進行測量的各種功能參數往往和真實值有一定的誤差,使得SPECT無法進行準確的定量計算。而γ射線在人體內的衰減是非線性不均勻的,與組織密度和厚度密切相關,因此,攜帶組織結構信息的CT圖像成為了對γ射線進行衰減校正的最佳模型,從而使得SPECT圖像的定量計算成為可能(圖7 和圖8分別是均勻水模型和肺通氣的SPECT圖像)。

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     圖7  均勻水模型的SPECT重建圖像。(a)水模型的CT圖像,(b)濾波反投影法(FBP)重建結果圖,(c)為迭代法(OSEM)重建結果圖,(d)帶有CT衰減校正重建結果圖。(圖像(b)和(c)中明顯出現了邊緣亮,中間暗的情況,這是由于γ射線本身在組織內的非線性不均勻衰減導致的,圖(d)表明使用CT進行衰減校正有效解決了伽瑪射線的衰減問題。)

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    圖8  肺通氣SPECT圖像。(a)FBP重建結果圖,(b)OSEM重建結果圖,(c)帶有CT衰減校正的OSEM重建結果圖。

    綜合SPECT-CT上述的技術優勢,我們可以說SPECT-CT的出現使得核醫學不再是“模糊圖像”(Unclear Image)!

    3.SPECT-CT的臨床應用及市場前景

    SPECT-CT作為SPECT系統和CT系統的聯合,不僅能夠實現骨科、心臟病學、腫瘤學和神經病學等領域的SPECT-CT聯合檢查,也可以執行單獨的核醫學檢查或放射學檢查,具備核醫學設備和CT設備的所有功能,能夠滿足核醫學和放射學的臨床應用需求。

    SPECT-CT憑借其技術優勢和臨床應用優勢,市場需求正在逐年增加。截止到2019年底,國內單光子顯像設備共903臺(圖9)。在這903臺的單光子顯像設備中,SPECT-CT占比55%,且呈逐年增加的趨勢。從目前的發展趨勢來看,國內單光子顯像設備市場和臨床應用基本傾向于SPECT-CT,單獨的SPECT正在被逐步邊緣化。

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    圖9  2011~2019國內單光子顯像設備數量及類型分布統計

    (統計數據來源:中華核醫學分會《全國核醫學現狀普查簡報》。)

    更值得注意的是,國產SPECT-CT至今沒有注冊產品, SPECT-CT只能依靠進口,每年進口量約為50臺左右,且年增長速度在30%左右。因此,中國核醫學影像設備的未來和發展還需要國內醫學影像設備廠商和核醫學從業人員的共同努力,早日實現國產SPECT-CT的臨床使用,打破國外壟斷。

    濱松光子科技(廊坊)有限公司是北京濱松全資子公司,深耕核醫學影像設備開發22年,始終致力于系統、應用的研究,可以為醫療機構與從事核醫學領域的企業提供整機、部件等服務,共同孵育SPECT及SPECT-CT產品,為國產核醫學基礎設備的開發提供豐潤的土壤,為推動醫療事業發展,服務人類健康進步而努力。





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