核医学与PET成像

核医学成像，包括正电子发射断层扫描（PET），显示的是所施用放射性示踪剂的分布，而非直接显示解剖结构。由于信号来源于示踪剂的生化行为，这些技术能够描绘生理和代谢功能；特别是正电子发射体，可以对示踪剂的摄取进行断层重建。因此，PET主要是一种功能性成像方式，常与CT或MRI融合以进行解剖定位。

Definition

核医学成像通过所施用放射性示踪剂发出的辐射来生成图像；在正电子发射断层扫描中，示踪剂发射正电子，其湮灭产生配对光子，通过符合探测来重建示踪剂分布的断层图。

Scope

本主题涵盖放射性示踪剂如何产生成像信号、PET所依据的湮灭光子符合探测原理、发射断层图像的重建、标准化采集方案在定量中的应用，以及功能图像与横断面解剖结构结合的方式。本内容是关于这些图像如何生成的参考资料，而非临床指导。

Core questions

• 在核医学中，施用的放射性示踪剂如何产生成像信号？
• 湮灭光子的符合探测如何实现PET重建？
• 为什么功能成像通常与CT或MRI等解剖成像融合？
• 采集和定量如何标准化以使摄取值具有可比性？

Key concepts

• 放射性示踪剂原理
• 正电子湮灭与符合探测
• 发射断层重建
• 功能与代谢成像
• 标准化摄取定量
• 混合PET/CT和PET/MRI
• 诊疗一体化

Mechanisms

标记有放射性核素的放射性药物被施用后，根据其生化靶点进行分布；其发出的辐射在体外被探测到，以描绘该分布。在PET中，放射性核素发射一个正电子，该正电子与附近的电子发生湮灭，产生两个沿相反方向传播的511 keV光子；通过符合探测这些光子，可以将湮灭事件定位在一条线上，然后将许多这样的线重建为断层图像。迭代统计重建，例如最大似然期望最大化，通过建模发射过程来提高图像质量（Shepp & Vardi, 1982）。由于信号反映的是功能而非结构，PET通常以混合PET/CT或PET/MRI的形式采集，以便将摄取定位到解剖结构上，并且标准化采集支持定量比较（Boellaard et al., 2014）。

Clinical relevance

核医学和PET为解剖成像增加了功能和代谢维度，关于其适当使用和标准化性能的建议支持一致的解释（Fletcher et al., 2008; Boellaard et al., 2014）。将诊断示踪剂与治疗性放射性核素配对——诊疗一体化（theranostics）——被描述为一个不断发展的领域（Turner, 2018）。本条目描述了这些图像是如何生成的，并非个体诊断或治疗决策的依据。

History

核医学起源于二十世纪中期放射性示踪剂和伽马相机的应用。正电子发射断层扫描作为一种用于正电子发射示踪剂的断层成像方法出现，并且最大似然期望最大化等统计重建方法提高了发射图像的质量（Shepp & Vardi, 1982）。混合PET/CT以及后来的PET/MRI的引入，结合了功能和解剖成像，同时标准化指南规范了定量实践（Boellaard et al., 2014）。

Key figures

• Lawrence Shepp
• Yehuda Vardi

Seminal works

• shepp-vardi-1982

Frequently asked questions

PET与CT或MRI有何不同？

CT和MRI直接描绘解剖结构，而PET描绘所施用放射性示踪剂的分布，因此显示功能或代谢；PET通常与CT或MRI融合，以便将功能发现定位到解剖结构上。

PET图像的形成探测了什么？

示踪剂发射正电子，正电子与电子发生湮灭，每次湮灭产生两个沿相反方向的光子；通过符合探测这些光子，可以定位事件并对示踪剂分布进行断层重建。