正电子发射计算机断层
正电子发射计算机断层显像在中枢神经系统药物研发中的应用
◇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PETCT性能参数
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。
正电子发射计算机断层扫描
（3）全身显像。PET一次性全身显像检查便可获得全身各个区域的图像。
（4）安全性好。PET检查需要的核素有一定的放射性，但所用核素量很少，而且半衰期很短（短的在12分 钟左右，长的在120分钟左右），经过物理衰减和生物代谢两方面作用，在受检者体内存留时间很短。一次PET全 身检查的放射线照射剂量远远小于一个部位的常规CT检查，因而安全可靠。
适用人群
适用人群
（1）肿瘤病人。目前PET检查85%是用于肿瘤的检查 ，因为绝大部分恶性肿瘤葡萄糖代谢高，FDG作为与葡 萄糖结构相似的化合物，静脉注射后会在恶性肿瘤细胞内积聚起来，所以PET能够鉴别恶性肿瘤与良性肿瘤及正 常组织，同时也可对复发的肿瘤与周围坏死及瘢痕组织加以区分，现
多用于肺癌、乳腺癌、大肠癌、卵巢癌、淋巴瘤，黑色素瘤等的检查，其诊断准确率在90%以上。这种检查 对于恶性肿瘤病是否发生了转移，以及转移的部位一目了然，这对肿瘤诊断的分期，是否需要手术和手术切除的 范围起到重要的指导作用。据国外资料显示，肿瘤病人术前做PET检查后，有近三分之一需要更改原订手术方案。 在肿瘤化疗、放疗的早期，PET检查即可发现肿瘤治疗是否已经起效，并为确定下一步治疗方案提供帮助。有资 料表明，PET在肿瘤化疗、放疗后最早可在24小时发现肿瘤细胞的代谢变化。
正常范围PET特别适用于在没有形态学改变之前，早期诊断疾病，发现亚临床病变以及评价治疗效果。PET在 肿瘤、冠心病和脑部疾病这三大类疾病的诊疗中尤其显示出重要的价值。
名称含义
名称含义
全称为：正电子发射型计算机断层显像（Positron Emission Computed Tomography） ，是核医学领域 比较先进的临床检查影像技术。
医学成像中的PET和SPECT技术原理
医学成像中的PET和SPECT技术原理医学成像是现代医疗领域不可或缺的一部分，它可以帮助医生了解患者的疾病状况，做出正确的诊断和治疗方案。
PET和SPECT技术是两种常见的分子影像技术，本文将详细介绍它们的原理及应用。
PET技术（正电子发射断层扫描技术）PET技术是一种分子影像技术，其原理基于放射性同位素的物理性质。
在PET过程中，放射性示踪剂被注入到患者体内，示踪剂会与特定的生物分子结合。
然后，PET扫描器会检测到这些示踪剂放出的正电子，从而生成3D图像。
PET扫描器由环形探测器和计算机控制系统组成。
环形探测器检测到正电子发出的伽马射线，并记录下它们的位置信息。
计算机根据这些信息生成3D图像，用来显示患者体内放射性同位素的分布情况。
PET技术广泛应用于肿瘤学、神经学、心血管学和药理学等领域。
在肿瘤学中，PET技术被用来检测和定位肿瘤，评估治疗的效果。
在神经学中，PET技术被用来研究大脑的生理和病理过程。
在心血管学中，PET技术被用来评估心脏的功能和代谢情况。
在药理学中，PET技术被用来研究新药分子的药代动力学。
SPECT技术（单光子发射计算机断层扫描技术）SPECT技术是另一种分子影像技术，其原理与PET类似。
在SPECT过程中，放射性示踪剂被注入到患者体内，示踪剂会与特定的生物分子结合。
然后，患者会被置于旋转的探测器上，探测器会记录下放射性示踪剂发出的光子，从而生成3D图像。
与PET技术不同的是，SPECT技术使用的是放射性同位素的伽马射线而不是正电子。
这意味着SPECT技术所使用的放射性同位素的选择范围更广，应用更为灵活。
SPECT技术广泛应用于心血管、神经和骨骼系统疾病的诊断中。
在心血管学中，SPECT技术被用来评估心肌缺血和心肌梗死。
在神经学中，SPECT技术被用来诊断帕金森病和癫痫等疾病。
在骨骼系统中，SPECT技术被用来评估骨折、骨转移和骨肿瘤等疾病。
总结PET和SPECT技术是两种常见的分子影像技术，它们在医疗领域中应用广泛。
PET-CT 正电子发射计算机断层显像
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。
正电子发射计算机断层仪PET性能测试
正电子发射计算机断层仪（PET）性能测试（本文译自Performance Measurements of Positron EmissionTomographs[NEMA]）李小华译1.定义，符号和参考文献∙ 1.1 定义）平行于PET长轴的最大长轴向FOV（轴向视野，Axial filed-of-view,FOVaxial度，在此范围内真实符合事件可以被探测。
测试模型是一个由纯聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）构成的正圆柱体，外部直径为203± 3mm，壁厚3± 1mm，内长190± 1mm。
两端盖板用PMMA材料，可注入水和放置内插件（见图1-1）。
测试模型柱体插件为三个正圆柱体模型，每个内长190mm+10/-5mm。
一个为直径50±3mm的实心体，由比重在2.13-2.19之间的材料（Polytrafluoroethylene）组成。
另外两个为外部直径50± 3mm的可灌注的空心体，壁厚3± 1mm，内长至少185mm。
在测试模型内，这三个直径50mm的插件放置在一起，它们位于距测试模型中心轴60± 3mm的半径处，相互间隔120︒± 10︒，并与测试模型中心轴平行。
对于不用测试模型的测试，有两种简单的测试源：可灌注点源是所有尺寸不大于2mm的液体源。
∙∙∙可灌注线源由不锈钢制作，长度至少等于轴向FOV，其它尺寸不超过 2mm。
测试模型线源插件为可灌注的空心体，内长至少185mm，其它尺寸不超过 2mm。
它可以放置在测试模型内的0、45、90mm（± 3mm）的半径位置，平行于断层长轴。
）是垂直于PET的物体横断FOV（横断视野，Transvers filed-of-view,FOVtrans成像长轴的最大圆形区域直径，∙ 1.2 标准符号量的描述符号被用于标准中。
符号通过它的下标字符xxx表示其在标准中所表示的基本量。
正电子发射计算机断层扫描仪1.
正电子发射计算机断层扫描仪(PET引言(Positron Emission Tomography, P E T 是核医学发展的一项新技术,代表了当代最先进的无创伤性高品质影像诊断的新技术,是高水平核医学诊断的标志,也是现代医学必不可少的高技术。
目录1.一、PET正电子扫描的发展史2.二、PET的工作原理3.三、PET的临床应用4.四、PET的意义及技术发展前景5.五、PET的市场6.PET正电子扫描的发展史∙1927年,Dirac.PAM预言了正电子的存在。
∙5年后,Anderson.C观察到第一个正电子。
在这些物理实验后不久,对正电子发射体在医学影像中的应用就开始了探索。
∙1957年,经过不断改进,第一台用于生产短半衰期正电子核素的医用小型加速器在伦敦Hammer smith医院启用。
利用加速器生产的正电子核素进行正电子显像却经历了半个多世纪的发展过程。
从正电子扫描仪的机型上,经历了电子平面扫描机、正电子照相机和正电子发射计算机断层3个阶段。
∙20世纪60年代后半期,华盛顿大学的Ferpogossian Phelps和加利福利亚大学的Edward Hoffman等设计出一种带铅准直器的探测器用以探测正电子,这就是初期的正电子平面扫描机,但其显像结果不是很理想。
∙1966年,Anger Ho等设计出了正电子照相机的技术模型。
不久后,David E Kuhl等证实用虑波反投影重建技术可产生正确的横断层图像。
∙20世纪70年代初,Gordon Brownd等建立了第一台医用正电子照相机。
∙70年代初,Jame S Robertson等设计出一种环状的、不连续的探测仪来进行正电子断层显像的第一步。
∙1973年,Hounsfied GN发明了X射线CT。
受其启发,Phelps Hoffman和Terpogossian放弃了原有的设计,建立了一台最早的可行断层显像的PET扫描仪原型,PET扫描仪原型整合了所有现代PET扫描仪的基本原理,但其分辨率较差。
SPECT
SPECT单光子发射计算机断层成像术(Single-Photon Emission Computed Tomogr aphy，SPECT)和正电子发射断层成像术(Positron Emission Tomography，PET)是核医学的两种CT技术，由于它们都是对从病人体内发射的γ射线成像，故统称发射型计算机断层成像术(Emission Computed Tomography，ECT)。
SPECT仪SPECT的基本本成像原理是：γ照相机探头的每个灵敏点探测沿一条投影线(Ray)进来的γ光子，其测量值代表人体在该投影线上的放射性之和。
在同一条直线上的灵敏点可探测人体一个断层上的放射性药物，它们的输出称作该断层的一维投影(Projecti on)。
图中各条投影线都垂直于探测器并互相平行，故称之为平行束，探测器的法线与X轴的交角θ称为观测角(View)。
γ照相机是二维探测器，安装了平行孔准直器后，可以同时获取多个断层的平行束投影，这就是平片。
平片表现不出投影线上各点的前后关系。
要想知道人体在纵深方向上的结构，就需要从不同角度进行观测。
可以证明，知道了某个断层在所有观测角的一维投影，就能计算出该断层的图像。
从投影求解断层图像的过程称作重建(Reconstruction)。
这种断层成像术离不开计算机，所以称作计算机断层成像术(Computered Tomography，CT)。
CT设备的主要功能是获取投影数据和重建断层图像。
ＥＣＴ显像的主要临床应用１、骨骼显像。
骨骼显像是早期诊断恶性肿瘤骨转移的首选方法。
可进行疾病分期、骨痛评价、预后判断、疗效观察和探测病理骨折的危险部位。
２、心脏灌注断层显像心肌缺血的诊断。
可评价冠状动脉病变范围，对冠心病危险性进行分级；评价冠脉狭窄引起的心肌血流灌注量改变及侧枝循环的功能，评价心肌细胞活力；对心肌梗塞的预后评价和疗效观察；观察心脏搭桥术及介入性治疗后心肌缺血改善情况。