发射型CT和穿透型CT
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一、核医学显像的基本原理
医生肉眼看不到的人体内脏，手触不到脏器的全貌，影像诊断，就是采用各种现代技术，获取目标器官(靶器官，targetorgan)的图像，分析与正常图像的特征性差异，以达到诊断疾病之目的。根据组织密度不同对X射线的吸收系数亦不相同的原理，可以用X线获得脏器的投影；组织密度不同对声波的反射不同，可以获得脏器超声图像；利用磁场效应可以获得人体脏器的磁共振图像等等。核医学成像技术不同于上述各种，它是根据脏器摄取带有放射性的物质(显像剂)后，由于靶器官与非靶器官，正常组织与病变组织存在分布上的差异，靶器官的选择性摄取、病变组织细胞的选择性摄取或因无正常功能而不摄取，显像剂的分布就出现显著的不同。核仪器收集来自靶器官内部发射出的核射线信息，并根据各部位发射射线的密度用计算机组成图像，这种图像直接反映器官各部位细胞的功能，故称之为“功能显像”。
X线CT，又叫“穿透型CT”，由X线管球发射出X线束，穿过靶器官时，由于靶器官组织对X线的吸收，接收器所得到的X线强度信息，不等于入射时的强度，从而显示不同密度组织。
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ECT，又名“发射型CT”，探测器围绕靶器官旋转，收集来自靶器官的γ射线。由位置译码器识别每一个信息的来源，再由计算机构成图像。只能显示靶器官的功能图像，不显示邻近器官的结构。
ECT是专为采集核射线信息成像设计的，它有专门探测核射线(γ射线)的探头、固定探头并能向各方位转动的支架、装有系统程序的中心控制台(能高速运行和进行大量数据处理和存贮的高性能电子计算机，16～64位)。
在采集程序控制下，探头收集到从靶器官发射出来的γ射线，经晶体光放大(变成可见光)导向光电倍增管(P.M.T)的阴极(矩阵排列于晶体表面的光导面上，常有50～107支)，转变成电脉冲信号，按位置译码器指定位置输送到计算机，计算机将信号经模/数(A/D)转换成数字存贮起来。在处理程序控制下，计算机将进行数/模(D/A)转换，按信号来源卒标方位上的象素(pixel)点在屏幕上投射成图像。这种图像是一种单一平面图像(二维)，信息重叠、模糊度大，只适用于小脏器显像或动态显像，对深层结构观察较困难。若探头以靶器官为中心旋转，多平面采集时，则可获得三维图像即所谓ECT图像。这种图像按一定厚度切层，可观察不同方位、不同深度平面的显像剂分布图像。
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核医学成像的效果，注意下列三个方面：
(1)要有适合用于人体的核素，这种核素除了对人体无害之外，还须有适合核仪器体外探测的射线，而且核射线对组织的损害是最小的一种；
(2)显像剂对靶器官具有专一性，并在其中有适当的滞留时间；
(3)投入显像剂的含量、放射性强度、采集方式和条件及图像处理技术必须选择最佳指标，能控制其稳定性。
前两条是讲的显像剂，后者是方法学，这些都是指的易变量，没有整套质量控制和质量保证措施，会严重影响图像效果，影响图像的可信性。此外，仪器的工作条件须在最佳状态，其线性、均匀性、灵敏度和旋转中心及分辩率应半年左右进行一次校正。
二、检查方法与适用范围
按临床要求选择方法，有静态与动态显像；平面与断层显像；局部与全身显像；运动与静息显像。现介绍各自方法及适用范围：
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静态显像，指采集某一观察面在一定时间内的总放射性分布图像。多用于小器官显像和粗略观察某器官的形态、位置、大小及放射性分布、占位性病变的分析。如：甲状腺显像、肋腺显像、脑、肺、心、肝、盆腔、脾、肾的静态平面显像、胃肠道出血定位、美克尔憩室、淋巴结、移植器官、胰腺、肾上腺、睾丸、前列腺等脏器的显像等，因为其方法简便，适用范围较广泛。
动态显像，指对某器官的某一观察面进行连续分时采集，获得不同时间的动态平面图像，这些图像可以提供不同时间的感兴趣区(ROI)信息，还可以电影显示靶器官活动情况。由于引入了“时间-放射活性曲线”的，概念非常适用于脏器功能判断。如：甲状腺、脑、心、肝、肾、胃排空、骨摄取、肝胆等的功能指标。
心血池门电路控制R波触发(简称门控)显像亦属动态显像的一种，即用R波触发采集一个心动周期内不同时期点的放射性信息，用付里叶函数拟合成心脏容积曲线。从此曲线可以分别获得心脏收缩和舒张功能的一系列指标。最近有报道将此方法用于肺显像获得呼吸运动周期肺功能图。
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平面显像，即二维显像是与断层(三维)显像相对而言，只能一次观察一个面。应包括静态平面、动态平面、局部平面、运动平面和静息平面显像，因为目前尚不能进行一次性全身断层，因此全身显像就叫“全身XX”如“全身骨显像”就不要叫“全身骨平面显像”。
断层显像，是对靶器官进行360度(或180度)旋转采集多平面信息，用计算机进行图像处理(重建、切层、放大、投影)得到一定厚度的不同观察面和深度的断面图像。这种图像计算机可将它们组合成一个立体图(按不同方向旋转，按不同速度旋转，以便观察)。最适用于大器官显像，如：脑、心、肺、肝等，分析占位性病变、供血情况、脏器容积测量等。脑血流灌注断层显像诊断脑缺血性疾病和癫痫具有独特的优越性；心肌血流灌注断层显像诊断“冠心病”，心肌梗塞及预后判断等，是最接近于导管检查效果的一种无创性检查方法。
局部显像，是与全身显像相对而言，其包括范围很广，局部平面显像、凡分别各脏器的各种检查方法均叫局部显像。
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全身显像，指显像剂进入人体后，进行全身采集放射性的分布信息，获取全身性分布图像。如：全身骨显像，全身血池显像，全身淋巴显像，全身软组织显像，全身肿瘤标识物显像及动物实验中药物全身分布显像等等。进行“全身普查”，对寻找恶性肿瘤的转移灶十分有价值，全身骨显像对鼻咽癌、肺癌、乳癌、肠癌、前裂腺癌等最易骨转移的病例，能早期查出转移灶。在帮助外科治疗(如截肢术)方案决策中亦起到不可忽视的作用。
运动(负荷)显像，运动显像即负荷显像，就如同心电图的“运动试验”，是一种采集靶器官(主要是心脏)在负荷状态下核素显像剂的分布信息成像的方法。就心脏来说，有心血池门电路控制显像和心肌门控显像；心肌、心血池断层显像；心肌、心血池门控制层显像。后者由于信息量太大，处理烦锁，资料存贮量大，有些得不偿失，难被广泛应用。目前最常用的是“心血池门控平面显像”和“心肌血流灌注断层显像”。这两组资料加上运动与静息对照已经够全面的了，还有的使用药物对照，更能提供一些有效参数，如心肌梗死的可恢复心肌细胞(存活心肌)的判定很有临床价值。
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静息显像，即显示在病人处于休息状态下心脏对核素显像剂的摄取和分布情况。它常与运动显像匹配使用。
从以上所介绍可以看到，核医学影像检查方法全面，适用面广，已不愧为一具有独特性的专门学科。
三、核医学影像诊断的特点
1.核医学影像诊断是一种以脏器解剖形态与脏器功能相结合的“功能影像”。即在一张图像中即可以分析靶器官的形态、位置和大小，又可以通过显像剂的分布获取各种参数分析靶器官的整体或局部功能。例如甲状腺静态平面显像，当口服或注射99mTcO4-4～5mCi(148～185MBq)后30min～1h进行颈部采集成像，得到甲状腺的形态学图像，同时通过感兴趣区(ROI)得到唾液腺/甲状腺比值或甲状腺摄99mTcO4-参数，准确地反应甲状腺摄取功能，对“甲亢”的诊断符合率>98%。
2.在某些疾病的诊断中灵敏度准确性很高，有早期诊断价值。由于核医学影像为功能影像，故靶器官在仅发生功能异常阶段就能反应出来，如亚性肿瘤骨转移进行全身骨显像，可比X线检查提早3～6个月检出，原位恶性骨肿瘤手术范围(实际累及范围)的确定要比X线准确。冠状动脉造影是目前“冠心病”诊断的公认“金标准”，但对小于1mm的血管阻塞亦难以发现，而心肌灌注ECT检查，可以反映出其支配范围心肌缺血。可以显示出X-CT、MRI难以显示的癫痫病灶。
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3.特殊的核医学显像对肿瘤的定性、定位诊断和某些定量诊断准确性好。采用特殊的显像剂或采用多种显像剂联合显像的技术，如：核素标记单克隆抗体进行放射免疫显像(RII)对肿瘤性质的判定和转移灶的寻找，99mTcO4-美克尔憩室诊断，胶体加血池显像对肝血管瘤的诊断，99mTc-PMT延迟显像对原发性肝细胞性肝癌的诊断等准确率接近100%(显影的病例中)。
4.核医学影像诊断已进入细胞和分子水平。由于核素仪器和显像剂的飞速发展，使核医学影像可以观察和分析脑、心肌细胞代谢，如用正电子发射(18F-FDG)PET显像，可以观察大脑细胞在思维活动中的糖代谢变化情况，心肌细胞的除极和复极糖代谢变化及心肌梗塞部位的无氧糖代谢情况和肿瘤的糖代谢情况。
5.核医学影像检查是一种无创性检查方法。虽然，核医学检查离不开放射性，但其用量极微，一次核医学检查病人受辐照剂量仅相当于一次X线平片的1/10，或一次CT检查的1/100剂量。无过敏反应，除特殊造影外无需动脉穿刺或插管。尤其是短半衰期单γ射线的核素开发应用以后，对孕妇、小孩均不作为禁忌对象。
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四、核医学影像诊断的限度
由于核医学是一个新兴学科，尚存在有不成熟和局限性。
1.图像的解剖结构分辨不如X线CT、MRI清楚。由于核素γ射线须发自靶器官，不可能无限量投给，信息量相当低，加上设备“贪污”信息是目前还不能克服的问题。如：准直器的影响、晶体、倍增管的反应速度(探测效率)、能峰控制、电路信息损失等等，道道关口都有丢失信息的必然性；使用平面准直器的核仪器，无论其如何先进，它只能接收到一个面的垂直γ射线；准直器的孔间隔所致的“半影区”只能做到尽量小而做不到“无”。这些都影响了成像的精度。而且一种显像剂只能显示一个特定的靶器官，与邻近器官的关系不清楚。
2.图像处理比CT、MRI、B型超声复杂，显像剂、采集方法亦不同，同一种显像剂也可用不同的采集方法达到不同的目的。因此，图像处理不可能使用同一个程序进行；即使用同一种采集方法，为了满足临床需要，工作人员设计了多种程序供选用，如：平衡法心血池门控显影，可以用EF、SE、VF、PH、VL、WALL……等有十几种处理程序和方法；滤波函数的选择要适当等等。核医学图像处理是一项专门学问。
3.核医学诊断使用模糊术语多。核医学是一门年轻的学科，核医学诊断报告就有不少“模糊术语”，如：“占位性病变”、“凉结节”、“热区”、“热显像”、“缺损区”、“高填充”、“高浓聚灶”……等等。即使下一个专用病名诊断，也常带上一个“可能性大”的尾巴。这些均有待于集累经验，加强特征性显像研究逐步加以解决。, 百拇医药
医生肉眼看不到的人体内脏，手触不到脏器的全貌，影像诊断，就是采用各种现代技术，获取目标器官(靶器官，targetorgan)的图像，分析与正常图像的特征性差异，以达到诊断疾病之目的。根据组织密度不同对X射线的吸收系数亦不相同的原理，可以用X线获得脏器的投影；组织密度不同对声波的反射不同，可以获得脏器超声图像；利用磁场效应可以获得人体脏器的磁共振图像等等。核医学成像技术不同于上述各种，它是根据脏器摄取带有放射性的物质(显像剂)后，由于靶器官与非靶器官，正常组织与病变组织存在分布上的差异，靶器官的选择性摄取、病变组织细胞的选择性摄取或因无正常功能而不摄取，显像剂的分布就出现显著的不同。核仪器收集来自靶器官内部发射出的核射线信息，并根据各部位发射射线的密度用计算机组成图像，这种图像直接反映器官各部位细胞的功能，故称之为“功能显像”。
X线CT，又叫“穿透型CT”，由X线管球发射出X线束，穿过靶器官时，由于靶器官组织对X线的吸收，接收器所得到的X线强度信息，不等于入射时的强度，从而显示不同密度组织。
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ECT，又名“发射型CT”，探测器围绕靶器官旋转，收集来自靶器官的γ射线。由位置译码器识别每一个信息的来源，再由计算机构成图像。只能显示靶器官的功能图像，不显示邻近器官的结构。
ECT是专为采集核射线信息成像设计的，它有专门探测核射线(γ射线)的探头、固定探头并能向各方位转动的支架、装有系统程序的中心控制台(能高速运行和进行大量数据处理和存贮的高性能电子计算机，16～64位)。
在采集程序控制下，探头收集到从靶器官发射出来的γ射线，经晶体光放大(变成可见光)导向光电倍增管(P.M.T)的阴极(矩阵排列于晶体表面的光导面上，常有50～107支)，转变成电脉冲信号，按位置译码器指定位置输送到计算机，计算机将信号经模/数(A/D)转换成数字存贮起来。在处理程序控制下，计算机将进行数/模(D/A)转换，按信号来源卒标方位上的象素(pixel)点在屏幕上投射成图像。这种图像是一种单一平面图像(二维)，信息重叠、模糊度大，只适用于小脏器显像或动态显像，对深层结构观察较困难。若探头以靶器官为中心旋转，多平面采集时，则可获得三维图像即所谓ECT图像。这种图像按一定厚度切层，可观察不同方位、不同深度平面的显像剂分布图像。
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核医学成像的效果，注意下列三个方面：
(1)要有适合用于人体的核素，这种核素除了对人体无害之外，还须有适合核仪器体外探测的射线，而且核射线对组织的损害是最小的一种；
(2)显像剂对靶器官具有专一性，并在其中有适当的滞留时间；
(3)投入显像剂的含量、放射性强度、采集方式和条件及图像处理技术必须选择最佳指标，能控制其稳定性。
前两条是讲的显像剂，后者是方法学，这些都是指的易变量，没有整套质量控制和质量保证措施，会严重影响图像效果，影响图像的可信性。此外，仪器的工作条件须在最佳状态，其线性、均匀性、灵敏度和旋转中心及分辩率应半年左右进行一次校正。
二、检查方法与适用范围
按临床要求选择方法，有静态与动态显像；平面与断层显像；局部与全身显像；运动与静息显像。现介绍各自方法及适用范围：
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静态显像，指采集某一观察面在一定时间内的总放射性分布图像。多用于小器官显像和粗略观察某器官的形态、位置、大小及放射性分布、占位性病变的分析。如：甲状腺显像、肋腺显像、脑、肺、心、肝、盆腔、脾、肾的静态平面显像、胃肠道出血定位、美克尔憩室、淋巴结、移植器官、胰腺、肾上腺、睾丸、前列腺等脏器的显像等，因为其方法简便，适用范围较广泛。
动态显像，指对某器官的某一观察面进行连续分时采集，获得不同时间的动态平面图像，这些图像可以提供不同时间的感兴趣区(ROI)信息，还可以电影显示靶器官活动情况。由于引入了“时间-放射活性曲线”的，概念非常适用于脏器功能判断。如：甲状腺、脑、心、肝、肾、胃排空、骨摄取、肝胆等的功能指标。
心血池门电路控制R波触发(简称门控)显像亦属动态显像的一种，即用R波触发采集一个心动周期内不同时期点的放射性信息，用付里叶函数拟合成心脏容积曲线。从此曲线可以分别获得心脏收缩和舒张功能的一系列指标。最近有报道将此方法用于肺显像获得呼吸运动周期肺功能图。
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平面显像，即二维显像是与断层(三维)显像相对而言，只能一次观察一个面。应包括静态平面、动态平面、局部平面、运动平面和静息平面显像，因为目前尚不能进行一次性全身断层，因此全身显像就叫“全身XX”如“全身骨显像”就不要叫“全身骨平面显像”。
断层显像，是对靶器官进行360度(或180度)旋转采集多平面信息，用计算机进行图像处理(重建、切层、放大、投影)得到一定厚度的不同观察面和深度的断面图像。这种图像计算机可将它们组合成一个立体图(按不同方向旋转，按不同速度旋转，以便观察)。最适用于大器官显像，如：脑、心、肺、肝等，分析占位性病变、供血情况、脏器容积测量等。脑血流灌注断层显像诊断脑缺血性疾病和癫痫具有独特的优越性；心肌血流灌注断层显像诊断“冠心病”，心肌梗塞及预后判断等，是最接近于导管检查效果的一种无创性检查方法。
局部显像，是与全身显像相对而言，其包括范围很广，局部平面显像、凡分别各脏器的各种检查方法均叫局部显像。
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全身显像，指显像剂进入人体后，进行全身采集放射性的分布信息，获取全身性分布图像。如：全身骨显像，全身血池显像，全身淋巴显像，全身软组织显像，全身肿瘤标识物显像及动物实验中药物全身分布显像等等。进行“全身普查”，对寻找恶性肿瘤的转移灶十分有价值，全身骨显像对鼻咽癌、肺癌、乳癌、肠癌、前裂腺癌等最易骨转移的病例，能早期查出转移灶。在帮助外科治疗(如截肢术)方案决策中亦起到不可忽视的作用。
运动(负荷)显像，运动显像即负荷显像，就如同心电图的“运动试验”，是一种采集靶器官(主要是心脏)在负荷状态下核素显像剂的分布信息成像的方法。就心脏来说，有心血池门电路控制显像和心肌门控显像；心肌、心血池断层显像；心肌、心血池门控制层显像。后者由于信息量太大，处理烦锁，资料存贮量大，有些得不偿失，难被广泛应用。目前最常用的是“心血池门控平面显像”和“心肌血流灌注断层显像”。这两组资料加上运动与静息对照已经够全面的了，还有的使用药物对照，更能提供一些有效参数，如心肌梗死的可恢复心肌细胞(存活心肌)的判定很有临床价值。
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静息显像，即显示在病人处于休息状态下心脏对核素显像剂的摄取和分布情况。它常与运动显像匹配使用。
从以上所介绍可以看到，核医学影像检查方法全面，适用面广，已不愧为一具有独特性的专门学科。
三、核医学影像诊断的特点
1.核医学影像诊断是一种以脏器解剖形态与脏器功能相结合的“功能影像”。即在一张图像中即可以分析靶器官的形态、位置和大小，又可以通过显像剂的分布获取各种参数分析靶器官的整体或局部功能。例如甲状腺静态平面显像，当口服或注射99mTcO4-4～5mCi(148～185MBq)后30min～1h进行颈部采集成像，得到甲状腺的形态学图像，同时通过感兴趣区(ROI)得到唾液腺/甲状腺比值或甲状腺摄99mTcO4-参数，准确地反应甲状腺摄取功能，对“甲亢”的诊断符合率>98%。
2.在某些疾病的诊断中灵敏度准确性很高，有早期诊断价值。由于核医学影像为功能影像，故靶器官在仅发生功能异常阶段就能反应出来，如亚性肿瘤骨转移进行全身骨显像，可比X线检查提早3～6个月检出，原位恶性骨肿瘤手术范围(实际累及范围)的确定要比X线准确。冠状动脉造影是目前“冠心病”诊断的公认“金标准”，但对小于1mm的血管阻塞亦难以发现，而心肌灌注ECT检查，可以反映出其支配范围心肌缺血。可以显示出X-CT、MRI难以显示的癫痫病灶。
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3.特殊的核医学显像对肿瘤的定性、定位诊断和某些定量诊断准确性好。采用特殊的显像剂或采用多种显像剂联合显像的技术，如：核素标记单克隆抗体进行放射免疫显像(RII)对肿瘤性质的判定和转移灶的寻找，99mTcO4-美克尔憩室诊断，胶体加血池显像对肝血管瘤的诊断，99mTc-PMT延迟显像对原发性肝细胞性肝癌的诊断等准确率接近100%(显影的病例中)。
4.核医学影像诊断已进入细胞和分子水平。由于核素仪器和显像剂的飞速发展，使核医学影像可以观察和分析脑、心肌细胞代谢，如用正电子发射(18F-FDG)PET显像，可以观察大脑细胞在思维活动中的糖代谢变化情况，心肌细胞的除极和复极糖代谢变化及心肌梗塞部位的无氧糖代谢情况和肿瘤的糖代谢情况。
5.核医学影像检查是一种无创性检查方法。虽然，核医学检查离不开放射性，但其用量极微，一次核医学检查病人受辐照剂量仅相当于一次X线平片的1/10，或一次CT检查的1/100剂量。无过敏反应，除特殊造影外无需动脉穿刺或插管。尤其是短半衰期单γ射线的核素开发应用以后，对孕妇、小孩均不作为禁忌对象。
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四、核医学影像诊断的限度
由于核医学是一个新兴学科，尚存在有不成熟和局限性。
1.图像的解剖结构分辨不如X线CT、MRI清楚。由于核素γ射线须发自靶器官，不可能无限量投给，信息量相当低，加上设备“贪污”信息是目前还不能克服的问题。如：准直器的影响、晶体、倍增管的反应速度(探测效率)、能峰控制、电路信息损失等等，道道关口都有丢失信息的必然性；使用平面准直器的核仪器，无论其如何先进，它只能接收到一个面的垂直γ射线；准直器的孔间隔所致的“半影区”只能做到尽量小而做不到“无”。这些都影响了成像的精度。而且一种显像剂只能显示一个特定的靶器官，与邻近器官的关系不清楚。
2.图像处理比CT、MRI、B型超声复杂，显像剂、采集方法亦不同，同一种显像剂也可用不同的采集方法达到不同的目的。因此，图像处理不可能使用同一个程序进行；即使用同一种采集方法，为了满足临床需要，工作人员设计了多种程序供选用，如：平衡法心血池门控显影，可以用EF、SE、VF、PH、VL、WALL……等有十几种处理程序和方法；滤波函数的选择要适当等等。核医学图像处理是一项专门学问。
3.核医学诊断使用模糊术语多。核医学是一门年轻的学科，核医学诊断报告就有不少“模糊术语”，如：“占位性病变”、“凉结节”、“热区”、“热显像”、“缺损区”、“高填充”、“高浓聚灶”……等等。即使下一个专用病名诊断，也常带上一个“可能性大”的尾巴。这些均有待于集累经验，加强特征性显像研究逐步加以解决。, 百拇医药