SPECT、PET、CT与MRI成像原理及其特点的比较

SPECT的基本原理

SPECT是利用放射性同位素作为示踪剂，将这种示踪剂注入人体内，使该示踪剂浓聚在被测脏器上，从而使该脏器成为γ射线源，在体外用绕人体旋转的探测器记录脏器组织中放射性的分布，探测器旋转一个角度可得到一组数据，旋转一周可得到若干组数据，根据这些数据可以建立一系列断层平面图像。计算机则以横截面的方式重建成像。

正电子发射计算机扫描（Positron Emision Tomograph  简称PET）：

该技术是利用回旋加速器加速带电粒子轰击靶核，通过核反应产生带正电子的放射性核素，并合成显像剂，引入体内定位于靶器官，它们在衰变过程中发射带正电荷的电子，这种正电子在组织中运行很短距离后，即与周围物质中的电子相互作用，发生湮没辐射，发射出方向相反，能量相等的两光子。PET成像是采用一系列成对的互成180排列后接符合线路的探头，在体外探测示踪剂所产生之湮没辐射的光子，采集的信息通过计算机处理，显示出靶器官的断层图象并给出定量生理参数。

电脑断层扫描（Computed Tomography  简称(CT)  :

它是用X射线照射人体，由于人体内不同的组织或器官拥有不同的密度与厚度，故其对X射线产生不同程度的衰减作用，从而形成不同组织或器官的灰阶影像对比分布图，进而以病灶的相对位置、形状和大小等改变来判断病情。CT由于有电脑的辅助运算，所以其所呈现的为断层切面且分辨率高的影像。

磁共振造影术（Magnetic Resonance Imaging）简称 MRI

由于人体内含有非常丰富的氢原子（即质子），且每一个氢原子核都如同是一个小小磁铁，而人体内不同物质、组织或器官彼此之间所含的氢原子核密度皆不相同，因此 MRI是利用均匀的强磁场和可改变区域磁场强度的特定频率的射频脉冲，经由各种脉冲程序的控制，使得氢原子核产生磁矩的回旋动力的变化，然后依据法拉第电磁感应定律，转换成电流信号并记录下来，最后由电脑处理而形成不同物质、组织或器官的灰阶影像对比分布图，其所呈现的为断层切面且分辨率高的影像，所提供的也是属于人体解剖结构方面的资讯。

比较

以上,种检查方法都有一个共同的特点，即以计算机为基础，使图像信息数字化，应用数学算法对其实施图像信息后处理，PET从分子水平出发，把组织病理学检查延伸为组织局部生物化学的显示，确定病变的性质及恶性的程度，预测病程并直接指导治疗，这是目前CT、MRI等影像技术所不及的，但是PET所提供的图像是人体生理代谢的图像，在临床解剖学意义上它无法与CT、MRI等影像技术比较。再有，PET、CT检查是放射检查，从某种意义上说，这种检查对人体健康会带来一定的不良影响，而MRI成像的磁场强度范围内，对人体健康不致带来不良影响，所以是一种非损伤性检查，但是对于装有心脏起搏器及被检部位有金属植入的患者则不能进行MRI检查。

附：PET显像原理与其他的比较

PET显像原理,当正电子核素或正电子核素标记的化合物注入人体内后，它们随血液循环分布至全身。由于正电子核素为贫中子核素，它们在衰变的过程中，质子衰变为中子，同时发射出1个正电子β+，正电子在组织中飞行极短的距离后便与周围组织内的电子相遇并发生湮没辐射，正、负电子消失，其物质转变为2个方向相反（互成180°）、能量皆为511 keV的γ光子，穿透人体并被环绕人体的PET扫描仪探测到。PET扫描仪利用γ光子对的直线性和同时性两个特性来进行符合探测，当成对γ光子被2个互成180°的探测器在符合时间窗宽（10~20ns）内同时被探测到，便得到1个符合电脉冲（计算机记录为1次湮没辐射事件），如图5所示，计算机对这些符合电脉冲进行甄别、分析，确定哪些是真符合事件，哪些是随机符合和散射光子，然后通过图像重建处理，得到的断层图像便为PET图像。所以PET图像是正电子显像剂在机体内的断层分布图，不同的正电子显像剂可得到不同的PET图像，理解PET图像时，应先了解所用的显像剂。

与单光子发射计算机断层（SPECT）比较

PET是高级的核医学显像技术。PET与SPECT之间有相同之处，也有差异。相同之间在于两者都是利用放射性核素的示踪原理进行显像，皆属于功能显像的范畴，显像结果也都表现为阴性显像或阳性显像。但两者也存在明显的差异，这主要表现在所用的显像剂和扫描仪方面。（1）在显像剂方面，PET 所用显像剂较SPECT更具“生理性”。（2）在扫描仪方面，PET采用多环探测器、电子准直、BGO小晶体模块，而SPECT采用平面单探头或多探头、机械准直、碘化钠晶体，故PET的探测灵敏度和分辨率明显高于SPECT；（3）图像质量方面，PET明显高于SPECT；（4）PET可行准确的衰减校正，还可以进行准确的绝对定量，SPECT在衰减校正及定量准确方面均不如PET。（5）运行成本PET明显高于SPECT。

然而，随着技术的发展及符合探测在SPECT方面的应用，PET和SPECT之间的一些差异正逐渐变得模糊。

与CT/MR比较

PET与CT/MR相比较，两者各有优缺点，前者以功能显像见长，后者以精确反映形态、结构改变见长，具有互补性。PET主要是探测疾病发生、发展过程度的功能、代谢改变，从理论上讲它要较以反映形态改变的CT/MR能更早期地检出病变的存在，在功能方面，特别在受体显像方面，PET具有CT/MR无法比拟优势。