第三节 SPECT及SPECT/CT
SPECT是γ照相机与电子计算机技术相结合发展起来的一种核医学显像仪器，在γ照相机平面显像的基础上，应用电子计算机技术增加了断层显像功能，就如同X线摄片发展到X线CT一样，是核医学显像技术的重大进步。SPECT断层显像克服了γ照相机平面显像对器官、组织重叠造成的小病灶掩盖，提高了对深部病灶的分辨率和定位准确性。SPECT与CT及MRI影像技术不同，主要显示人体组织器官的功能和代谢变化，对解剖结构及比邻关系显示不如CT、MRI。
SPECT/CT就是将两个成熟的医学影像学技术SPECT和CT有机地融合在一起，实现了功能代谢图像与解剖结构图像的同机融合，一次显像即可获得SPECT功能代谢图像，又能获得CT解剖结构图像及SPECT/CT融合图像，实现了两种影像学技术的同机融合，优势互补，为临床提供更多的诊断信息。同时还可利用X线CT扫描数据对SPECT图像进行衰减校正。
一、SPECT
SPECT由探头（探测器）、机架、检查床和图像采集处理工作站四部分组成，探头是SPECT的核心部件，根据临床需要设计探头数目，通常为1~3个，最常用2个探头。
（一）单探头SPECT
单探头SPECT只有一个可旋转采集的探头（图2-6），患者显像检查原始数据的采集是由单个探头旋转或平移完成。结构简单、价格便宜，但断层显像及扫描速度慢，患者检查时间长。
图2-6单探头SPECT
（二）双探头SPECT
双探头SPECT有两个采集探头（图2-7），根据两个探头的相对位置分为固定角和可变角两种。固定角90度是指两个探头相对位置为90度，专门为心脏检
查设计的机型。固定角180度为探测器位于相对180度的位置，主要用于全身扫描，如全身骨扫描及SPECT断层显像等。目前，SPECT多设计为可变角，两个探头可设置成为180度、90度、76度或102度成角等不同角度，以满足不同脏器的显像检查。另外，还有一种双探头SPECT设计为悬吊式探头，这种悬吊式设计使得探头摆放和成角更加灵活。
图2-7 双探头SPECT
（三）三探头SPECT
三探头SPECT有三个探头构成（图2-8），三个探头的相对角度可变。多用于脑及心脏SPECT显像检查。
图2-8 三探头SPECT
（四）心脏专用SPECT
心脏专用SPECT的探头是采用半环状（180°）排列的CZT半导体探测器（图2-9），进行心肌断层显像时，探头无需旋转，提高了检查速度，可进行动态断层采集及动态门控断层采集，避免了运动伪影，提高了仪器的性能。
图2-9 心脏专用SPECT
（五）双探头符合线路断层显像仪
双探头符合线路断层显像仪（dual-head tomography with coincidence，DHTC）具有两个探头，配备符合探测电路及X线或γ射线的透射衰减校正装置（图2-10）。双探头符合线路断层显像仪可完成常规单光子核素SPECT显像，也能完成正电子核素显像。对于DHTC探头的NaI(Tl)晶体设计必须兼顾高能和低能两
类核素的有效探测，晶体太薄将明显降低高能正电子核素的探测效率，因此DHTC探头的NaI(Tl)晶体的厚度多设计为5/8或3/4英寸，也有设计为1英寸。DHTC符合线路显像虽然能够完成部分正电子显像（主要是18F），但是其分辨率低，采集时间长，并且不能绝对定量，因此不能代替PET使用。
图2-10双探头符合线路断层显像仪
利用SPECT进行高能正电子核素显像的另一种方法，是将双探头均配置超高能准直器，直接探测511 keV超高能γ射线。可同时进行高能和低能双核素显像，主要用于检测存活心肌的18F-FDG和99mTc-MIBI或201Tl双核素显像。缺点是超高能准直器极为笨重，探测灵敏度低，图像分辨率低。
二、SPECT/CT
SPECT/CT是SPECT和CT两种成熟技术相结合形成的一种新的核医学显像仪器（图2-11），实现了SPECT功能代谢影像与CT解剖形态学影像的同机融合。一次显像检查可分别获得SPECT图像、CT图像及SPECT/CT融合图像，可以采用X线CT图像对SPECT图像进行衰减校正。
SPECT/CT中SPECT与CT的结合有两种设计方式，一种是在SPECT探头机架上安装一个X线球管，对侧安装探测器，也就是SPECT和CT位于同一机架；另一种是在SPECT机架后再并排安装一个高档螺旋CT，SPECT与CT位于不同的机架。
图2-11 SPECT/CT（a：PHILIPS，b：SEIMENS ，c：GE）
心脏专用SPECT/CT是采用CZT半导体探测器的心脏专用SPECT与≥64排螺旋CT整合的SPECT/CT（图2-12）。提高了仪器的整体性能，可将SPECT心肌血流灌注显像信息与高端螺旋CT解剖形态信息，特别是冠状动脉是否狭窄及
狭窄程度信息相融合，可从冠状动脉和心肌血流灌注两个层面对心脏进行评价，为临床提供更全面的诊断信息。
图2-12 CZT半导体探测器的心脏专用SPECT/CT
三、SPECT的图像采集
SPECT的图像采集根据临床需要可进行静态采集和动态采集，平面采集和断层采集，局部采集和全身采集，以及门控采集等。其中断层采集是利用SPECT探头绕患者旋转180° ~ 360°，每隔一定角度（3° ~ 6°）采集1帧图像，获得靶器官各个方向的放射性分布信息，经过电子计算机重建断层图像。根据临床需要可进行单核素采集或多核素采集。
采集的矩阵是指将视野分割成若干正方单元，以X和Y方向分割数表示，如64×64，128×128，256×256等。在一定范围内矩阵越大，图像的分辨率越高。分辨率最终受到探头系统分辨率的限制，因此，像素的大小等于1/2 FWHM（半高宽）最为合适。旋转型γ照相机的FWHM多为12 ~ 20mm，因此要求像素为6 ~ 10mm，对大视野探头采用的是64×64矩阵。如果矩阵增到128×128，每一像素的计数将会下降4倍，这会大大降低统计学的可靠性。采集模式包括字节模式(byte mode) 及字模式(word mode)。
四、SPECT的图像重建
由已知不同方向的物体投影值求该物体内各点的分布称为图像重建，也就是利用物体在多个轴向投影图像重建目标图像的过程。计算机从投影重建的断层图像是离散的、数字的，是很多像素组成的矩阵。重建算法可分为滤波反投影法（filtered backprojection，FBP）和迭代法两大类。
五、图像的衰减校正
核医学显像所用核素γ射线的能量主要在80 ~ 500keV之间，人体组织的衰减（attenuation）对投影值有较大影响，例如，201Tl心肌灌注显像心肌中
201
Tl
发射的γ射线仅有25%能穿过组织器官到达前胸壁。人体躯干外围组织很厚，导致断层图像越靠近中心部位，γ射线衰减越多，计数损失也越多，肥胖病人尤明